陳能場 / 廣東省生態環境與土壤研究所研究員

　　在重金屬汙染點或汙染區周邊，水稻環境比旱作環境多了一條重金屬積累途徑，比起旱作更容易積累重金屬。原因在於水裏含有重金屬，重金屬隨著水流進入稻田中而積累。 澎湃資料圖

　　“我買的大米生長的那塊地周邊明明沒有什么工業，一檢測怎么會是鎘超標了呢?” “是不是水稻吸鎘能力超強?”……又到了稻米豐收季節，稻米的安全性(重金屬安全的)、哪裏能吃到“好大米”等等又成為不少朋友關心的話題。

　　其實這些問題不能完全怪罪於水稻。根據有關研究，在不同種類的植物對鎘的吸收累積能力劃分中，水稻本身的吸收能力並非最強。此外，不同品種的水稻在鎘吸收能力上，本身也有差別，總體上秈稻的鎘吸收能力和稻米鎘含量會高於粳稻。

　　那么好米與生態環境究竟存在哪些錯綜複雜的關系呢?怎樣才能種出安全的好大米呢?

　　水稻環境容易積累重金屬

　　在重金屬汙染點或汙染區周邊，水稻環境比旱作環境多了一條重金屬積累途徑，比起旱作更容易積累重金屬。原因在於水稻生長在水作環境中，水裏含有重金屬，重金屬隨著水流進入稻田中而積累。根據日本學者伊藤研究，當水體中含有0.1微克/升時，90%左右的鎘會被水稻土壤所吸附，開始積累重金屬。通常情況下一畝地種一季稻需要1500噸水，河水中的鎘濃度為0.05-0.1微克/升，如果以標准0.01毫克/升的標准計算，每畝地每季計入的鎘可達15克，以每畝土壤150噸計算，理論上可以使得土壤鎘濃度上升至0.1毫克/公斤。

　　此外，水作不同於旱作，水稻生長需要一個平整的田面並覆蓋水層，以形成淹水環境，由於重金屬主要吸附在土壤中極細的黏粒部分，田塊在整平和灌水過程中，極細部分形成泥漿積累於表層，導致整地後播種前稻田土壤表面3厘米中的重鎘含量會高於其下土層一倍或者以上，因此汙染的稻田此時就對水稻的重金屬吸收埋下了“隱患”。

　　當外源鎘遇到酸化的土壤

　　中國的農田有數千年的耕作曆史，近千年來，先民們不斷施用塘泥、動物性肥料、綠肥進行輪作，雖然每年為了培肥外加的物質不少，但在工業汙染之前，這些物質含有害重金屬極少，土壤越來越肥沃，土壤卻越來越安全。在“六五”期間調查4095個土壤點，中國土壤的鎘很低，僅僅0.097毫克/千克。

　　但隨著礦山的大量開采、化石能源的全面應用、金屬冶煉工業的極速發展，而環保措施並沒有同步控制有害重金屬向環境的排放，導致數十年間重金屬大量進入土壤中。與之相應，在這個時期，大量化肥的施用讓土壤酸化，本來重金屬進入土壤會不斷被土壤中的黏土礦物和鐵錳氧化物等不斷固定而“老化”，但在酸性條件下，這個老化過程變慢或不存在了，重金屬的活性一直很高，這為水稻吸收鎘，以及鎘大米的形成進一步創造了條件。

　　此外，大量化肥的施用，使得土壤因缺乏高分子有機質而降低了吸收重金屬的能力，另一方面也導致了土壤的板結，根系難以向下生長，根系幾乎生長在土壤表層。研究表明當表層土中鎘濃度為5毫克/千克時，水稻籽粒中的鎘含量則為0.264毫克/千克，超過國家糧食衛生標准(0.2毫克/千克);表層土壤未汙染時，即使當深層土壤鎘濃度為10毫克/千克時，水稻籽粒中鎘含量也僅為0.032毫克/千克，低於國家糧食衛生標准。

　　同時，由於酸雨頻發，土壤積累了大量的硫，這導致土壤中的重金屬有效性提高。雖然在還原條件(土壤缺氧，同時也缺乏其他帶氧化性的物質)下，有利於通過硫化物的形式讓重金屬“失效”，但一旦土壤幹旱，通常稻田只要4天，鎘就可以從硫化鎘溶出來，讓鎘在土壤的含量達到淹水前的水平，在酸化環境下有效性很高，從而導致鎘的快速吸收。

　　水稻生長環境對重金屬“敏感”

　　水稻生長於淹水環境中，土壤中的氧化還原電位可低到在-100毫伏，在這樣環境下可以讓鎘、鉛等重金屬轉化為溶解性很低的金屬硫化物而不被水稻吸收。很多科研工作者在進行淹水種植水稻時，都發現被汙染的農田在長期淹水的情況下大米的鎘、鉛不容易超標。Bingham 等在1976年研究了在淹水和落幹的條件下，鎘對水稻經濟產量的影響。在淹水的還原狀態下, 土壤中鎘含量為320毫克/千克，對水稻產量並沒有產生影響; 而在落幹的氧化條件下， 土壤中鎘的濃度17毫克/千克，卻會造成水稻減產，可見長期淹水的效果。

　　淹水管理也因此成為日本控制大米鎘積累的重要措施，在2007年實施了近60萬畝耕地的淹水管理，總結其效果為在不淹水情況下大米鎘含量可達0.58毫克/千克，而有效的水分管理下大米鎘含量可達0.08毫克/千克。

　　為了促進長期淹水下的養分轉化和控制分蘖，在農作上，水稻有個中幹排水的過程，此外後期由於天氣因素常常缺水，土壤從還原狀態轉化為氧化態，還原環境下形成的硫化鎘等迅速溶解，本來土壤中的鋅和鐵等可以通過根系的吸收競爭抑制鎘的吸收。有研究表明，在硫化物溶解過程中，硫化鋅等的溶出慢了半拍，導致土壤溶液中的鎘鋅比和鎘鐵比提高，鎘被根系的吸收因變得“暢通無阻”而容易被吸收，而這個時期根系吸收的鎘容易直接進入籽粒，從而導致稻米的鎘含量的快速提高。

　　淹水環境對鎘、鉛的控制有著很好的作用，但如果有汞、砷的汙染存在時，還原環境則強化了水稻的砷和汞的吸收，這是因為在淹水條件下，砷以亞砷酸存在，汞在還原條件下容易被還原成甲基汞，這兩類物質變得更毒，且更容易被吸收，因此在汙染的條件下，稻米就容易積累這兩個元素(甲基汞和砷)。

　　大米的安全性與生態環境高度相關

　　進入稻米中的重金屬並不僅土壤一條途徑。有人於2008年研究了離高速公路不同距離10米、40米、100米、200米、300米和450米的大氣汙染對大米中的重金屬含量的影響，並以鉛同位素為研究對象，比較曝露與不曝露於高速公路汙染下兩種情形。結果發現，葉片中的鉛、 鎘、 鋅、莖中的鋅以及穀物中的鉛和鎘在兩種曝露情形下差別很大，穀物中約46%的鉛和 41%的鎘可以歸因於葉面從大氣的吸收， 而對於鉻、鋅和銅，大氣源對籽粒中的這三個重金屬則沒有明顯的貢獻。可見大氣汙染對稻米安全也有著顯著的影響，同時也表明生長於繁忙的高速公路兩側的作物的安全性需要更多的關注。

　　近年來，對鎘大米的關注讓我們發現大米的安全性與其生態環境高度相關。數年來我們也測定到很多重金屬含量很低的大米，分析發現，這些大米大都產自環境優美的鄉村中。一方面，鄉村的重金屬源較少，另一方面鄉村的有機肥在肥料施用中的比例相對較高，有機肥的安全性也較高，土壤也不易板結等等。

　　值得欣慰的是，在中國廣袤的國土上，依然分布眾多美麗的鄉村，這些鄉村仍在默默地為我們生產著安全健康營養的好大米。作為以大米為主食的我們，是時候要珍惜保護這些美麗的鄉村鄉土了。