水稻重金属研究

水稻中重金属的研究

摘要：主要从土壤中的重金属元素，重金属对水稻生理效应的影响，重金属在稻米中的含量，重金属污染控制几个方面的问题，结合国内水稻重金属研究的最新进展进行了综述。

关键词：重金属；水稻；含量测定；研究

重金属是构成地壳的物质之一，它以不同的形态分布于土壤中，水稻植株体内的重金属主要来源于土壤，因此土壤中的重金属浓度的高低直接影响了水稻的生长发育以及稻米中重金属的含量。稻米中的重金属严重威胁人和动物的健康和生命，如何检测以及治理重金属的污染是一个关系人类自身健康与安全的问题。

1 水稻田土壤中的重金属元素

1.1 土壤中重金属元素的来源

重金属存在于全球各生态系统，一般在自然条件下土壤中的重金属主要来自其成土母质，这种背景含量不会对土壤生态系统造成危害[1]。目前，土壤中重金属超标主要受到多种人为因素的影响，主要包括以下几个方面。

（1）业生产、汽车尾气排放等大量含重金属的有害气体和粉尘等进入大气中，经过自然沉降和雨淋沉降进入土壤[2]。

（2）理的城市生活污水、商业污水和工业污水对农田进行灌溉，从而使水中所含的大量重金属等污染物经过灌溉后污染农田土壤[3]。

（3）金属含量较高的肥料、农药，以及不合理施用化肥，都可能导致土壤重金属污染[4]。

（4）山开采冶炼的含有重金属的废水随着矿山排水和降雨，进入水环境或直接进入土壤，从而直接或间接地污染了农田土壤[5]。

1.2 水稻田土壤深红重金属含量的测定方法

通常测定土壤中重金属的含量根据重金属的种类可以采用火焰原子吸收光谱法、分光光度法、离子体发射光谱。此外，还可以采用以下方法。

利用ICP-MS法测定表层土壤中重金属元素。把土壤样品用硝酸、高氯酸、氢氟酸溶解，使可溶性固体的总量较低。然后直接用ICP-MS质谱仪测定。方法具有简单、快速、准确等特点，可用于土壤中重金属元素的分析测试工作[6-7]。

2 国内水稻重金属研究现状

水稻重金属含量一直是人们关心的话题。国内研究者从各个方面进行了重金属污染及测定的研究，系统的阐述了各类污染的污染源以及检测方法。

2.1 公路两侧水稻重金属研究

公路两侧农产品质量安全也是目前研究的热点。已有的研究结果表明，公路两侧的农产品受到了一定程度的重金属污染[8]。如何采取有效措施，防止污染进一步扩大，应从以下几个方面入手：一是加大对公路两旁土壤和不同作物重金属含量的监测，弄清不同作物的污染情况；二是根据监测结果，采取品种调整等措施，引导农民种植不易受污染的作物或者林木、花卉等，尽量减少损失；三是通过合理规划，调整产业结构，寻找新的经济增长点[9]。

2.2污泥有机肥对稻米重金属含量的影响

污泥有机肥是将城市污水处理后的污泥与豆饼、鸡粪、茶叶渣和食用菌培养料等混合堆肥处理制成的有机肥料[10]。施用污泥有机肥是否会造成糙米中重金属含量超标，这是最受关注和重点研究的内容之一。据王新等[11]研究。水稻污泥施用量控制在45t /hm2以内，污泥中的重金属未对土壤、稻谷质量及地下水产生不良的影响；莫争等[12]研究重金属Cu、Pb、Zn、C r、Cd在水稻植株中的富集和分布表明, 重金属被水稻吸收以后，大部分停留在根部，少量向地上部分迁移;重金属在水稻植株不同器官的含量为：根部> 根基茎> 主茎> 穗> 籽实> 叶部；重金属在水稻植株中迁移能力的大小依次为：Cd、Cr、Zn、Cu、Pb。

2.3 矿区水稻土壤重金属污染

矿区水稻土壤重金属污染有巨大的危害性。土壤中重金属污染不但会导致农作物减产和品质下降，还会通过土壤－植物系统，经食物链进入人体，危害人体健康和生命安全[13]。土壤重金属污染有隐蔽性、危害的滞后性、长期性以及生物链对重金属的生物富集等特点，这些决定着若对土壤重金属污染认识和治理滞后将带来难以预料的严重后果。如20世纪在日本发生的因农田Cd 污染引起“痛痛病”环境公害和广东韶关大宝山矿区污染就是最典型的例子[14]。重金属污染治理的主要途径有两种：一种是将污染物清除，即去污染；另一种是改变重金属在土壤中的存在形态，使其固定，将污染物的活性降低，减少在土壤中的迁移性和生物可利用性，即稳定化。

3 重金属影响水稻的生理生态效应

在重金属作用下，一方面植物应激产生保护作用，通过加速生理生化活动，产生大量代谢物同重金属缔合以解毒；另一方面，激活的代谢系统也加速了重金属的进入，反过来抑制了植物的代谢活动，对植物产生毒害作用。同一过程中哪个占上风是由重金属的处理剂量、植物的不同代谢活动等综合因素所决定的【15】。

3.1 对过氧化氢酶的影响

有研究表明，浓度为0. 05~ 2. 00mmol/ L 的重金属Cu、Cd、Hg 胁迫对水稻幼苗叶片过氧化氢酶( CAT)活性和同功酶表达产生一定的影响，并且能在不同程度上导致水稻DNA 损伤【16】。

3.2 对叶绿素的影响

重金属对作物光合作用的抑制机理较复杂。研究表明，重金属可通过抑制水稻叶片的叶绿素含量导致叶绿素a/b 比值改变，造成P SⅠ、P SⅡ、捕光色素-蛋白质复合体的解体或形成的抑制，影响连结P SⅠ和P SⅡ两个光系统的中间电子载体系统——Cyt b6/f 复合体的含量，从而影响光合链上的电子传递, 进而直接影响光合作用[17]。

4 结语

食品安全，特别是粮食安全直接关系着人类的健康与安全，只有我们认真的保护好我们的环境才能给我们自身带来安全，随着科学技术的发展和国家对环保的重视，相信在不久的将来，我们餐桌上的食品会更加的安全，相信重金属的生物防治也会很快的运用到生产实践中来。不过目前的研究对单一污染研究较多，对复合污染研究较少。就控制机理研究来看，单一控制方法研究较多，综合控制方法研究较少。

参考文献：

[1] 刘向蕾.重金属对水稻生长发育影响的研究进展[J].现代化农业,2007,331(2):7-9.

[2] 甄宏.沈大高速公路旁粮食和水果中重金属污染特征研究[ J].气象与环境学报,2008,24 ( 3) :1- 5.

[3] 陈同斌,李艳霞,金燕,等.城市污泥复合肥的肥效及其对小麦重金属吸收的影响[J].生态学报,2002,21 (5):643 -6481.

[4] 刘爱红,张琳.农药残留与食品安全[J].安徽农业科学, 2007,(13):42-44.

[5] 张海英.选矿药剂对生态环境的污染与防治[J].中国非金属矿工业导刊,2004,(03):79-82.

[6] 姚焱,陈永亨,王春霖,等. ICP-MS测定水稻中的铊等重金属及铊污染水稻安全评价[J].食品科

学,2008,29(7):386-388.

[7]黄冬根,廖世军,章新泉,等.ICP_MS 法测定水稻田表层土壤中重金属元素Zn、Cd、Pb、Cu、Cr、Mn的研究[J].中国环境监测,2005,21(3):30-31

[8] 李波,林玉锁,张孝飞,等.沪宁高速公路两侧土壤和小麦重金属污染状况[J].农村生态环境,2005,21(3):50- 53.