我国稻田系统镉污染风险与阻控

来源:《农业环境科学学报》2018年7期

作者:汪鹏1，王静1，陈宏坪1，周东美2，赵方杰1

单位:1.南京农业大学资源与环境科学学院;2.中国科学院南京土壤研究所

摘要:过去30年的工业化和环保措施不到位导致我国部分地区农田土壤Cd污染较为严重。南方部分地区稻米Cd含量超标严重，危害农产品安全和人体健康。农田Cd不断输入、土壤酸化以及种植Cd积累能力较强的籼稻品种是部分地区稻米Cd含量超标的主要原因。我国人群Cd平均摄入量在过去30年里增加了一倍。本文综述了人体Cd摄入量的安全阈值，鉴于食用大米是我国人群Cd摄入的主要来源，重点介绍稻田系统控制稻米Cd积累的主要生物地球化学过程以及水稻Cd吸收积累与转运的分子遗传机制，在此基础上还建议了稻米Cd积累阻控的农艺和育种措施。

镉(Cadmium，Cd)是人体有害元素。Chaney提出了“土壤-植物屏障(Soil plant barrier)”概念，把元素在土壤-植物系统中的移动性划分为四类，Cd被划分到最高等级:即容易通过食物链对人体产生高风险的元素。Cd被国际癌症研究机构(IARC)归为人体致癌物质(第一类)、被美国有毒物质与疾病登记机构(USATSDR)列为优先控制的污染物第7位。Cd在人体内滞留的半衰期长达10~33年，因此人体Cd含量有累积效应，随着年龄的增长而增加。长期暴露不仅会导致不可逆的慢性肾脏疾病、骨质矿化，还与肺癌、内膜癌、膀胱癌和乳腺癌风险的增加有显著的统计学关系。痛痛病，又称“疼痛病”，是1950年发生在日本富山县的世界最早的Cd中毒事件，起因主要是当地居民长期食用Cd污染稻米。

近30年工业化导致我国南方部分地区农田土壤Cd污染问题严重。据2014年全国土壤污染状况调查公报显示，我国耕地点位Cd污染超标率排在第一，高达7.0%。农田土壤Cd污染已经成为普遍存在的农业环境问题。土壤Cd污染时常会导致稻米Cd含量超标，尤其在我国南方部分地区，大米Cd超标比较严重，危害农产品安全和人体健康。稻米是我国人口的主粮，稻米食用占我国人群Cd摄入量的56%。鉴于Cd暴露对人体健康的风险，有必要降低人体Cd慢性暴露的风险，但是降低到何种程度，是否存在安全阈值目前并不是很明确。本文综述了人体Cd摄入量水平及主要贡献，鉴于食用大米是人体Cd摄入量的主要来源，本文重点综述了稻田系统控制稻米Cd积累的生物地球化学过程和水稻Cd积累的分子机制。并基于这些认识，提出一系列稻米Cd积累阻控的农艺和育种措施。

1人体Cd摄入量是否存在安全阈值?

国际粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)食品添加剂联合专家委员会(JECFA)早在1989年为降低人体Cd暴露风险，推荐了人体Cd的每周可耐受摄入量(Provisional tolerable weekly intake，PTWI)，规定单位千克体质量每周摄入Cd不超过7μg，相当于单位千克体质量每月不超过30μg。这个限量值的建立是基于肾脏Cd浓度为100~200μg·g-1水平，这时对应的尿液Cd浓度(UCd)为5~10μg·g-1肌酐(Creatinine)。然而流行病学研究结果显示，即使当UCd为2.5μg·g-1肌酐时也能导致肾脏功能受损，基于这些结果，JECFA在2010年将人体Cd每月耐受摄入量从30μg降到每月25μg。欧洲食品安全局(EFSA)在2009年根据一项针对瑞士女性UCd与人体Cd摄入量之间关系的研究，建议PTWI应该降低到单位千克体重摄入Cd每周不超过2.5μg，即单位体重每月不超过10.7μg，这个值在2011年EFSA官方文件中被确认。该值旨在经过50年暴露，95%的人群UCd低于1μg·g-1肌酐。许多国家人群Cd摄入量已经非常接近EFSA建议值，对于中国、日本、孟加拉等一些亚洲国家以及欧洲国家的一些Cd摄入高风险人群(如婴儿和儿童)，Cd摄入量已经超过这个水平。虽然EFSA推荐值旨在控制UCd低于1μg·g-1肌酐，但仍有一些研究报道当UCd低于0.5μg·g-1肌酐也能导致肾功能受损。因此，美国有毒物质与疾病登记处(ATSDR)用UCd<0.5μg·g-1肌酐作为目标值，推导出的单位千克体质量每月不超过3.0μg。世界大多数国家的人群Cd摄入量都超过这个限量值。近期《环境健康展望》上一篇综述比较了2004年到2009年的流行病学研究结果，也对当前Cd摄入量安全阈值的可靠性表示担忧。由此可以看出，人体Cd摄入量安全阈值可能并不存在，因此人体Cd摄入量应该尽可能地降低。世界大多数国家人群都有可能正在面临着由于Cd摄入带来的健康风险。

文章来源：《分子科学学报》 网址: http://www.fzkxxbzz.cn/zonghexinwen/2020/1008/334.html