我国稻田系统镉污染风险与阻控(2)

2食用大米是我国人群Cd摄入量的主要来源

我国人群Cd平均摄入量逐年递增(图1)。Song等在2015年调查了全国31个省、自治区市场上份食品中Cd的浓度，根据2002年全国营养和健康调查的膳食数据，计算出了我国人群Cd平均摄入量，当前成年人单位体质量每月平均Cd摄入量为15.3μg，为JECFA2010年推荐值的61.2%。相比于1990年我国成年人Cd摄入量(仅为6.9μg·kg-1BW·月-1)，增加了1.2倍，年增速为0.27μg·kg-1BW。如果按照这个增速，预计35年后，我国人群Cd的摄入量会达到JECFA推荐值。这种趋势十分令人担忧，因此有必要采取措施来降低我国人群Cd的摄入量。相比于水产品和动物来源的食品，植物来源的食品中Cd浓度虽然不是很高，但由于食用量大，因此植物来源食品是我国人群Cd摄入的主要来源，其中大米为主要贡献者，平均占56%(图1)，大米贡献南北差异较大，对南方人群贡献占65%，对北方人群贡献占38%，其次是面粉(12%)和叶菜(11%)。在日本，大米贡献占44%，蔬菜和海藻占16%，鱼与海鲜类产品占11%(UNEP，2008)。在欧洲，谷物和谷类食品贡献占27%，蔬菜类占16%，块茎类食物占13%(EFSA，2008)。由于亚洲国家人群大米食用量大，因此Cd摄入量(6.9~17μg·kg-1BW·月-1)普遍要比美国(4.6μg·kg-1BW·月-1)及欧洲国家(5.2~9.1μg·kg-1BW·月-1)人群高。

儿童是Cd暴露高风险群体，1~10岁儿童Cd摄入量是成年人的1.5~2倍，这主要是由于儿童单位千克体质量摄取的食物量较成人大。因此，有必要对婴儿和儿童食品中Cd的含量标准重新修订，尤其是以大米为原料的婴儿和儿童食品。欧盟在2015年曾对婴儿和儿童食品中As的含量进行修订，提议把以大米为原料的婴儿和儿童食品中无机砷含量标准降至0.1mg·kg-1，该提案于2017年起正式生效。到目前为止，对婴儿和儿童食品中Cd含量的限量还没有特殊限定。Cd的平均摄入量在性别之间差异不显著，但需要指出的是女性较男性更易受到Cd的危害。在日本Jinzu流域被确诊的166例“痛痛病”病人中163例为有多次生育的妇女。这主要是因为妇女身体经常缺铁，从而导致对食物中Cd的吸收效率较男性高。身体缺铁会导致Fe2+转运蛋白，如二价金属转运蛋白1(Divalent metal transport，MDT1)和ZRT-、IRT-类蛋白8(ZIP8)表达上调，而这类蛋白也被研究证实为介导人体Cd2+吸收的主要蛋白。

3我国南方部分地区大米Cd含量超标情况

严重我国市售大米Cd含量超过国家大米Cd限量标准(0.2mg·kg-1)比例在2.2%~10%左右，但南方部分地区有相当一部分大米Cd含量超过1mg·kg-1(镉大米)，有些稻米Cd含量甚至高达4~5mg·kg-1，超标形势异常严峻(表1)。总体而言，南方地区稻米Cd超标率在23%左右，在污染较为严重的省份如湖南、广东和广西，稻米超标率高达60%~88%。根据全国大米市场调查数据，体质量60kg左右的成人每日Cd摄入量为11~39μg，南方人群Cd摄入量是北方的1.8~2.8倍(表1)。不论是北方还是南方，都需要百年以上，才会使长期摄入大米导致的人体Cd累积剂量达到2.6g(即:50%人群出现Cd中等毒害症状)(表1)。但在南方污染严重的区域，农民长期食用当地Cd污染大米，成人每日Cd摄入量高达142~214μg，则出现中等Cd毒害症状仅需要33~50年，对于一些高暴露人群，假如每日都摄入同样数量的Cd，则仅需4.7~8.3年就能达到Cd中等毒害水平(体内累积2.6gCd)，10~20年就能达到半数病人出现“痛痛病”等严重毒害症状(体内累积3.8gCd)，15~30年就可能达到Cd致死剂量5.4g。南方稻米Cd含量易超标主要存在以下几个方面原因:首先，过去的30年工业活动导致农田Cd污染严重。相比于1990年土壤普查，土壤Cd含量在华北、东北和西部地区增加了10%~40%，在南方和沿海地区增幅超过50%(国土资源部，2014)。在湖南省，土壤Cd背景值含量从1990年至今，由0.08mg·kg-1增至0.5~0.6mg·kg-1，增加了6~8倍。除了矿业活动直接导致农田土壤Cd污染外，Cd污染灌溉水对土壤Cd的贡献同样不容忽视，尤其在南方双季稻地区，灌溉水中Cd可能是农田土壤Cd积累的主要来源。假设灌溉水中含Cd0.1~40μg·L-1，通过灌溉每年向每公顷农田输入1~400gCd，高于大气沉降Cd输入(0.4~25g·hm-2·a-1)。其次，南方土壤大部分偏酸性，通常pH较低的土壤Cd生物有效性较高。据估计，土壤pH每降低1个单位，土壤Cd的生物有效性增加1.5倍。在过去的30年，氮肥的过量施用和大气酸沉降，导致我国土壤酸化严重，湖南省将近50%的稻田土壤pH≤5.5。在湖南长沙-株洲-湘潭地区，相比于1980年，土壤pH在过去30年下降接近1个单位(酸化速度为每年0.031单位)。土壤严重酸化势必会加重稻米Cd含量的超标。再次，籼稻作为南方主栽品种是导致南方稻米Cd含量过高的另一原因。籼稻Cd积累能力普遍较粳稻强。但即使是籼稻品种之间，稻米Cd积累能力也有较大的差异，这为通过种植Cd低积累品种从而降低Cd在稻米中的积累提供了可能。

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