《植物生理学报》 2014, 50(5): 567-568

重金属污染的缓与急

龚继明

通信作者：龚继明

摘　要：

重金属是农业环境和农产品重要污染物质。随着工业化和现代农业的快速发展, 我国的环境重金属污染事件频繁发生, 如2009年环保部共接报12起重金属污染事件, 引发32起群体性事件; 以及集中在最近几年爆发的含镉毒大米事件。保守估计我国受重金属污染(主要是镉和砷)的耕地面积超过3亿亩, 每年因此造成的粮食减产达1 000万吨, 重金属污染的粮食达1 200万吨, 合计农业损失至少在200亿元以上。此外重金属污染具有隐蔽性、滞后性等特点, 其通过食物链传递并最终富集到人体内造成的慢性毒害几乎是在人们没有意识的情况下发生的, 因此长期未能得到足够的重视。其后果是不仅受污染粮食的市场流通未能得到有效控制, 而且易于富集重金属的茎、叶型蔬菜由于中国特有的市场形式也长期占据人们的食谱, 导致重金属污染物通过食物链迅速汇集到人体, 对人民的健康和社会心理造成了不可估量的损失, 已成为国家实施可持续发展战略的重要瓶颈。针对严重的重金属污染, 2009年国家七个部委联合发布了《关于加强重金属污染防治工作的指导意见》。2011年国务院批准了我国《重金属污染防治“十二五”规划(2010~2020年)》, 温家宝总理也在2012年政府工作报告中提出了“加快重点地区重金属污染治理”的要求, 2013年全国政协“一号提案”也对重金属污染及治理给予了高度的关注。但我国人多地少, 粮食需求压力巨大, 土地生产任务繁重, 同时重金属污染量大、面宽、类型复杂, 这决定了我国的环境治理必然是一项长期的艰巨任务, 而且中轻度污染农田仍需继续从事高强度的农业生产。在这种现实国情下, 寻求如何阻控重金属向食物链的迁移, 实现污染环境中作物必需营养元素与有害重金属元素间的再平衡, 确保农产品安全, 就成为当务之急。 农田中重金属污染主要来源于“三废”排放, 城市污泥和垃圾以及大量施用的有机肥料(尤其近年来饲料添加剂中含有高量铜、砷等)与磷肥(磷矿石中含镉等)。近20年来, 国外主要侧重于土壤中重金属的环境化学行为, 根际中重金属的转化、迁移; 植物对重金属的反应与抗性机理等研究。上世纪末植物修复概念的提出促进了重金属超积累和去毒化机理等方面的研究, 并在国际顶级期刊包括Nature和Science上有诸多优秀成果面世。我国作为较晚步入工业化但飞速发展的新兴国家, 重金属污染问题在最近几十年开始进入视野并迅速恶化。正因为如此, 我国在该领域的工作虽晚于国际同行, 但也在一些最基本的问题包括重金属在土壤中的环境化学行为、植物对重金属的耐性机理方面开展了较系统的研究, 对土壤中重金属背景值, 粮食作物重金属背景值等展开了抽样调查, 并成立了专门的学术机构比如中国植物生理与植物分子生物学学会植物修复生物学专业委员会, 来推动学科的发展。近年随着大批在国外接受培训的科学家的归来, 我国在该领域的研究正在迎头赶上, 并结合中国“污染量大、面宽; 污染形态复杂; 人多地少土地必须用于耕作”等现实国情开展了有针对性的研究, 提出了一些独到的学术思想, 开发了众多的特化种质资源。但是在涉及一些研究热点前沿和难点问题, 包括重金属在土壤-作物体系间转化迁移的调控机理, 重金属在植物体内长途运输及定向分配, 以及多元素吸收分配(主要是必需的矿物质和非必需的重金属)间相互作用的调控机理方面, 无论是国内还是国外都有待进一步深入和拓展。 有鉴于此, 本专题组织了国内相关领域的专家, 力求从多个角度全方位向大家介绍重金属污染治理及重金属向食物链迁移阻控机理等方面的研究进展, 希望为解决中国的重金属污染及由此带来的食品安全等系列问题提供一些基本素材和思想借鉴。

Immediate and Long-Term Concerns on Heavy Metal Pollution

Ji-Ming Gong

Corresponding author: Ji-Ming Gong

Abstract:

重金属是农业环境和农产品重要污染物质。随着工业化和现代农业的快速发展, 我国的环境重金属污染事件频繁发生, 如2009年环保部共接报12起重金属污染事件, 引发32起群体性事件; 以及集中在最近几年爆发的含镉毒大米事件。保守估计我国受重金属污染(主要是镉和砷)的耕地面积超过3亿亩, 每年因此造成的粮食减产达1 000万吨, 重金属污染的粮食达1 200万吨, 合计农业损失至少在200亿元以上。此外重金属污染具有隐蔽性、滞后性等特点, 其通过食物链传递并最终富集到人体内造成的慢性毒害几乎是在人们没有意识的情况下发生的, 因此长期未能得到足够的重视。其后果是不仅受污染粮食的市场流通未能得到有效控制, 而且易于富集重金属的茎、叶型蔬菜由于中国特有的市场形式也长期占据人们的食谱, 导致重金属污染物通过食物链迅速汇集到人体, 对人民的健康和社会心理造成了不可估量的损失, 已成为国家实施可持续发展战略的重要瓶颈。针对严重的重金属污染, 2009年国家七个部委联合发布了《关于加强重金属污染防治工作的指导意见》。2011年国务院批准了我国《重金属污染防治“十二五”规划(2010~2020年)》, 温家宝总理也在2012年政府工作报告中提出了“加快重点地区重金属污染治理”的要求, 2013年全国政协“一号提案”也对重金属污染及治理给予了高度的关注。但我国人多地少, 粮食需求压力巨大, 土地生产任务繁重, 同时重金属污染量大、面宽、类型复杂, 这决定了我国的环境治理必然是一项长期的艰巨任务, 而且中轻度污染农田仍需继续从事高强度的农业生产。在这种现实国情下, 寻求如何阻控重金属向食物链的迁移, 实现污染环境中作物必需营养元素与有害重金属元素间的再平衡, 确保农产品安全, 就成为当务之急。 农田中重金属污染主要来源于“三废”排放, 城市污泥和垃圾以及大量施用的有机肥料(尤其近年来饲料添加剂中含有高量铜、砷等)与磷肥(磷矿石中含镉等)。近20年来, 国外主要侧重于土壤中重金属的环境化学行为, 根际中重金属的转化、迁移; 植物对重金属的反应与抗性机理等研究。上世纪末植物修复概念的提出促进了重金属超积累和去毒化机理等方面的研究, 并在国际顶级期刊包括Nature和Science上有诸多优秀成果面世。我国作为较晚步入工业化但飞速发展的新兴国家, 重金属污染问题在最近几十年开始进入视野并迅速恶化。正因为如此, 我国在该领域的工作虽晚于国际同行, 但也在一些最基本的问题包括重金属在土壤中的环境化学行为、植物对重金属的耐性机理方面开展了较系统的研究, 对土壤中重金属背景值, 粮食作物重金属背景值等展开了抽样调查, 并成立了专门的学术机构比如中国植物生理与植物分子生物学学会植物修复生物学专业委员会, 来推动学科的发展。近年随着大批在国外接受培训的科学家的归来, 我国在该领域的研究正在迎头赶上, 并结合中国“污染量大、面宽; 污染形态复杂; 人多地少土地必须用于耕作”等现实国情开展了有针对性的研究, 提出了一些独到的学术思想, 开发了众多的特化种质资源。但是在涉及一些研究热点前沿和难点问题, 包括重金属在土壤-作物体系间转化迁移的调控机理, 重金属在植物体内长途运输及定向分配, 以及多元素吸收分配(主要是必需的矿物质和非必需的重金属)间相互作用的调控机理方面, 无论是国内还是国外都有待进一步深入和拓展。 有鉴于此, 本专题组织了国内相关领域的专家, 力求从多个角度全方位向大家介绍重金属污染治理及重金属向食物链迁移阻控机理等方面的研究进展, 希望为解决中国的重金属污染及由此带来的食品安全等系列问题提供一些基本素材和思想借鉴。