环境保护科学
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小麦重金属污染及防治

 在尾矿坝隔壁的庄稼地里,以前都能种小麦和白菜的地,现在由于污染严重,都只能种玉米了。CFP供图 
中国论文网 http://www.xzbu.com/1/view-5206746.htm
  铅是文献记载最多的毒性重金属,其污染可直接影响人类健康,而儿童尤其对铅污染敏感。镉的毒性较大,被镉污染的空气和食物对人体危害严重,被人体吸收后可积存于肝或肾脏造成危害,尤以对肾脏损害最为明显。人们对一些化工产品如油漆中的铅污染风险已有比较清楚的了解和认识,但随着工业化和城镇化的发展,铅、镉等重金属污染可以从大气、水、土壤和农产品等多个渠道进入到食物链中,为人类健康带来潜在的危害。 
  小麦生产重金属污染源 
  小麦是重要的粮食作物,中国小麦常年播种面积在2400 万公顷左右,总产量1亿公斤左右,小麦的生产与国家粮食和食品安全及人民健康息息相关。从总体情况来看,中国小麦生产受到重金属污染的比例非常小,仅在局部地区检测到铅、镉等重金属超标的现象。但有越来越多的研究表明,小麦铅、镉等重金属污染已经呈现出范围逐渐扩大、并逐年加重的趋势,必须引起足够的重视。 
  中国小麦生产重金属污染的来源主要有以下几个方面:1.大气和土壤污染。工业排放是中国重金属污染的主要来源(Cheng,2003)。在工业发达的地区镉、铅等重金属污染要远远高于偏远的乡村。煤、油等能源的燃烧、汽车尾气排放和垃圾废弃物的焚化使重金属污染排放到大气中,并逐渐沉降到土壤中,在大中型城市周围的农田受到了日益增多的重金属污染威胁。此外,许多研究表明,公路两侧的农田均受到不同程度的重金属污染,而以高速公路两侧250米范围内铅污染最为严重。小麦是中国北方的主要作物,生长周期长(每年的10月至翌年的6月),城市周边和公路两侧的小麦极易通过叶片吸收空气中的铅等重金属,在小麦的叶片、茎杆、根系和籽粒中积累。对江苏省典型区地震带农田土壤和小麦中重金属的污染研究表明小麦籽粒中铅、铬、汞样品超标率分别为100%、58.97%、33.33%(陈京都等,2012)。对工业比较发达的太湖流域小麦样品检测发现铅、镍、镉平均含量分别超标52. 6 倍、43. 8 倍、37. 7 倍(杨彦等,2013)。重金属污染小麦可能以大气降尘为主,中国农业科学院农产品加工研究所的研究显示,大气降尘和耕层土壤对小麦籽粒铅质量比的贡献率分别为90%~99%和1%~10%(赵多勇等,2012)。 
  2.污水灌溉。矿业、镀锌、染织业、油漆和轮胎业是重金属污染的主要来源。在中国许多地区有利用处理后的工业污水灌溉的传统,尤其是水资源缺乏的地区。同时,随着城市化的进程,城市或生活污水经处理后也可作为农业水资源。通常情况下采用污水灌溉的土壤中汞、铅、锌等重金属超标可达到50-300%,种植在污水灌溉土壤中的小麦等农作物都会不同程度地受到重金属的污染。对新乡市污灌区土壤和小麦籽粒中重金属污染检测表明,小麦籽粒中Cd、Ni、Cr 和Zn 含量分别是国家食品卫生标准的25.5、12.98、6.12 和1.32 倍(朱桂芬等,2009)。对河南焦作市矿区矿井水排放对小麦籽粒中重金属污染的检测结果表明,铅、镉等达到重度污染水平(马守臣等,2012)。而河南开封市污水灌溉区小麦籽粒受铅污染最严重,镉、铬、砷污染次之(周振民,2013)。 
  3.有机肥中重金属污染。集约化养殖业发展产生了大量畜禽粪便,是中国农村主要面源污染之一。畜禽粪便作为有机肥施用是治理畜禽粪便污染、提高农田肥力的主要途径。但在畜禽养殖过程中大量施用微量元素添加剂,而这些重金属元素在畜禽体内的消化吸收利用率极低,大部分随畜禽粪便排出体外,造成区域性的重金属污染。城市污泥、畜禽粪便作为有机肥的施用可导致农产品中重金属含量超标,通过生物链传递,最终会影响人体健康。城市污泥中以镉、铅等重金属的污染为主,鸡粪和猪粪农用区小麦Cr、Ni、Pb 均有不同程度的超标,牛粪农用区污染较轻(叶必雄等,2012)。 
  4.生产、加工、储运过程污染。目前在小麦的收获、晾晒、加工、储存、运输和销售过程中均大量使用机械化作业,小麦籽粒所接触的机械、管道、容器以及因工艺需要加入的添加剂都可能使小麦受到铅等重金属污染。麦收时节,在农村的公路上经常可以见到晾晒的小麦,过往车辆的尾气和沥青中的重金属可导致小麦的二次重金属污染。 
  重金属污染防治对策 
  首先,加强监管,控制排放。冬小麦是华北地区主要的粮食作物,也是主要的灌溉耗水作物,由于目前各污水处理厂的处理效果和利用能力不尽相同,部分厂、矿违规排放,造成许多环境污染事件。有关部门必须加强管理,大力推进实施清洁能源利用,提高污水处理排放标准,提升再生水生产工艺,加大镉、铅等重金属清除的工艺指标要求。 
  其次,调整种植结构。在重金属污染比较重的地区减少小麦等粮食作物的种植,改种棉花等非食源性农作物或具有较强土壤生物修复能力的植物,作为污染土壤中重金属原位净化物种。 
  再次,培育具有低重金属富集能力的小麦品种。不同小麦品种籽粒对铅、镉等重金属的富集量存在显著差异,且铅、镉等重金属在小麦不同组织器官中的积累量存在差异(魏文忠等,2012),研究小麦对重金属的抗性和富集的遗传机制并进行遗传操作,培育籽粒低重金属富集能力的新品种,对于防治小麦重金属污染具有重要意义。

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