地质专家揭秘“镉米杀机”

windows · 发表于 2011-3-3 16:50

地质专家揭秘“镉米杀机”

【2011-03-02 来源：国土资源报作者：周飞飞】

不久前，某媒体一篇名为《镉米杀机》的报道称，国内市场10%的大米镉超标，并将毒米之源直指工业及矿产资源开发所导致的土壤污染。文章如同一枚重磅炸弹，立即在社会上引起轩然大波，再度引发人们对食品安全的担忧。一时间，各地有关政府部门声明本地市场无镉超标毒米的消息此起彼伏。日前，研究镉等重金属污染问题近10年的中国地质科学院全国地质测试中心地球化学专家特地接受了本报记者的专访，根据以往科研的认识和成果，从地质科学的角度，对“镉米现象”进行了全面解读。

“全国存10％镉米”为媒体误读

“中国年产稻米近2亿吨，10％即达2000万吨，如果逐年累计，那数量……中国的确存在如此多的镉米吗？南京农业大学农业资源与生态环境研究所教授潘根兴研究团队所得出‘10％左右的市售大米镉超标’的结论是否科学？土壤重金属污染已经成为我国食品安全的重要杀手了吗？”

面对记者的疑问，国家地质实验测试中心研究员黄怀曾、王亚平明确表达了自己的观点：“在中国，重金属污染的情况的确存在，镉米也的确存在，但我认为他们取样并不足以反映全国的总体情况，而且其研究结论仍然没有找到并揭示镉米产生的真正原因。”

黄怀曾是《中国国土资源报》的老朋友，作为国家“973”项目《首都北京及周边地区水、土环境污染机理与调控原理》的首席科学家，王亚平更是直接开展了镉、汞等重金属污染的研究，他们曾多次为本报讲解过北京地区地下水、地表径流及水库、土壤等方面的环境问题和解决途径。这一次，则是针对沸沸扬扬的“镉米事件”。

“镉米并不是一个新鲜的名词，我们对地质环境和食物链中镉等重金属的研究已经有至少10年。我认为，报道将元凶直指矿山开矿，并不全面，因为被矿山工业污染地方的特例对全国并不具有普遍意义。可以说，只是抓某些典型并予以放大，易产生误导。但同时，我们必须强调，镉污染的问题不容忽视，尽管国土资源部等部门已经针对重金属污染做了大量工作，仅在镉污染、防治及环境修复方面就已有诸多成果，且现在仍在进行，但在社会层面上，人们关注和了解得并不够。”黄怀曾说。

第一项质疑是针对媒体所言的“10％”。黄怀曾和王亚平认为，全国如此多的稻米种植地，170多个样品，对于全国而言显然是数量少了。其实，后来南京农业大学的潘根兴教授后来也表示，自己的研究仅限于样品，不能代表全国。可见，“全国存10％镉米”为媒体误读。

第二项质疑是关于某媒体制作的一份“中国大米污染不完全分布图”。其上具名点几乎均是被报道或进行过专门研究的曾有极端污染事件的矿山所在地，其中之意不言自明——用以佐证稻米中镉的来源主要是矿山废弃物，即重金属镉通过径流等渠道，进入土壤，从而进入植物体内，最终成为人们餐桌上的一大杀手。“显然，人们对镉是如何进入稻米的原理并不完全理解，这样的表述不够全面。”

镉米溯源：植物只“吃”活性镉

镉，一种银白色有光泽的重金属，化学符号Cd，原子序数48。如果不是这次“镉米风暴”，恐怕连长期从事地质矿产报道的记者也不会注意到这个“稀罕”的金属。

那么，大米中的镉从何而来？为什么只见“镉米”，未闻“镉面”、“镉玉米”？

黄怀曾告诉记者，镉是分散元素，并不富集，不能独立成矿，在自然界，锌镉汞通常生于中低温热液矿床，经常伴生在一起。比如，镉在闪锌矿中含量高，因为闪锌矿是以硫化锌为主的硫化物矿物，镉经常会顶替锌离子作为硫化镉出现。一般来说，锌含量高的地方，镉含量也高。

难道只要有铅锌矿，附近的水、土就会遭受镉污染，从而成为孕育镉米的温床？情况并非如此。“各种自然元素在环境中普遍存在，作为化合物的镉，其状态是稳定的，即使赋存再多，也不会被植物吸收，更不会因此进入人类的食物链。真正的‘杀手’是活性状态的镉！所以，该地区土壤中是否存在较多的镉元素并不是镉米出现的前提条件，即使在镉元素含量低的地方，也可能生长出镉米，因为镉被植物吸收的关键是在于有没有人为因素激活它们，使之从稳定状态转变为活性状态。”

黄怀曾特地强调了镉在自然界中的另一个重要特征——背景值很低。“中国土壤中镉的平均含量大约为千万分之一，锌的含量约为万分之一，这样尽管镉含量高的土壤中锌的含量也会增加，但由于背景值差别巨大，镉稍微增加一点儿就显示出富集，而锌含量的变化却不明显。这也说明，无所谓当地稳定镉有多少，只要活性镉增加极少的量，对镉吸收能力强植物就会受害。”

人们之所以格外关注镉米，最主要的原因自然是事关老百姓的身体健康，而在一轮轮汹涌而来、有关镉米的报道中，人们总是能看到“软骨病”、“软脚病”等可怖的字眼。新加坡、香港等地的报纸甚至惊呼：“大陆10％食米镉超标，多吃脚软！”

那么，可怕的镉怎么会跑到我们常吃的大米中？除人们熟知的直接来自厂矿废弃物和淤泥外，还有一重要原因，是原本赋存在土壤中的稳定的分散镉被改造成活性物质，或者说，通过环境的变化，导致镉形态的转化，从难溶解化合物转变为易溶解物质，利于作物吸收。诱使这种变化的原因主要有三个：

一是土壤酸化。

土壤酸化pH值降低，在这样的土壤中，碳酸盐结合态的镉更容易活化。“我们曾以北京的土壤为例，专门研究过镉的迁移与转化规律。通过实验分析研究获知，土壤中较为稳定的碳酸镉和氢氧化镉极易受pH值影响，在酸性环境下，会转化为溶解态镉和交换态镉，如果在强酸作用下，甚至难溶的硫化态镉和残留态镉也会溶解。我国北方的土壤多为碱性，而南方的红土地为酸性土壤，这就解释了中国的镉米为何多见于南方”。

二是化肥。

氮肥，易转变成硝态氮、亚硝态氮和氨氮，它们可以和硫化物及各类盐类起反应，使镉释放出来，即把稳定的镉改造为容易被植物吸收的活性态镉。

三是水。

水稻长时间生长在水中，而在土壤中含有活性镉时，其在水中的析出量还受平衡浓度制约，稻田中的水量可以使土壤中的活性镉浓度降低，析出量增加，“这就是小麦、玉米等旱作物中镉含量低，大米中镉容易富集的原因”。

是不是食用了镉米就会导致镉中毒？

黄怀曾表示，目前报道中所提及的镉中毒案例属于个案，其受害者所吸收的镉的来源多而复杂，比如长期饮用镉水等。不可能吃了镉含量高的食物就会马上中毒，镉在人体内的积累是一个极为缓慢的过程。但镉是重金属污染中最常见也是危害最大的元素，长期食用，影响人体健康是肯定的。

镉米背后：不容忽视的农业污染

“部分镉米是镉污染的产物，但镉米背后并不都是矿山开采和污水灌溉，我认为更有普遍意义的是施用化肥造成的农业污染。”黄怀曾一再强调。

黄怀曾所说的化肥是指氮肥，污染则主要指土壤氮污染。

“上世纪70年代中期，农民种地基本上不使用化肥，但近年来，我国耕地单位面积使用的氮肥数量呈快速上升趋势。我们曾对北京市全区的土壤做过详细的研究，其中，通过遥感等手段调查了每年小麦、玉米等农作物的面积及氮肥投放量，并在此基础上特别研究了区域氮元素面源污染的估算模型和计算方法。调查研究显示，目前我国氮肥的利用率（即作物吸收量）大约是20%左右。其余的80%左右分别下渗至地下水、进入地表径流迁移到湖泊或水库、挥发至大气最终形成酸雨、残留在土壤中。尽管在不同的气候、土壤等自然条件下，氮肥中氮元素在各个迁移渠道中的贡献率不尽相同，但有一点是肯定的，在逐年叠加的非线性积累效应下，残留在氮肥施用地土壤中的氮元素数量十分可观，而且特别可怕。”

那么，氮污染与镉米又有什么关系？

黄怀曾告诉记者，年年施用的氮肥使土壤变酸，硝态氮和亚硝态氮酸性物质与稳定状态的磷酸镉、硫化镉反应后会形成不稳定的硝酸镉，进而离解成镉阳离子和硝酸根阴离子，游离态的镉离子，就会进入植物体内。随着酸性物质的积累，重金属活化能力增强，不仅镉的释放量增加，还会造成砷、铅、汞等污染。

可见，土壤中逐年积累的氮肥残留物，就如同一个可怕的魔棒，正在激活环境中安全而稳定的镉。

为什么黄怀曾认为氮肥的问题需要特别注意？

他表示，一方面，目前中国农民种田稳产、增产的主要措施就是大量使用化肥，而氮肥是化肥中的一大主力军，使用量非常多。另一方面，中国的农业已经进入规范、科学管理的现代化阶段，根据不同的土壤条件和作物，其施肥的种类、时间和量，都是规范化的。“所以，我们把农业规律与地质研究结合起来，针对农业生产的不同阶段，通过科学试验得出各个时段氮肥残留物导致的重金属活化释放量，是对各地农业生产安全和环境保护具有普遍意义的。”

黄怀曾表示，现在各方面在进行的镉等重金属污染调查研究，主要是针对已明显污染环境的区域，属于点上的研究，对于广大非重金属污染区，重视不够。他建议，地质工作对镉元素在环境中迁移转化规律的研究，应由点及面，寻找具有全国意义的规律，特别是应根据实际情况分类进行：一是镉污染区，二是农业污染区，三是两类叠加的地区。

镉污染与可怕的积蓄效应

尽管镉米的生成并不一定在镉含量高的地区，但当环境中的镉超出一定数值，形成土壤和水体的镉污染后，那就不仅会出现镉米，而且当地的整个环境系统都会“中毒”。

说起镉污染，人们必然会联想到20世纪十大环境公害事件之一“日本富山痛痛病事件”。

痛痛病是发生在日本富山县神通川流域的一种奇病，患者大多是妇女，病症表现为腰、手、脚等关节疼痛。病症持续几年后，患者全身各部位会发生神经痛、骨痛现象，行动困难，甚至呼吸都会带来难以忍受的痛苦。到了患病后期，患者骨骼软化、萎缩，四肢弯曲，脊柱变形，骨质松脆，就连咳嗽都能引起骨折。由于病人患病后疼痛无比，常常大叫“痛死了痛死了”，而将此病取名“痛痛病”。

虽然痛痛病在20世纪早期即已开始出现，但数十年内该病被认为是原因不明的特殊地方病，直到1968年才证实是由镉引起的慢性中毒。在日本富山县，当地居民同饮一条叫作神通川河的水，并用河水灌溉两岸的庄稼。后来日本三井金属矿业公司在该河上游修建了一座炼锌厂，其含镉选矿废水和尾矿渣污染了整条神通川河。由于人们长期饮用含镉的水、食用富集了大量镉的稻米和鱼虾，致使镉进入人体并富集下来。资料显示，1972年日本富山县患病者达258人，死亡128人。

显然，发生自日本富山县的痛痛病是一起极端的镉污染导致镉中毒事件。

在中国湖南浏阳，2009年也曾发生过一起区域性镉污染事件：长沙湘和化工厂在生产硫酸锌和非法生产金属铟的过程中，由于环保设施不齐全、有效防护措施不足，镉被直接排入水体和土地，导致土地大面积污染。截至当年7月31日，在已出具的2888人的有效检测结果中，尿镉超标509人。据当时的媒体报道，在离化工厂数百米远的地方，田里的水稻和蔬菜都变成了黄绿色，喂养的猪和鸭则因为吃了受镉污染的农作物而不断生病。

其实，早在30年前，沈阳就曾因工业污水灌溉出现镉米。

在上世纪70年代末，有关部门在开展沈阳市的环境质量评价时，就曾对灌区的镉污染状况、污染物迁移分布规律、污染的生态影响等问题作了较为详细调查研究。调查显示，造成灌区镉污染的主要污染源是沈阳冶炼厂，该厂在1980年以前，每年向外环境排镉10吨，其中很大一部分进入灌区，污染地下水，危害作物，并在土壤中积累。对此，当地政府主要采取了两个措施：切断污染源，改变生产镉米的耕地用途。但多年后，虽然镉米的危害基本消除，但被污染地的环境问题依然存在。

黄怀曾说，重金属元素在生态系统中的超量存在，已经成为我国普遍存在的重大生态环境问题。在医学中，镉、铅、汞至今还没查到对人体有益的方面，是不折不扣的有害元素。而且镉属于积蓄毒性元素，引起慢性中毒的潜伏期可达10～30年之久。因此，尽管有医学专家指出，目前在临床中能够确认的环境污染所导致的慢性镉中毒病例依然属于个案，但镉污染必须引起足够的重视，必须在对镉环境污染现状、本质、迁移途径等问题研究的基础上，探索对环境防护和修复的有效途径。

污染之后：聚焦环境防护与修复

其实，在地球化学工作者眼中，人们听起来十分新鲜的镉一点也不“稀罕”。

在黄怀曾的办公桌上，记者看到厚厚一摞有关镉污染的研究论文，其中许多论文的发表日期在五六年以前。黄怀曾告诉记者，重金属污染的问题一直是我国地球化学工作者关注和研究的一项重要内容，特别是国土资源部、中国地质调查局进行的新一轮国土资源大调查，大大推动了地球环境化学勘查在全国范围中的地方病防治、环境预警和治理、现代化农业发展等领域的应用。“重金属污染研究与环境修复只是其中的一部分。”

从1999年开始，国土资源部中国地质调查局以调查—摸家底、评价—查问题、评估—找出路为基本思路，在全国开展了多目标区域地球化学调查工作，目前已完成了160万平方公里，系统获得了土地54种元素的高精度数据，初步查清了土地质量地球化学状况。“由于地球化学调查可以对化学元素的迁移追根溯源，可以揭示许多地方病的原因、找到污染的源头，对我国土壤污染治理和环境恢复有着不可小觑的作用。”黄怀曾表示，这些基础调查结果基本显示了中国土壤的现状，哪里有益元素富集、哪里遭受污染，一目了然。而且，其部分成果已经获得了应用，比如国家地质实验测试中心承担的多个地球化学方面的项目就是在多目标区域地球化学调查工作基础上的具体深化。

“根据国土资源部规划，全国多目标区域地球化学调查总面积为450万平方公里，现在的进展还远远不能适应国家经济社会发展的需求。2011年，我国的多目标区域地球化学专项调查将继续以部省合作为平台，在中东部重要经济区和西部重要农牧区开展多目标区域地球化学调查，在吉林、辽宁、北京、天津、湖南、海南等开展市县级、乡镇级土地质量地球化学评估试点，并开展长三角地区土地质量地球化学监测、预警试点研究。”国土资源部一位有关人士透露。

黄怀曾将地质工作者对有关重金属污染的研究总结为“四部曲”：通过调查发现问题，通过评价提出问题，通过实验、建立模型证明因果原因，而最终的目的就是提出进行土壤等环境防护和修复的方法及措施。

以镉污染为例，黄怀曾所领导的科研团队曾通过实验针对修复镉污染土壤进行了研究，提出了用微生物“吃掉”污水中镉的方法。他们从河北赤城青扬沟铅锌矿的土壤中分离、筛选出了一种丝状真菌，用来吸附镉，镉含量在干菌体中可高于26%，吸附的方式主要是镉与菌体细胞壁上的酰胺基结合；他们还发现了另一种酵母菌，菌体中镉含量为干重的9%，同样以细胞壁吸附的形式为主。只有少量镉存于细胞质内的硫蛋白中。“这种方法在国外已有先例，但我们发现的来自国内‘土生土长的本地菌种’，吸附镉的效果要比之前国外报道中富集镉能力强的微生物要好得多。”

“由于目前国内对镉等重金属污染的本质研究不够，对污染区域有害元素的表生地球化学过程、运移机理、及其健康效应的综合研究还比较缺乏，限制了一些地区生态环境中有害元素的污染防治和预警措施的制定实施，也在一定程度上影响了重金属污染治理工作。” 黄怀曾告诉记者，现在有关的科研项目已经由中国地质调查局立项，“随着研究方法的深入以及测试技术的提高，将异常区的生态地球化学研究领域向更深入的方向推进，势在必行。”

科学之光照亮理性生活

科学家的根本职责是推动科学进步，但还有一个责任也不可推卸——将高深的科研成果转化为通俗的形式广而告之。唯此，才能让科学活生生地走入人们的心中；唯此，才能让高高在上的科学照亮人们的生活。

不知镉米有毒者，泰然食之而染疾；浅知镉米之害者，心中恐慌弥漫；深谙镉米因果者，寻求防治之道。以此为例，足见科学的巨大功用：不仅能够通过专业工作者的应用而解决人间矛盾，而且能通过在社会中的播撒而消除百姓心中的恐惧。

无疑，在我国数十年经济高速发展的背景下，重金属污染在一些地方是存在的，但同时，相关的科研及治理工作也一直在进行，如镉米的发现和治理就已有20余年，地质工作者对镉等重金属污染的研究也至少10年。那么，为何今日我们的老百姓还是会对镉米生发出如此巨大的惊叹、恐惧？问题的症结就在于长期以来舆论之闭塞、科普之薄弱，许多科研成果并未公诸于众。

随着社会的进步、资讯手段的发达，许多长年累月避之不及的问题都已自由谈论。今天的镉米事件告诉人们，此时，社会民众更需要科学的知情，需要相对完备、相互关联的知识结构作为思想及舆论的底色，否则，只能带来与未知相伴的迷茫、猜忌、推测、甚至流言。

正以为此，我们希望越来越多的科学家主动站出来，擎起自己手中的科学之灯，驱散遮挡在百姓眼前、心中的迷雾，不管这“迷雾”是镉米还是别的什么。相信，明天，我们的科学家们将把科学普及作为攀登科研高峰之路上的一个重要职责，用科学之光照亮社会的黑暗，带给民众理性而幸福的生活。