張容慧, 張秀錦, 柴冠群, 王國(guó)坤, 范成五, 秦 松, 何騰兵

(1.貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院/新農(nóng)村發(fā)展研究院, 貴陽(yáng) 550025; 2.貴州民族大學(xué), 貴陽(yáng) 550025;3.貴州省農(nóng)科院土壤與肥料研究所, 貴陽(yáng) 550006; 4.清鎮(zhèn)市種植業(yè)服務(wù)中心, 貴州 貴陽(yáng) 551400)

重金屬鉻(Cr)、鉛(Pb)被世界衛(wèi)生組織認(rèn)為是毒性最強(qiáng)的元素之一,在國(guó)內(nèi)耕地土壤其點(diǎn)位超標(biāo)率分別高達(dá)1.1%和1.5%,其中礦業(yè)和冶煉活動(dòng)是其主要污染來(lái)源[1-2]。清鎮(zhèn)市礦產(chǎn)資源豐富,目前清鎮(zhèn)市已探明的礦產(chǎn)就達(dá)30多種,是我國(guó)南方鋁土礦儲(chǔ)存量最豐富的地區(qū),且煤炭資源豐富,是貴州省三大煤化工工業(yè)基地之一[3]。由于歷史冶煉疊加人為因素,清鎮(zhèn)市的礦產(chǎn)資源被深度開(kāi)發(fā),產(chǎn)生的大量廢水、廢渣等直接或間接對(duì)周邊農(nóng)田土壤造成了不同程度的重金屬污染[4],導(dǎo)致土壤中Cr、Pb等重金屬含量較高,嚴(yán)重影響土壤的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力和農(nóng)產(chǎn)品輸出潛力。土壤中的Cr、Pb可通過(guò)水稻根系吸收富集在其不同部位,糙米對(duì)Cr、Pb的累積比食品安全限量值高2～8倍,且Cr比較突出[5],對(duì)人體健康威脅較大[6-7]。因此,研究如何減少該區(qū)域農(nóng)作物對(duì)重金屬的積累,保障農(nóng)產(chǎn)品輸出潛力及人體健康安全具有重要意義。

目前,已有大量關(guān)于不同區(qū)域農(nóng)田中重金屬污染的調(diào)查研究,結(jié)果表明,我國(guó)不同地區(qū)工礦區(qū)農(nóng)田土壤重金屬含量均遠(yuǎn)高于普通農(nóng)田,稻米重金屬存在明顯的累積趨勢(shì),尤其以工礦業(yè)及周邊農(nóng)田污染較突出[5,8]。江蘇省16個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)稻米存在Cr、Pb污染,重慶典型區(qū)域和粵北礦區(qū)存在16.7%和54.2%的稻米Cr、Pb超標(biāo),而廣東大寶山礦區(qū)稻米Cd(100%)、Pb(74.3%)嚴(yán)重超過(guò)國(guó)家安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[9-11]。不同品種的水稻對(duì)重金屬的累積及耐受性存在較大的差異。田美玲等[12]在Pb含量高達(dá)177 mg/kg的土壤上種植9個(gè)水稻品種,糙米Pb含量?jī)H為0.004～0.050 mg/kg,相差10倍左右,綜合篩選出五優(yōu)9708和Y兩優(yōu)1號(hào)這兩個(gè)水稻品種為適宜粵北地區(qū)種植的重金屬低積累水稻品種。鄒艷虹等[13]以滇南礦區(qū)周邊受重金屬?gòu)?fù)合污染稻田為研究對(duì)象,進(jìn)行2～3年的大田試驗(yàn),篩選出滇屯502、宜優(yōu)2815、云恢290和豐優(yōu)香占等4個(gè)品種為適宜種植推廣。在中、輕度重金屬污染土壤上篩選重金屬水稻低積累品種,可以達(dá)到農(nóng)田重金屬污染的治理目標(biāo),同時(shí)抑制其進(jìn)入食物鏈,有效降低農(nóng)產(chǎn)品的重金屬污染風(fēng)險(xiǎn),是水稻持續(xù)安全生產(chǎn)的一條現(xiàn)實(shí)可行的途徑[14-16]。

目前,針對(duì)不同礦業(yè)活動(dòng)區(qū)域開(kāi)展了大量水稻重金屬低積累優(yōu)質(zhì)品種研究,不同的礦區(qū)重金屬污染程度不同,且不同的水稻品種具有不同的生態(tài)區(qū)域適應(yīng)性,而針對(duì)清鎮(zhèn)市煤礦區(qū)周邊農(nóng)田進(jìn)行水稻種間替代研究鮮見(jiàn)報(bào)道?；诖?本研究在貴州省清鎮(zhèn)市煤礦區(qū)周邊青黃泥田水稻土建立試驗(yàn)小區(qū),以當(dāng)?shù)刂髟缘?0個(gè)水稻品種為受試對(duì)象,探討不同水稻品種對(duì)Cr、Pb的富集、轉(zhuǎn)運(yùn)的潛力差異,并對(duì)其進(jìn)行健康安全評(píng)價(jià),以期篩選出具有Cr、Pb低積累潛力,無(wú)健康風(fēng)險(xiǎn)的水稻品種,為該礦區(qū)水稻安全生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概括

試驗(yàn)地點(diǎn)位于貴州省清鎮(zhèn)市烏煤礦區(qū)周邊農(nóng)田,地理位置東經(jīng)106°30′,北緯26°55′,海拔1 259 m。供試土壤類(lèi)型為青黃泥田土,屬于潛育型水稻土,呈弱酸性,pH值為5.73,有機(jī)質(zhì)為122.20 g/kg,有機(jī)質(zhì)含量較高,土壤肥力為高等水平。Cr含量為197.33 mg/kg,Pb含量為32.87 mg/kg,Cr含量超出了貴州土壤背景值(90 mg/kg)[17],且超出GB 15618—2018《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》中土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值(70 mg/kg)1.44倍,反映了區(qū)域內(nèi)Cr污染狀況。

1.2 供試材料

供試水稻為清鎮(zhèn)市主栽的10個(gè)品種(表1),所有水稻秧苗均由貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供。

表1 供試水稻品種Table 1 Rice varieties tested

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

通過(guò)田間小區(qū)試驗(yàn)開(kāi)展研究,每個(gè)品種為1個(gè)處理,每個(gè)處理3次重復(fù),共計(jì)30個(gè)小區(qū),10個(gè)品種采用隨機(jī)區(qū)組排列,種植面積為15 m2,種植密度為15.15萬(wàn)穴/hm2。于2021年4月10日育苗,秧齡52 d,6月2日移栽,9月24日收獲。田間管理與常年栽培措施保持一致。

1.4 樣品采集與處理

水稻樣品:水稻成熟期,每個(gè)小區(qū)按梅花形取樣法取5株水稻樣品,按同一小區(qū)組成混合樣,帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)量農(nóng)藝性狀,用自來(lái)水洗凈后再用純水沖洗3遍,置于烘箱105 ℃殺青2 h,80 ℃烘干至恒重后,脫粒、稱(chēng)重,使用不銹鋼植物粉碎機(jī)粉碎,過(guò)60目篩后裝入聚乙烯自封袋備用。

土壤樣品:采集水稻植株樣品時(shí),取相應(yīng)各小區(qū)水稻根區(qū)土壤樣品,共30個(gè),室內(nèi)自然風(fēng)干,剔除植株殘根等,用木錘磨碎,瑪瑙研缽研磨分別過(guò)10目和100目尼龍篩,用乙烯自封袋密封保存。

1.5 測(cè)定方法

pH值、有機(jī)質(zhì)、總氮、總磷、速效鉀、有效磷、堿解氮等土壤基本理化性質(zhì)測(cè)定參照文獻(xiàn)[18]的測(cè)定方法。水稻植株與糙米樣品采用VHNO3∶VHClO4=4∶1混酸濕法消解,土壤樣品采用VHNO3∶VHF∶VHClO4=3∶1∶1高壓密閉法消解,消解液均用ICP-MS(X2,賽默飛)測(cè)定。土壤重金屬有效態(tài)含量參照HJ804—2016土壤中8種有效態(tài)元素的測(cè)定,用DTPA-CaCl2-TEA緩沖液浸提,浸提液采用ICP-OES(X2,賽默飛)測(cè)定[8]。土壤、植物樣品分別采用空白、平行雙樣以及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW10012(GSB-3)、(GSS-5)進(jìn)行質(zhì)控。

1.6 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)采用Excel2019軟件計(jì)算整理;應(yīng)用SPSS24.0軟件進(jìn)行單因素方差分析(One-way ANVOA),應(yīng)用Origin2021軟件繪圖。

1.6.1富集、轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)

采用生物富集系數(shù)(BCF)、轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)(TF)表征水稻各部位對(duì)Cr、Pb的積累分配情況及吸收特征[19]:

BCF=Ci/Cs

TFa/b=Ca/Cb

式中,Ci為水稻各部位Cr、Pb含量(mg/kg);Cs為供試土壤Cr、Pb含量(mg/kg);a為植株后一部位(以根、莖、葉、稻殼和糙米為序)Cr、Pb含量(mg/kg);b為植株前一部位Cr、Pb含量(mg/kg)。

1.6.2健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型采用目標(biāo)危險(xiǎn)系數(shù) (Target Hazard Quotient,THQ) 進(jìn)行評(píng)價(jià),THQ計(jì)算模型表示如下[20]:

式中,EF為暴露頻率 (以365 d/年計(jì)) ;ED為暴露年限或期望壽命(年),以70年計(jì);Wrice為人體每日大米攝入量(bg/d);Chm表示大米中的重金屬含量 (mg/kg);RfDo代表口服參考劑量[mg/(kg·d)],Cr、Pb的口服參考劑量(RfDo)分別為0.003,0.004 mg/(kg·d);Bw表示人群的平均身體質(zhì)量(kg) ,成人(18～45歲) 、青年(7～17歲)和兒童(2～6歲)體重分別為62.7 kg、54.4 kg和16.5 kg。稻米攝入量分別為0.279 4 kg/d、0.239 2 kg/d和0.065 1 kg/d;ATn為非致癌源的平均暴露時(shí)間(25 550 d)。

本研究中,土壤存在Cr、Pb復(fù)合污染, 因此,采用總目標(biāo)危險(xiǎn)系數(shù)(Total Targee Hazard Quotiene,TTHQ)對(duì)大米中Cr、Pb的危害進(jìn)行綜合評(píng)價(jià), 計(jì)算公式如下:

式中,THQi為第i種重金屬元素的目標(biāo)危險(xiǎn)系數(shù),TTHQ<1表示沒(méi)有負(fù)面影響;TTHQ>1表示對(duì)人體健康產(chǎn)生負(fù)面影響的可能性很大;TTHQ>10表示存在慢性毒性效應(yīng)。

2 結(jié) 果

2.1 不同水稻品種各部位Cr、Pb含量特征

參試水稻品種根、莖、葉、稻殼和糙米Cr、Pb含量見(jiàn)圖1,可以看出,Cr在水稻不同組織分布情況為根>莖>葉>稻殼>糙米。其中根、莖、葉、稻殼和糙米的Cr質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化范圍分別為13.56～19.91,2.48～4.85,3.36～5.10,2.07～5.50 mg/kg和1.85～4.3 mg/kg,平均值分別為16.14,3.78,4.04,3.47 mg/kg和2.90 mg/kg,變異系數(shù)分別為12.05%,37.08%,46.11%,24.00%,11%。參試水稻品種糙米Cr含量最高和最低的品種為SD08和SD03,10個(gè)品種糙米的Cr含量均超出國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)食品安全物限量(1.0 mg/kg)。Pb在不同組織含量整體呈現(xiàn)為根>稻殼>糙米>莖>葉的分布規(guī)律,其中根、莖、葉、稻殼和糙米的Pb含量分別為0.55～0.95,0.03～0.58,0.08～0.23,0.23～0.97 mg/kg和0.08～0.46 mg/kg。平均值分別為0.24,0.47,0.15,0.21 mg/kg和0.79 mg/kg,變異系數(shù)分別為21.00%,18.03%,14.04%,44.15%和46.76%。SD01、SD07～SD10等5個(gè)品種糙米Pb含量超出國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)食品安全限值(0.2 mg/kg)。

注:圖中不同小寫(xiě)字母表示各處理間差異顯著(p<0.05)。圖1 不同水稻品種各部位Cr、Pb含量Fig.1 Cr and Pb contents in different rice varieties

2.2 不同水稻品種各部位對(duì)Cr、Pb富集及轉(zhuǎn)運(yùn)特征

2.2.1不同水稻品種各部位對(duì)Cr富集及轉(zhuǎn)運(yùn)特征

由圖2可見(jiàn),水稻不同組織Cr的富集系數(shù)大小為根>莖≈葉>稻殼>糙米。不同水稻品種根、莖、葉、稻殼和糙米對(duì)Cr的富集系數(shù)分別為0.055～0.110,0.013～0.035,0.019～0.031,0.007～0.036和0.011～0.025,平均數(shù)分別為0.092,0.023,0.024,0.020和0.017,變異系數(shù)分別為16.576%,17.257%,15.966%,27.919%和31.935%。10個(gè)水稻品種均以根部富集能力最強(qiáng),且富集系數(shù)均小于1。10個(gè)水稻品種莖/根、葉/莖、稻殼/莖及糙米/稻殼Cr的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)分別0.134～0.348,0.772～1.700,0.561～1.580和0.420～1.324,糙米/稻殼、葉/莖轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)相對(duì)較高。Cr從稻殼到糙米的遷移轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中,遷移能力最大的水稻品種為SD06,轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)為1.324,顯著高于其他水稻品種的糙米/稻殼,除SD01、SD07～SD09外,其他水稻品種糙米/稻殼的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均小于1。Cr從莖到葉的遷移轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中,遷移能力最大的水稻品種為SD10,為1.602,除SD01～SD03外,其他品種葉/莖轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均大于1,說(shuō)明Cr在水稻體內(nèi)從莖向葉遷移能力較強(qiáng)。

2.2.2不同水稻品種各部位對(duì)Pb富集及轉(zhuǎn)運(yùn)特征

參試水稻品種根、莖、葉、稻殼和糙米對(duì)土壤Pb的富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)見(jiàn)圖3,水稻不同組織Pb的富集系數(shù)分布為根>糙米>稻殼>莖>葉。不同水稻品種根、莖、葉、稻殼和糙米對(duì)Pb的富集系數(shù)分別為0.014～0.038,0.001～0.018,0.003～0.007,0.005～0.031和0.003～0.014,平均值分別為0.024,0.007,0.005,0.014和0.017,變異系數(shù)分別為24.590%,26.866%,34.042%,52.482%和49.813%。10個(gè)水稻品種均以根部富集能力最強(qiáng),且富集系數(shù)均小于1。10個(gè)水稻品種莖/根、葉/莖、稻殼/莖及糙米/稻殼Pb的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)分別0.022～0.933,0.190～9.876,0.810～11.115和0.420～1.324,稻殼/葉轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)最高。Pb從葉到稻殼的遷移轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中,遷移能力最大的水稻品種為SD04,TF為11.115,顯著高于其他水稻品種的稻殼/葉的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù),除SD09和SD10外,其他水稻品種糙米/稻殼的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均大于1,說(shuō)明Pb在水稻體內(nèi)從葉向稻殼遷移能力較強(qiáng)。

圖3 不同水稻品種各部位對(duì)Pb的富集和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)Fig.3 Enrichment and transshipment coefficients of Pb in different parts of rice varieties

2.3 不同水稻品種Cr、Pb健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

表2可見(jiàn),在Cr、Pb復(fù)合污染土壤上種植不同水稻,不同人群通過(guò)食用稻米途徑, Cr的THQ均大于1,最高和最低的品種分別為SD08和SD03,不同品種間Cr的THQ差異較大,表明攝入10個(gè)品種稻米對(duì)不同人群潛在Cr健康風(fēng)險(xiǎn)很大。不同人群通過(guò)食用稻米途徑攝入Pb的THQ均小于1, 因此,這10個(gè)品種稻米中Pb含量對(duì)人群無(wú)健康風(fēng)險(xiǎn)。但通過(guò)綜合分析總目標(biāo)危險(xiǎn)系數(shù)(TTHQ)發(fā)現(xiàn),在同一栽培和管理?xiàng)l件下,所有品種TTHQ值均大于1,不同水稻品種對(duì)人體可能產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)總體表現(xiàn)為:SD08>SD01>SD06>SD02>SD09>SD10>SD04>SD07>SD05>SD03。攝入該研究區(qū)的水稻對(duì)成人、青少年和兒童的健康風(fēng)險(xiǎn)強(qiáng)弱呈現(xiàn)為成人>青少年>兒童,但同一品種對(duì)不同人群產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)差別不大。

表2 不同水稻品種糙米Cr、Pb健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)Table 2 Health risk assessment of Cr and Pb in brown rice of different varieties

3 討 論

3.1 水稻品種對(duì)重金屬吸收的影響

有研究表明,水稻對(duì)重金屬元素的耐受性、吸收積累均存在明顯的種間和種內(nèi)差異。田美玲等[12]研究發(fā)現(xiàn),在同等環(huán)境、種植及管理?xiàng)l件下,不同基因型水稻品種稻米As、Cu、Pb和Zn含量較低,存在顯著的基因型差異。林小兵等[21]認(rèn)為,三系雜交稻Cd、Cr和Hg顯著高于兩系雜交稻。馮愛(ài)煊等[22]研究重慶主推13個(gè)水稻品種,結(jié)果表明,不同水稻品種籽粒Cd、As、Pb和Cr含量極值相差分別超過(guò)3,4,20倍和3倍。本研究結(jié)果也顯示,不同水稻品種Cr、Pb的含量差異較大,如SD08品種糙米Cr含量是其他品種的1.31～3.86倍,Pb含量是其他品種的1.05～11.11倍。值得注意的是,在土壤Pb并未超過(guò)土壤環(huán)境限量值時(shí),SD01、SD07～SD10等5個(gè)品種Pb含量均超過(guò)國(guó)家食品安全限量值,表明土壤-水稻系統(tǒng)中Pb累積并非簡(jiǎn)單的線性關(guān)系[23]。由此可見(jiàn),水稻對(duì)重金屬的積累存在種內(nèi)基因型差異,三系雜交水稻品種對(duì)Cr、Pb的吸收積累能力也會(huì)因其基因型差異而不盡相同。王小玲等[24]發(fā)現(xiàn),在Cr為296.48 mg/kg,Pb為193.02 mg/kg的污染土壤中,不同水稻品種根系Cr累積量可高達(dá)155.13～256.95 mg/kg,極顯著高于莖葉累積量(18.84～40.31 mg/kg),Pb元素也表現(xiàn)出類(lèi)似的規(guī)律。馮蓮蓮等[25]研究表明,Pb在各組織中的含量表現(xiàn)為根>葉>莖>糙米。本研究中,水稻根系Cr含量是莖、葉、稻殼和糙米含量的4.45,4.08,5.11倍和5.85倍;Pb對(duì)應(yīng)是12.82,6.05,2.05倍和4.25倍,不同品種水稻各部位對(duì)Cr、Pb 的吸收累積能力強(qiáng)弱分別為根>葉>莖>稻殼>糙米和根>稻殼>糙米>莖>葉。本研究中水稻不同部位以根部富集能力最強(qiáng),與前人的研究結(jié)論一致,而在不同組織中分布規(guī)律不一致。水稻應(yīng)對(duì)重金屬脅迫具有一定適應(yīng)能力,吸收的重金屬大部分被重金屬螯合物固定在根部液泡中,只有少量向地上部轉(zhuǎn)運(yùn),這也是重金屬元素在水稻根部的含量遠(yuǎn)高于地上部含量的重要原因[26]。不同區(qū)域研究涉及的土壤類(lèi)型和土壤環(huán)境及農(nóng)作物品種不盡一致,葉新新等[27]研究發(fā)現(xiàn),9個(gè)水稻品種對(duì)不同類(lèi)型土壤(紅泥田和黃泥田)Cd和As的吸收累積能力存在顯著差異,且對(duì)紅泥田的吸收能力強(qiáng)于黃泥田。另外,不同組織的重金屬運(yùn)輸通道和轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因表達(dá)能力存在一定的差異,不同水稻品種分泌的成分和釋放速率存在差異,根系分泌的有機(jī)酸、酚類(lèi)物質(zhì)等種類(lèi)和數(shù)量變化改變了根際Cr、Pb生物有效性,從而促進(jìn)或抑制水稻對(duì)重金屬的吸收能力[26]。

3.2 不同水稻品種重金屬富集轉(zhuǎn)運(yùn)特征分析

富集系數(shù)與轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)一定程度上直接反映水稻對(duì)重金屬的富集和轉(zhuǎn)運(yùn)能力,且直接影響糙米重金屬含量[28]。王小玲等[24]和林華等[29]研究發(fā)現(xiàn),水稻根系對(duì)重金屬吸收富集系數(shù)是地上部的0.85～100倍,各部位Cr、Pb的富集系數(shù)分別表現(xiàn)為根>葉>稻殼≥莖>糙米和根>莖>葉≥稻殼>糙米。而梁延鵬等[30]和劉志彥等[31]研究表明,重金屬?gòu)?fù)合污染下水稻不同部位的富集系數(shù)表現(xiàn)為根>葉>莖>稻殼>糙米,Pb為根>莖葉>稻殼>稻米。本研究中,水稻各部位Cr、Pb富集系數(shù)分別為根>葉≥莖>稻殼>糙米和根>稻殼>莖>糙米>葉,且均小于1,與鮑廣靈等[28]研究不完全一致,推測(cè)可能因水稻不同品種間生理特性差異及各組織對(duì)Cr、Pb的耐受性不同,導(dǎo)致在水稻體內(nèi)各部位的轉(zhuǎn)運(yùn)速率有差異。本研究Cr的葉/莖轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)大于1, Pb的稻殼/葉的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)大于1(除SD09和SD10外),說(shuō)明水稻葉是阻隔Cr,稻殼是阻隔Pb向糙米遷移的重要器官,稻殼和糙米分別對(duì)Cr、Pb具有一定的稀釋效應(yīng)[32]。而馮愛(ài)煊等[22]則認(rèn)為,Cr、Pb莖葉向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)是不同水稻品種基因型差異的重要體現(xiàn)。也有研究表明,隨著水稻生長(zhǎng)到成熟期,莖部對(duì)重金屬的代謝機(jī)制弱化,致使從土壤和根部遷移轉(zhuǎn)運(yùn)到莖部的重金屬易積累[33]。

本研究中,不同水稻品種對(duì)Cr和Pb的富集系數(shù)均較低,對(duì)Cr的富集系數(shù)明顯相對(duì)較高,但其轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)遠(yuǎn)小于Pb。陳慧茹等[7]研究認(rèn)為,Cr、Pb在水稻植株中的遷移能力依次為Cr>Pb。本研究結(jié)果與之不一致,可能是水稻品種的形態(tài)學(xué)、遺傳學(xué)或離子運(yùn)輸機(jī)制的生理學(xué)特性差異,如在水稻根部相關(guān)Cr-ATP酶的參與下將提取的Cr區(qū)隔在液泡,限制其向地上部運(yùn)輸[33],導(dǎo)致Pb向上轉(zhuǎn)能力強(qiáng)于Cr。除此之外,土壤受Cr、Pb復(fù)合污染時(shí),Cr和Pb屬于不同族元素,物化性質(zhì)不相似,水稻根系對(duì)Cr、Pb的吸收可能存在某種協(xié)同作用,水稻吸收Cr時(shí),促進(jìn)Pb元素在水稻體內(nèi)的遷移[34]?？赡苓€與水稻體內(nèi)Ca離子通道有關(guān),水稻體內(nèi)Ca離子通道對(duì)Cr的轉(zhuǎn)運(yùn)作用弱于Pb,導(dǎo)致水稻體內(nèi)Cr轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)小于Pb[35-36]。

3.3 不同水稻品種重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)分析

不同水稻品種可食用部位重金屬含量可直接影響人類(lèi)攝入的健康風(fēng)險(xiǎn),本研究參照健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型(USEPA),對(duì)10個(gè)水稻品種糙米中Cr、Pb進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,結(jié)果表明,不同年齡人群攝入不同品種糙米Cr的THQ值均大于1,Pb的THQ均小于1,表明攝入這10個(gè)品種糙米對(duì)于人體健康有明顯的負(fù)面影響 (TTHQ≥1),且對(duì)成人的影響大于青少年,大于兒童,但同一個(gè)品種對(duì)成人、青少年和兒童的影響差別不大,其中Cr為主要貢獻(xiàn)因子。不同年齡段健康風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的參數(shù)主要為體重和稻米攝入量[37],雖然成人的體重高于青少年、高于兒童,但同時(shí)他們的水稻攝入量也高于青少年高于兒童,水稻攝入量與體重之間的比值沒(méi)有明顯差異,這可能是成人、青少年和兒童攝入本研究區(qū)水稻重金屬產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)差別不大的原因[38]。近幾年來(lái),Cr、Pb暴露量整體較高,Cr、Pb的暴露量分別占居民總膳食的32.7%,32.3%[39],且大米是中國(guó)不同人群攝入Cr、Pb的主要途徑之一[40]?；诖?在培育水稻重金屬低積累水稻品種的同時(shí),更應(yīng)關(guān)注其健康風(fēng)險(xiǎn)指數(shù),篩選對(duì)人體健康暴露風(fēng)險(xiǎn)低的水稻品種用于種植及推廣。

4 結(jié) 論

參試的10個(gè)水稻品種Cr、Pb吸收富集存在一定的差異,各組織對(duì)Cr的富集能力強(qiáng)于Pb,而轉(zhuǎn)運(yùn)能力遠(yuǎn)小于Pb。攝入不同品種稻米對(duì)不同人群存在明顯的健康影響,對(duì)成人的影響大于青少年和兒童,Cr為主要貢獻(xiàn)因子。所有品種均不適宜種植,健康風(fēng)險(xiǎn)需引起關(guān)注。