黃雁飛+陳桂芬+黃玉溢+劉永賢+熊柳梅+潘麗萍

摘 要 稻米重金屬超標已成為我國當今社會關注的焦點。引起稻米重金屬超標的因素很多，隨著研究的深入，近年來大氣沉降與稻米重金屬累積的關系也逐漸得到了關注。本文就大氣沉降的概念、大氣沉降重金屬來源及其危害作了簡要的概述，并重點綜述了大氣沉降與作物重金屬累積之間的關系，分析了有色金屬礦區(qū)稻米重金屬超標與大氣沉降之間的關聯(lián)，并對該領域的研究前景進行展望。

關鍵詞 有色金屬礦區(qū) ；大氣沉降 ；重金屬 ；稻米 ；關系分析

中圖分類號 X56 文獻標識碼 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2017.09.010

Analysis of the Relationship Between Atmospheric Dustfall and the Heavy

Metal Accumulation in Rice in Nonferrous Metal Mining Area

HUANG Yanfei CHEN Guifen HUANG Yuyi

LIU Yongxian XIONG Liumei PAN Liping

（Agricultural Resource and Environment Research Institute，

Guangxi Academy of Agricultural Sciences， Nanning， Guangxi 530007）

Abstract The high level of heavy metal in rice has became the focus of our society. There are many factors that bring about high accumulation of heavy metal in rice. The research on the relationship between atmospheric deposition and the accumulation of heavy metals in rice has gradually called attention. A brief summary was made of the concept， sources and hazard of atmospheric dustfall deposition， and the relationships between atmospheric deposition and accumulation of heavy metals in crops were reviewed， based on which relation between the high heavy metal content in rice and the atmospheric dustfall in the non-ferrous metal mining area was analyzed. Future prospects for research in this field were also made.

Keywords nonferrous metal mining area ； atmospheric deposition ； heavy metal ； rice ； relationship analysis

糧食安全是關乎國家安全和民生大計的重要舉措，稻米是我國人民日常生活里的主食，據調查我國10%左右的市售大米重金屬超標[1]，部分地區(qū)處于常年食用重金屬超標稻米的惡性狀態(tài)。稻米重金屬的來源途徑多樣，隨著研究的不斷深入，人們開始發(fā)現大氣沉降也是稻米重金屬超標的又一關鍵途徑，于瑞蓮等[2]報道大氣沉降中重金屬含量導致城市道路和工業(yè)區(qū)稻米等作物重金屬含量超標。龍思斯等[3]研究認為，葉面污染源對水稻 Cd積累的貢獻遠遠大于其他因素?？梢酝茢啵a實踐中大氣沉降對稻米重金屬累積的貢獻不可忽視，尤其在有色金屬礦區(qū)其危害性更加不容忽視。

大氣沉降是吸附在氣溶膠上的大氣顆粒物通過重力或雨水的沖刷作用自然沉降于地表的一個循環(huán)過程，可分為干沉降和濕沉降，是“地氣”系統(tǒng)物質元素等循環(huán)的一種形式[4]。重金屬元素可以松散束縛的形式附著在降塵顆粒表面[5]，并隨干濕沉降再次進入到地表環(huán)境中造成污染。

1 大氣沉降中重金屬的來源

大氣沉降中重金屬來源主要有自然來源和人為因素兩種途徑。重金屬自然源主要包括火山活動、地熱活動、土壤揚塵以及森林火災等方式將重金屬輸入大氣層[6-9]。人為因素主要有三大途徑：（1）交通運輸源，如機動車燃燒汽油產生的尾氣[10-12]；（2）工業(yè)污染源，如工業(yè)生產中的廢水、廢氣、廢渣和廢熱，火力發(fā)電廠煙氣、冶煉廠廢氣、尾礦庫飄塵等均含有大量重金屬[13]；（3）生活污染源，如廢舊電池、日光燈、體溫計等廢棄物中均含有較高的重金屬含量，這些生活垃圾的不合理推放或焚燒均可能將重金屬輸入到大氣環(huán)境。

2 有色金屬礦區(qū)大氣沉降中重金屬的研究現狀

當前，國內關于大氣沉降的研究多集中在城市的空氣領域上，如對長株潭城市、北京市、重慶市、長春市、南京市、長江口地區(qū)等大氣沉降重金屬的污染研究均有了相關報道[14-19]。由此可以推斷，在煙囪更為密布，生產粉塵更為嚴重的礦區(qū)大氣沉降重金屬的危害性。礦區(qū)廢氣、廢熱污染物排放、選礦廠及尾礦庫飄塵、礦石運輸過程中產生的粉塵和污水中均含有大量的重金屬元素[20-21]。劉芳等[22]研究報道，冶煉廠附近廢氣中Cu、Cd、Pb、As等重金屬的危害很強，廢氣顆粒物中重金屬的含量很高。相關研究報道，有色金屬冶煉過程中每年隨著廢氣排出的鉛就有1 452 t，汞 6.47 t、鎘9.05 t，有色金屬冶煉廢氣污染物是大氣顆粒物中重金屬的主要來源之一[23-24]。廣西有色金屬礦物資源豐富，其大量的開采、冶煉、加工勢必給周圍的土壤環(huán)境和大氣環(huán)境帶來了重金屬的污染，但從檢索的文獻來看，當前在廣西針對礦區(qū)大氣沉降重金屬污染的研究還比較少。endprint

3 大氣沉降中重金屬的影響效應

3.1 大氣沉降中重金屬對土壤環(huán)境的影響

大氣顆粒物表面攜帶的重金屬元素嚴重的破壞土壤生態(tài)平衡[25]。鄭娜等[26]對鋅冶煉廠周圍環(huán)境中有害元素研究表明，鋅冶煉廠周圍土壤中有害重金屬Cd、Hg、Cu、Pb主要來自于大氣沉降，且含量都非常高。王喆等[27]研究報道冶煉廠、化工廠周邊空氣總懸浮顆粒物重金屬含量和表層土壤（0～20 cm）中的重金屬含量呈顯著正相關，重金屬元素大氣干濕沉降，大大增加了土壤重金屬元素的含量水平，對土地質量造成嚴重的負面影響[28]。

3.2 大氣沉降中重金屬對作物重金屬累積的影響

王愛霞等[29]研究表明，植物葉片中重金屬 Pb、Cd和Cu的累積量與大氣中 Pb、Cd和Cu的相對含量呈顯著正相關，重金屬元素通過沉降到作物葉面，被葉面吸收累積到可食部位，進入食物鏈進而危害人體健康[30]。王陽等[31]采用覆膜和露天對比研究發(fā)現，大氣沉降對茶葉的重金屬積累有較大的影響。章明奎等[32]對鉛鋅礦區(qū)附近大氣重金屬沉降與蔬菜中重金屬積累的關系研究，發(fā)現露天條件下生長的大白菜地上部分重金屬元素Cd、Pb、Hg、Zn 和Cu的濃度比覆膜條件下平均高152.63%、129.52%、90.64%、10.01%和0.44%，大氣沉降大大增加作物重金屬累積超標的風險。

3.3 大氣沉降中重金屬對稻米重金屬累積的影響

通常認為，作物體內重金屬的累積主要來自作物根系的吸收，然而這僅限于在潔凈的大氣環(huán)境條件下。當前越來越多的人已經意識到，在含重金屬的大氣環(huán)境中，作物葉片對重金屬的吸收其實是不可忽視的[33]。段青蘭[34]對主道公路兩邊稻田采樣分析發(fā)現，田塊與公路空間直線距離與稻谷的鉛和鎘含量的關聯(lián)度均達到了較高的緊密程度。龍思斯等[3]通過盆栽種植水稻實驗，以外源添加鎘方式分別模擬土壤鎘污染源灌溉水鎘污染源和大氣降水鎘污染源。結果表明，3種不同污染源中鎘的含量對水稻植株各部位的鎘含量均有提高作用，其中葉面污染源對糙米富集鎘的貢獻最大?？梢姶髿獬两抵亟饘傥廴灸芰Ω鼜?，波及面更為廣泛。但當前多數研究還只停留在推斷或室內模仿的價段，關于礦區(qū)實際生產上稻米對沉降重金屬離子的吸收累積研究報道還比較少。

4 廣西有色金屬礦區(qū)稻米重金屬超標與大氣沉降的關系

廣西有色金屬礦物資源豐富，采礦、冶煉過程中產生的廢氣、廢碴中均含有大量的重金屬元素，可見重金屬沉降危害嚴重。本課題組在針對廣西糧食主產區(qū)稻米重金屬含量普查時發(fā)現，廣西一些地區(qū)存在土壤重金屬不超標，而稻米卻出現超標5～10倍的現象[35]。針對這種現象，課題組通過出現類似現象的樣點土壤和水質樣品pH、重金屬含量及重金屬有效態(tài)進行系統(tǒng)的分析，結果發(fā)現，這些樣點的土壤和水質樣品中重金屬含量及重金屬有效態(tài)含量均非常低，遠遠達不到稻米重金屬超標所需的含量條件，為排除農業(yè)生產操作過程帶來的重金屬污染干擾，對農民生產采用的肥料農藥進行了重金屬測定結果均在國家安全標準內，可以斷定該地區(qū)稻米重金屬并非來源于土壤污染或污水灌溉。因此，在確定沒有其他污染源的情況下，推斷該地區(qū)稻米重金屬極可能來源于大氣沉降。經過進一步的歸納分析統(tǒng)計，結果發(fā)現，出現此現象的樣點位置均位于礦廠附近或靠近公路邊，尤其是在有色金屬礦區(qū)（礦廠和冶煉工業(yè)地區(qū)）出現此現象的樣點更為集中。初步可以斷定，有色金屬礦區(qū)大氣沉降對稻米重金屬累積的貢獻不容忽視。

5 研究展望

大氣沉降重金屬相當于在水稻生育期內，不斷地給水稻植株葉面補給重金屬“葉面肥”，其對稻米重金屬富集累積的貢獻不可忽視[3]。而當前，專門針對廣西有色金屬礦區(qū)大氣沉降重金屬污染的研究報道還很少，且尚存在基礎信息獲取能力薄弱、監(jiān)測理論體系不健全等問題。這些問題的存在將嚴重影響重金屬污染防控體系的建立，成為重金污染修復工程的絆腳石。

廣西有色金屬資源豐富，開采規(guī)模大，且礦區(qū)附近農田分布廣。今后，有必要對廣西金屬礦區(qū)大氣沉降重金屬污染進行系統(tǒng)的研究，研究有色金屬礦區(qū)大氣沉降重金屬污染季節(jié)變化規(guī)律、弄清沉降過程中不同重金屬元素的污染程度及危害性評價，研究大氣沉降引起稻米重金屬超標的關鍵環(huán)節(jié)、弄清礦區(qū)大氣沉降與附近稻米重金屬累積的關系并提出相應的防御措施。對有效的防控礦區(qū)重金屬沉降污染危害，確保礦區(qū)附近的糧食安全生產，維護附近居民的身心健康具有重要的意義。

參考文獻

[1] 財新網. 重金屬鎘污染土壤侵入稻米，市場10%大米鎘超標（EB/OL）. [2012-09-01] . http：//finance.qq.com/a/20110214/001675.htm.

[2] 于瑞蓮，胡恭任. 土壤中重金屬污染源解析研究進展[J]. 有色金屬，2008，60（4）：158-165.

[3] 龍思斯，宋正國，雷 鳴，等. 不同外源鎘對水稻生長和富集鎘的影響研究[J]. 農業(yè)環(huán)境科學學報，2016， 35（3）：419-424.

[4] 王明星. 大氣化學[M]. 北京：氣象出版社，1999：67-68.

[5] Marx S K， Kamber B S， Mcgowan H A. Scavenging of atmospheric trace metal pollutants by mineral dusts：Interregional transport of Australian trace metal pollution to New Zealand[J]. Atmospheric Environment， 2008， 42（10）： 2 460-2 478.

[6] Schroeder W H， Munthe J. Atmospheric mercury-an overview[J]. Atmospheric Environment， 1998， 32（5）：809-822.endprint

[7] Ferrara R， Maserti B E， De Liso A， et al. Atmospheric mercury emission at Solfatara volcano （Pozzuoli， Phlegraean Fields-Italy）[J]. Chemosphere，1994， 29： 1 421-1 428.

[8] Loppi S. Environmental distribution of Hg and other trace elemental elements in the geothermal area of BagnOre （Mt.Amiata， Italy）[J]. Chemosphere， 2001， 45： 991-995.

[9] Varekamp J C， Buseck P R. Global mercury flux from volcanic and geothermal sources[J]. Applied Geochemistry， 1986， 1： 65-73.

[10] Mankovska B. The content of Pb、Cd and caused by the traffic of motor vehicle[J]. Czechoslovakia，1977， 32（7）： 477-489.

[11] 楊文敏，趙毓梅，馬亞萍. 5種源塵表面特征分析[J]. 中國公共衛(wèi)生學報，1996，15（4）：209.

[12] 張志紅，楊文敏. 汽油車排出顆粒物的化學組分分析[J]. 中國公共衛(wèi)生，2001，17（7）：623-624.

[13] 張驍勇. 尤溪鉛鋅礦區(qū)重金屬的遷移和分布研究[D]. 福州：福建農林大學，2012.

[14] 楊忠平，盧文喜，龍玉橋，等. 長春市城區(qū)大氣濕沉降中重金屬及pH值調查[J]. 吉林大學學報（地球科學版），2009（05）：887-892.

[15] 楊 晴，張 凱，柴發(fā)合，等. 長株潭城市群秋季大氣顆粒物及其重金屬元素污染特征[J]. 環(huán)境科學研究， 2013，26（5）：590-597.

[16] 戰(zhàn)雯靜，張 艷，馬蔚純，等. 長江口大氣重金屬污染特征及沉降通量[J]. 中國環(huán)境科學，2012，32（5）：900-905.

[17] 鮑麗然，楊樂超，董金秀，等. 重慶西部農業(yè)區(qū)大氣沉降特征及其對地表的影響[J]. 環(huán)境污染與防治，2016（01）：41-46.

[18] 李山泉，楊金玲，阮心玲，等. 南京市大氣沉降中重金屬特征及對土壤環(huán)境的影響[J]. 中國環(huán)境科學，2014（01）： 22-29.

[19] 姚 利，劉 進，潘月鵬，等. 北京大氣顆粒物和重金屬鉛干沉降通量及季節(jié)變化[J]. 環(huán)境科學，2017（02）：1-8.

[20] 劉 巍，王 濤，汪 君，等. 準東煤田露天礦區(qū)降塵、土壤重金屬分布特征及生態(tài)風險評價[J]. 中國礦業(yè)，2017（01）：60-66.

[21] 湛天麗，黃 陽，滕 應，等. 貴州萬山汞礦區(qū)某農田土壤重金屬污染特征及來源解析[J]. 土壤通報，2017（02）：474-480.

[22] 劉 芳，王書肖，吳清茹，等. 大型煉巧廠周邊土壤及蔬菜的污染評價及源分析[J]. 環(huán)境科學，2013，34（2）：712-717.

[23] Duan J C， Tan J H. Atmosgheric heavy metals and Arsenic in china：situation，sources and control policies[J]. Atmospheric Environment， 2013， 74： 93-101.

[24] Zhang K， Chai F H， Zheng Z L， et at. Characteristics of atmospherics particles and heavy metal in winter in Chang-Zhu-Tan city clusters， China[J]. Journal of Enviromental sciences， 2014， 26（1）： 147-153.

[25] 柯馨姝，張 凱，盛立芳. 大氣沉降中重金屬元素污染研究進展[J]. 中囯環(huán)境科學學會學術年會論文集，2014.

[26] 鄭 娜，王起超，鄭冬梅，等. 鋅冶煉廠周圍重金屬在土壤一蔬菜系統(tǒng)中的遷移特征[J]. 環(huán)境科學，2007，28（6）： 1 349-1 354.

[27] 王 喆，譚科艷，陳燕芳，等. 南方某工業(yè)區(qū)大氣總懸浮顆粒物重金屬來源解析及其對土壤環(huán)境質量的影響[J]. 巖礦測試，2016，35（1）：82-89.

[28] 黃春雷，宋金秋，潘衛(wèi)豐. 浙東沿海某地區(qū)大氣干濕沉降對土壤重金屬元素含量的影響[J]. 地質通報，2011，30（9）：1 434-1 441.

[29] 王愛霞，張 敏，方炎明，等. 樹葉中重金屬含量及其指示大氣污染的研究[J]. 林業(yè)科技開發(fā)， 2008，22（4）： 37-41.

[30] Zhao H R，Xia B C，Fan C，et al.Human health risk from soil heavy metal contamination under different land uses near Dabaoshan Mine， Southern China[J]. Science of the Total Environment， 2012： 417-418， 45-54.

[31] 王 陽，李寶剛，章明奎. 大氣沉降對茶葉重金屬積累的影響[J]. 科技導報，2011，29（21）：55-59.

[32] 章明奎，劉兆云，周 翠. 鉛鋅礦區(qū)附近大氣沉降對蔬菜中重金屬積累的影響[J]. 浙江大學學報（農業(yè)與生命科學版），2010，36（2）：221-229.

[33] Sharma R K， Agrawal M， Marshall F M. Heavy metalCu， Zn， Cd and Pb contamination of vegetables in urban India Acase study in Varanasi. Environmental Pollution， 2008， 154： 254-263.

[34] 段青蘭. 四川達州市稻米重金屬污染源初探[J]. 農業(yè)與技術，2015，35（17）： 35-37.

[35] 黃玉溢，陳桂芬，熊柳梅，等. 桂西地區(qū)稻田土壤重金屬污染現狀調查及評價[J]. 南方農業(yè)學報，2014，45（2）：240-243.endprint