土壤重金屬污染和糧食安全與人體健康的關系非常復雜，隨著土壤立法、標準、各種管理辦法的出臺，土壤重金屬污染修復即將逐步展開，但污染修復的目的在于人體健康。客觀看待修復后土壤的安全性、糧食的安全性及其與人體健康的關系有助于我們判斷重金屬超標土壤修復的必要性，認識土壤健康在土壤修復中的重要性，了解營養(yǎng)在人體抗重金屬吸收的作用。

　　而要理解這一些，我們必須從整體性出發(fā)來認識，從重金屬在糧食作物的生產體系中的影響因素，從食物加工過程的營養(yǎng)和污染物的變化、膳食結構及其營養(yǎng)的人體重金屬吸收的影響、人體的營養(yǎng)狀況對重金屬吸收、代謝的影響等入手全方位地認識重金屬對人體的風險性。

　　因此“土壤重金屬和糧食安全”這個系列旨在從以上幾個方面入手，解說重金屬對人體的風險性，從而促進科學家、公眾和政府能從整體性的角度來考慮土壤重金屬污染和超標及其后續(xù)修復的問題。

　　隨著《全國土壤污染狀況調查公報》（2014年）、土壤污染治理行動計劃（2016年）、土壤污染防治法征求意見稿（2017）等的陸續(xù)公布、農用地土壤環(huán)境管理辦法（試行）草案審議通過(2017)，土壤污染問題得到全社會的重視，而且土壤污染調查和修復也根據土壤污染治理行動計劃得到有條不紊地陸續(xù)開展。但在基層，很多市縣對安全利用等依然缺乏理解，一些地方版的土壤污染治理行動計劃大都委托公司或者當地環(huán)保事業(yè)單位編制，對于土壤污染行動的開展缺乏頭緒。我們認為，土壤重金屬污染和糧食安全，有必要從整體性來看其安全性。

　　單從“土壤中的重金屬含量”看安全性

　　1995年，在“六五”的土壤重金屬背景值調查和“七五”的土壤容量研究（這句話沒看明白）的基礎上，制定出了目前仍在使用的《土壤環(huán)境質量標準》，我們在“《全國土壤污染狀況公報》探析”一文中對土壤鎘含量從時空、標準、鎘的特性進行了深刻的分析，指出，1）土壤重金屬的點位超標率是個標準判斷的結果，由于我國是世界耕地標準最為嚴格的國家之一，因此不能單從點位超標率來看其嚴重性，如果用我們的標準去衡量日本、英國甚至美國、荷蘭、新西蘭等一些國家的土壤，則這些國家的耕地土壤也超標“嚴重”，甚至是全部超標。2）我國土壤重金屬污染問題不在土壤鎘總量的問題上，而在于數十年快速、大量進入土壤且因為土壤被酸化導致的外源鎘的植物有效性很高的問題上。單從土壤重金屬的含量難以解釋目前我國稻米鎘樣品超標率偏高的原因。

　　從“重金屬含量+土壤性質”看安全性

　　筆者曾在兩個礦區(qū)周邊的土壤（A和B）開展土壤污染調查和修復活動，有趣的是其污染結局會顛覆普通人的思維。

　　A的周邊就是鉛鋅礦區(qū)，尾渣尾礦就堆積在田邊，土壤鎘超標十幾倍，其他元素如砷、汞、鉛也1到數倍不等超標。我們對整個村莊進行44個稻米鎘含量調查，平均值為0.11毫克/千克，扣除4個超標之外，平均值則為0.046毫克/千克，開展了不同鎘吸收能力的品種試驗，則都表現出低吸收能力（0.06毫克/千克）；且在潰壩下的稻田所開展的以硅鈣鎂的堿性肥為主要成分的土壤調理劑改良試驗，稻米中的鎘都很低且沒有差別(都是0.03毫克/千克)，只有在修復試驗中，被認為有高吸收能力（地上部可達70毫克/千克）用來進行土壤鎘去除的水稻品種表現出微微的超標（0.23毫克/千克）。）B離礦區(qū)有16公里，礦以鐵硫礦為主，土壤鎘平均值為0.34毫克/千克，最高值也僅僅0.73毫克/千克,但在這樣情況下，其早稻米鎘超標一半、晚稻米鎘幾近100%超標，隨之帶來的鎘攝取和人體的健康影響非常顯著，在中年人中的比例非常高，腎結石發(fā)生率也非常高。我們也曾用以硅鈣鎂的堿性肥為主要成分的土壤調理劑改良試驗，但在水稻生長后期缺水時，調理劑完全失效。

　　A、B兩地最大的差別在于影響A的礦是堿性鉛鋅礦，而影響B(tài)的礦是鐵硫礦，這導致兩地的pH相差極大，前者高達7.5，而后者低至4.0，兩地的pH相差大使得土壤中的重金屬活性也出現了很大的差別，后者有效性高達85%，因此土壤重金屬含量雖然含量很低（平均0.34毫克/千克）,但卻可對人體健康造成顯著影響，而A區(qū)雖然重金屬含量雖高，從食物鏈角度看卻很安全。

　　我們對兩地采取了不同的策略，對于重金屬高的A區(qū)我們開展了農民培訓，保護土壤，減少粉塵等污染的人體和作物的影響，而對重金屬含量低的B區(qū)，以控酸為主的土壤修復亟待開展。

　　從以上案例來看，其實土壤重金屬含量本身并不那么可怕，可怕的土壤性質變壞（如變酸）了。

　　事實上，我們在很多貌似很干凈的土壤（鎘不超標）檢測到稻米鎘超標的案例，其主要原因之一就是土壤過酸。

　　從“重金屬含量+土壤性質+水稻的生產體系”看安全性不同水稻品種存在著不同的重金屬能力，但這種差別在水稻不同亞種以及雜交水稻品種間差別較為明顯和表現穩(wěn)定。日本有個在鎘污染嚴重的地塊同時開展種植粳稻、秈稻和秈粳雜交稻的試驗，其結果是粳稻米鎘含量為0.66毫克/千克,秈稻米鎘含量為1.67毫克/千克，而秈粳雜交稻米鎘含量則為4.31毫克/千克。事實上，大陸和臺灣也有很多類似結果，也因此臺灣鼓勵在有鎘污染疑慮的地塊不種植秈稻以減少鎘的吸收。

　　因此目前我國稻米鎘樣品超標率偏高的現象與目前普遍種植的品種有很大的關系。目前，我國稻米鎘樣品超標率偏高的現象與普遍種植的品種有很大的關系。如我們開展的市場稻米調查中發(fā)現在不超標的情況下，粳稻米鎘含量普遍較低，而秈米多多少少含有一些微量的鎘。此外，早在2011年有科學家撰文指出超級稻具有較大的鎘風險。筆者在日本關于水稻對氮素的吸收研究表明，秈稻具有較強的氮吸收能力，而水稻主要吸收的銨態(tài)氮，水稻吸收銨態(tài)氮越多，其根-土界面酸性越強，重金屬鎘活性越強，也就越容易進入水稻植株內，同理，超級稻為了達到高產，其吸收的氮素比一般水稻要多。

　　從“重金屬含量+土壤性質+水稻+大氣的生產體系”看安全性稻米中的重金屬有一部分來自于重金屬污染的大氣，特別是鉛、砷。汞等重金屬，因為重金屬在土壤-植物系統(tǒng)中的遷移能力較弱，這方面的結論從很多的同位素示蹤試驗得到了證實。

　　筆者曾從基層農藝師聽到這樣一個故事，在一條天天載著礦石經過的路邊，土壤鉛雖然只超標2倍（我國土壤鉛標準較高），但稻米鉛竟然會超標20多倍，而當這條路封堵之后，土壤未經任何整治，但稻米鉛含量在次季稻米中下降到只超標5倍。筆者也親身經歷一個案例，在某礦區(qū)，土壤中汞含量雖然超標嚴重，但稻米中汞含量很安全，在44個樣品中僅為4個微微超標，但在冬季開始離村莊3公里外出現了一個練汞小廠，次年的調查發(fā)現，稻米樣品的超標率提高了，超標的數值也提高了3倍。

　　證明重金屬來自葉片的試驗實際上困難不小。在上個世紀70-90年代有很多國外學者力圖證明，但大都被指試驗不嚴密。90年代一個靠譜的試驗表明，在土壤含鎘量為0.16-0.29毫克/千克，降塵中鎘的沉降率為1.6-2.1克/公頃/年的條件下，大麥籽粒中的鎘有41%-58%來自于大氣中的鎘，進一步試驗發(fā)現，當鎘的沉降率大于10克/公頃/年，則會對所在區(qū)域的作物體內的鎘會有相當一部分來自大氣中。。在一個大氣重污染區(qū)，印度的一個試驗甚至表明一天的早晚甜菜葉中的重金屬都有很大差異，如早上測定值為2.49毫克/千克，晚上測定值則為3.03毫克/千克了，可見大氣重金屬污染對作物體內的含量有相當大的影響。

　　除了大氣中的重金屬含量，作物葉片性質和葉孔數量對吸收量有很大的影響。有些植物葉孔很少如散尾葵，每平方毫米只有5-7個，而有研究表明，水稻葉片上的葉孔可以多達634個，且大小為22.11x17.26微米，在這樣的孔徑下，當葉孔開張時，理論上PM2.5的顆粒就可以自由進入了。

　　此外，我國是世界上三大酸雨區(qū)之一，北美和北歐的酸雨區(qū)在過去的幾十年的治理中已經逐步解決，近年來，我國開始實施“氣十條”，取得了一定的效果，但較上個世紀80年代，我國的酸雨問題不容忽視，長期的酸雨會帶來土壤重金屬的活化，而且有試驗表明，在含重金屬的大氣條件下，酸雨的存在對于葉片的重金屬吸收起到了加重的效應。模擬含鎘的酸雨來噴在苗期、開花期、結莢期和成果期的花生的葉片上，噴施連續(xù)3天，每天噴施6次，每次噴施50毫升，含鎘0.5毫克/升，結果發(fā)現對鎘敏感的品種Yuhua-15的籽實鎘含量分別增加了84%，26%，23%和1%，而普通品種Huayu-23則分布增加了229%，116%，126%和90%。但不管噴施時期，在酸雨環(huán)境中普通品種花生的鎘增加率顯著高于敏感品種，但敏感品種的花生含鎘量總顯著高于普通品種。

　　糧食安全性需要從整體性來看

　　顯然，我們對于土壤重金屬污染帶來的糧食安全性不能單從土壤超標的角度來看，土壤的性質、水稻的品種、大氣污染甚至酸雨等都會對其產生影響，甚至顛覆整個結果和健康效應。糧食安全性需要從整體性來看。

　　要實現土壤污染行動計劃的“安全利用”，似乎除了充分考慮土壤重金屬的污染程度外，退化的土壤向土壤健康調整、水稻品種的合理使用、大氣甚至水體環(huán)境的凈化都應納入行動框架之中。