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本文综述了国内三大主要稻作区（长江流域、东南沿海、东北平原）土壤-水稻系统的重金属污染现状，系统评估了其生态与健康风险。研究基于183项文献数据，采用物种敏感性分布(SSD)、蒙特卡洛模拟(Monte Carlo)等概率方法，量化了Cd、As等重金属的生态风险(如HC5、PNEC)及人群（成人男/女/儿童）经大米摄入的非致癌健康风险(HQ/HI)，并预测了人体血铅(Pb)、血镉(Cd)等浓度。结果揭示了砷(As)和镉(Cd)是主要的健康风险贡献者，儿童是敏感人群，并针对不同区域提出了差异化的污染防控策略。
1. 引言
水稻作为中国最重要的粮食作物，其安全生产是全球公共卫生的关键议题。然而，现有关于土壤-水稻系统重金属风险评估的研究多集中于小尺度或工业区附近，缺乏跨省份和国家尺度的综合分析。同时，传统的点估计风险评估方法受样本量和采样密度影响较大，而概率评估方法如物种敏感性分布(SSD)等能提供更准确、全面的风险表征。因此，本研究旨在整合文献数据，对中国三大主要稻作区——长江流域(YRB)、东南沿海地区(SCR)和东北平原(NP)——的土壤-水稻系统中镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)、铜(Cu)、锌(Zn)、砷(As)、汞(Hg)等七种重金属进行综合生态与健康风险评估，并预测其人体血液浓度，以期为大规模、长期的重金属污染管理提供参考。
2. 材料与方法
研究收集了2007至2025年间中国知网(CNKI)和Web of Science(WoS)上符合标准的183项田间研究数据。数据处理采用1.5倍四分位距(IQR)法剔除异常值，并使用样本量加权平均法计算重金属浓度。风险评估综合运用了传统点估计方法（如内梅罗污染指数(NIPI/NIRI)）、概率方法（物种敏感性分布(SSD)曲线）以及结合生物可给性(BA)和蒙特卡洛模拟的健康风险评价(HRA-MC)模型。此外，研究还基于一室药代动力学模型，结合大米摄入量、胃肠道吸收率等参数，预测了不同人群（成年男性、成年女性、儿童）的血液重金属浓度。
3. 结果
3.1. 国家尺度土壤-水稻系统中重金属的累积
计算结果显示，长江流域和东南沿海地区稻田土壤的平均镉(Cd)含量分别为0.50 mg/kg和0.64 mg/kg，均超过了相应的风险筛选值（YRB: 0.4 mg/kg; SCR: 0.3 mg/kg）。东北平原的土壤Cd平均含量较低（0.14 mg/kg）。就稻米而言，所有区域的重金属平均含量均未超标，但YRB地区稻米中Cd和Pb的平均浓度已接近0.2 mg/kg的限量标准，需引起关注。
3.2. 生态风险评估的点估计结果
在整体稻作区，镉(Cd)和汞(Hg)造成的生态风险不可忽视。点估计方法（如NIPI）显示，YRB和SCR的土壤受到了重度污染（NIPI > 3）。其中，Cd在SCR的潜在生态危害指数(Er)超过160，属于高风险等级；YRB的Cd和SCR的Hg也达到了值得关注的生态风险水平（80 < Er< 160）。
3.3. 基于拟合SSD曲线的物种受影响百分比
与点估计结果不同，概率性的SSD评估指出，铬(Cr)和砷(As)对当地物种的影响最为显著。在YRB、NP和SCR，土壤中的Cr和As分别影响了约46.4%和21.3%、45.7%和18.0%、42.1%和21.9%的本地物种。相比之下，Cd、Pb、Cu、Zn和Hg影响的物种比例均低于5%。研究计算得出的七种重金属的预测无效应浓度(PNEC)均低于其相应的风险筛选值。
3.4. 健康风险评估结果
健康风险评估表明，除儿童摄入砷(As)的危险商(HQ)外，单个重金属对各类人群的平均HQ值均小于1。然而，七种重金属联合作用的危害指数(HI)平均值对男性、女性和儿童分别为1.91、1.82和3.33，这意味着绝大多数人群（男性98.90%、女性97.98%、儿童99.99%）面临可观的非致癌健康风险。砷(As)是主要的非致癌健康风险贡献者，其次是镉(Cd)。敏感性分析显示，参考剂量(RfD)、As和Cd的浓度以及富集因子(EF)是影响HI的主要因素。儿童被确定为最敏感的人群。
3.5. 人体血液重金属浓度预测结果
预测模型显示，YRB的江西、湖北、湖南等省份人群的血液Cd和Pb浓度相对较高。儿童由于其更高的胃肠道吸收率（尤其是Pb，可达40-50%，远高于成人的约10%），其所有有毒重金属的预测血液浓度均显著高于成人。此外，成年女性的预测血镉浓度高于成年男性，这主要归因于女性较高的Cd吸收率和较低的体重共同抵消了较低的大米摄入率影响。
4. 讨论
4.1. 与主要产稻国的镉累积比较
与印度、印尼、泰国等其他主要水稻生产国相比，中国三大稻作区土壤的Cd污染水平相对较低。但中国稻米（尤其是YRB和SCR）中的Cd含量高于许多国家，这主要与土壤酸化（SCR）和高强度的晒田（YRB）等农艺措施增加了Cd的生物有效性有关。
4.2-4.3. 关键影响因素：生态风险
高生态风险的成因复杂。YRB和SCR土壤Cd背景值高，与喀斯特地貌（富含碳酸盐岩）和黑色页岩（富含有色金属）等成土母质，以及快速的工业化、城市化进程有关。点估计方法（基于毒性系数和富集因子）显示Cd和Hg风险最高，而SSD方法（基于物种毒性数据）则更准确地揭示了Cr和As因存在高度敏感物种（如菜豆对As、燕麦对Cr敏感）而具有更高的实际生态风险。未来需结合多种方法进行综合评估。
4.4-4.5. 关键影响因素：健康风险与血浓度预测
砷(As)的健康风险（HQ值）高于Cd，主要源于其极低的参考剂量(RfD=0.0003 mg/kg/day)。人体血液重金属浓度预测结果受性别和年龄影响显著。儿童因长期铁需求高导致的铁缺乏，上调了二价金属转运蛋白(DMT1)的表达，从而大幅提高了Pb和Cd的胃肠道吸收率。此外，高人口密度和高大米日摄入量的省份（如YRB的部分地区）预测血浓度也更高。
4.6. 高风险重金属的控制策略
基于评估结果，镉(Cd)和砷(As)被确定为需要优先控制的重金属。针对不同区域需采取差异化策略：在YRB，需管控采矿、交通和农业源，推进“绿色矿山”建设和交通源生态拦截设施；在SCR，重点在于推动高砷排放产业（纺织、化工）的低碳转型和能源结构升级，同时结合海绵城市建设控制面源污染，并调节土壤pH以降低Cd活性；在NP，应结合黑土地保护，推广关键生长期淹水管理等农艺措施来固定Cd，并加强对历史采矿场地的修复和燃煤污染的治理。
5. 结论
本研究系统评估了中国主要稻作区土壤-水稻系统的重金属污染及其生态与健康风险。结果表明，YRB和SCR的土壤Cd污染超标；Cr和As对本地物种的生态影响最大；经大米摄入的As和Cd对人群，尤其是儿童，构成了显著的非致癌健康风险；儿童的血铅预测浓度约为成人的8倍。研究为制定区域性、差异化的重金属污染防控策略提供了科学依据。未来需通过更多的田间实验进一步验证基于文献数据的模拟结果。
