【专题】硒资源利⽤（2）——如何认识天然富硒区中的硒-镉共⽣问题？
天然富硒⼟壤与农产品中的镉污染现状
湖北恩施典型富硒区的主要农作物硒含量达到13~688 µg·kg-1，其中80%以上的农产品达到相应的国家富硒农产品标准或地⽅富硒产品标准，但其中24%的⽔稻、10%的⼟⾖、40%的魔芋中的镉含量超过国家标准《⾷品中污染物限量》(GB2762-2017)的限量指标。
陕西南秦岭-⼤巴地区的耕作⼟壤中硒含量达到500~6960 µg·kg-1(平均值2780 µg·kg-1)，但其中89%
双龙汽车问题的⼟壤镉含量超过了国家标准《⼟壤环境质量农⽤地⼟壤污染风险管控标准(试⾏) 》（GB 15618-2018）农⽤地⼟壤污染风险筛选值(300 µg·kg-1，pH<5.5)，镉含量达到630~14880 µg·kg-1(平均值2380
µg·kg-1) 。
安徽池州⽯台县⼟壤硒和镉含量的调查发现，当地⼟壤硒含量为450~2560 µg·kg-1 (平均值1190 µg·kg-1)，⽽⼟壤镉含量100%超过GB 15618-2018农⽤地⼟壤污染风险筛选值，达到800~2600 µg·kg-1(平均值1670 µg·kg-1)；所调查的当地⽣产的⼤⽶硒含量为80~420 µg·kg-1，其中有16%超过国家标准《富硒稻⾕》（GB/T 22499-2008）的上限值(300 µg·kg-1)，56.82%的⼤⽶样品中镉含量超过200 µg·kg-1的安全限量指标(GB2762-2017)。
国庆车展
天然环境中的硒-镉相互作⽤
cx8
为尝试解决天然硒资源利⽤中的镉污染问题，作者团队选取了具有富硒⾼镉⼟壤地球化学背景的贵州省威宁县⼩海镇、双龙乡⼀带作为研究区域(⼟壤总镉含量为1.43~3.74 mg·kg-1，⼟壤总硒含量为0.35~1.04 mg·kg-1)，于2015年和2017年开展了采样研究⼯作，发现在天然富硒⾼镉⼟壤条件下，⽟⽶作物的根-⼟界⾯存在显著的硒-镉互作双重效应，⼟壤⽣物可利⽤硒-镉摩尔⽐值与⽟⽶根中镉摩尔含量存在显著的倒“U”形曲线关系，具体发现如下。
①⽟⽶根部⼟壤可利⽤态硒-镉摩尔⽐值与根中硒-镉摩尔⽐值存在显著的“U”形曲线关系，⽽其与根中镉的摩尔含量存在显著的倒“U”形曲线关系，但与根中硒的摩尔含量没有显著相关性，即：当⼟壤可利⽤态硒-镉摩尔⽐值<0.7时，⼟壤中可利⽤态镉随着该⽐值的增加⽽显著减少，但根中积累的镉含量却出现显著的增加，与此同时⼟壤和根中的硒含量并未出现显著变化，从⽽导致根中硒-镉摩尔⽐值出现显著降低；当⼟壤可利⽤态硒-镉摩尔⽐值>0.7时，⼟壤中可利⽤态镉随着该⽐值增加⽽进⼀步显著减少，此时根中积累的镉含量也出现显著的减少，⽽此时⼟壤和根中的硒含量也并未出现显著变化，从⽽导致根中硒-镉摩尔⽐值出现显著升⾼。
欧盛x7
②利⽤强阴离⼦交换⾼效液相⾊谱-电感耦合等离⼦质谱(SAX‑HPLC‑ICP‑MS)的多元素形态同时分析技术，发现尽管在⽟⽶根部没有出现显著的硒-镉形态互作现象，但是在⼟壤可利⽤态硒-镉摩尔⽐值≤0.7时，硒是以硒代胱氨酸的形式与镉进⾏互作反应；⽽>0.7时，硒是以硒代蛋氨酸的形式与镉进⾏互作
互作现象，但是在⼟壤可利⽤态硒-镉摩尔⽐值≤0.7时，硒是以硒代胱氨酸的形式与镉进⾏互作反应；⽽>0.7时，硒是以硒代蛋氨酸的形式与镉进⾏互作的。这说明硒可以在作物体内与镉发⽣互作反应。
参考图⽚：
⼟壤⽣物有效态硒-镉摩尔⽐与各组织中硒镉结合形态相关性分析
（图⽚来源：张泽洲. 典型农作物中硒形态分析及其硒-镉相互作⽤研究, 2019）polo报价及图片
硒-镉共⽣的毒理学认识
硒具有清除动物体内⾃由基和抗氧化的功能，能缓解机体氧化应激，拮抗镉等⾦属元素的毒性。Liu 等发现镉暴露能显著增加鸡⼤脑和⼩脑中的镉含量，增加⼀氧化氮⽣成量，提⾼诱导型⼀氧化氮合酶和丙⼆醛的活性和含量，引起氧化应激；⽽硒添加能显著降低⼀氧化氮⽣成，抑制诱导型⼀氧化氮合酶和丙⼆醛活性，降低氧化应激⽔平，从⽽缓解镉引起的鸡脑部损伤。也有研究显⽰添加亚硒酸钠后对⾁⽜⽇增重影响不显著(P>0.05)，但能极显著降低⾁⽜⼼脏中镉的含量(P<0.01)，同时也极显著增加了胃、肾脏、肝脏等组织中镉的含量(P<0.01) 。Li等从分⼦⽣物学⾓度利⽤X射线吸收近边结构光谱监测秀丽隐杆线⾍(Caenorhabditis elegans)中硒和镉形态结构的变化，发现在镉胁迫的环境下，线⾍可以通过体内⾕胱⽢肽以及植物螯合肽的作⽤，将Cd2+ 与SeO32-转变为CdSe纳⽶颗粒，进⽽缓解镉对其造成的毒害。
2013凯立德夏季版⽬前现有的研究主要是通过硒的单独摄⼊来研究硒⼲预镉的积累、迁移，或者毒理⾏为，对于硒-镉共⽣的天然富硒农产品中的镉的毒理特征尚未开展系统研究。基于作者团队的前期研究，硒很可能与迁移进⼊植物体内的镉进⾏巯基反应，硒代氨基酸或硒蛋⽩会与镉离⼦或植物螯合肽结合镉进⾏反应，从⽽降低作物体内镉的⽣物活性或⽣物毒性（未发表数据）。由此，可以推测天然富硒区农产品中镉的⽣物毒性可能⽐同等剂量镉的⾮富硒农产品的毒性要低。
综上所述，尽管硒-镉共⽣导致天然富硒农产品中的重⾦属镉含量超标是⽬前限制硒资源开发的重要因素，但是应从两个⽅⾯来看待这个问题：⼀是可以通过调节作物根部⼟壤中可利⽤态硒-镉的摩尔⽐值来降低重⾦属镉进⼊作物可⾷部位的量，从⽽阻⽌镉进⼊⾷物链；⼆是应对作物可⾷部位的硒-镉共存的毒理⾏为进⾏深⼊研究，探讨现⾏标准下镉超标的富硒作物的⾷⽤安全性。
臧华伟、张泽洲、龙泽东、施⽂尧、尹雪斌、刘永贤、袁林喜，中国硒资源利⽤中若⼲关键科学问题的探讨. ⽣物技术进展. 2021，11（4）：542-549编辑：颜坤 | 审校：张巍  |  监制：师蓉