我国农田土壤重金属污染危害研究

刁杰 朱瑞瑞

摘    要：随着我国工业和农业快速发展，部分农田土壤中的重金属含量明显超标，生态系统中的生物和人类均受到了极大威胁。介绍了我国农田土壤中重金属污染的危害，阐述了农田土壤中的重金属对微生物、动物、植物和人类的毒性效应。

关键词：农田土壤;重金属污染;生物毒性

文章编号： 1005-2690（2021）09-0068-02       中国图书分类号： X53       文献标志码： B

1   研究背景

我国金属冶炼、矿山开发、工业生产和现代农业生产等产生的重金属污染物通过各种途径进入到农田土壤中，使部分农田土壤中的重金属含量明显超标。与有机污染物不同，重金属具有持久存在、不被生物降解、容易被富集和放大等特性，会破坏土壤的结构和功能，危害动植物的生长、发育及种群数量和人体健康[1-2]。

2   重金属对生物的毒性效应

重金属的生物毒性指生物体内重金属含量超过生物体的承受能力，破坏机体的生理功能并产生毒害作用。

2.1   重金属对酶活性的抑制效应

生物酶是生物体内活细胞产生的具有催化功能的有机物，是机体维持正常生命活动的主要参与者之一。进入生物体内的重金属离子对酶的毒性效应主要表现在以下方面：重金属离子可与生物高分子发生强相互作用，使生物酶失去活性;直接作用于生物酶本身或与酶的活性部位相结合形成较稳定的络合物，降低生物酶的活性;抑制生物体内酶的合成与分泌，降低生物酶的产量。重金属对部分酶的毒性效应如表1所示。

2.2   重金属对微生物的毒性效应

微生物通过分解土壤中的有机质和动植物残体为农作物的生长和发育提供营养，维系土壤的农业生态功能。重金属对微生物的毒性效应表现为：不适应重金属污染的微生物出现数量减少、代谢活性受阻、种群数量减少或灭绝、区系结构改变等现象;耐重金属的微生物会成为优势物种，菌群数量增加，重金属对部分微生物的毒性效应见表2。微生物可以通过氧化还原、生物吸附和溶解吸收等作用改变重金属的赋存形态，降低重金属的生物毒性，减轻土壤重金属污染[3-4]。研究表明，放线菌对重金属最为敏感，其次为细菌、真菌。

2.3   重金属对农作物的毒性效应

部分重金属是维持植物正常生命活动和生长发育所必需的微量元素，但重金属过量会影响植物细胞中叶绿素的形成，抑制植物的光合作用和呼吸作用，降低作物的产量，同时还会阻止作物根系伸长、种子萌发，抑制植物生长、发育和繁殖。陆干等（2017）通过水培试验研究发现，玉米叶片中叶绿素的含量随着重金属Pb浓度的增加而增加、随重金属Cu浓度的增加而减少。聂胜委等（2010—2011）通过研究大田重金属胁迫下不同种类小麦的生长状况发现，重金属Hg、Cd、Cr、As、Pb抑制麦穗的生长，重金属Cr胁迫下明显降低小麦产量。此外，大麦、水稻幼苗的根系伸长随着土壤中Pb含量的升高而降低，甚至停止生长。在高浓度重金属作用下，农作物的光能转化效率和净光合速率显著下降。玉米在重金属Pb、Cu单一胁迫下的生物量变化不明显，而在两种重金属复合胁迫下，随着重金属浓度的增加，其生物量呈现先增加后减少的趋势。

2.4   重金属对人体的毒性效应

人体通过呼吸、皮肤接触和进食等将重金属吸收进体内并富集，引发多种疾病，危害身体健康。人体内重金属含量超标会破坏组织器官的正常代谢，如重Hg、As超标会造成细胞裂解、中枢神经损伤、致畸和致癌概率增加;Cr、Pb超标会引起高血压和冠心病，以及生殖、神經、骨骼等损伤;血液中Pb含量超标会造成人体造血和神经系统的损伤，严重时会导致人体死亡。部分重金属对人体的毒性效应见表3。

3   结束语

农田土壤重金属污染会对人类的生命和健康产生威胁。结合我国农田土壤重金属污染生物的毒性效应等方面的内容，系统介绍了重金属对生态系统中微生物、动植物和人类生命健康的毒性效应，为有关人员提供参考。

参考文献：

[ 1 ] 尹国庆，江宏，王强，等.安徽省典型区农用地土壤重金属污染成因及特征分析[J].农业环境科学学报，2018，37（1）：96-104.

[ 2 ] 张瑞，刘晓燕，马飞龙，等.ICP-OES法检测农田土壤中八种重金属[J].广州化工，2018，46（21）：95-97.

[ 3 ] 吴建军，蒋艳梅，吴愉萍，等.重金属复合污染对水稻土微生物生物量和群落结构的影响[J].土壤学报，2008，45（6）：1102-1109.

[ 4 ] 滕应，黄昌勇，骆永明，等.重金属复合污染下红壤微生物活性及其群落结构的变化[J].土壤学报，2005，42（5）：819-828.