我國農(nóng)田土壤重金屬污染危害研究

刁杰 朱瑞瑞

摘? ? 要：隨著我國工業(yè)和農(nóng)業(yè)快速發(fā)展，部分農(nóng)田土壤中的重金屬含量明顯超標，生態(tài)系統(tǒng)中的生物和人類均受到了極大威脅。介紹了我國農(nóng)田土壤中重金屬污染的危害，闡述了農(nóng)田土壤中的重金屬對微生物、動物、植物和人類的毒性效應(yīng)。

關(guān)鍵詞：農(nóng)田土壤;重金屬污染;生物毒性

文章編號： 1005-2690（2021）09-0068-02? ? ? ?中國圖書分類號： X53? ? ? ?文獻標志碼： B

1? ?研究背景

我國金屬冶煉、礦山開發(fā)、工業(yè)生產(chǎn)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等產(chǎn)生的重金屬污染物通過各種途徑進入到農(nóng)田土壤中，使部分農(nóng)田土壤中的重金屬含量明顯超標。與有機污染物不同，重金屬具有持久存在、不被生物降解、容易被富集和放大等特性，會破壞土壤的結(jié)構(gòu)和功能，危害動植物的生長、發(fā)育及種群數(shù)量和人體健康[1-2]。

2? ?重金屬對生物的毒性效應(yīng)

重金屬的生物毒性指生物體內(nèi)重金屬含量超過生物體的承受能力，破壞機體的生理功能并產(chǎn)生毒害作用。

2.1? ?重金屬對酶活性的抑制效應(yīng)

生物酶是生物體內(nèi)活細胞產(chǎn)生的具有催化功能的有機物，是機體維持正常生命活動的主要參與者之一。進入生物體內(nèi)的重金屬離子對酶的毒性效應(yīng)主要表現(xiàn)在以下方面：重金屬離子可與生物高分子發(fā)生強相互作用，使生物酶失去活性;直接作用于生物酶本身或與酶的活性部位相結(jié)合形成較穩(wěn)定的絡(luò)合物，降低生物酶的活性;抑制生物體內(nèi)酶的合成與分泌，降低生物酶的產(chǎn)量。重金屬對部分酶的毒性效應(yīng)如表1所示。

2.2? ?重金屬對微生物的毒性效應(yīng)

微生物通過分解土壤中的有機質(zhì)和動植物殘體為農(nóng)作物的生長和發(fā)育提供營養(yǎng)，維系土壤的農(nóng)業(yè)生態(tài)功能。重金屬對微生物的毒性效應(yīng)表現(xiàn)為：不適應(yīng)重金屬污染的微生物出現(xiàn)數(shù)量減少、代謝活性受阻、種群數(shù)量減少或滅絕、區(qū)系結(jié)構(gòu)改變等現(xiàn)象;耐重金屬的微生物會成為優(yōu)勢物種，菌群數(shù)量增加，重金屬對部分微生物的毒性效應(yīng)見表2。微生物可以通過氧化還原、生物吸附和溶解吸收等作用改變重金屬的賦存形態(tài)，降低重金屬的生物毒性，減輕土壤重金屬污染[3-4]。研究表明，放線菌對重金屬最為敏感，其次為細菌、真菌。

2.3? ?重金屬對農(nóng)作物的毒性效應(yīng)

部分重金屬是維持植物正常生命活動和生長發(fā)育所必需的微量元素，但重金屬過量會影響植物細胞中葉綠素的形成，抑制植物的光合作用和呼吸作用，降低作物的產(chǎn)量，同時還會阻止作物根系伸長、種子萌發(fā)，抑制植物生長、發(fā)育和繁殖。陸干等（2017）通過水培試驗研究發(fā)現(xiàn)，玉米葉片中葉綠素的含量隨著重金屬Pb濃度的增加而增加、隨重金屬Cu濃度的增加而減少。聶勝委等（2010—2011）通過研究大田重金屬脅迫下不同種類小麥的生長狀況發(fā)現(xiàn)，重金屬Hg、Cd、Cr、As、Pb抑制麥穗的生長，重金屬Cr脅迫下明顯降低小麥產(chǎn)量。此外，大麥、水稻幼苗的根系伸長隨著土壤中Pb含量的升高而降低，甚至停止生長。在高濃度重金屬作用下，農(nóng)作物的光能轉(zhuǎn)化效率和凈光合速率顯著下降。玉米在重金屬Pb、Cu單一脅迫下的生物量變化不明顯，而在兩種重金屬復(fù)合脅迫下，隨著重金屬濃度的增加，其生物量呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢。

2.4? ?重金屬對人體的毒性效應(yīng)

人體通過呼吸、皮膚接觸和進食等將重金屬吸收進體內(nèi)并富集，引發(fā)多種疾病，危害身體健康。人體內(nèi)重金屬含量超標會破壞組織器官的正常代謝，如重Hg、As超標會造成細胞裂解、中樞神經(jīng)損傷、致畸和致癌概率增加;Cr、Pb超標會引起高血壓和冠心病，以及生殖、神經(jīng)、骨骼等損傷;血液中Pb含量超標會造成人體造血和神經(jīng)系統(tǒng)的損傷，嚴重時會導(dǎo)致人體死亡。部分重金屬對人體的毒性效應(yīng)見表3。

3? ?結(jié)束語

農(nóng)田土壤重金屬污染會對人類的生命和健康產(chǎn)生威脅。結(jié)合我國農(nóng)田土壤重金屬污染生物的毒性效應(yīng)等方面的內(nèi)容，系統(tǒng)介紹了重金屬對生態(tài)系統(tǒng)中微生物、動植物和人類生命健康的毒性效應(yīng)，為有關(guān)人員提供參考。

參考文獻：

[ 1 ] 尹國慶，江宏，王強，等.安徽省典型區(qū)農(nóng)用地土壤重金屬污染成因及特征分析[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2018，37（1）：96-104.

[ 2 ] 張瑞，劉曉燕，馬飛龍，等.ICP-OES法檢測農(nóng)田土壤中八種重金屬[J].廣州化工，2018，46（21）：95-97.

[ 3 ] 吳建軍，蔣艷梅，吳愉萍，等.重金屬復(fù)合污染對水稻土微生物生物量和群落結(jié)構(gòu)的影響[J].土壤學(xué)報，2008，45（6）：1102-1109.

[ 4 ] 滕應(yīng)，黃昌勇，駱永明，等.重金屬復(fù)合污染下紅壤微生物活性及其群落結(jié)構(gòu)的變化[J].土壤學(xué)報，2005，42（5）：819-828.