01

農(nóng)田土壤重金屬污染概述

重金屬是指密度大于4.5g/cm3的金屬，大約是45種，例如銅、鉛、鋅、鐵、汞、鎢、鎘等。土壤污染物中以重金屬較為突出，主要由于重金屬不能被土壤微生物所分解，容易積累，部分重金屬可轉(zhuǎn)化為毒性更大的化合物。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，部分地區(qū)工礦業(yè)產(chǎn)生的重金屬以廢水、廢氣、廢渣的形式直接或間接進(jìn)入土壤，人類如果長(zhǎng)期食用污染土壤中生產(chǎn)的農(nóng)產(chǎn)品、飲用含重金屬的水源，可導(dǎo)致有害重金屬在人體內(nèi)大量積累，嚴(yán)重危害人體健康。重金屬積累到一定程度會(huì)對(duì)人體造成損傷，如汞對(duì)大腦視神經(jīng)破壞極大，鎘會(huì)引起心腦血管疾病并破壞骨鈣，鉛會(huì)直接傷害人的腦細(xì)胞，造成兒童智力低下和老年癡呆。

農(nóng)田土壤重金屬污染整體概況

以水稻田為例，長(zhǎng)期的重金屬污染會(huì)影響水稻生長(zhǎng)、降低產(chǎn)量和品質(zhì)，破壞土壤性質(zhì)，改變土壤生物的群落結(jié)構(gòu)和多樣性。

重金屬污染對(duì)稻田生態(tài)系統(tǒng)的影響

02

重金屬污染對(duì)土壤微生態(tài)的影響

重金屬如鎘(Cd)，對(duì)土壤微生物細(xì)胞具有致突變效應(yīng)，引發(fā)脫氧核糖核酸(DNA)鏈斷裂，并可與含羧基、巰基的蛋白質(zhì)分子結(jié)合，抑制蛋白質(zhì)和核酸的合成，對(duì)微生物造成生態(tài)毒性。當(dāng)重金屬大量進(jìn)入土壤時(shí)，微生物的生長(zhǎng)和代謝受到抑制，微生物群落結(jié)構(gòu)被破壞，生物活性和多樣性下降，進(jìn)而影響農(nóng)田土壤質(zhì)量以及農(nóng)作物生長(zhǎng)。

重金屬污染對(duì)農(nóng)田土壤微生態(tài)影響

03

重金屬污染對(duì)農(nóng)作物生產(chǎn)的影響

健康的土壤才能生產(chǎn)出健康的糧食和蔬菜，造就健康的人群和健康的社會(huì)。重金屬進(jìn)入植物體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生直接的危害作用，生長(zhǎng)在重金屬污染農(nóng)田土壤上的農(nóng)作物吸收土壤養(yǎng)分同時(shí)也會(huì)吸收有害重金屬，進(jìn)入農(nóng)作物的可食用部分，如鎘(Cd)一方面會(huì)損傷農(nóng)作物的細(xì)胞，抑制農(nóng)作物的葉綠體光合作用、削弱農(nóng)作物自身抗氧化能力，進(jìn)而顯著降低農(nóng)作物產(chǎn)量;另一方面，農(nóng)作物吸收過(guò)量的Cd會(huì)“搶占”本屬于鐵(Fe)、錳(Mn)、鋅(Zn)等營(yíng)養(yǎng)元素的位置，導(dǎo)致生產(chǎn)的農(nóng)作物營(yíng)養(yǎng)缺失、品質(zhì)下降，嚴(yán)重危害農(nóng)作物的正常生長(zhǎng)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

農(nóng)田土壤重金屬污染影響農(nóng)作物生產(chǎn)(以水稻為例)

04

土壤重金屬污染與糧食安全

鎘(Cd)等重金屬可與農(nóng)田土壤中鐵(Fe)、鎂(Mg)和鉀(K)等必需營(yíng)養(yǎng)元素發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)等作用，農(nóng)作物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素吸收量減少的同時(shí)，導(dǎo)致其體內(nèi)重金屬吸收量的增加，降低農(nóng)作物的品質(zhì)，形成“毒大米”等對(duì)人體健康有害的農(nóng)產(chǎn)品。

農(nóng)田土壤重金屬污染對(duì)糧食安全的影響

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土壤重金屬污染與人體健康

“農(nóng)作物—人體”的食物鏈傳輸是人體攝入重金屬的重要途徑，如稻米中Cd可通過(guò)口腔攝入，進(jìn)入胃腸消化系統(tǒng)并被部分吸收(圖4-6)。雖然人體主要的解毒器官肝臟與其他排毒器官(如皮膚、大腸、腎臟)可將吸收的大部分Cd排出，但過(guò)量吸收的Cd仍會(huì)被儲(chǔ)存在脂肪、骨骼、肝臟、肌肉等人體器官與組織中，造成關(guān)節(jié)疼痛、皮膚病、腸道功能菌群紊亂、神經(jīng)受損等不良癥狀，形成骨痛病、青光眼、阿爾茨海默病等一系列疾病。

重金屬隨食物鏈進(jìn)入人體過(guò)程示意圖

人體重金屬攝入的潛在危害(以Cd為例)