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农田土壤重金属污染概述
重金属是指密度大于4.5g/cm3的金属，大约是45种，例如铜、铅、锌、铁、汞、钨、镉等。土壤污染物中以重金属较为突出，主要由于重金属不能被土壤微生物所分解，容易积累，部分重金属可转化为毒性更大的化合物。随着社会经济的快速发展，部分地区工矿业产生的重金属以废水、废气、废渣的形式直接或间接进入土壤，人类如果长期食用污染土壤中生产的农产品、饮用含重金属的水源，可导致有害重金属在人体内大量积累，严重危害人体健康。重金属积累到一定程度会对人体造成损伤，如汞对大脑视神经破坏极大，镉会引起心脑血管疾病并破坏骨钙，铅会直接伤害人的脑细胞，造成儿童智力低下和老年痴呆。
农田土壤重金属污染整体概况
以水稻田为例，长期的重金属污染会影响水稻生长、降低产量和品质，破坏土壤性质，改变土壤生物的群落结构和多样性。
重金属污染对稻田生态系统的影响
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重金属污染对土壤微生态的影响
重金属如镉(Cd)，对土壤微生物细胞具有致突变效应，引发脱氧核糖核酸(DNA)链断裂，并可与含羧基、巯基的蛋白质分子结合，抑制蛋白质和核酸的合成，对微生物造成生态毒性。当重金属大量进入土壤时，微生物的生长和代谢受到抑制，微生物群落结构被破坏，生物活性和多样性下降，进而影响农田土壤质量以及农作物生长。
重金属污染对农田土壤微生态影响
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重金属污染对农作物生产的影响
健康的土壤才能生产出健康的粮食和蔬菜，造就健康的人群和健康的社会。重金属进入植物体内会产生直接的危害作用，生长在重金属污染农田土壤上的农作物吸收土壤养分同时也会吸收有害重金属，进入农作物的可食用部分，如镉(Cd)一方面会损伤农作物的细胞，抑制农作物的叶绿体光合作用、削弱农作物自身抗氧化能力，进而显著降低农作物产量;另一方面，农作物吸收过量的Cd会“抢占”本属于铁(Fe)、锰(Mn)、锌(Zn)等营养元素的位置，导致生产的农作物营养缺失、品质下降，严重危害农作物的正常生长和农业生产。
农田土壤重金属污染影响农作物生产(以水稻为例)
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土壤重金属污染与粮食安全
镉(Cd)等重金属可与农田土壤中铁(Fe)、镁(Mg)和钾(K)等必需营养元素发生竞争等作用，农作物对营养元素吸收量减少的同时，导致其体内重金属吸收量的增加，降低农作物的品质，形成“毒大米”等对人体健康有害的农产品。
农田土壤重金属污染对粮食安全的影响
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土壤重金属污染与人体健康
“农作物—人体”的食物链传输是人体摄入重金属的重要途径，如稻米中Cd可通过口腔摄入，进入胃肠消化系统并被部分吸收(图4-6)。虽然人体主要的解毒器官肝脏与其他排毒器官(如皮肤、大肠、肾脏)可将吸收的大部分Cd排出，但过量吸收的Cd仍会被储存在脂肪、骨骼、肝脏、肌肉等人体器官与组织中，造成关节疼痛、皮肤病、肠道功能菌群紊乱、神经受损等不良症状，形成骨痛病、青光眼、阿尔茨海默病等一系列疾病。
重金属随食物链进入人体过程示意图
人体重金属摄入的潜在危害(以Cd为例)
