重金属镉毒性作用机制研究报告进展

重金属镉的毒性作用机制研究进展

环境科学11级龙家寰 2018021256

摘要：近年来，随着工业三废排放和污水污泥农用的增多，土壤镉污染问题日益严重，而土壤中过量的镉会对作物产生毒害，尤其是在可食部分的残留将会通过食物链危害人类的健康。本文综述了镉的危害，归纳了影响镉在土壤中的生物毒性的主要因素, 如土壤性质、复合污染及植物种类等。

关键词：镉，生物毒性机制，土壤镉污染

Abstract:In recent years,cadmium pollution of soil is increasingly serious with the growing of three industrial wastes and sewage sludge agricultural

use.However,excessive cadmium pollution of soil can poison the crops,especially residual in the edible parts.And humans may be endangered by the poisoned crops through food chain.The review has summarized the harm of cadmium and conclude the main factors of the biotoxicity of the cadmium in soil,e.g.soil

property,soil combined pollution of other heavy metal and floristics. Keywords:Cadmium,biotoxicity,Cadmium pollution of soil

随着现代工业的迅猛发展，环境污染对人体健康的影响日益严重，有关环境有毒物质对机体的毒性作用及其机制的研究受到普遍关注。镉作为一种重要的工业、环境污染物，因其对环境水、空气和土壤的污染而在动植物体内蓄，最终导致对人类健康的危害。镉的环境污染问题自20世纪20年代就已伴随锌的生产开始出现，但直到1968年在日本的富山县神通川流域出现了痛痛病之后，有关镉污染及其生物毒性问题才真正引起全世界的关注。镉污染问题已受到世界各国高度重视，美国毒性管理委员会(ATSRD>已把镉列为第六位危害人体健康的有毒物质<杨劲松，2006），联合国环境规划署(DNFP>也把镉列入重点研究的环境污染物，世界卫生组织(WTO>则将其作为优先研究的食品污染物。

1.重金属镉

镉位于周期系第II B族，是一种灰色而有光泽的金属，原子量为112.41，密度为

8.642g/cm3,镉的熔点为321.03℃，沸点为765℃，有延性和展性，可弯曲。镉的化合价为2，常温下镉在空气中会迅速失去光泽，表面上生成棕色氧化镉，可防止镉进一步氧化。镉不溶于水，能溶于硝酸、醋酸，在稀盐酸和稀硫酸中缓慢溶解。镉盐大多数为无色, 但硫化物为黄色或橙色。镉(Cd>是生物毒性最强的重金属元素，在环境中的化学活性强，移动性大，毒性持久，容易通过食物链的富集作用危及人类健康，对人体具有三致( 致病、致癌、致突变>作用，能诱发肾衰变、关节炎、癌症等病

MoriartyF,1999）。

有毒的镉化合物有: 醋酸镉, 硫酸镉, 硝酸镉, 氰化镉,氯化镉, 溴化镉, 碘化镉, 硫化镉, 氧化镉, 硒化镉, 邻氨基苯甲酸镉等。其中除硒化镉、硫化镉和氧化镉极微溶于水外, 其余都溶于水。土壤中的镉分为可溶性和非水溶性两大类，二者在一定条件下可相互转化。形态与其在植物体内迁移能力大小有关，其活性还与土壤的氧化还原环境有关<崔玉

静，2003）。由于镉化合物大多溶于水, 因此不论从消化道、呼吸道都能被吸收进入机体, 对全身器官系统发生作用, 但不能进入胎儿和乳中，不同形式的镉盐影响不同。

2.镉的分布与镉污染

2.1 镉在自然界的分布

镉是一种稀有分散元素，未污染土壤中的镉主要来源于成土母质。土壤镉的含量范围一般为0.01-2mg/kg，我国土壤的背景值为0.097mg/kg，略低于日本和英国(许嘉林，1995>.镉在自然界中分布很广, 但是其含量微小。镉在海水中的浓度为0.11μg/kg，河流湖泊的水中为1-10μg/kg，最大的镉浓度可达130μg/kg。空气中的镉含量为0.002-0.005μg/m3,土壤中镉含量为1mg/kg以上<任继平等，2003）。镉在自然界以硫镉矿存在, 并常与锌、铅、铜、锰等矿共存,一般以CdS和CdCO3的形式存在于锌矿中,含量介于0.01%-0.5%之间，

所以在这些金属的精练过程中都排出大量的镉, 污染环境。

2.2 我国的镉污染现状

我国是重金属丰产国家, 镉污染现象也相当严重<王夔，1996）。污水灌溉、采矿、冶炼等活动导致镉进入环境,不但影响水体和土壤质量, 对生态系统造成风险危害, 还直接影响农产品安全质量, 并通过食物链传输威胁人体健康<宋玉芳等，2002）。我国土壤存在严重的镉污染问题，特别是土壤大面积的镉污染，土壤镉污染面积约为13300hm2，土壤镉含

量在1-5mg/kg-1，有的甚至高达10mg/kg-1<崔力拓，2006）。镉污染作为新的污染源, 集约化农业、畜牧业的生产过程使土壤镉污染面积呈增加的趋势，同时土壤中镉污染存在低剂量长暴露的生态风险，这就另土壤中镉带来的危害更大。采矿业、冶金等工业废水的不合理排放、工业污泥的农田施用、污水灌溉及磷肥施用等都会造成土壤中的镉累积。随着我国工业的发展，由于化肥、农药和污泥的大量施用，工业废水的排放和重金属的大气沉降的日益增加，农田中重金属的含量明显增加，土壤镉污染状况势必越来越严重。

3.镉的危害

3.1镉对植物的影响

镉是植物生长的非必需元素，当植物体内的镉积累到一定程度时，植物就会表现出毒害症状，镉毒害阻碍植物根系生长，抑制水分和养分的吸收，引起一系列生理代谢紊乱

。镉可与酶活性中心或蛋白质中巯基结合，还可取代金属硫蛋白中的必需元素( Ca2+、Mg2+等> ，导致必需元素的缺乏，从而干扰细胞正常代谢过程。虽然镉是植物非必需元素，但镉是植物易累积的毒物，植物对镉既可被动吸收也有代谢吸收(毕淑芹等,2006>.镉离子对某些化合物的巯基(－SH> 具有很强的亲合力，同时对蛋白质的其它侧链和磷酸盐功能团也具有一定的亲合力，从而使镉易集中在植物的蛋白质颗粒中，进而对动物和人体产生危害。镉在植物体中主要以与蛋白质结合的形态存在，通过干扰酶活性影响作物生长发育，造成植物生化过程紊乱，从而造成危害。