重金属镉的迁移转化(精美版)

毒理学杂志2021 年4 月第35 卷第 2 期J Toxicol April 2021 Vol. 35 No. 2• 159 •中图分类号：Q7;R99;R104文献标识码：A文章编号：1002-3127(2021)02-0159-05重金属镉影响癌细胞迁移的研究进展马海燕，孙茜，顾杰，周阳，施海峰(江苏大学生命科学研究院，江苏缜江212013)关键词：镉；细胞迁移；自噬；钙离子；R0S•综述•近年来，我国环境中的镉含量越来越高，镉污染事件频发。

镉（cadmium,C d)属于有色重金属，是人体非必需元素m。

自然环境中的镉进人人体后会不断积累。

长此以往，镉会破坏多种机体功能，对心、脑、肝、肾以及神经系统造成一定的损伤作用。

其中肝和肾作为镉的主要积累器官受损尤为严重[2]。

镉在1993年便被列为I类致癌物，其致癌机制已经有广泛研究。

镉与肺癌、肾癌、前列腺癌等多种癌症的发生密切相关。

镉会导致细胞氧化损伤，产生大量的活性氧自由基。

正常含量下的R0S，可以在机体内发挥抗炎、抗菌等作用。

但是当体内自由基含量过多时，则会促使细胞发生转化，诱导肿瘤的发生m。

镉 还会抑制DNA损伤修复和干扰细胞分裂来诱导癌症的发生。

最近研究表明，镉会影响细胞外微环境，从而 促使正常的干细胞转化为肿瘤干细胞[4]。

肿瘤根据其分化程度可以分为良性肿瘤和恶性肿瘤。

肿瘤细胞越接近正常细胞的，其分化程度越高，越 有可能是良性肿瘤。

而恶性肿瘤，通常泛称为癌症，细 胞的高侵袭性和迁移性是其标志性特征之一，这也是癌症患者复发、死亡的重要原因。

研究表明，镉暴露会增加肺癌细胞、胃癌细胞、乳腺癌等癌症细胞的迁移[56]。

本文就癌细胞迁移的机制及镉调节该过程可能的分子机制进行了综述。

1癌细胞的迁移机制参与调控癌细胞迁移的蛋白与通路有很多，本文 主要介绍以下几个目前研究比较广泛并且受到普遍认可的机制。

1.1 癌细胞迁移上皮一间质转化过程癌细胞的迁移是一系列复杂的、多步骤、多因素的过程。

土壤重金属Cd迁移规律概述引言近年来，随着经济和生产的飞速发展，现代工农业的迅速成长，人口急剧增长,人们的生活水平不断提高，环境污染物的排放与日俱增，环境污染和生态破坏给土壤带来了严重的污染，土壤中重金属积累不断的加剧,而且重金属相对稳定并难降解。

其次工矿企业的发展导致对矿产资源的过度开采使得重金属土壤污染日趋严重,一些地方生产的粮食，蔬菜,水果等食物中的重金属含量超标或接近临界值.这些农产品的重金属能够通过食物链在人或动物体内富集，成为人类生命健康的潜在威胁,清除土壤中的重金属污染，已经是社会一个十分关注的问题。

2014年4月18日,环保部、国土部两部门联合发布土壤污染状况调查公报。

公报显示，全国土壤总的超标率为16.1％，污染类型以无机型为主,其中排名前三的无机污染物依次为镉、汞、砷。

其中镉的毒性较大，1817年，德国的F．Stromeyer从不纯的氧化锌中分离出褐色粉，使它与木炭共热，制得镉.由于发现的新金属存在于锌中，就以含锌的矿石菱锌矿的名称Calamine命名它为Cadmium，元素符号定为Cd【我国农田土壤镉污染现状及防治对策】。

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,容易对人和周围环境造成极大的危害，会对呼吸道产生刺激,长期暴露会造成嗅觉丧失症、牙龈黄斑或渐成黄圈，对人体具有三致(致病、致癌、致突变）作用【1—2】，能诱发肾衰变、关节炎、癌症等病。

长期食用遭到镉污染的食品,可能导致“痛痛病”。

世界卫生组织（2003）和美国环保局（1994）规定人体Cd的最大允许摄人量（ADI值）均为1 μg·kg-1·d —1【3】。

20世纪初发现镉以来，镉的产量逐年增加.镉广泛应用于电镀工业、化工业、电子业和核工业等领域。

镉是炼锌业的副产品，主要用在电池、染料或塑胶稳定剂，它比其它重金属更容易被农作物所吸附.相当数量的镉通过废气、废水、废渣排入环境，造成污染.因此，找到合适的镉污染土壤防控技术是目前研究的热点。

重金属在土壤中的迁移与转化研究土壤是与人们息息相关的自然资源，它支撑着我们的农业、林业和畜牧业生产，同时也是城市建设和环境治理的基础。

然而由于人类的不当利用和污染，土壤中的重金属含量日益增加，给生态环境和人类健康带来了巨大威胁。

因此，如何研究重金属在土壤中的迁移与转化，成为当前环境科学界的热点问题。

一、重金属污染的危害重金属是指密度大于4.5g/cm³的金属元素，它们具有高毒性、强残留性、不易分解等特点，往往会在大量积累后危害环境和健康。

重金属污染造成的危害主要有以下几方面：1、土壤质量下降。

重金属会破坏土壤结构，使土壤变得紧密硬化，影响气体和水分的渗透能力，降低土壤的肥力和作物的生长。

2、生态环境受到破坏。

重金属通过空气、水和食物链等途径进入生态系统，对人类、动物和植物的健康造成影响。

重金属还会破坏生态系统的平衡，缩小生物多样性，影响生态景观的形成。

3、危害人体健康。

重金属通过食物、食水和空气等途径进入人体，对神经系统、免疫系统、造血系统和生殖系统等各个系统造成危害，引起头痛、头晕、恶心、呕吐、皮肤瘙痒、气喘、支气管炎、挫伤白细胞的功能、肠胃功能不良等。

二、重金属在土壤中的形态重金属在土壤中的形态多种多样，其化学性质的不同直接影响了其在土壤中的存在形式、吸附态和活性。

通常，重金属在土壤中的形态可分为三种类型：1、可溶性态。

可溶性态的重金属一般与土壤中的水分结合形成溶液，容易遭受淋溶机制带走。

2、交换态。

交换态的重金属可与土壤中的颗粒物结合，形成为土壤中的不易迁移、不易淋溶的形态。

3、残渣态。

残渣态的重金属一般与土壤中的矿物质结合，成为土壤有机质的重要组成部分，几乎不参与活跃的物理、化学反应。

三、重金属在土壤中的迁移与转化重金属在土壤中的迁移与转化受到多种因素的影响，如土壤类型、土壤pH值、氧化还原电位、土壤有机质、微生物等等，下面分别进行讨论：1、土壤类型。

不同类型的土壤中，重金属的吸附能力和生物有效性会出现明显差异。

土壤中重金属镉的迁移转化由于土壤的强吸附作用，镉很少发生向下的再迁移而累积于土壤表层，在降水的影响下，土壤表层的镉的可溶态部分随水流动就可能发生水平迁移，进入界面土壤和附近的河流或湖泊而造成次生污染土壤中水溶性镉和非水溶镉在一定的条件下可相互转化，其主要影响因素为土壤的酸碱度氧化- 还原条件和碳酸盐的含量。

与铅铜锌砷及铬等相比较，土壤中镉的环境容量要小得多，这是土壤镉污染的一个重要特点。

铅的迁移转化铅是人体的非必需元素土壤中铅的污染主要来自大气污染中的铅沉降和铅应用工业的三废排放土壤中铅的污染主要是通过空气水等介质形成的二次污染铅在土壤中主要以二价态的无机化合物形式存在，极少数为四价态多以 2)(PbOH、3PbCO或243)(POPb等难溶态形式存在，故铅的移动性和被作物吸收的作用都大大降低在酸性土壤中可溶性铅含量一般较高，因为酸性土壤中的 H+ 可将铅从不溶的铅化合物中溶解出来植物吸收的铅是土壤溶液中的可溶性铅绝大多数积累于植物根部，转移到茎叶种子中的很少。

植物除通过根系吸收土壤中的铅以外，还可以通过叶片上的气孔吸收污染空气中的铅。

铬的迁移转化铬是人类和动物的必需元素，但其浓度较高时对生物有害土壤中铬的污染主要来源于铁铬电镀金属酸洗皮革鞣制耐火材料铬酸盐和三氧化铬工业的三废排放及燃煤污水灌溉或污泥施用等土壤中铬通常以四种化合形态存在，两种三价铬离子3Cr 2CrO，两种六价铬阴离子Cr2O7和Cr2O4其中3)(OHCr的溶解性较小，是铬最稳定的存在形式，而水溶性六价铬的含量一般较低，但六价铬的毒性远大于三价铬的毒性土壤中的有机质如腐殖质具有很强的还原能力，能很快地把六价铬还原为三价铬，一般当土壤有机质含量大于 2 时，六价铬就几乎全部被还原为三价铬[7-9] 由于土壤中的铬多为难溶性化合物，其迁移能力一般较弱，而含铬废水中的铬进人土壤后，也多转变为难溶性铬，故通过污染进入土壤中的铬主要残留积累于土壤表层铬在土壤中多以难溶性且不能被植物所吸收利用的形式存在，因而铬的生物移作用较小，故铬对植物的危害不像 Cd、Hg等重属那么严重有研究结果表明，植物从土壤溶液吸收的铬，绝大多数保留在根部，而转移到种子果实中的铬则很少。

水体中重金属的迁移转化过程1.迁移途径：重金属在水体中的迁移主要通过水动力作用、沉积物的扩散、悬浮物的迁移和生物活动等途径。

其中，水动力作用是最主要的迁移途径，包括水流的输运、河流的冲刷和泥沙的搬运等。

2.形态转化：水体中的重金属可以以多种形态存在，包括溶解态、胶结态和颗粒态等。

这些形态的转化能够影响重金属的迁移与生物有效性。

a)水溶态：重金属以溶解态存在时，其浓度较高，易被生物吸收和富集。

溶解态的土壤和岩石中的重金属可以通过风化和酸碱作用释放到水体中。

b)胶结态：重金属可以与溶液中的胶体、有机物或无机化合物形成胶结态。

这种形态的重金属迁移较慢，但在一定条件下可能会释放出溶解态。

c)颗粒态：重金属也可以以颗粒状存在于水体中的沉积物或悬浮物中。

这些颗粒可以通过沉降、沉积和再悬浮等过程进行迁移，对水体环境造成污染的风险。

3.转化过程：a)溶解解离：一些重金属能够以溶解态存在于水体中，其离子化程度受pH值和溶液中的其他离子浓度等因素的影响。

更高的pH值和高浓度的某些离子（如铁离子）有助于重金属的解离。

b)配位反应：重金属离子可以与水分子和其他配体形成络合物。

这些络合物的稳定性常常与溶液的pH值和配体浓度等因素有关。

c)沉积物吸附：重金属离子可以通过电吸引力、螯合作用或颗粒表面化学反应与沉积物颗粒结合。

这种吸附过程通常受沉积物的特性、颗粒大小和水体中的离子浓度等因素的影响。

d)还原-氧化反应：在水体中，还原条件下，一些重金属（如铁、锰）可以以较低的价态存在，而在氧化条件下，会转化为高价态。

e)螯合：重金属离子与有机物或无机化合物形成螯合物，这些螯合物可以影响重金属的生物可利用性和迁移性。

总之，水体中重金属的迁移与转化过程受多个因素的影响，包括水动力作用、溶解度、pH值、配体浓度和沉积物性质等。

了解和控制这些过程对于水体重金属污染的治理和保护环境具有重要意义。

重金属镉(Cd)在植物体内转运途径研究进展宋瑜;马艳华;唐希望;何鑫【摘要】对Cd在植物体内的转运途径进行了综述.二价金属离子与重金属Cd离子竞争特异性离子通道会影响植物对重金属Cd的吸收,这种影响与植物基因型、土壤溶液金属离子的种类和浓度密切相关.重金属Cd在植物根部完成木质部装载后需要通过木质部和韧皮部进行长距离运输,但重金属Cd趋向于在植物根部积累,仅有一小部分会转移运往地上部.Cd的螯合形态对植物耐受性和区域化影响尚待进一步明晰和阐明.【期刊名称】《中国环境管理干部学院学报》【年(卷),期】2019(029)003【总页数】4页(P56-59)【关键词】镉;转运;竞争;区域化;木质部装载;长距离运输【作者】宋瑜;马艳华;唐希望;何鑫【作者单位】河北环境工程学院秦皇岛市农村生态环境重点实验室,河北秦皇岛066102;河北科技师范学院,河北秦皇岛 066004;河北环境工程学院秦皇岛市农村生态环境重点实验室,河北秦皇岛 066102;河北环境工程学院秦皇岛市农村生态环境重点实验室,河北秦皇岛 066102【正文语种】中文【中图分类】X173镉（Cd）是一种有毒重金属，属于植物正常生长、繁殖的非必需元素。

植物在遭受轻度Cd胁迫后会出现叶片枯黄、茎间缩短、根系生物量减少等现象，在遭受重度Cd胁迫时植物体内酶的活性、植物叶片叶绿素含量、光合作用效率都会降低，抑制对养分的吸收甚至引起植物死亡[1]。

植物各器官对重金属Cd的富集能力不同，通常是根>茎>叶>花>果实，重金属Cd可以通过植物生物富集作用进入食物链，对人体造成伤害，如引起慢性中毒和诱发癌症等[2-3]。

重金属Cd对植物产生毒害作用的关键在于其被根系吸收并运往地上部，这一系列的过程受到植物自身及其外部环境的影响，如土壤重金属Cd浓度、pH值、温度等。

重金属Cd进入植物根部时势必会受到根部外皮层、皮层、内皮层、木质部、韧皮部的影响，而重金属Cd从根部运往地上部又要通过茎木质部和韧皮部，直到进入叶片。

浅析镉在土壤中的污摘要：本文综述了土壤中镉污染的来源与危害，以及其在土壤中的存在形态和迁移转化规律，并着重介绍了镉的污染治理方法。

关键词：镉；土壤；迁移；形态；治理前言：镉是具有强毒性的重金属元素之一，而土壤又是食物链镉的重要来源，当人为因素使土壤镉显著增加时，食物链中的镉就会增加并将对人体健康产生影响。

虽然在土壤中镉的本底值比其它重金属低得多，但它是对人体健康威胁最大、影响最广的一种微量元素。

长期以来，国内外对镉污染及其环境行为十分关注。

1．镉污染来源(1)自然的镉主要来源于岩石和矿物中的本底值。

镉与铅锌矿、煤矿、磷矿有最密切的正相关关系，能在铅锌矿、含煤岩系、含磷地层周围形成镉元素高值区。

(2)人为来源的镉丰要来源于工业“三废”和含镉肥料大量施用。

工业废气是造成空气镉污染的主要来源，在偏远地区的空气中镉的含量一般低于1．Opg／mL，但在工业区周围的大气中镉的含量较高。

较高含量的镉通过降雨或沉降进入土壤，在土壤中积累。

工业废水灌溉：镉在电镀、颜料、镍镉电池工业、电视显像管制造中的应用非常广泛，随着采矿、冶炼和电镀工业的不断发展，大量的含镉废水排入河流中，用于灌溉必污染土壤。

大量的工业固体废弃物的堆积、农田施用污染的污泥、长期施用一些含镉的农用化肥也必然会造成镉在土壤中的大量沉积，造成土壤中镉的总帚增加。

2.镉污染的危害由于镉不能被土壤中微生物降解，半衰期超过20年，其污染为不可逆的积累过程；镉又是生物迁移性很强的重金属，极易被植物吸收并累积，超过一定限度不仅严重影响作物的产量、品质，而且可食部分极易通过食物链在人体内积累并危害人体健康。

镉是植物生长的非必需元素，当镉进入植物体内并积累达到一定程度时，植物就会表现出毒害症状，通常会出现生长迟缓、植株矮小、退绿、产量下降、质量下降等。

对人类而言，镉对人体健康的危害主要是污染土壤中的镉可以通过食物链进入人体造成严重的危害。

镉被人体吸收后主要分布在肝与肾中，与低分子蛋白质结合成金属蛋白。