一、铝

铝的元素符号是Al，是第三主族元素，是两性元素。Al2O3占地壳组成的15%以上，是土壤重要成分，与硅一道是原生矿物和次生矿物的晶架元素。高等植物体内以干物重计通常含铝200mg/kg左右。有些迹象表明低量铝对植物生长有益，如1955年Chenery曾认为铝是茶树正常生长所必需的元素；1980年代Bollard和Foy等人也报道过铝对糖甜菜、水稻、玉米、某些豆类及其他一些植物的生长有刺激作用。1968年Bertrand 和De Wolf在将铝污染降至尽可能低的情况下，发现铝浓度为0.2mg/kg溶液中的玉米生长率是铝浓度为0.06mg/kg溶液中玉米生长率的4倍，这一结果十分惊人。

有报道说铝可以作为杀菌剂防治根腐病。但目前在农业生产上并未有应用。但铝的生理机制至今还不清楚，有人猜测铝可能是某些酶的专性或非专性激活剂。

在中性和碱性土壤上铝的溶解度很低，对植物生长不发生毒害。pH5.5以下的酸性土壤，铝的溶解度急剧增加，可能占阳离子交换点位的一半以上，此种条件下，植物容易遭受铝毒害。酸性土壤对植物的危害常常是因为可溶性铝含量高，而不是H+离子浓度高的影响。常见土壤酸度随剖面向下而增加，因而植物根系下扎深度受到限制，底层土壤的水分和养分难于利用。

铝中毒首先是植物根系生长减少，根尖和侧根变粗变褐。植株地上部的毒害症状类似缺磷，为叶片暗绿，植株生长不旺，茎杆发紫。这可能有两个原因，一是根功能变弱，吸磷能力变差，二是在植物细胞内铝能形成稳定的铝磷酸盐络合物，干扰了磷酸盐的代谢，而且铝还影响磷酸激酶和ATP酶的活性。

铝中毒常伴随着植物组织中高量铁、锰和低浓度钙、镁。施用石灰物质或镁肥都有效能控制铝毒害。

耐铝毒强的植物品种与敏感的品种改变土壤pH值的能力不同。敏感品种向土壤分泌释放出更多的H+离子，在根周围pH值更低，铝对植物根系生长的抑制程度更大。植物耐铝性分为三类，第一类植物地上部对铝敏感，而根不太敏感；第二类植物地上部铝含量低，而根能吸收过量铝；第三类植物地上部能积累大量无害形态的铝，或在无害部位积累铝。

茶树、水稻、蚕豆、木薯、燕麦、玉米、大豆、荞麦等作物耐铝性强；黑麦、菜豆、豌豆、卷心菜、白菜茄子等作物耐铝性中等；大麦、洋葱、油菜、莴苣、芹菜、胡萝卜、甜菜、菠菜、棉花、苜蓿等作物耐铝性弱。

二、铅

铅的元素符号是Pb，是第四主族、第六周期重金属元素。铅是主要环境污染物，抑制许多酶系统。临床表现包括贫血、便秘、腹痛、呕吐、食欲不振等。铅对人脑的伤害很大，特别是对青年，能诱发动物好斗。铅污染是工业城市犯罪率增加的原因之一。儿童体内摄入少量铅将受到长期损害，严重者表现为记忆力差、推理能力弱、反应慢、眼手协调差等。铅在动物中干扰铁的代谢和血红素的形成，阻止δ-氨基乙酰丙酸转化成血红素的两个步骤，即抑制了ALA脱水酶在δ-氨基乙酰丙酸转化成胆色素原，和封锁了粪卟啉原III变成血红素。

三烷基铅是一种强有力的诱变剂，干扰动植物细胞分裂的纺锤纤维机制。铅毒害不常见于大田。种子萌发试验表明，除100mg/kg醋酸铅对发芽率有一定的刺激作用外其它种类的铅对种子发芽率和呼吸强度都有一定的影响。铅影响植物体内叶绿素总量，可以使小麦和水稻减产，对籽粒和秸杆产量都有影响。

除少数铅矿地区污染空气和水源外，铅的主要来源是汽油燃烧，公路两旁铅污染较严重。油漆是另一个污染源。

三、砷

砷的元素符号是As，是第五主族元素。砷及其化合物是剧毒污染物，可致使人畸形、变异和癌症。地壳岩石圈的平均全砷含量为1-5 mg/kg。土壤砷含量为0.1-40 mg/kg。

试验表明，溶液中加砷1 mg/kg对桔树生长有刺激作用，加砷10 mg/kg对水稻生长有刺激作用，加砷25 mg/kg对菜豆和马铃薯生长有刺激作用，加砷75 mg/kg对豌豆和小麦生长有刺激作用，能使作物增产。但其原因还为搞清。

而过量的砷会使植物中毒。砷阻碍植株中的水分从根部向地上部运输，从而阻碍养分吸收，叶绿素遭受破坏。另外在三羧酸循环中砷阻碍磷酸丙糖氧化生成高能ATP。

污染环境的砷主要来自工矿企业。冶炼含砷矿石时，燃烧过程中挥发的砷可在空气中氧化成三氧化二砷，即有名的毒王。排放的废水中也会有大量的砷进入水系。农业生产中使用的含砷农药是另一污染源。有些磷肥中也含较高数量的砷。湖南省厂区附近的农田曾使用含砷量高达8 mg/kg的井水灌溉水稻，致使水稻全部死亡。砷中毒的水稻植株矮化，叶片变细变硬，叶色浓绿，抽穗和成熟期推迟，可能出现穗和粒畸形以及花穗不育。中度受害时茎叶扭曲，无效分蘖增多。受害严重时植株停止缓慢，地上部发黄，根系发黑、稀疏。

小麦砷中毒症状类似水稻，只是耐砷性较强。

大豆砷中毒时长势弱，萎缩，干物重下降，籽实减产，严重时绝收。

四、氟

氟的元素符号是F，是第七主族，即卤族元素，它是最活跃的非金属元素。氟是人体必需微量元素，牙表有氟磷灰石保护层，能防治老年骨质疏松症和贫血病。但过量的氟对人和动物有毒，能引起地方病，其毒在于氟以氟化醋酸盐形态存在，在消化过程中会转化为氟化柠檬酸盐，该物质竞争性地抑制乌头酸酶在三羧酸循环中对柠檬酸转化成异柠檬酸的反应。

氟污染的来源是电解铝工业产生的氟化氢气体和氟化硅粉尘，磷肥工业和砖瓦生产产生的氟化硅粉尘。氟化钠、氟硅酸钠等农药也是人为污染源。

一般植物干物质含氟2-20mg/kg，而南非的灌木植物紫薇花能累积多达200mg/kg的氟。

高量氟对植物有毒，氟化氢开始时能刺激呼吸作用，而后抑制呼吸作用，呼吸酶特别是烯醇酶对低浓度氟化氢既很敏感。氟化氢能增加葡萄糖6-磷酸脱氢酶、触酶、过氧化氢酶和细胞色素氧化酶活性。氟化氢抑制无机焦磷酸盐酶，从而限制游离脂肪酸的氧化。

五、碘

碘的元素符号是I，是第七主族，即卤族元素，也是该族中唯一的固态非金属元素。碘是动物必需元素，缺碘会导致人和动物患甲状腺肿大病。

低浓度碘可能刺激植物生长，有人认为碘对番茄的离体根生长是必需的，其培养基中含有约0.6mg/kg的碘离子，据说有利于根的生长，使番茄提早开花结果。泥炭沼泽土上施碘能增加大麦产量。碘能促进菜豆、西瓜、葡萄等作物的花粉萌发和花粉管伸长。施用0.01mg/kg的碘可提高大麦和玉米体内氨基酸、氮、磷、钾和碳水化合物的含量；0.5-1mg/kg的碘可促进大麦分蘖。0.25mg/kg的碘可促进甜菜、莴苣、菠菜、三叶草、萝卜、黄麻、小麦、白菜、芥菜等作物的生长。

碘在植物代谢中的作用目前还知之不多，已知碘是某些酶的成分，可以促进植物生长、影响光合作用、影响呼吸作用和糖代谢，促使碳水化合物向多聚物转化，合成纤维素，促进茎杆组织木质化，提高茎杆机械强度。

用放射性元素131I试验证实，碘化物分布于植物地上部，而碘酸盐则存在于植物根系，叶和茎中有碘富集，特别是在形成层中。花中的碘则集中在子房、柱头和雄蕊中。种子中含碘很少。一般来说，根内的碘含量比地上部的碘含量高出许多。碘从根部向地上部运输是有限的。叶片施入的碘比土壤施用的碘在植物体内移动性强。

碘化物比碘酸盐对植物生长的抑制作用更为明显。植物吸收碘化钾的速率相当于吸收碘酸钾速率的两倍多。碘酸盐在被吸收后迅速被还原。

一般情况下，超过0.5-1mg/kg则对植物产生毒害。正常土壤可溶性碘大大低于此浓度，因此很少发现农业土壤上出现碘毒害。土壤中所有的碘化合物都是易溶的，所以岩石风化时释放出很多碘都被水系携带进入海洋，因此海水和海洋生物常富含碘，如人类经常食用的海带中含碘量为组织干重的0.7-1%，比海水的碘浓度高出2-3万倍，它们对碘的吸收是主动吸收，海带是人类补充碘的极好来源。而陆生植物的碘含量一般都很低，多在1mg/kg以下。

虽然碘对植物的必需性难于观察到，但有时却能看到碘的毒害。水稻有时因碘中毒造成III型赤枯病。碘中毒引起豆类叶片脱落和番茄植株中VC含量下降。碘中毒始于甘薯老叶，可致失绿并枯死，新叶仍为绿色，生长受阻，叶片反卷，叶尖和叶缘坏死，严重时全叶死亡。

碘中毒时植物老叶失绿脱落，较幼嫩叶片保持暗绿色，生长受阻，叶片卷缩，叶尖和叶缘出现坏死，严重时植株死亡。

植物对碘的敏感性不同，当豆类植物叶片中碘含量达到0.75mg/kg时已受到伤害；而芜菁叶片中碘含量高达19.5mg/kg时却发现生长受到促进；禾本科牧草和三叶草叶片中碘含量达100mg/kg时未观察到生长受影响。敏感的植物可能是比较容易积累和氧化碘化物的品种。在使用碘化物作为一种选择性除草剂时应该考虑碘对植物的敏感范围。

旱地改水田时由于土壤氧化还原电位急剧降低，形成游离碘化物，水稻吸收过量碘后导致赤枯病发生，其症状是植株上出现特有的褐斑。氮肥过量和磷肥不足更加重赤枯病症状。

碘和氯互为拮抗。因此碘可提高植物耐盐性，而氯可用作碘中毒的解毒剂。锰能增加植物对碘的吸收。

施用碘肥对植物产量无明显影响，但能够提高植物体中的碘含量，对食用植物的牲畜是有意义的。智利硝石中含碘较多，施用后植物碘含量显著增加。常用碘肥为碘化钾、碘化铵、碘化钙、碘化钠、碘酸钠、碘酸镁、氯化碘等。

六、溴

溴的元素符号是Br，是第七主族，即卤族元素，也是唯一的液态非金属元素。自然界中土壤含溴量很低，一般不会造成溴毒害，实际上溴常被用来进行植物离子吸收方面的科学研究。曾经观察到溴能部分代替植物对氯的需要，溴在根内可以将氯从非效应位转移到更重要的位置。施溴可能减轻缺氯症状。

但是目前使用的溴甲烷土壤熏蒸剂却可能对作物造成毒害，致使叶片失绿，随后间尖和叶缘坏死，种子萌芽率低。香石竹（康乃馨）、菊花、马铃薯、菠菜、糖用甜菜等较敏感。而胡萝卜、烟草、番茄等作物耐受力较强。

七、铬

铬的元素符号是Cr，是第六副族元素。已经发现三价铬参与哺乳动物的葡萄糖代谢和脂肪代谢，是动物的必需元素，但还不能证明在植物代谢中是必需的。虽然曾经有报道称培养液中含低浓度（0.05-0.1 mg/kg）铬或将该浓度铬加入土壤中对植物生长有明显刺激作用，据认为是铬能够提高植物体内一系列酶活性，使叶绿素、有机酸、葡萄糖和果糖的含量增加的结果。在欧洲一些土壤上施用铬肥观察到小麦、大麦、黑麦、燕麦、大豆、豌豆、胡萝卜、黄瓜等作物的增产效果。在另外一项用几种作物进行的细致研究中未能发现加铬对作物的好处。至今仍不能从生理生化功能上说明铬的植物必需性。

植物中铬含量很低，通常为0.02-1mg/kg。已观察到5 mg/kg硫酸铬对燕麦有毒害作用，根系变小，叶片窄而棕红，布满小的坏死斑点。培养液中低浓度（1-2 mg/kg）铬就表现出对植物生长的抑制作用，浓度稍高时（5-15 mg/kg）植株便出现可见的缺绿症状。六价的重铬酸盐可能比三价的铬盐对植物毒性更大。

小麦受铬毒害严重时表现为叶片变黄，出现铁锈状黄斑，根变细。在10 mg/kg时，籽粒减产28.6%。

水稻受害时叶片狭窄，叶色枯黄，分蘖减少，叶鞘呈黑褐色，根系细短稀疏、溃烂。在500 mg/kg时，糙米减产10%左右。

受害大豆顶部枯萎，结瘤数减少，根瘤重下降，根瘤固氮酶活性降低。

植物对铬的吸收速率很低，无论植物生长在低浓度或稍高浓度的含铬溶液中时其根部的铬含量都要高于叶片内的铬含量。施到大豆或莴苣叶片上的氯化铬和铬酸钠渗入叶片，可被吸收，但很少被转运出去。施到根部的铬酸盐以该形态经木质部向上运输，在叶片组织中转化为可溶性低分子量的阴离子络合物。黑麦和小麦通过根冠而不是根毛吸收三价铬。大麦幼苗试验表明，植株吸收三价铬的总量超过吸收六价铬的总量，但转运出去的六价铬占吸收总量的20%，而三价铬只占吸收总量的1%。

土壤中大多数铬以不溶性化合物存在，所以大多数土壤上的植物不出现铬毒害。但蛇纹岩土壤因铬含量较高，可能会出现铬毒害。但一种澳洲茶属植物对铬的耐受性非常强，在一般土壤上生长时叶片中铬含量只有10 mg/kg，而在蛇纹岩土壤上生长时叶片中铬含量可高达20000 mg/kg。

一级土壤环境质量标准规定土壤铬含量≤90mg/kg，三级标准应≤300mg/kg。

八、镉

镉的元素符号是Cd，是第二副族元素。其化学性质与锌类似，所不同的是镉对动物和植物都是有毒的。日本的“痛痛病”就是因为长期食用“镉米”造成的，镉是积累性毒害，主要存积于肾中，肝、脾中也有一些，过量的镉损害了肾的机能，因此打乱了钙磷平衡代谢而发生骨骼病变，骨骼脆弱甚至解体，病人非常痛苦，中年妇女更常见，她们因多次生小孩耗尽了体内储存的钙。人体中的镉来自于食物链，包括饮水和动植物产品。

镉对植物的毒害是对酶和其它蛋白质中硫醇基（SH-）有较高的亲和力，因此扰乱酶的活性。过量的镉也扰乱铁的代谢，从而出现失绿症。

镉可以随磷酸盐肥料进入土壤。锌矿和污水污泥是镉的又一来源，因此施用污泥肥时应该受到监测。钙、铁和锌能降低植物对镉的吸收。施用碳酸钙、磷酸盐、铁锰氧化物（如钢渣、高炉渣等），沸石、猪厩肥等可降低土壤有效镉含量。一级土壤环境质量标准规定土壤镉含量≤0.2mg/kg，三级标准应≤1mg/kg。

九、汞

汞的元素符号是Hg，也是第二副族元素，又是唯一的易挥发液态金属元素。日本水俣市的化工厂在生产过程中使用无机汞作为触媒，进而产生了甲基汞，污染了水体，当地居民长期食用富集于鱼贝类中的汞，发生中毒，造成了“水俣病”，病人的脑及神经系统受损，出现了运动失调和视听障碍，由此在全世界范围引起了人们对汞污染的关注。一般土壤的汞含量很低，只有10-300 μg/kg。而受到污染的土壤汞含量可达400mg/kg。汞的污染源是工矿企业排放的未经严格处理的废水、废料。

施用有机肥或过磷酸钙都可以减轻汞对稻米的污染。可能是形成难溶的硫化汞被固定在土壤中的结果。

一级土壤环境质量标准规定土壤汞含量≤0.15mg/kg，三级标准应≤1.5mg/kg。