4第二章节生物富集2课件.ppt

第二章 生物富集 生物富集的意义 又如城市垃圾可做肥料，但由于含有重金属等多种污染物，会对农作物造成危害。为了消除重金属等污染物的影响，可以利用城市垃圾先饲养蚯蚓，然后用蚯蚓粪做肥料，这样不仅消除了污染物的危害，而且肥效较原垃圾更好，含氮、磷、钾更高。 金属硫蛋白（MT）的重金属解毒功能 不同生育期的污染物富集量差异的原因 不同生育期的酶活性 富集系数随污染物浓度增高而逐渐下降的原因 土壤的组成 2.4.1模拟研究 实验设计 实验设计 实验结果 2.4.2调查试验研究 宝山堇菜(Viola baoshanensis)——一种新的镉超富集植物 2.室内营养液培养方法 3.植物与土壤分析 4.结果分析 案例 美国Edenspace 公司专门从事开发植物修复各种污染土壤和水体的工作。该公司1996 年成功地利用B . j uncea （芥菜）与EDTA 结合修复了一块铅污染的土地。通过灌溉施入2 mmol/ kg 的EDTA ,然后种植印度芥菜,21 天后收割,在一个季节内共种植收割3 茬。 结果： 表层土壤铅含量从2300 下降到420 mg/kg ; 15～30 cm 中土层铅含量从1280下降到992mg/kg; 30～45 cm 土层的铅含量几乎没有下降。 监测结果表明没有发现EDTA和铅向下层土壤的淋溶作用,试验证明EDTA 确能增强印度芥菜吸收,显示EDTA 和印度芥菜结合应用具有一定的植物修复潜力。 2.3.2 污染物性质 （1）稳定性和脂溶性是富集的重要条件 生物富集与生物对污染物的解毒能力(即污染物的生物稳定性)有关。解毒能力越强，则富集能力越弱；反之则富集能力越强。解毒能力又与污染物的化学结构有关。 例如PCB中可置换的氯的数目或位置不同，其代谢、解毒、富集的情况差别就很大。研究者对氯置换数目不同的各种单一PCB成分进行深入研究，得出以下几条规律： （1)四氯以下的低氯代PCB，几乎都能代谢为单酚，部分形成二酚，所以易分解，不易富集。 （2）五氯或六氯代PCB同样可以单氧化为单酚，但速度慢，易富集。 （3）七氯以上的高氯代PCB几乎不被代谢，能高度富集。 （4）氯数目相同的PCB，相邻位置未被置换或邻位为氯置换的，比没有这两种情况的易被代谢而不易被富集。 2.3.2 污染物性质 氯化碳氢化合物（以总DDT表示）具有很高的理化和生物稳定性。特别是DDT属脂溶性物质，在水中溶解度很低（0.02mg/kg），但能大量溶解在脂类化合物中（浓度可达1.0×105mg/kg)。因此这类污染物与生物接触时，能迅速被吸收，并贮存在脂肪中，很难被分解，也不易排出体外。有机氯农药、多氯联苯、甲基汞等有类似性质。 有机磷农药，酚类污染物质相反，具有较高水溶性，易被生物降解。因此大多数酚类污染物都不能再生物体内富集，主要残留在水中。 （2）污染物渗透能力 污染物渗透能力强弱即在生物体内穿透能力的强弱，决定了污染物在生物体内富集的部位不同。穿透力强的农药多富集于果肉、米粒；穿透力弱的种类则多停留在果皮、米糠之中。 （3）污染物可给态 基质溶液中，污染物可给态(可溶性)数量的多少直接影响植物的吸收和富集。 根吸收和富集的铅的数量与可溶性铅量显著相关 （4）重金属不易分解，易富集，易生物放大。 重金属在进入生物体内后，不易排出，在食物链中的生物放大作用十分明显，在较高营养级的生物体内可成千万倍地富集起来，然后通过食物链进入人体，在人体的某些器官中蓄积起来造成慢性中毒，影响人体健康。 （5）污染物的浓度和作用时间 生物体内污染物的富集量与环境中污染物的浓度成正相关。 美国科学院于1971年提出剂量积累公式： 式中： k为系数； t为作用时间； c为环境中污染物浓度。 然而富集系数与环境中污染的浓度没有显著的正相关性，相反有随污染物浓度增高而逐渐下降的趋势。 长期暴露于全氟十三酸的青鳉鱼体内分布和生物富集 载体酶动力学理论 根据Michaelis和Menten提出的酶促反应动力学的基本原理，如果把整个植物细胞看作为一个统一的酶体系，则植物主动吸收元素的动力学方程可用以下数学公式表达： V=Vmax[S]/(Km+[S])； 其中V为反应速率(植物细胞