第三章-生物富集.pptVIP

第三章 生物富集 对于一个受污染的生态系统而言，处于不同营养级上的生物体内的污染物浓度，不仅高于环境中污染物的浓度，而且具有明显的随营养级升高而增加的现象。污染物在食物链中的流动和积累，对人类的健康造成了很大的威胁，因此，研究污染物的生物积累现象及其机制，具有十分重要的意义 3.1生物富集的概念 生物富集是指生物个体或处于同一营养级的许多生物种群，从周围环境中吸收并积累某种元素或难分解的化合物，导致生物体内该物质的浓度超过环境中浓度的现象，又称生物浓缩（bio-concentration） 生物富集常用富集系数或浓缩系数来表示 生物富集在同一生物个体不同的生长发育阶段发生，常称为生物积累（bio-accumulation） 在同一食物链上，生物富集系数从低位营养级到高位营养级逐级增大的现象又称为生物放大（bio-magnification）。 3.2生物富集机制 生物学特性 1）生物体内能与污染物结合的物质 生物富集主要决定于生物本身的特性，特别是生物体内存在的，能与污染物结合的活性强弱和数量多寡。生物体内凡是能和污染物形成稳定结合物的物质，都能增加生物富集量。生物体内有很多组分都能和污染物特别是重金属相结合而形成稳定的结合物，从而消除或化解重金属的毒害作用 生物对复杂有机化合物的富集能力与其体内存在的分解该类物质的酶的活性有关。酶活性愈强，则不易富集，酶活性愈弱，则易富集。例如，鱼对某些农药的富集能力强是因为鱼体内环氧化物水化酶和艾氏剂环氧化酶的活性小于人类，鸟，昆虫的缘故 金属元素在各类生物体内的半衰期长短不同，能直接影响生物富集量。例，大鼠的甲基汞70d，无机汞50d，因此甲基汞较无机汞更易于被生物富集 生物富集还和某些元素的代谢有关，比如，进入动物体内的无机砷有一部分在体内被甲基化，不易排出体外，因此，有机砷化合物比无机砷化合物容易在体内富集 主要表现在： 1）污染物和生物体内某些成分结合（络合，鳌合），不能再参加代谢活动，使污染物失去毒性从而可以在生物体内富集。 2）体内污染物在酶的作用下，通过氧化，还原，水解，脱烃，脱卤，苯环羟基化和异构化过程，毒性降低，甚至彻底分解，失去毒性，从而加速生物的吸收，增加生物富集量。 2）不同器官生物的不同器官对污染物的富集量有很大差异。原因是各类器官的结构和功能不同，与污染物接触时间的长短，接触面积的大小等也存在很大的差异 三种鱼（鲢鱼，草鱼，鲤鱼）的研究结果，在相同铅浓度下，3种鱼的各部位的富集规律一致，即鳃〉内脏〉骨骼〉头〉肌肉，鳞的含量也很高，鳞片能吸附大量的铅。 水稻铅污染模拟试验的结果表明，各器官铅的富集量差别很大，根〉叶〉茎〉谷壳〉米 3）不同生育期生物在不同生育期接触污染物，体内富集量有明显差异 对水稻的研究结果表明，在水稻的不同生育期施铅，根对铅的富集顺序为：拔节期〉分蘖期〉苗期〉抽穗期〉结实期，谷壳和糙米的富集量顺序为：结实期〉苗期〉拔节期〉抽穗期〉分蘖期 小麦在不同发育阶段施六六六的结果，以扬花期为界，在扬花期前施药，原粮残毒量未超标（0.5mg/kg），扬花期后，特别是灌浆期施药，麦粒中六六六含量最高 该时期代谢物质向穗部运转最旺盛的时期。 说明，结实期接触污染物，禾谷类可食性部分富集污染物最高，要引起足够重视 植株地上部分铅含量与富集时间（植株生长天数）无关，但与根部含铅量呈正相关，与地上部分干重呈反比，根部含铅量随施铅后植株生长天数增加有一定增加，这可能是与根干重和表面积有关。随生育期的后延，地上部分含铅量与根含量之间的相关关系逐渐减弱。 在鱼类及哺乳动物体内，有机氯化物含量存在着明显的季节波动，这与动物性别及繁殖活动有密切关系，如海豹分娩和哺乳期间，体内有机氯化物的富集较少。 4）不同生物种 不同生物种对污染物的吸收积累情况存在差异。 薛栋森（1995）对美国华盛顿州Tacoma冶炼厂下风向生长在林地土壤上植物汞的含量和分布进行研究，发现菌耳和地衣因为具有很强的吸收痕量元素的能力，比同一区域内的树木可吸收积累更多的汞。 黄会一等（1989）研究了木本植物对土壤中镉的吸收和积累及耐性，认为土壤中镉在植物体内的迁移较大。土壤中镉在植物体内的迁移，因树种的生物学特性不同而有差异 还研究了木本植物对土壤汞的污染防治功能，结果表明，加拿大杨树对土壤中的汞具有较强的吸收富集能力。 于常荣等（1992）作了松花江鱼类汞污染现状研究，发现同一江段的不同鱼类总汞与甲级汞平均含量各不相同，以雷氏七鳃鳗为最高。海洋生物比淡水生物所富集的砷要多得多，淡水鱼的富集系数10-40，海洋生物10-100倍。 5）超量积累的植物 Brook称能超量吸收和积累重金属的植物为重金属超量积累植物（hyperaccumulator） 这类植物已发现了