第二章 生物富集

第二章生物富集第1頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)生物富集的概念生物從周圍環(huán)境中吸收并積累某種元素或難分解化合物，導致生物體內該物質的濃度超過環(huán)境濃度的現(xiàn)象——生物富集（又稱為生物濃縮）生物富集常用富集系數(shù)或濃縮系數(shù)表示富集系數(shù)生物體內污染物濃度/環(huán)境中污染物濃度第2頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三第二節(jié)生物富集的機制生物學特性污染物的性質污染物的濃度和作用時間環(huán)境特點富集與食物鏈第3頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三1、生物學特性生物學特性包括5個方面：第一、生物有機分子第二、生物器官第三、不同發(fā)育階段第四、不同生物種類第五、超積累植物第4頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三第一生物有機分子生物體內能夠與污染物（尤其是重金屬）結合的有機分子包括：糖類、蛋白質、脂肪類和核酸類以及一些有機小分子。有機分子對污染物結合能力的強弱和結合數(shù)量的多少取決于：有機分子上能夠與污染物相結合的活性物質的活性強弱和數(shù)量多寡。第5頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三糖類：單糖分子含有醛基或酮基，雙糖分子含有半縮醛羥基和醇羥基等活性官能團，可與金屬離子結合；蛋白質：含有氨基和羧基，其中羧基可與金屬離子結合。在能夠與重金屬結合的蛋白質中，最重要的是金屬硫蛋白及類金屬硫蛋白。脂類含有脂鍵，脂鍵能夠與金屬離子結合形成絡合物或螯合物。核酸是極性化合物，既含有磷酸基團又含有堿性基團，在一定條件下可與金屬結合，目前知之甚少。第6頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三第二、生物器官生物不同器官對污染物的富集程度存在很大差異:魚類對Pb的積累表現(xiàn)為：鰓>內臟>骨骼>肌肉。雞對Pb的積累表現(xiàn)為：骨骼>內臟>肌肉>雞蛋。水稻對Pb的積累表現(xiàn)為：根>葉>莖>谷殼>米。第7頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三第三、不同生育期水稻不同生育期各器官Pb含量（mg/kg）第8頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三第9頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三第四、不同生物種第10頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三第11頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三第五、超積累植物超積累植物：能超量吸收和積累重金屬的植物。Jaffre等（1976）在他們的論文題目中首次使用該概念，Brooks等（1977）用該概念定義含Ni濃度超過1000mg/kg的植物。第12頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三超積累植物研究簡史1885年，Baumann發(fā)現(xiàn)堇菜屬和遏藍菜屬植物的含Zn量大于1%；20世紀30年代，Beath和他的同事發(fā)現(xiàn)黃芪屬13種植物能夠超量積累Se（Se〉1000mg/kg）；Minguzzi等（1948）發(fā)現(xiàn)庭薺屬植物干葉組織含Ni量高達7900mg/kg；到了1980年代，人們提出利用超積累植物治理重金屬污染土壤的想法；目前，超積累植物和植物修復的研究成為植物學、生態(tài)學、土壤科學和環(huán)境科學研究的熱點之一。第13頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三重金屬在土壤和普通植物中的平均含量及超積累植物的臨界標準mg/kg.DW元素正常土壤普通植物含量超積累植物的臨界標準Cd0.1100Co1011000Cr6011000Cu20101000Mn8508010000Ni4021000Pb1051000Se0.11000Zn507010000第14頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三Ni的超積累植物：318種，主要包括大戟科（83）、十字花科（82）、紫箢屬（２７）、大風子科（１９）黃楊科（１７）、茜草科（１２），其他７８種來自３１個不同的科。Ｚｎ的超積累植物主要是十字花科的遏藍菜屬及蓼科、堇菜科的某些種類。Ｐｂ的超積累植物主要是十字花科的遏藍菜屬植物。Ｃｄ的超積累植物包括十字花科的遏藍菜屬植物和浮萍。Ｃｏ和Ｃｕ的超積累植物較少。Ｓｅ的超積累植物主要是黃芪屬植物。第15頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三2、污染物的性質污染物的性質包括：第一、污染物的價態(tài)第二、污染物的形態(tài)第三、污染物的結構第四、污染物的相對分子量第五、污染物的溶解度第六、污染物的物理穩(wěn)定性第七、污染物的化學穩(wěn)定性第八、污染物的生物穩(wěn)定性第九、污染物在溶液中的擴散能力第十、污染物在生物體內的遷移能力第16頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三3、污染物的濃度和作用時間污染物的濃度越高、作用時間越長，則生物體內污染物的富集量相對越多。第17頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三4、環(huán)境特點土壤水分過高，污染物以還原態(tài)為主，活性受到抑制，植物富集量減少；土壤水分過低，污染物可給量數(shù)量減少，植物富集量亦減少；土壤pH值降低，有利于污染物質活化，植物富集量增加；土壤中大量有機質和礦物質的增加，降低植物對污染物的富集量；土壤類型能夠影響植物對污染物的富集量。第