氟化物的危害及植物去氟作用研究进展
氟化物污染及其对植物的危害
氟化物是一类对植物毒性很强的大气污染物,在地壳中广泛而大量存在,凡使用的矿石中含有氟的工厂,如铝厂、钢铁厂、玻璃厂和陶瓷厂都可以排出氟化物,包括氟化氢、氟化硅、氟硅酸和氟化钙微粒等,其中以氟化氢为代表,是国内外常见的危害植物的污染物。
氟化物对植物的毒性比SO2大10~1000倍,而且比重比空气小,扩散距离远,往往在较远距离也能危害植物。植物受害后,主要是嫩叶、幼芽上首先发生症状,叶片退绿,叶尖或叶缘出现伤区,伤区与非伤区之间常有一红色或黑褐色的边界线,有的植物表现大量落叶。对于主要植物的受害症状,大体如下:
柑桔类受氟化物危害时,叶片萎缩或现黄色,叶尖叶缘有伤斑。萎缩现象一般在新叶展开前后即出现,因而停止正常发育,中部凹陷呈现勺状。受害严重时,叶片脱落,桔树光秃,损失很大。一些资料认为柑桔落叶是氟化氢危害的主要症状。
桃树受害时,除叶片表现症状外,果实发生组织软化现象,受害桃在成熟前2周或数天,沿腹缝线的果皮部分及皮下果肉即变成赤色,表现“早熟”,而且过度软化,以至萎缩或成“裂果”。
针叶树在春季迅速生长时,对氟化氢最为敏感,表现叶尖退绿,进而显红褐色或浅褐色。急性危害在短时间内可使绿化松林成一片烧焦状,破坏环境,造成很大影响。
氟化物危害植物时,之所以表现出上述症状,这是由它的毒害作用机制决定的。研究指出,氟化氢从叶片气孔侵入叶组织后,从细胞间隙进入导管,随水分而运动,流向叶尖和叶缘,逐步在这些部位累积,所以首先在叶尖和叶缘达到较高浓度产生危害,表现症状。氟化物在植物体内的毒害作用,主要是氟能取代酶蛋白中的金属元素成络合物或与Ca2+、Mg2+等离子结合,使酶失去活性。植物吸收氟比物后,叶片pH下降,使叶绿素失掉Mg2+形成去镁叶绿素,从而使叶绿素含量下降,进而导致光合作用受到抑制,引起植物缺绿。另外氟化物还能导致钙营养障碍。植物细胞保持形态,维持生物膜透性均与钙有密切关系。钙不足则细胞外渗性变大,内容物易渗出。植物生长点、新叶、顶芽易发生溃烂,生长点枯死,植物的幼芽等部位在受氟化物危害时易表现症状,可能与此有关。此外,一些报道认为,氟化物气体危害植物,使体内氟化物积累过多。对于喜钙植物,如大豆等,认为主要是氟钙结合;对硅酸植物,主要是氟硅化物积累。这样,不仅引起前述的生理问题,而且使植物输导系统受到伤害,通道被阻塞,导致水分、养分的运输受阻,使部分组织干枯、变褐。
氟化氢对植物的危害有哪些
氟化氢对植物的危害有哪些
我们都知道,氟化氢是一种常见的化工原料,用于有机或无机氟化物的制造,如氟碳化合物、氟化钠、氟化铝、六氟化铀和冰晶石等。
也用于不锈钢、非铁金属酸洗,玻璃仪表刻度、玻璃器皿和镜子刻花、刻字,以及玻璃器皿抛光、磨砂灯泡和一般灯泡处理、金属石墨乳除硅提纯、金属铸件除砂、石墨灰分的去除、半导体(锗、硅)的制造。
也用作染料合成。
及其他有机合成的催化剂。
还用于电镀、试剂、发酵、陶瓷处理以及含氟树脂和阻燃剂的制造等。
氟化氢具有比较强的毒性,化学性质非常活跃,能够和很多物质进行反应,因此释放到环境中的氟化氢对人和整个环境的危害很大,那么,氟化氢对植物的危害有哪些呢?
氟化物对植物的毒性很强,某些植物在含氟1×10–12的空气中暴露数周即可受害,短时间暴露在高氟空气中可引起急性伤害。
植物通过叶片的气孔吸收空气中的氟,并溶于细胞原生质周围的水分中;通过根系吸收的可溶性氟,大部分留于根系,少部分通过茎送到叶组
织,积蓄于叶尖或叶缘。
被植物体吸收的氟直接侵蚀敏感组织,造成酸损伤,一部分氟参与机体的某些酶化过程,影响或抑制酶的活力,造成机体代谢紊乱,影响糖代谢和蛋白质合成,并阻碍植物的光合作用和呼吸功能。
植物受氟害的典型症状是叶尖和叶缘坏死,并向全叶和茎部发展。
正在伸展的幼嫩叶最易受氟危害,氟化物对花粉管伸长有抑制作用,影响植物生长发育。
由此可见我们必须要治理氟化氢污染。
更多造成空气污染的主要原因有哪些,以及环境污染安全小知识,请大家继续关注的内容。
大气中氟化物对作物的影响研究进展
经济 损 失 和 污 染 纠 纷 的 事 件 ,大 气 氟 污 染 问题 已倍 受
人们 和 政 府 的关 注 。
物体 内 水 分 平 衡 ,损 坏 作 物 组 织 细 胞 ,影 响 农 作 物 的
开 花 、结 果 ,减 弱 农 作 物 的 光 合 作 用 ,阻 碍 农 作 物 的 呼 吸作 用 以及 对 作 物 的 细 胞 透 性 、应 激 乙烯 、游 离 糖 和脯 氨 酸 的影 响 等 。 氟化 物 在 植 物 体 内 的 分 布 与 积 累 有 显 著 的 特 征 : 叶片 氟 化 物 的 积 累 量 最 高 ,而 且 其 内 部 的 氟 化 物 极 少 向外 输 送 ;老 叶 氟 化 物 的 积 累 总 是 高 于 嫩 叶 , 而 不 同 叶位 氟 化 物 的 分 布 是 基 部 >顶 部 > 中 上 部 ;在 不 同 的 器 官 中 ,氟 化 物 的分 布 规 律 一 般 是 叶 大 于 茎 ,茎 大 于 根 ,但 当 土 壤 氟 污 染 严 重 时 会 出 现 根 、叶 倒 置 的 情 况 。
在 不 超 过 植 物 忍 受 限 度 的 含 量 范 围 内 ,植 物 能 不 断 地
1 大 气 中氟 化 物 的 来 源
据 报 道 … ,由 于海 水 含 氟 量 0. ~ 0 9 / 4 .mg L,海 水
的大 量 蒸 发 是 大 气 氟 增 高 的 主 要 来 源 。 另 外 ,许 多 工 厂 在 生产 过 程 中 排 放 不 同 浓 度 的 氟 化 物 ,如 氟 化 工 厂
( 酸 车 间 平 均 浓 度 1 3 mg m3 制 . 7 / ,范 围 0 8 . 4~ 2 1 .0
m g/ 3 m
,
制 盐 车 间 平 均 浓 度 1 1 mg m3 .0 / ,范 围 0. 2~ 7
氟化物对植物生长及土壤生态系统的影响
氟化物对植物生长及土壤生态系统的影响氟化物是一种常见的化学物质,广泛存在于环境中。
在自然界中,氟化物的主要来源是大气中的气态氟化物和水源中的溶解态氟离子。
而在工业生产中,氟化物也是一种常用的化学药剂,广泛应用于钢铁冶炼、电子生产等制造业过程中。
然而,氟化物对环境和自然生态系统的影响也越来越引起人们的关注。
特别是对于生态系统中的植物和土壤而言,氟化物的影响更加直观和明显。
本文将就氟化物对植物生长及土壤生态系统的影响进行探讨和分析。
一、氟化物对植物生长的影响氟化物对植物生长的影响是通过植物吸收氟离子进入体内而产生的。
在接触到氟化物的条件下,植物通过根部吸收氟离子和水分,将氟离子带入体内进行代谢。
然而,当土壤中的氟化物浓度过高时,就会对植物的生长发挥不利作用。
那么,究竟氟化物影响植物的哪些生长指标呢?以玉米为例,若土壤中氟化物含量高于50mg/kg,则会对玉米根、茎和叶片的生长发育造成显著的负面影响。
这种负面影响表现为植株的生长缓慢、生物量减少和苗势差等。
此外,氟化物会降低植物体内的气孔密度和大小,致使植物难以进行正常的呼吸和透气,同时还会抑制叶绿素的合成和减缓叶片的老化进程。
另一方面,氟化物也可能引起植物蛋白质合成受阻,从而影响植物的体内代谢和免疫反应等生物进程。
二、氟化物对土壤生态系统的影响不仅仅是植物,氟化物对土壤生态系统的影响也是不可忽视的。
氟化物对土壤生态系统的影响主要来源于人类活动和自然现象两个方面。
首先来看人类活动。
在许多工业化区域,由于氟化物的排放量较高,会极大程度地增加土壤中氟化物的浓度。
这种情况在烟筒、铸铁、电子和陶瓷制造等生产领域特别明显。
一旦土壤中氟化物的浓度过高,将会导致植物的生长和土壤生态系统的平衡受到破坏。
比如说,当氟化物超过25mg/kg时,土壤中的有机质和微生物就开始受到抑制,影响了土壤中的生态环境。
此外,氟化物对土壤水的污染也是不可忽视的。
由于氟离子极易溶于水,且不易被去除,当土壤中氟化物浓度过高,就会导致土壤中的水源带有一定的氟离子,一旦被喝入人体就会引发氟中毒等健康问题。
氟化物的危害与使用
氟化物的危害与使用1、氟化物的危害氟是人体必需的元素之一,人体缺少氟,就会患龋齿病。
但体内含氟过多也会引起病变,如骨质疏松、骨膜增生等,其临床症状表现为身体躯干、骨干、骨节疼痛,四肢麻木,肢体畸形等。
饮用水中含有1×10-6的氟,可防止龋齿发生,但超过1.5×10-6时,则会损伤牙齿,形成氟斑牙和使牙齿变脆。
大气中的氟化物浓度大于1×10-6时,就能导致呼吸道疾病、皮肤病、眼病等,严重时能引起化学性肝炎、肺水肿、反射性窒息等呼吸功能衰竭死亡症。
大气中即使含极微量的氟,植物的生长也会受到影响。
水泥回转窑煅烧后的含氟废气的毒性比二氧化硫大得多,如氟化氢、四氟化硅对人体的危害作用比二氧化硫大20倍,对植物的毒害作用大10~100倍。
因此对含氟废气的治理应引起充分重视。
磨机参数,生产的系列锤破机, 鄂式破碎机,等破碎设备,在我国矿山破碎机械行业的发展起到了举足轻重的作用!2、氟化物污染的防治回转窑含氟废气的治理方法有干法吸附和湿法吸收两大类。
干法是以粉状的氢氧化铝、矾土等为吸附剂接触回收氟,回收的氟化物(fluorides)可作为原料使用。
湿法吸收又分酸法和碱法两大类。
酸法是以水为吸收液,吸收废气中的氟化氢和四氟化硅,生成氢氟酸和氟硅酸溶液。
氟化氢和四氟化硅都易溶于水,用水吸收含氟废气,能获得较好的净化效果。
水溶液因含大量的氟而呈酸性,不宜作为回转窑废水排放,但可作为原料制取冰晶石、氟硅脲、氟硅酸钠等产品。
碱法是用碱性溶液,如氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液、氨水、石灰乳等吸收含氟废气。
用氢氧化钠溶液吸收,可回收97%以上的氟,还可同时回收硫;以石灰乳作为吸收液,可以将氟化物转化为氟化钙,其优点是可减少氟对吸收设备的腐蚀,原料价廉易得。
破碎机生产厂家: /espsj/epcj.html/b2b/bzlzhf/news/itemid-122079.html。
氟化物污染的危害及其治理
氟化物的危害及植物去氟作用研究进展
基金项目国家自然科学基金项目(31100264);山西省高校高新技术产业化项目(2010019);山西省基础研究项目(青年基金)(NO.2010021027-1);大学生创新项目(110148069)。
*通讯作者收稿日期2012-02-27氟位于元素周期表中第二周期第ⅦA 族,是一种极活泼的非金属元素,其在常温常压下呈气态,为地壳中分布最广的元素之一,占地壳总量的0.077%[1-2]。
氟电负性极强,几乎能与其他所有元素相互作用,因此自然界中不存在氟单质,其在土壤和岩石中主要以无机化合物的状态存在,如萤石(CaF 2)、冰晶石(Na 3AIF 6)和氟磷灰石[CaF 2-3Ca (PO 4)2][3];而在水中,氟有多种存在形式:可溶的形态(游离阴离子F )、未离解的HF 以及与铝、铁和硼形成络合物[4-5]。
氟化物不是空气中的常见组分,对植物而言,也不是一种有益的营养元素,而是重要的环境污染物之一[6]。
氟化物被植物吸收后能在体内转移和积累,并可通过食物链进入人和动物体内,引起氟中毒[7]。
近年来,我国许多地区先后发生大气氟化物严重污染造成重大经济损失和污染纠纷的事件,氟污染问题已倍受关注。
1氟化物近年来,有关氟化物的研究逐渐受到了许多国家的重视,在国外研究较多,主要集中在氟化物对人、动物和植物的毒性影响3个方面。
1.1氟化物对人类的影响氟化物是重要的环境污染物之一。
在我国,大气氟化物污染不仅对人类的身体健康构成了严重的危害,而且也引起了巨大的经济损失。
对于人体而言,氟主要通过肠道吸收,其大部分分布于骨骼和牙齿中,是维持骨骼正常发育必不可少的成分,同时也是人体所必需的微量元素之一[8]。
适量的氟对机体牙齿、骨骼的钙化、神经兴奋的传导和酶系统的代谢均有促进作用,但氟过剩与缺乏均可导致疾病。
一般认为每天摄入6mg 以上的氟就会导致氟中毒,继而造成食欲不振、智力低下、精神反常,严重时可能造成瘫痪等不治之症[9-11]。
全氟化物对植物生长的影响研究
全氟化物对植物生长的影响研究全氟化物是一类具有较强毒性的有机化合物,常见的有全氟辛酸(PFOA)和全氟辛烷基磺酸(PFOS)等。
它们在工业生产和民用领域中广泛应用,但也因此造成了环境污染和生态危害。
近年来,越来越多的研究表明,全氟化物对植物生长也有一定程度的影响。
全氟化物在环境中的存在形式复杂,一般包括气态、水溶液和固体等多种形态。
这也决定了它们对植物生长的影响具有多种途径和方式。
以下从不同的角度来探讨这方面的研究成果。
1. 全氟化物的吸收和转移植物吸收全氟化物的路径主要是通过根系,进入到植物体内。
已有的研究表明,不同品种、不同物种和不同生长阶段的植物对全氟化物的吸收和转移也存在明显的差异。
有些研究显示,全氟辛酸等长链全氟化物更容易被植物吸收和积累,而在植物体内也更加不容易分解和代谢。
其他研究则发现,某些植物如拟南芥和稻米,则对全氟化物相对不敏感;或者在一定条件下,也可以通过调控植物根系区域pH、有机物质和微生物等因素,降低全氟化物的吸收和积累。
2. 全氟化物对植物生理生化反应的影响全氟化物可以对植物各项生理、生化反应产生不同程度的影响。
研究发现,全氟辛酸等全氟化物能够抑制植物根系的生长和吸收能力;对于叶片的形态和结构也可以产生一定的影响。
此外,全氟化物还会影响植物的光合作用、呼吸作用、氧化还原状态以及激素信号转导等多个生理和生化方面。
这些影响会进一步改变植物的生长状况、产量和品质等。
3. 长期全氟化物暴露对植物种群的影响长期的全氟化物污染往往会对植物生长产生长期和复杂的影响。
有些研究发现,长期的全氟化物暴露会导致植物种群的物种和数量分布发生变化,产生生态系统失衡等问题。
例如,在某些水稻种植区域,因为全氟化物的污染,不同品种的水稻产量存在明显差异,而某些品种的数量也有所下降。
这表明,全氟化物对植物生长不仅仅是单个植物的问题,而是涉及复杂的生态系统。
综上所述,全氟化物对植物生长具有一定的危害和影响。
氟化物影响人体健康机制的研究进展
【摘要】在氟化工业快速发展的同时,氟化物不仅对环境造成污染,还对人类的遗传、免疫、生殖、骨骼、心脏、甲状腺、牙、呼吸、认知功能、神经等系统产生影响,并且其致癌作用、细胞凋亡作用越来越突出,本文对其影响机制进行综述。
【关键词】氟化物;健康;影响;机制世界上50多个国家都有地方性氟病,其中我国地方性氟病分布于1300多个县,被暴露在高浓度氟环境中的人口约2.6亿人,被称为世界上最大的地方性氟中毒多发地带。
burgstahlert [1]认为氟化物具有即在低剂量时对机体任一系统有刺激作用—hormesis效应。
氟是一种原生质毒物,易透过各种组织的细胞壁与原生质结合,具有破坏原生质的作用。
过量的氟是一种全身性毒物,可累及机体各组织器官,不仅表现在对骨骼和牙齿的损害,对非骨骼组织也有广泛的毒性作用。
1 遗传毒性氟化物可以直接与遗传物质dna作用,引起dna损伤。
氟属于一种电负性极强化学性活泼的强氧化剂,氟与尿嘧啶及酰胺之间有很强的亲和力,能以氢键方式结合,强的nhf 引起a-t 碱基氢键断裂,造成dna、rna 结构改变,干扰它们的合成,增加dna 复制过程中碱基配对的错误频率[2]。
采用氟离子与dna的直接结合实验,在无细胞体系中,将naf在0.15~23.6 mmol/l浓度范围内与22.4mg/l小牛胸腺dna及0.9mg/l λdna混合后,结果发现与不同浓度naf结合的dna紫外吸收光谱均发生明显变化。
小牛胸腺dna及λdna的特征吸收波长分别位移5nm及18nm,并伴有明显吸收强度的降低。
当f-浓度为23.6mmol/l时,小牛胸腺dna在202nm处吸收峰已基本消失,而λdna的吸收峰形发生显著性变化。
表明f-与小牛胸腺dna及λdna均发生了以共价键为主要键型的直接结合作用,说明氟在高浓度下能直接损伤dna。
2 对免疫系统的影响氟对人体的健康效应具有两面性,小剂量、短时间应用可增强机体细胞免疫和体液免疫功能,而大剂量、长时间染毒时,细胞免疫和体液免疫则明显抑制。
氟化物对植物生长的影响及机理
氟化物对植物生长的影响及机理在自然界中,氟化物是一种广泛存在于土壤、水体、大气和生物组织中的化学物质。
虽然氟化物是必需的营养元素之一,但是过量的氟化物对植物生长和发展产生负面影响。
本文将分析氟化物对植物的影响及机理。
氟化物带给植物的伤害氟化物的污染对植物的生长和发展有负面影响。
研究表明,氟化物属于高度毒性物质,其浓度超过特定的阈值,就会对植物产生毒害作用。
这种毒害作用表现为植物的叶片黄化、萎缩,根系生长不健康,开花期缩短或延迟等。
首先,氟离子会影响植物的光合作用,使植物体内的叶绿素降低,导致光合速率降低,光合产物减少,从而影响植物的生长和发育。
其次,氟化物还可能通过破坏植物的微量元素平衡来影响植物的生长发育。
氟化物能够与一些微量元素结合,例如粘土矿物表面的铁、锰等,形成固体物质或沉淀,阻碍微量元素在土壤中的诱导和吸收,严重影响植物的养分摄取和利用。
发生这些变化的原因在土壤中。
氟化物的含量取决于土壤类型、地质和气候条件。
在各种类型的土壤中,含氟量的下降可能导致植物细胞减少或夭折。
氟化物对生物体的影响在不同的土壤和气候条件下会产生不同的效应。
氟化物影响植物的生化过程氟化物对植物的生长影响是多方面的。
它既能改变植物主要物质的合成和积累,也能影响植物的生理生化过程。
这种影响使得氟对植物产生的毒害作用更加复杂和严重。
氟化物的毒性作用可以影响植物的生理过程,例如光合作用、呼吸代谢、物质输送和生长发育。
其中光合作用是影响植物生理过程的主要因素之一。
由于氟离子会破坏叶绿素分子的结构,会使植物的光合作用受到影响,导致光合作用速率下降,从而降低植物的生长速度和营养水平。
此外,氟也会降低植物的呼吸代谢和物质输送,导致植物营养不足。
与此同时,氟化物还会对植物的代谢产生严重的影响。
在氟化物存在的环境下,植物的蛋白质、碳水化合物和脂肪等代谢产物合成和积累会发生变化。
具体而言,氟化物会影响植物传递代谢信号的关键因素,从而影响碳酸盐代谢、有机酸代谢、核酸代谢等复杂的代谢过程,从根本上改变植物代谢的平衡。
氟化物污染对水生生物的影响研究
氟化物污染对水生生物的影响研究随着人们对水体污染的关注不断增强,氟化物污染也逐渐成为了一个备受关注的问题。
氟化物是一种常见的物质,其主要来源于工业化生产、农业施用农药和天然地下水,对人体、动植物等都有一定影响。
本文将探讨氟化物污染对水生生物的影响研究,希望为解决氟化物污染问题提供一些参考。
一、氟化物污染对水生生物的生存能力影响氟化物的浓度超过饮用水卫生标准,会对水生生物带来一定的影响。
一方面,氟化物能够提高水体的电导率,导致水体中的离子浓度增加,影响鱼类的神经和肌肉的正常功能;另一方面,过高的氟化物浓度会影响鱼类的生长发育和繁殖能力。
比如,有研究表明,在氟化物浓度为10mg/L时,鲤鱼的生长率和摄食率均有显著下降,而在氟化物浓度为40mg/L时,鲤鱼的存活率显著下降。
二、氟化物污染对水生生物的代谢和免疫功能的影响氟化物的毒性主要来源于其能够干扰生物体代谢过程。
一方面,氟化物会干扰鱼类体内的能量代谢、糖原代谢和蛋白质代谢等,使其体能不足,生长发育受损;另一方面,氟化物还会影响鱼类的免疫功能,导致其易感染细菌和寄生虫。
比如,有研究表明,氟化物浓度为10mg/L时,鲤鱼的蛋白质含量和糖原含量均有显著下降,而在氟化物浓度为20mg/L时,鲤鱼肝脏和肾脏中的碱性磷酸酶活性明显上升。
三、氟化物污染对水生生物的基因表达和突变的影响氟化物对鱼类体内基因表达的影响是比较复杂的。
一方面,氟化物过高的浓度会导致鱼类体内基因表达的改变,影响其正常生理功能;另一方面,氟化物还会引发DNA突变和基因突变,导致鱼类遗传物质的破坏,从而影响其繁殖能力和后代的健康状况。
比如,有研究表明,氟化物浓度为2mg/L时,鲤鱼肝脏中的SOD和CAT基因表达均有不同程度的改变,而在氟化物浓度为4mg/L时,其肝脏细胞的核型和染色体有不同程度的异常现象。
综上所述,氟化物污染对水生生物的影响是比较复杂的。
氟化物的影响是与浓度和时间密切相关的,过高的浓度和长期暴露的情况下,会导致鱼类的生长发育和繁殖能力受到影响,进而影响水生态系统的稳定性。
氟化物对水稻生长和生理特性的影响研究
氟化物对水稻生长和生理特性的影响研究水稻是我国主要的粮食作物之一,也是世界上最重要的口粮之一。
然而,随着现代化农业的发展,农业化学品的使用频率不断增加,其中氟化物的使用成为一个备受关注的话题。
本文主要探讨氟化物对水稻的生长和生理特性的影响,并提出相应的解决方案。
一、氟化物对水稻的生长和生理特性的影响氟化物是一种常见的农业化学品,被广泛用于杀虫、杀菌、杀草和促进作物生长。
然而,氟化物的过多使用会对土壤、植物和环境产生负面影响。
研究表明,氟化物的过多使用会对水稻的生长和生理特性产生不利影响。
1. 氟化物对水稻的生长产生抑制作用氟化物在土壤中的含量过高会导致水稻根系发育不良,影响水稻的营养吸收和生长。
同时,氟化物会抑制水稻光合作用的进行,使水稻叶片的叶绿素含量和光合速率降低,导致水稻的生长受到抑制。
2. 氟化物对水稻的生理特性产生影响氟化物对水稻的生理特性如抗氧化能力、活性氧代谢和营养物质含量产生负面影响。
研究表明,氟化物的高浓度可以降低水稻的抗氧化酶活性和活性氧清除酶活性,影响水稻的免疫力和抵抗力。
此外,氟化物过多还会使水稻的营养物质含量下降,影响水稻的品质和产量。
二、应对措施为了减少氟化物对水稻的影响,可以采取以下几个方面的措施:1. 选择适合的农业化学品鉴于氟化物对水稻生长和生理特性的负面影响,农民们应当注意选择适合的农业化学品,并按照使用说明进行使用。
同时,还需对使用的化学品进行调查、筛选和测试,为水稻的生长提供适宜的生长环境。
2. 合理施肥使用过多的氟化物会影响水稻吸收营养物质的能力,从而影响水稻的生长和品质。
因此,应保证合理施肥,避免氟化物过多导致生长不良。
此外,在施肥中还应注意肥料的种类和数量,避免对水稻产生不良的影响。
3. 合理用水水稻生长需要大量的水分,但水质的好坏直接影响水稻的生长和品质。
为了避免水中氟化物对水稻的影响,应选择清洁的水源进行灌溉,并注意用水量的控制,避免浪费。
三、结论水稻是我国重要的粮食作物之一,其质量和产量直接影响国家的粮食安全。
氟化物在现代农业中的应用研究
氟化物在现代农业中的应用研究第一章:引言氟化物是一种广泛应用于现代农业的化学物质。
它们被应用于农业领域的许多方面,包括作为杀虫剂和杀菌剂,以及作为植物营养素的来源。
有许多研究表明,氟化物在农业方面发挥了重要的作用,并且在未来仍然有很大的潜力。
第二章:氟化物在杀虫剂中的应用在现代农业中,氟化物被广泛用作杀虫剂。
氟虫脒和倍氟螨酯是应用最广泛的两种氟化物杀虫剂。
这些化学物质可以有效地杀死许多种不同的害虫,包括草蛉、螨类和其他昆虫。
尽管氟化物杀虫剂在农业领域中被广泛使用,但是它们也面临着许多争议。
有些人认为,这些化学杀虫剂可能会对人类和环境造成潜在的危害。
虽然这些说法有一定的真实性,但是在现代农业中,氟化物杀虫剂仍然是许多农民和农业公司的首选。
第三章:氟化物在杀菌剂中的应用除了作为杀虫剂,氟化物还被广泛用作杀菌剂。
其中最常见的是氟唑菌酯和氟吡灵。
这些化学物质可以有效地杀死各种真菌和病毒,包括那些感染树木和其它植物的种类。
氟化物杀菌剂的应用可以帮助农民更好地保护其作物免受病毒和真菌的侵害。
这在某些地区特别重要,因为某些病菌或真菌特别危害某些植物,而这些植物是该地区经济上至关重要的。
然而,像使用氟化物杀虫剂一样,使用氟化物杀菌剂也面临着一些潜在的危险和争议。
第四章:氟化物作为植物营养素的来源除了作为杀虫剂和杀菌剂,氟化物还可以作为植物的营养素来源。
这似乎与前面讨论的内容相悖,但实际上,氟化物对植物的生长和生命非常重要。
它有助于维持植物细胞的结构和强度,并且还能影响植物的光合作用。
某些植物需要氟化物才能生长健康。
一些研究表明地下水中氟化物含量极低的地区,农作物的产量和质量可能受到影响。
因此,在某些地区,向土壤中添加氟化物可能是增加农作物产量和质量的有效方法。
第五章:结论氟化物在现代农业中扮演着多种角色。
它们可以用作杀虫剂和杀菌剂,以及植物营养素的来源。
这些应用有助于保护作物免受病毒、真菌和害虫的侵害,并且有助于提高农作物的产量和质量。
氟化物对植物生理生化的影响
氟化物对植物生理生化的影响
氟化物是指能与水反应并产生氟离子的多种化合物的总称。
氟化物的种类十分繁多,表现为金属的氟化物和非金属的氟化物,主要有挥发性溶剂和不挥发性溶剂。
其中常见的有氯氟提,磷氟提,柠檬酸氟提,氟化氢,金属氟化物等。
氟化物可挥发性液体有害于大多数植物的生长和发育,这是由于氟化液体的毒性,在生命过程中它们可通过叶片,根部和茎部的溶疲性被植物吸收,导致植物细胞膜的损伤和失去水分。
另外,不同氟化物针对植物生理和生化也有一定程度的影响。
例如,氟化氢(HF)可以直接破坏植物膜结构而产生毒性;氯氟提(CF4)可以抑制植物根尖氧化酶活性,导致植物速生性受到影响;同时,大量摄入氟化物对植物免疫生理反应也会产生影响,从而导致植物抗病性减弱等。
同时,氟化物可以阻碍植物的合成物质的积累,如维生素类,游离脂肪酸,有机酸等,从而影响植物的正常生长发育。
总之,氟化物对植物的生理和生化的影响十分显著,可以使植物的外在形态改变,导致植物的抗旱性能减弱,抗病能力降低等。
因此,在植物和土壤中检测氟化物的含量及时采取防护措施,是保护植物健康生长和发育必不可少的重要工作。
氟化工对环境与人体健康的影响分析
氟化工对环境与人体健康的影响分析氟化工产业是目前全球快速发展的重要工业领域,涉及的领域非常广泛。
氟化工主要生产氟化氢、氟化物、氟碳化物、氟烷等相关化学品,在制药、材料、电子、航空等领域都得到了广泛的应用。
然而,随着氟化工的发展,其对环境与人体健康的影响也逐渐引起了人们的重视,需要进行深入的分析与评估。
一、氟化工对环境的影响氟化工在生产过程中,主要对环境造成的影响包括以下几个方面。
1.大气污染氟化工生产过程中会产生大量的氟气、氢氟酸等有害气体,这些气体对大气环境造成严重的污染。
其中,氢氟酸是一种非常强的腐蚀性气体,长期存在于大气中会导致酸雨的形成,对土地、森林、湖泊等生态环境造成严重的危害。
2.水质污染氟化工生产过程中,会产生大量的含氟废水,这些废水中含有大量的氟化物、氟酸等有害物质,如果直接排放到环境中,会引起严重的水质污染,破坏生态环境。
因此氟化工企业需要对废水进行严格的处理和排放控制,才能保证生态环境的健康。
3.土壤污染氟化工生产过程中,废弃物、污泥等含氟物质的排放对土地也造成了较为严重的危害。
这些氟化物物质长期堆积在土壤中,会导致土壤中氟含量升高,影响植物正常生长,从而严重影响生态环境的平衡。
二、氟化工对人体健康的影响1.对呼吸系统的影响氟气、氢氟酸等有害气体会对呼吸系统造成损害,引起气道、肺部的刺激与损伤,导致气短、咳嗽等症状发生。
长期接触会引起慢性喉炎、肺氟斑等症状。
2.对骨骼系统的影响长期接触氟化物会造成骨质疏松、骨骼症等疾病。
氟化物会影响人体钙的吸收和代谢,导致骨骼失衡,严重的可能导致骨折等问题。
3.对神经系统的影响氟化物会影响神经系统的功能,引起头痛、头晕等神经系统症状。
如果长期接触高浓度氟化物,严重的可能导致神经衰弱、神经系统退行性变等病症。
4.对生殖系统的影响长期接触氟化物会对生殖系统造成危害,引起生殖系统病症,导致生育能力下降等问题。
这对于年轻人来说尤为重要,如果长期接触氟化物,会对生育产生难以逆转的影响。
氟化物污染问题的防治技术研究
氟化物污染问题的防治技术研究氟化物是一种常见的化学物质,广泛应用于化工、冶金、建材、电力等行业。
在生产过程中,大量的氟化物排放会导致严重的环境污染,对生态环境和人类健康产生不利影响。
因此,针对氟化物污染问题,不断探索防治技术,已成为环境保护领域的重要研究领域。
一、氟化物污染来源与危害1.1 氟化物污染来源氟化物污染主要来源于以下三个方面:(1)化工企业排放。
氟化工业是氟化物排放的主要来源之一,其生产过程中产生大量氟盐废水和氟化气体,其中包含高浓度氟化物,容易造成环境污染。
(2)冶金、建材生产。
铝冶金和磷酸盐生产工艺中,大量使用氟化物作为助剂,其排放量占到整个氟化物排放量的相当大部分,因此对环境的影响也较大。
(3)自然环境中存在。
地球上的岩石、土壤、水体都存在不同程度的氟化物,高氟地区人群也会因此罹患氟中毒等疾病。
1.2 氟化物污染危害氟化物污染对环境和人类健康都会带来不可逆转的影响。
(1)危害生态环境。
高浓度氟化物对植物生长发育和种群分布带来不可逆转的破坏,长期存在的氟化物污染会对土壤产生严重的伤害。
(2)对人体健康造成影响。
高浓度的氟化物容易导致牙齿发生变化,严重者会造成骨质异常和骨骼畸形,甚至引起氟中毒。
同时,氟化物会进入人体肾脏和骨骼中,影响人体内部器官系统、骨密度等,长期暴露会导致身体健康问题。
二、氟化物污染防治技术研究2.1 生产过程控制技术研究(1)工艺改进方案。
通过减少氟盐的用量、技术改造和中和法中和废水等途径,降低化工企业氟盐废水的排放量,改善环境水质。
(2)氟化物回收技术。
针对氟化物含量高的废水和废气进行处理,采取蒸发结晶、离子交换等技术,将氟盐回收再利用,降低其排放量。
2.2 废水处理技术研究(1)化学法处理废水。
采用铝盐和钙盐、氢氧化铁等化学药剂处理氟盐废水,根据水质情况、处理效益等选择浸渍、沉淀等不同工艺方案,达到降低氟盐水质的效果。
(2)生物法处理废水。
利用微生物对氟盐废水进行生物降解,或利用植物对氟盐废水进行过滤净化,使废水中的含氟化合物降低到安全标准以下。
氟化物对人体健康的影响及其生物学效应研究进展
氟化物对人体健康的影响及其生物学效应研究进展氟化物是一种广泛存在于自然界中的元素,它被广泛应用在水处理、药物、食品工业等多个领域。
但是,氟化物也是一种有毒物质,它能够对人体健康造成不良影响。
本文将探讨氟化物对人体健康的影响及其生物学效应研究进展。
一、氟化物对人体健康的影响1. 氟斑牙氟斑牙是因为过量摄入氟化物引起的牙齿上出现的白色斑点,这是氟化物过多进入身体后,被牙本质和牙釉质中钙和磷的插入所形成的。
轻度氟斑牙不影响外观,但是严重影响美观。
2. 骨骼病变当人体摄入了足够量的氟化物时,可能会出现骨骼病变,这是因为过量的氟化物能够导致钙离子在骨骼中沉积,使得骨骼变得脆弱易碎。
长期过量摄入氟化物可能导致骨质疏松症等疾病。
3. 神经系统影响过量摄入氟化物也可能会引起神经系统的影响,包括头痛、眩晕、麻木、抽搐等症状。
4. 孕妇和儿童的神经毒性影响过量摄入氟化物会对孕妇和儿童的神经系统健康产生影响。
成功的研究表明儿童、孕妇和尤其胎儿的神经系统,特别是儿童的大脑,对氟化物非常敏感,加重了儿童神经毒性的冒险因素儿童患有认知缺乏、沉静和滞后的可能性增加。
二、氟化物的生物学效应研究进展1. 对钙离子的影响氟化物具有与钙离子相似的离子半径和能够与钙结合的亲和力,因此氟化物可能会影响钙离子通路。
从在细胞和分子水平上证明了氟化物在细胞内与钙结合,并影响多种涉及钙离子的信号通路的研究中,我们很容易得到这一点。
2. DNA修改有研究表明,氟化物有可能影响DNA的复制和修复机制,并导致DNA损伤。
特别是,氟化物可能会引起DNA损伤和细胞凋亡等反应。
3. 与免疫系统相关众所周知,氟化物对免疫系统有一定的影响。
研究发现,氟化物能够影响免疫系统,并抑制淋巴细胞的功能。
治疗剂量的氟能够破坏人体的免疫反应,而低剂量则可以增强免疫反应。
结论氟化物是一种有毒化学物质,在使用过程中需要谨慎。
虽然氟化物对人体健康有一定的不利影响,但是适当的摄入量对于身体健康是必要的。
大气氟化物对植物影响的研究进展_徐丽珊
第27卷第1期浙江师范大学学报(自然科学版)Vol.27,No.12004年2月 J OURNA L OF ZHEJIANG NOR MAL UNIVER SITY(Nat.Sci.) Feb.2004文章编号:1001 5051 (2004)01 0066 06大气氟化物对植物影响的研究进展徐丽珊(浙江师范大学化学与生命科学学院,浙江金华 321004)摘 要:从大气氟化物污染的形成、氟化物对植物的急性伤害及伤害阈值、氟化物对植物的营养、生殖和抗氧化能力等的影响、氟污染植物的防护等方面综述了大气氟化物对植物影响的研究进展,提出有必要开展稀土对氟污染植物防护的研究.关键词:氟化物;植物;危害;防护中图分类号:S432.3 文献标识码:A随着现代工业的发展,大气污染日益严重.氟化物是重要的大气污染物之一.在我国,大气氟化物污染对农业生产构成了严重的危害,对农业生态系统的影响仅次于二氧化硫,它的排放量虽然没有二氧化硫那么多,但对植物的毒害作用比二氧化硫大20~300倍;此外,氟化物被植物吸收后能在体内转移和积累,并可通过食物链进入人和动物体内,引起人和动物氟中毒[1].江苏、浙江、广东、云南、海南等省曾多次发生过大面积的蚕桑和其他人、畜、植物的氟中毒事件,主要是由于大气氟化物污染造成的,其经济损失之大在国内外实属罕见.如1986年,浙江省杭州市春蚕遭受氟化物污染达6个县(区)60个乡镇279个村近3万户蚕农,受害蚕种18187张,损失蚕茧322t,经济损失137万元(当时价)[2].因此,大气氟化物污染问题受到了人们的广泛关注.1 大气氟化物污染的形成氟是生物必需的微量元素,但当其量超过一定的临界水平时,即成为生物的有毒污染物.氟是一种在自然界广泛存在的活泼的非金属元素,它能与其他元素结合形成稳定的氟化物,岩石及土壤中都含有氟化物.已知的含氟矿物很多,有萤石(CaF2)、氟镁石(MgF2)、氟盐(NaF)、冰晶石(Na3AlF6)和磷灰石(Ca5F(PO4)3)等,以含氟矿物为主要原料或辅助原料的钢铁、铝、磷肥、水泥、砖瓦、陶瓷、玻璃等制造行业及煤的燃烧都是主要的氟污染源.氟化物主要以气态四氟化硅(SiF4)、氟化氢(HF)和含氟粉尘等形式进入大气.不同污染源排放的氟化物形态有所不同,如砖瓦厂以气态HF 为主,而水泥厂以尘态氟化物为主.尘态氟化物粒径较大,不易通过气体进入植物体内;气态氟化物中SiF4所占的比重较少,且其毒性较轻,对植物危害起主导作用的氟化物是HF.HF对植物的毒性比SO2大,且比重比空气轻,扩散距离大,因而危害性强.2 氟化物对植物的急性伤害及伤害阈值2.1 植物对氟化物的吸收和积累各种植物都能从大气中吸收积累氟.研究表明,大部分氟化物气体通过叶片的气孔进入植物体内,小部分是通过表皮渗透或茎上的气孔进入的.另外,植物表皮角质层也能渗入小部分氟化收文日期:2003 10 09;修订日期:2003 11 17基金项目:浙江师范大学科研基金(20021073)作者简介:徐丽珊(1966-),女,副教授,硕士.研究方向:植物生理生化.物.在黑暗中暴露于氟化物的紫花苜蓿仍能吸收氟,只是积累速度较光下低(为光下的40%);如角质层受污染引起表皮细胞扩展,出现可见性的伤害(裂缝或腐蚀孔等),氟化物就更易透过[3].因此,植物表皮角质层的完好对氟化物伤害具有一定的防护作用.HF等氟化物从叶片气孔侵入后,首先溶于气孔下腔的溶液中,后通过蒸腾作用转移到叶尖与叶缘,并在那里积累,所以叶尖与叶缘首先受害[4].氟化物在植物体内的分布与积累有显著的特征:一是叶片氟化物的积累量最高,而且其内部的氟化物极少向外输送;二是老叶氟化物的积累总是高于嫩叶,而不同叶位氟化物的分布是基部>顶部>中上部;三是在不同的器官中,氟化物的分布规律一般是叶大于茎,茎大于根,但当土壤氟污染严重时会出现根、叶倒置的情况.如包头市大气氟化物污染区小麦叶部含氟量为根部的2.8倍,而在另一地小麦根系的含氟量超过叶部的71.2%[4].不同植物对氟的吸收积累有明显的差异,如氟在茶树叶片中的生物积累效率非常高,为土壤可溶性氟的1000倍,为土壤总氟的2~7倍,而且97%的氟积累在叶片中,其他部位只有3%,嫩芽中氟含量远少于老叶[5,6].据资料分析,植物茎叶积累的氟化物比周围空气中的氟化物含量普遍高1000倍左右.在不超过植物忍受限度的含量范围内,植物能不断地吸收氟化物而不受伤害,但当其含量过高时,植物就会出现伤害症状,甚至全株死亡.2.2 氟化物对植物的急性伤害症状植物叶片对氟化物的吸收能力很强,吸收的氟化物对植物会产生严重的伤害.叶绿体是氟化物积累的主要场所.慢性的氟伤害可引起整个叶片或沿叶脉的褪绿.急性氟伤害的典型症状是叶尖、叶缘部分出现坏死斑,然后这些斑块沿中脉及较大支脉蔓延,受害叶组织与正常叶组织之间常形成明显的界限,甚至有一条红棕色带状边界,有的植物还表现为大量地落叶[7,8].对氟污染植物叶片亚显微结构研究表明,细胞损伤最普遍的现象是细胞发生皱缩、干瘪、萎陷.在细胞器中,叶绿体结构破坏严重,造成叶绿体片状结构难以辨认,外膜内陷[9].HF熏气后,橡胶树叶片气孔发生变形,部分气孔关闭,而且熏气HF浓度越高,气孔变形越厉害[10].不同植物氟伤害症状也不完全一样.柑橘类受HF危害时,叶片萎缩或呈黄色,叶尖和叶缘有伤斑,萎缩现象一般在新叶展开前后即出现,叶缘停止发育,中部继续生长,因而凹陷成勺状,受害严重时叶片脱落.禾本科作物首先在新叶尖端和边缘出现黄色,特别是抽穗前后的剑叶与幼穗最敏感,危害加重时叶尖和叶缘的伤斑迅速扩散,危害进一步严重时叶片出现褐斑,短时间内枯萎.葡萄受害时,先在叶缘出现圆形或不规则的绿褐色斑块,以后逐渐扩大坏死,也有早期落叶.梅树对HF敏感,受害之初叶尖与叶前缘出现水渍状斑痕,此后逐渐变成淡褐色、褐色,斑痕与叶的正常部分分界处有明显的棕红色分界线,最后引起落叶.2.3 植物对大气氟伤害的反应氟化物污染对植物的伤害作用很强,当大气中HF的质量浓度高于1 g m-3时,就可使敏感植物受到伤害[11].但不同的植物抗氟化物的性能有很大的差异.已有资料表明,芸豆、黄瓜、韭菜、大葱、水稻、玉米、高粱、杏、桃、葡萄等对氟化物污染敏感,而茄子、大椒、芹菜、番茄、小麦、桑树等对氟化物污染有一定的抗性[12].同种作物的不同品种对氟化物伤害的反应差异也较大.如高粱的不同品种中,品种DelalbC44C和RS608对氟伤害的抗性较强,而Northrup King222A、RS671和RS625则是氟敏感植物.因此,通过剂量反应试验,甄别出主要常见植物对氟污染的反应类型(敏感、中等或抗性),并找到相应的伤害阈值,有助于氟污染的防治[12].同一植物在不同生育期中的氟效应也不同.如分别在小麦的拔节期和扬花期进行HF熏气处理,结果发现在扬花期熏气造成的产量下降较严重;在草莓的开花期和开花前后用 (HF)= (5.4 0.4) g m-3的HF熏气,发现在开花期熏气,花托畸形率大为增加,而在开花前或开花后熏气,花托发育均无变异[13].同种植物品种的不同叶位对氟化物气体的反应也不同.在盆栽橡胶幼苗实验中,所有熏气HF浓度下都是新叶先受害[13].开展氟化物对植物的剂量 反应效应试验,可以筛选出对氟化物敏感的植物,用于氟污染监测,67第1期 徐丽珊:大气氟化物对植物影响的研究进展目前公认的氟监测植物是金荞麦和唐菖蒲;筛选出抗氟性较强的植物,用于在氟污染源附近营造防护林带,目前常用的树种是银杏、梧桐、香樟等.另外,还应加强剂量 生长、剂量 产量、阈值的研究,以便为氟伤害预测提供参考.3 氟化物对植物有机物代谢的影响3.1 氟化物对植物碳代谢的影响急性氟伤害症状的表现是叶绿素破坏.将菜豆和番茄放在1.7~16.0 g/m3氟化物中熏气24 h,发现其叶绿素a、叶绿素b和原叶绿素的形成都受到轻度的抑制[14];将暗室中培养的大豆叶片经1.31 10-2mmol/L Na F溶液处理后移入光下,测定叶绿素a、b的合成量,结果表明,氟对大豆叶片叶绿素a、b的合成有强烈的抑制作用[15].有关氟化物抑制光合作用、降低光合速率的报道很多.有报道认为,植物暴露于氟化物后,其光合作用受到抑制,主要是由于积累在叶绿体内的氟化物抑制了核酮糖 1,5 二磷酸(RuBP)羧化酶的活性.RuBP羧化酶是绿色植物光合过程中固定CO2的一种重要酶.当大气中氟化物含量超过0.5mol/m3时,离体小麦叶片的RuBP羧化酶的活性就会受到抑制,从而抑制其光合作用[16];也有试验表明,30mmol/L NaF溶液可使叶绿体ATP酶的活性平均下降54.25%,因而降低了叶绿体ATP 酶合成ATP的能力,而ATP是植物光合过程中重要的中间产物,ATP合成量的减少意味着暗反应中植物固定CO2的能力 同化力的下降[17].此外,氟化物能引起植物叶片气孔关闭,继而降低光合作用.光合作用对植物干物质的积累和作物的产量均有决定性的作用.碳水化合物是植物体内一类重要的有机物,包括淀粉、蔗糖、果糖等,碳水化合物的代谢包括合成和分解两部分:通过光合作用合成有机物,有机物分解时又释放能量供植物利用,代谢过程的能量主要来自糖类,主要由淀粉供应.已有研究表明,植物受氟化物污染后淀粉含量增加,还原糖含量上升,蔗糖和可溶性糖含量均下降[18,19].氟对桑叶离体淀粉酶、磷酸葡萄糖变位酶及磷酸果糖激酶的活性有抑制作用[18];对橡胶叶活体淀粉酶、果糖二磷酸醛缩酶和琥珀酸脱氢酶的活性有抑制作用[19].总之,氟化物的侵入有利于植物淀粉的积累,糖代谢的主要过程受阻,而在氟污染桑树中戊糖磷酸途径增强[18].氟不利于蔗糖的合成[19].蔗糖是高等植物光合作用的主要产物,是碳水化合物储存和积累的主要形式,也是碳水化合物在植物体内运输的主要形式.蔗糖含量的下降,说明氟能抑制植物的生长和发育.另外,叶绿体内淀粉的额外积累所产生的大的淀粉颗粒能破坏叶绿体的结构,因此氟化物通过干扰碳水化合物的代谢也会抑制植物光合作用的进行.笔者进行的金华佛手HF熏气实验结果也显示:HF使金华佛手叶的光合作用率及叶绿素含量下降,可溶性总糖及蔗糖含量下降,淀粉及果糖含量上升[20].3.2 氟化物对氮代谢的影响氟化物能加速蛋白质和核酸的分解,抑制二者的合成.对桑叶用HF熏气( (HF)=32 g/m3, 8h 10d)后发现:蛋白质的含量随着熏气时间的延长而减少,游离氨基酸含量增加,RNA含量下降[21].氟化物抑制了谷酰胺合成酶、谷氨酸脱氢酶和丙氨酸转氨酶的活性,使得植物的固氨能力下降,减少了蛋白质合成所需的原料 氨基酸的供应,抑制了蛋白质的合成[21].桑叶中参与蛋白质分解的蛋白酶在较低浓度氟化物(0.5mmol/ L)作用下活性提高,但在较高浓度氟化物(10 mmol/L)的作用下,其活性完全受到抑制,不能参与正常的蛋白质代谢[21].对橡胶叶的研究结果与桑叶相似[22].氟化物影响核酸及核苷酸代谢的酶活性[23],使得核酸含量下降.3.3 氟化物对乙烯含量的影响乙烯是植物激素之一,在正常条件下含量低,外界条件的改变,特别是在逆境条件下,如干旱、低温以及SO2和汞污染[24,25],植物体内往往会出现乙烯含量增加的现象.小麦用HF熏气后,乙烯含量显著增长,而且增长的幅度与HF的浓度和熏气的时间密切相关.有研究者认为,乙烯的产生可能是植物对环境变化的一种防御性反应,一方面乙烯促进器官衰老,引起部分枝叶脱落,减少污染物同植物的接触面积;另一方面,乙烯在气孔开闭行为中参与了调节,增加气孔阻力,使大气污染物以气孔为途径进入植物体内的量减少,在保护植物生存中起了一定的有利作用[26].有报道,氟化物通过抑制大豆SOD的活性,合成大量的乙68浙江师范大学学报(自然科学版) 2004年烯,而乙烯的产生则诱导了纤维素酶的大量合成,最终导致叶片过早脱落[15].以上报道都以植物叶片为研究对象,但在植物的生殖生长阶段,大气氟化物如何影响花、果实的物质代谢,尚有待于进一步研究.4 氟化物对植物生殖生长的影响已有众多研究表明,大气氟污染不但影响作物、果树的生长和开花,而且会造成落花,导致作物产量的降低、果树座果率的下降.但至今对其机制尚未明了.在含有一定浓度的氟化物培养基中,荔枝花粉的萌发会受到抑制,大量积累在柱头上的氟化物既可对柱头造成伤害,又可直接影响落在柱头上的花粉的萌发[27].草莓的开花期受氟化物影响时,柱头上氟化物含量明显提高,抑制了花粉粒的发育,使受精受阻,从而增加了花托畸形率[13].5 氟化物对植物抗氧化系统的影响有关植物自由基伤害学说已被很多学者接受并有综述[28].自由基是机体正常代谢的产物,虽然它在细胞代谢过程中不断地产生,但由于机体自身存在保护系统,能不断地清除自由基,故正常情况下无危害.当植物处于逆境条件时,细胞内自由基的产生和清除的平衡会遭到破坏,产生率大于清除率,此时积累的自由基就会对植物的细胞造成伤害.首先易于受到攻击的便是膜系统,膜脂中含有的不饱和脂肪酸易被过氧化分解而造成整体膜的破坏,质膜的过氧化反应会导致膜透性的加大、内含物的泄漏,细胞脱水;细胞内膜的伤害会影响线粒体的呼吸作用,引起色素损伤,叶绿体功能受影响.其次,膜脂过氧化的最终产物丙二醛(MDA)也会严重损伤生物膜[29,30].因此,MDA的积累在一定程度上反映了体内自由基活动的状况.膜相对电导率可以反映细胞膜透性,进而体现细胞膜的伤害程度.为了保证植物的正常代谢,必须有效地清除由正常代谢及各种外在环境胁迫下所产生的自由基,而抗氧化系统能够转移、消灭自由基.植物抗氧化系统由抗氧化酶类和抗氧化剂类两部分组成,抗氧化酶类主要包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)等.大气氟污染作为一种典型的植物生长逆境,对植物的抗氧化系统也应有一定的影响,但是目前有关这方面的研究还缺乏系统性.SOD有利于防止过氧化反应导致的毒害[31].植物氟污染后,SOD活力的下降,削弱了抗氧化系统的能力,最终会引起可见伤害[32].对大豆和菜豆进行HF熏气处理,结果表明,SOD对氟最敏感,CAT活性基本无变化;大豆的抗氧化酶对氟比菜豆敏感;开花期的抗氧化酶对氟的敏感性较苗期大[33].对小麦、玉米和蚕豆进行HF熏气处理后,叶的相对电导率增加,叶片中MDA含量上升,而且随着HF浓度的增加,相对电导率和MDA的含量呈上升趋势[34];在高浓度HF熏气下,叶片中SOD的活力下降,而在低浓度HF熏气下,叶片中SOD的活力先升后降[35].氟污染区植物叶片的POD活性升高[7].6 对植物氟伤害的防护对植物而言,氟化物是高毒的污染物之一,如何降低氟化物对植物的损害,即氟污染的防治至关重要.植物氟伤害的防治主要从以下几方面进行:(1)减少工业生产过程中氟化物的排放量,控制污染源.(2)在污染源附近用抗氟能力较强的树种营造抗氟化物污染的防护林.(3)实施抗氟化物污染的栽培措施,对植物施用氟污染防护剂.开展防护剂对植物氟伤害防护的研究对生产实践有极其重要的意义.植物对大气中氟化物的反应受多种因素的影响,如植物本身、植物的生长环境等.很早以前就发现含钙量低的番茄植株比含钙量高的番茄植株更易受氟化物的危害,而用钙处理则会减轻由氟化物所产生的影响.如用钙处理后,同样受氟伤害的番茄、唐菖蒲叶上枯斑的形成减少;研究也表明,天竺葵叶中氟的出现会导致相同位点钙的积累,并且这些钙自动移向氟的积累位点.因此,可以认为钙能减轻氟化物的伤害[36].研究发现,小麦用含钙化合物(氯化钙、氢氧化钙)及自由基清除剂(苯甲酸钠、抗坏血酸)处理后再进行HF熏气,能使氟污染小麦的MDA及电导率不同程度地下降,说明钙化合物及自由基69第1期 徐丽珊:大气氟化物对植物影响的研究进展清除剂具有一定的氟污染防护作用[37].另外,防护剂施用剂量也至关重要,浓度过高或过低都不能有效地起到防护作用.稀土元素是指位于元素周期表中第 B族的一组元素,即原子序数为57~71的15种镧系元素以及与之性质极为相似的Se、Y共17种元素.我国稀土储量丰富,约占世界储量的80%.目前稀土微肥广泛运用于农业生产,稀土微肥的生物学效应得到了广泛的研究,已发现稀土可提高植物的叶绿素含量和光合作用速率,影响植物根的分化和植物膜保护系统中酶的活性;并且发现,作物施用稀土后增加了对不良环境的适应能力,提高了作物的抗性,使用适量的稀土,可增强植物对干旱、高温、低盐、盐渍和病虫害等逆境条件的抵抗能力[38~40].另外,稀土元素对重金属元素胁迫作用及对酸雨胁迫作用的防护效应都已有研究[41~43].稀土元素能增强植物的抗逆性和抗病性的原因,很多报道认为在于稀土离子能维持细胞膜的通透性和稳定性,提高细胞膜的保护功能,增强植物对不良环境的抵抗能力,加强代谢过程中氧化酶的活性,有效地抑制病原体的侵染,从而提高植物的抗病性.但过高浓度的稀土则会降低植物的抗逆、抗病能力.有报道认为:高浓度稀土能促使植物气孔关闭,抑制蒸腾作用,导致质膜透性增大,电解质和细胞质外渗,从而降低和破坏植株的抗逆、抗病能力[40].然而,至今未见稀土元素对植物氟污染防护效应的研究报道.因此,开展稀土对氟污染防护的研究具有重大的现实意义.参考文献:[1]吴国忠,谢 卫,张维华.赣西乡村砖瓦窑氟污染及其对农业的危害[J].农业环境保护,1985(4):25-26.[2]童钟灵.杭州市大气氟污染导致家蚕中毒的几个问题探讨[J].农业环境保护,1988,7(5):48.[3]陈宜宜,何增耀,叶兆杰.植物叶吸收气态氟化物的初步研究[J].农业环境保护,1988,7(2):19-22.[4]朱文江.氟化物污染对植物的伤害及其防治[J].农业环境保护,1986(2):37-39.[5]Fung K F,Zhang Z O,Wong J W C,et al.Fluoride contents in tea and s oil from tea plantation and the release of fluori de into tea liquor during i nfusi on[J].Environmental Poll ution,1999,104(2):197-205.[6]Wong M H,Fung K F,Carr H P.Alumini um and 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proposed that it is necessary to study the protective effects of rare earth on plant polluted fluoride.Key words:fluoride;plant;injury;protection(责任编辑 薛 荣)71第1期 徐丽珊:大气氟化物对植物影响的研究进展。
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氟化物的危害及植物去氟作用研究进展作者:王茜石瑛张猛张锦华李砧来源:《现代农业科技》2012年第07期氟位于元素周期表中第二周期第Ⅶ A族,是一种极活泼的非金属元素,其在常温常压下呈气态,为地壳中分布最广的元素之一,占地壳总量的0.077%[1-2]。
氟电负性极强,几乎能与其他所有元素相互作用,因此自然界中不存在氟单质,其在土壤和岩石中主要以无机化合物的状态存在,如萤石(CaF2)、冰晶石(Na3AIF6)和氟磷灰石[CaF2-3Ca(PO4)2][3];而在水中,氟有多种存在形式:可溶的形态(游离阴离子F)、未离解的HF以及与铝、铁和硼形成络合物[4-5]。
氟化物不是空气中的常见组分,对植物而言,也不是一种有益的营养元素,而是重要的环境污染物之一[6]。
氟化物被植物吸收后能在体内转移和积累,并可通过食物链进入人和动物体内,引起氟中毒[7]。
近年来,我国许多地区先后发生大气氟化物严重污染造成重大经济损失和污染纠纷的事件,氟污染问题已倍受关注。
1氟化物近年来,有关氟化物的研究逐渐受到了许多国家的重视,在国外研究较多,主要集中在氟化物对人、动物和植物的毒性影响3个方面。
1.1氟化物对人类的影响氟化物是重要的环境污染物之一。
在我国,大气氟化物污染不仅对人类的身体健康构成了严重的危害,而且也引起了巨大的经济损失。
对于人体而言,氟主要通过肠道吸收,其大部分分布于骨骼和牙齿中,是维持骨骼正常发育必不可少的成分,同时也是人体所必需的微量元素之一[8]。
适量的氟对机体牙齿、骨骼的钙化、神经兴奋的传导和酶系统的代谢均有促进作用,但氟过剩与缺乏均可导致疾病。
一般认为每天摄入6 mg 以上的氟就会导致氟中毒,继而造成食欲不振、智力低下、精神反常,严重时可能造成瘫痪等不治之症[9-11]。
研究发现,当水中含氟量高于4.0 mg/L时,就会引起骨膜增生、骨刺形成、骨节硬化、骨质疏松、骨骼变形与发脆等氟骨病[12-13],另外还会对肝脏、肾脏、心血管系统、免疫系统、生殖系统、感官系统等非骨组织均有不同程度的损害作用[14]。
相关研究表明,氟可能参与布-加综合征的发病。
李加美等[15]的研究表明,低浓度的氟化钠能促进脐静脉血管内皮细胞增殖活性,高浓度时抑制脐静脉血管内皮细胞的增殖活性,且随着氟浓度的增加,抑制作用逐渐增强。
因此,卫生部1986 年颁布的“初级卫生保健计划”规定,成人每人每日氟总摄入量不能超过4 mg[10,12]。
氟化物除了影响人的健康外,还带来了巨大的经济损失。
如1986年,浙江省杭州市春蚕遭受氟化物污染范围达6个县(区)、60个乡镇、279个村、近3万户蚕农,损失蚕茧322 t,经济损失137万元(当时价)[16]。
近几年来,江苏、浙江2省的农村中由于大量发展砖瓦窑和磷肥厂,致使氟化物污染了桑叶和牧草,导致部分地区的家蚕和耕牛中毒,因此氟化物的污染对农牧业生产的影响已经引起广大农业环境保护工作者的关注[17]。
1.2氟化物对动物的影响在动物研究上,从20世纪70年代中期,人们开始用哺乳动物细胞进行氟的遗传毒性研究。
吴起清等通过探讨不同剂量的氟污染物对大鼠心脏的毒性作用,表明了高氟能引起心肌细胞的损伤[18]。
李杰等的研究则表明,氟化钠可导致小鼠微核细胞率显著升高[19]。
据报道,每天口服10 mg/kg NaF的家兔,间隔不同时间后,输精管和输尿管的上皮细胞黏膜受到破坏和磨损,输精管黏膜微粒明显减少[20]。
氟化物对不同种类动物毒害的靶器官有一定差别:氟对草食动物的心脏毒害重;对肉食动物主要侵害中枢神经系统;对杂食动物的心脏和神经系统均有毒害作用。
有试验表明,氟化物间接地使动物的组织和血液柠檬酸蓄积,使ATP生成受阻,严重影响细胞呼吸,尤其是对能量代谢需求旺盛的脑和心脏的影响最为严重,而出现痉挛、抽搐等神经症状[21-23]。
1.3氟化物对植物的影响关于氟化物对植物危害的研究迄今已有100余年的历史。
许多植物叶片对氟化物的吸收能力很强,叶绿体是氟化物积累的主要场所,吸收的氟化物会对植物产生相当严重的伤害。
急性氟伤害的典型症状是叶尖、叶缘部分出现坏死斑,然后这些斑块沿中脉及较大支脉蔓延,受害叶组织与正常叶组织之间常形成明显的界限,甚至有1条红棕色带状边界,有的植物还表现为大量地落叶。
植物受到慢性伤害时主要表现为生长缓慢、叶片脱落、早衰及物候期延迟。
例如小麦苗期受到氟化物危害后,在新叶尖端和边缘出现黄化,在扬花期、孕穗期和灌浆期对氟化物最敏感,对产量影响较大。
重者近于绝产,轻者产量低,蛋白质含量下降,严重影响品质[24]。
氟污染植物叶片亚显微结构研究表明,细胞损伤最普遍的现象是细胞发生皱缩、干瘪、萎陷。
在细胞器中,叶绿体结构破坏严重,造成叶绿体片状结构难以辨认、外膜内陷。
用扫描电镜观察幼年冷杉针叶发现,氟化物延迟了针叶下表面的角质表面蜡质的形成,进行切片样品的研究后发现细胞中的叶绿体变小,基粒—基质类囊体系统膨胀,而且基粒类囊体(Granal Compartments)相贴不紧[25]。
氟化物对植物的代谢也产生一定的影响。
Miller[26]的研究表明,参与蔗糖合成的葡萄糖磷酸变位酶、蔗糖合成酶均易受到氟化物的抑制作用,从而抑制蔗糖的合成,使还原糖含量增加,蔗糖含量减少。
2植物对氟化物去除作用的研究由于氟化物对人、植物、动物有巨大的危害作用,对氟化物去除的研究显得尤为重要。
人们需要寻求一种清洁、高效的方法解决氟化物去除的问题。
植物广泛地分布在水体和大气中,对于一定浓度范围内的氟化物,不仅具有一定程度的抵抗力,且可在整个生长季节吸收和积累。
在污染的环境下许多植物经长期的适应,形成了对氟化物的耐受、抵抗和吸收净化的能力,因此利用植物去除氟化物具有重要意义[27]。
2.1植物对氟化物的耐受性及富集氟的本底含量范围在11.15~188.01 mg/kg,大多数植物的含氟量范围在10~35 mg/kg[26]。
所有的植物本身就含有一定量的氟元素,其含量的多少因植物种类而异,但变化的范围不大[28]。
含氟量最高植物的如樱桃为3 750 mg/kg,含氟量最低的植物如黄葛树仅为30 mg/kg,平均氟含量为797.6 mg/kg。
对氟化物敏感的植物研究最多的是唐菖蒲。
此外,有研究表明,杏、郁金香、葡萄、大蒜、雪松、苔藓、玉米、烟草、芒果等植物也对氯化物较为敏感[29]。
当植物在高氟污染区内生长时,都能吸收和积累一定的氟化氢[30]。
许多观赏植物如樟叶槭、臭椿、木麻黄、白皮松、刺槐、旱柳、侧柏、大叶黄杨、五叶地锦、紫薇和爬山虎等对大气中氟化物的净化起到积极作用。
另外,冬青卫矛、小叶黄杨、女贞、枸树、梧桐、棕榈、榆树、朴树、凤尾兰、桑树、臭椿、旱柳、美人蕉、木槿等植物对氟化物也有极强的耐受性。
但是,不同的植物对氟化物的耐受性不同,并且在同一植物不同部位氟的富集程度也不尽相同。
植物从土壤中吸收氟,植物体内氟含量的分布规律为:根>叶>壳>果;而受大气氟污染时,植物主要由叶吸收氟,体内氟分布规律为:叶>根>果[31]。
但也有研究表明:茶树富氟能力表现为:叶片>吸收根>主根>茎[32]。
菠菜中氟含量分布规律为:老叶>幼叶>根,而氟在芹菜中的分布规律是:叶>根>茎[33]。
橡胶树的熏蒸试验可得出以下结论:橡胶苗幼叶总是先于老叶受害,老叶对氟的累积量高于幼叶[34]。
Brennan et al[35]研究发现当西红柿培养液中加入NaF时,氟能从根转移到叶中,但根含氟量仍明显大于叶片的含氟量;相反,当用HF气体熏蒸西红柿时,氟在叶片中高度富集,而不会转移到根中。
2.2植物对氟化物去除机理危害植物的氟化物主要是HF,H2SiF6,SiF4,其中HF毒性最大[36-37]。
它们存在于空气中,即使很微量,也会被露、尘核吸收后,形成稳定的气溶胶,使其浓缩[38],随风飘逸,污染大气,沉降于地,溶解于水体中。
环境中的氟化物并非是植物生长所需要的,在植物体内积累到一定程度时会产生毒害作用。
植物演化出了特定的生理机制使自身脱毒。
植物可通过螯合和区室化等作用[39]来耐受并吸收富集环境中的氟化物。
对于氟的去除可分为直接吸收富集和辅助吸收2类。
2.2.1直接吸收。
气态或尘态氟化物主要从气孔进入植物体内,顺着疏导组织运至叶片的边缘和尖端逐渐积累,溶解在叶组织内部的水溶液中被叶肉吸收,并通过扩散方式或由维管束把氟化物从叶肉转移到其他细胞中[40],氟化物随着蒸腾的水分转运到叶的尖端和叶缘。
叶片中积累大量F-后,保卫细胞中的pH值降低,细胞中有效K+减少,最终将气孔关闭以保护细胞。
水体中的氟化物被沉水植物吸附后,通过原生质流动和胞间连丝,逐个细胞迁移进入导管,然后输送到植物各部位,最后通过渗透到达表皮细胞内,也可以被沉水植物根系直接吸收。
2.2.2辅助吸收。
氟化物先是吸附在叶面上,然后向叶内进行扩散蔓延,这种先吸附后蔓延的现象与含氟撤尘或空气中的其他各种微粒如花粉、菌丝体和树脂粒等有关,因为这些颗粒物比较容易吸附含氟气体。
在这种情况下,当遇有降水或露水时,则可使叶面上颗粒物吸附的氟全部或部分溶解而进入叶内[41]。
氟化物被植物叶子吸收以后,与叶子中的胶状物硅酸结合,形成难溶性的硅氟化合物,这些化合物都会积累在植物的体内[42]。
在土壤中,氟的去除主要靠根的吸收,氟由根系向茎、叶片、籽粒中输送,根对氟化物的吸收与土壤中Al2O3和Fe2O3的含量及酸性有关[43]。
在水体中,离子强度增大抑制了Donnan自由空间的负电荷,导致更多的氟接近根的吸附部位从而促进了氟的吸收[44]。
同时,水生植物体内发达的通气系统使氧从茎叶向根处转移,在根区附近形成有氧环境,根分泌的有机物可以促进微生物的代谢,也是微生物附着的良好界面[45-46],通过植物与微生物共同作用降解氟化物。
3植物去氟的前景展望目前,处理水中氟污染物的方法多为物理化学法,如综合沉淀法、活性炭吸附法、离子交换树脂法、磁分离法等[47]。
这些方法虽然较为有效,但对于水体中低浓度的氟污染物难以达到去除效果。
另外,由于价格昂贵、设备复杂,易造成二次污染等各方面的影响,这些方法在应用上仍具有局限性。
国内大多数生产厂尚无完善的处理措施,所排放的废水中氟含量指标尚未达到国家排放标准,严重污染着人类赖以生存的环境。
因此,亟需一种生物环保型方法解决氟污染问题[48]。
植物修复是一种利用植物的同化或超同化功能净化污染的技术。
以植物为主的除氟系统,不仅可以对污水进行深度净化处理,同时还可以回收资源和固定能源,且处理过程基本不使用化学品,因此不会产生有害副产物,是一种前景非常广阔的绿色处理技术。
随着研究的深入和技术的不断完善,生物修复技术将在获得最大的经济效益、处理体系的高效运转、建立净化污水的多级生态系统的研究等方面崭露头角。