第二章 污染物在生物体内的迁移

b.水溶态污染物进入细胞的过程 植物的细胞壁是污染物进入植物细胞的第一 屏障，在细胞壁中的果胶质成分为结合污 染物提供了大量的位点 杨居荣等（1993）研究了镉、铅在植物细胞 内的分布，也得到了类似的结果。镉以可 溶性成分所占比例最大，约为45-69%，而 铅则以沉积于细胞壁成分占绝大比例，可 达77-79%，可溶性成分仅占0.2-3.8%.

农药主要被喷洒在植物叶片上，叶片对农 药的吸收主要为角质层和气孔吸收。为了 提高药效，常常用表面活性剂来增加附着 能力。 例 草柑膦在蚕豆叶片上的气孔吸收 （刘支 前等，1998） 表面活性剂 吸收率 草柑膦 0.3（0.5） +0.5%MON0818 0.7(0.3) +0.5%TritionX-45 1.2(0.7) +0.5%silwetL-77 85.4(3.5)

彭鸣等（1989）用电镜与X射线显微分析的结果证 明不同的重金属在玉米根内的横向迁移方式不同
不同Pb,Cd处理玉米5d后X射线显微分析结果 相对含量（%） 处理浓度（mg/L) 根组织 Pb Cd 对照 0 0 100 皮层 24.5 7.02 中柱 11.43 15.03 导管 4.08 8.12 木质部薄壁组织 6.83 1.82 叶 0.86 500 皮层 31.51 4.24 中柱 13.49 13.92 导管 11.93 12.58 木质部薄壁组织 31.88 7.69 叶 2.28 1000 皮层 53.46 12.64 中柱 40.61 6.04 导管 39.79 14.5 木质部薄壁组织 39.79 9.75 叶 2.8
污染物通过细胞膜的方式 污染物通过动物细胞膜的方式有两类：被动 运输与主动转运。被动运输包括简单的扩 散和滤过作用。特殊的运转可分为载体的 转运，主动运输，吞噬和胞饮作用

动物体对污染物的吸收 1）经呼吸道吸收：肺细胞的通透性很大， 吸收大颗粒沉积在肺里，使肺泡的功能破 坏，另外，气体分子可进入血液。例如， 低流量条件下，二氧化硫的进入量几乎 100%，而臭氧仅为72%。 2）经消化道吸收 消化道是动物吸收污染 物的主要途径，肠道黏膜是吸收污染物的 主要部位之一。肠道吸收量因污染物的化 学形态不同差异很大。例，甲基汞，95%， 乙基汞就小得多，无机态的汞吸收率在 20%以下。镉在呼吸道吸收为14-10%，消 化道吸收5-10%。 3）经皮肤吸收


张笑一等（1997）认为，在有机体对阳离 子的吸收中，一些重金属离子可以通过电 荷相同，电子构形相似，离子半径相近的 必须金属离子的吸收途径进入有机体内。 对于一些能迅速形成金属有机化合物的重 金属，由于对细胞膜的亲和性比二价离子 更容易通过细胞膜，有机体对这类化合物 的选择性就更低。例外，SH-，S2-等都可以 与重金属形成配位离子，这也是重金属进 入有机体的重要渠道
微生物对污染物的吸收
微生物吸收污染物的机理 污染物结合到微生物细胞壁上有3种作用机 制：离子交换反应，沉淀作用和络合作用。 影响微生物吸收的因素 培养液的温度，培养时间，pH值，污染物的 浓度都能影响到微生物吸收污染物。

影响植物吸收，迁移污染物的因素
植物种的生物学，生态学特性 不同植物种对污染物的吸收，积累两差异很 大 生态型之间的差异也很明显 植物的不同部位，不同生长时期对污染物的 吸收亦不相同
很多研究结果表明，根是植物吸收重金属的 主要器官，大量的重金属分布在根部，流 动性大的元素则可以向上运输到茎，叶， 果实中。杨居荣等（1994）对农作物的耐 镉性的种间差异研究，粮食作物对镉的耐 性普遍高于蔬菜类。在一般情况下，作物 吸收镉的量及自根部向地上部运转比律是 决定耐受性的重要机制
动物对污染物的吸收与迁移
2.2 植物对污染物的吸收与迁移
植物对污染物的吸收 1)植物对气态污染物的吸收 2）植物对水溶态污染物的吸收

1)植物对气态污染物的吸收 随大气污染的加剧，大气中充斥着有害气体， 如：二氧化硫，氧化氮，光化学烟雾，飘 尘，降尘等 植物能黏附和吸收气态污染物 几种针阔叶树种截获粉尘的数量:山毛榉5.9%。 橡树7.15%，白桦10.59%,刺槐17.58% 松 2.32% 云杉5.42%
1.62
1.84
污染物在植物体内的迁移 从根表面吸收的污染物能横穿根的中柱，被 送入导管。进入导管后随蒸腾拉力向地上 部移动。一般认为穿过根表面的无机离子 到达内皮曾有两种通路：第一为非共质体 通道，即无机离子和水在根内横向迁移， 到达内皮层是通过细胞壁和细胞间隙等质 外空间，第二为共质体通道，即通过细胞 内原生质流动和通过细胞之间相联接的细 胞质通道。

氧化还原电位


土壤的阳离子交换量 土壤的有机质 污染物间的不同的效应
相加作用 协同作用 拮抗作用 独立作用

有关生物对污染物的吸收，迁移的几个基 本概念 1）安全浓度（safe concentration）:生物与 某种污染物长期接触，仍未发现受害症状， 这种不会产生受害症状的浓度称为安全浓 度

2）最高浓度 (maximum allow concentration)：生物在 整个生长发育周期内，或者是对污染物最敏感的时期 内，该污染物对生物的生命活动能力和生产力没有发 生明显影响的浓度，称为最高浓度。 例： 砷（As） 铅（Pb） 汞（Hg ) 铬（Cr）镉（Cd） 粮食 0.2 0.3 0.02 0.3 0.2 mg/kg 蔬菜 0.2 0.3 0.01 0.3 0.2 饮用水 0.04 0.1 0.001 0.05 0.01 大气 0.003 0.0017 0.003 mg/M3
有机农药经过气孔和角质层进入植物体后， 有些农药是可以降解的
烟嘧黄隆在玉米植株中的消解动态 年份 距施药时间 植株中的残留量 消解率 地点 d 0 7.77 1995 1 5.65 27.25 北京 3 2.14 72.43 5 0.64 91.75 7 0.46 94.05 0 9.80 1995 1 8.50 13.17 沈阳 3 3.94 59.88 5 0.38 96.13 7 0.19 98.1 回归方程 半衰期

污染物的分类 1）按来源：自然来源和人为来源 2）按污染物影响环境的要素，分大气，水体 和土壤污染物。 3）按污染物的形态，可分为气态，液态和固 态。 4）按污染物的性质，分为物理，化学和生物 的污染物。 5）按污染物在环境中物理，化学性状的变化， 可分为一次和二次污染物。 另外，按污染物对人体(或动物）的影响又分 为致畸物，致癌物等

污染物的种类极其形态差异 同一元素的不同价态吸收系数差别很大 Cr3+,吸收系数0.032，Cr6+,0.056 CdS,CdSO4,CdI2,CdCl2灌溉水稻，糙米的积 累比率为1:1.9:3.7:3.9

Cr 微量摄取元素 Hg 中量摄取元素 As 强度积累元素 Cd 强度积累元素

pH值
3)效应浓度（effective concentration）:超过了最高 允许浓度，生物开始出现受害症状，接触毒物时 间长，受害越重。这种生物开始出现受害症状的 浓度称为效应浓度。 E50，E70，E90分别代表在该浓度下有50%， 70%，90%的个体出现特殊效应，即开始有受害 症状。 4）致死浓度（lethal concentration）:当污染浓度继 续上升到某一浓度，生物开始死亡，这时的浓度 称为致死浓度，也称致死阈值。 L50，L70，L90分别代表在该浓度下有50%，70%， 90%的个体的致死阈值。如一周内甲级汞0.2mg/ 人，镉0.4-0.5mg/人
表 黄瓜，菠菜个细胞组分Cd, Pb的分配率 细胞壁等残渣 细胞核 线粒体 核蛋白 可溶性 % ug/gFW % Cd 黄瓜 茎，叶 515.74 64.4 35 6.1 6.7 6.3 45.8 根 285.25 35.6 37.6 4.8 3.9 0.1 53.6 菠菜 茎，叶 0.79 0.9 23.9 2.5 2 2.2 69.4 根 85.43 99.1 22.9 21 9.6 2.2 45.2 Pb 黄瓜 茎，叶 274 8.8 77 10.9 7.7 0.7 3.8 根 2842 91.2 87.3 7.1 4.4 0.6 0.7 菠菜 茎，叶 194.4 3.6 77.9 14.4 4.3 0.8 2.5 根 5217.3 96.4 99.9 4.5 5.8 0.6 0.2

氟化物是一种积累性的大气污染物，它可以 通过气孔和皮孔进入植物体。 二氧化硫进入气孔，被叶肉细胞吸收，使气 孔的开闭机能瘫痪。 光化学烟雾主要成分之一的臭氧都可以通过 气孔进入植物体，损害叶片的栅栏组织
2）植物对水溶态污染物的吸收 a.水溶态污染物到达植物根的（或叶）表面： 水溶态污染物到达根表，有两个途径：质 1污染物的概念，性质及分类

污染物的概念 《辞海》的定义：进入环境后能直接或间 接危害人类的物质。 它改变了环境的原有组成，直接或间接的有 害于人类。如：重金属，火山灰等。这类 物质有自然排放的，也有人类活动造成的。
污染物的性质 1）污染物必须在特定的环境中达到一定的数 量或浓度，并且持续一定的时间 2）污染物在环境中发生转化，即具有易变性
土壤或培养液中离子浓度的高低，能直接影 响离子的运输速率。浓度过高时，离子向 地上部运输速率相应变小。并且还影响离 子的形态。环境中的重金属元素浓度低时， 以络合态的形态迁移，并以共质体通路迁 移，高浓度时，以游离的离子态存在，主 要以非共质体通路迁移。当离子进入内皮 层中柱周围的细胞内，就会在这里沉积， 是移动速度变慢。
细胞膜调节着物质进出细胞的过程，他与 细胞壁一起构成了细胞的防卫体系。污染 物通过植物细胞膜进入细胞的过程，目前 认为有两种方式，即被动的扩散和主动的 传递过程。 生物膜是非极性的类脂双层膜，Park把细 胞膜透过机理归纳为以下几个主要方面： 流动运输（8.4nm）， 脂质层受控扩散 媒介输送 能动载体输送。