污染生态生物富集

第二节 生物富集的机制
1.生物学特性 2.污染物的性质 3.污染物的浓度和作用时间 4.环境特点 5.富集与食物链
1、生物学特性
生物学特性包括5个方面： 第一、生物体内能与污染物结合的物质 第二、不同器官 第三、不同生育期 第四、不同生物种 第五、超积累的植物和微生物
第一、生物体内能与污染物结合的物质
➢Ｚｎ的超积累植物主要是十字花科的遏蓝菜属及蓼科、 堇菜科的某些种类。
➢Ｐｂ的超积累植物主要是十字花科的遏蓝菜属植物。
➢Ｃｄ的超积累植物包括十字花科的遏蓝菜属植物和浮萍。
➢Ｃｏ和Ｃｕ的超积累植物较少。
➢Ｓｅ的超积累植物主要是黄芪属植物。
2、污染物的性质
污染物的性质包括： 第一、污染物的价态 第二、污染物的形态 第三、污染物的结构
1000
论文题目中首次使用该概念，Cr 60 1
1000
Brooks等（1977）用该概念 Cu 20 10
1000
定义含Ni浓度超过
Mn 850
80
10000
1000mg/kg的植物。
Ni 40
2
1000
Pb 10
5
1000
Se
0.1
1000
Zn 50
70
10000
➢Ni的超积累植物：318种，主要包括大戟科（83）、十 字花科（82）、紫箢属（２７）、大风子科（１９）黄 杨科（１７）、茜草科（１２），其他７８种来自３１ 个不同的科。
主要表现为：
①污染物和生物体中某些成分结合(络合、螯合)， 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、苯环轻基化和异构化过程，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。
第二、不同器官
生物不同器官对污染物的富集程度存在很大差异: 鱼类对Pb的积累表现为：鳃>内脏>骨骼>肌肉。 鸡对Pb的积累表现为：骨骼>内脏>肌肉>鸡蛋。 水稻对Pb的积累表现为：根>叶>茎>谷壳>米。
• 定义：生物积累是指同一生物个体在其整个代谢 活跃期的不同阶段，机体内来自环境的元素或难 分解化合物的浓缩系数不断增加的现象。
生物在其整个代谢活跃期内都在通过吸收、 吸附、吞食等各种过程，从周围环境中蓄积某些 元素或难分解的化合物，以致随生物的生长发育， 浓缩系数不断增大，这种现象称为生物积累（又 称生物学积累）。生物积累的程度同样用浓缩系 数表示。
➢ 生物富集常用富集系数或浓缩系数表示 ➢ 富集系数
生物体内污染物浓度/环境中污染物浓度
生物富集系数（BCF）
• 含义：BCF是生物组织（干重）中化合物的浓度和溶解在水 中的浓度之比。也可以认为是生物对化合物的吸收速率与 生物体内化合物净化速率之比。
• 生物体内污染物的浓度/生存环境中该污染物浓度
生物放大(bio-magnification)
• 定义：指在生态系统的同一食物链上，由于 高营养级生物以低营养级生物为食，某种 元素或难分解的化合物在机体中的浓度随 营养级的提高而逐步增大的过程。
生物积累和生物放大
• 生物积累是指同一生物个体在生长发育 的不同阶段生物富集系数不断增加的 现象。
• 生物放大是指在同一食物ห้องสมุดไป่ตู้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。
活性物质的活性强弱和数量多寡。
如果在中性环境中，蛋白质往往呈 阴离子状态，易和金属阳离子结合—离 子吸附作用：
同时氨基醛含有羧基和氨基，它们都能 与金属相结合而形成金属螯合物：
许多氨基酸还含有一N基、一SH基等，也都能 与金属结合形成复杂的金属螯合环，稳定性增强。
生物体吸收污染物后，由于其特有的生物学特 征，可以降低污染物的毒性，从而使其在体内富集。
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。这些组分都 能和污染物特别是重金属相结合而形成稳定 的结合物，增加富集，也可消除或缓解重金 属的毒害作用。
这类物质有：糖类、蛋白质、脂肪类和核酸类以 及一些有机小分子。
• 有机分子对污染物结合能力的强弱和结合数 量的多少取决于：有机分子上能够与污染物相结合的
第六、污染物的物理稳定性 第七、污染物的化学稳定性 第八、污染物的生物稳定性 第九、污染物在溶液中的扩散能力 第十、污染物在生物体内的迁移能力
第三、不同生育期
生物在不同生育期接触污染 2500 物；体内富集量有明显差异。2000 对水稻对铅的富集顺序为
拔节期＞分蘖期＞苗期＞ 1500
抽穗期＞结实期。
1000
叶片和茎对铅的富集量也
是拔节期最大。
500
苗期 分蘖期 拔节期 抽穗期 结实期
0
根
茎
叶
谷壳和糙米的富集量则 2.000
不同．都是以结实期铅 1.800
始穗
富集量最高，其富集顺 1.600
扬花
序为：
1.400 1.200
灌浆
结实期＞苗期＞拔节期
1.000 0.800
＞抽穗期＞分蘖期。
0.600
乳熟 黄熟
0.400
完熟
小麦对六六六的吸收 0.200
也一样
0.000
小麦籽粒中666含量（mg/kg）
第四、不同生物种
• 不同生物种对污染物的吸收累积情况也存在差异。 • 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累积更多的汞。 • 几种杨树富集汞的强弱顺序：加拿大杨＞晚花杨＞早
杨＞辽杨。 • 8种水生植物对铜的吸收，规律为：苦草(2种)＞黑藻
＞水龙＞喜旱莲子草＞大藻＞心叶水车前＞水车前。
某些苔藓和地衣植物铅含量（mg/kg）
16000
细叶齿叶苔
14000
灰藓
12000
小角衣
10000
8000 6000
小曲尾藓
4000
地钱
波瓣活叶苔
茶责地衣
2000
0
第五、超积累植物和微生物
重金属在土壤和普通植物中的平均含量及 超积累植物的临界标准mg/kg.DW
超积累植物：能超量吸收和 元素 正常土壤 普通植物含量 超积累植物的临界标准
积累重金属的植物。
Cd
0.1
100
Jaffre等（1976）在他们的 Co 10 1
污染生态学
pollution ecology
第二章 生物富集
卜凡
第二章 生物富集
• 第一节 生物富集的概念 • 第二节 生物富集机制 • 第三节 影响生物富集的因素 • 第四节 研究生物富集的方法
第一节 生物富集的概念
➢ 生物从周围环境中吸收并积累某种元素或难分解化合物，导 致生物体内该物质的浓度超过环境浓度的现象——生物富 集（又称为生物浓缩）