第三章 生物富集

ຫໍສະໝຸດ Baidu 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 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.
3.2.5富集与食物链 3.2.5富集与食物链
在生态系统中,污染物沿食物链流动过程 中,含量逐级增加,其富集系数在各营养 级中均可达到及其惊人的程度 以美国长岛河口区生物对DDT的富集为例, 以美国长岛河口区生物对DDT的富集为例, 大气3*10 mg/kg,水中浮游生物体0.04,富 大气3*10-6mg/kg,水中浮游生物体0.04,富 集系数1.3万倍,小鱼0.5,16.7,大鱼,2 集系数1.3万倍,小鱼0.5,16.7,大鱼,2, 833,海鸟,25,858,如果人吃鱼和海鸟, 833,海鸟,25,858,如果人吃鱼和海鸟, DDT就会在人体内大量富集,导致DDT中 DDT就会在人体内大量富集,导致DDT中 毒
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. 有很大差异.原因是各类器官的结 构和功能不同, 构和功能不同,与污染物接触时间 的长短, 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 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, 内脏〉骨骼〉 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〉 集量差别很大,根〉叶〉茎〉谷壳〉米 谷壳〉
酚类污染物具有较高的水溶性,易被生物 降解,但是苯酚的氯化程度高时溶解度下 降,如,五氯苯酚 除草剂具有较高的溶解度和低蒸汽压,易 从溶液中挥发而不宜发生生物富集 生物对甲基汞的富集能力很强,甲基汞具 有更高的化学稳定性
生物富集与生物对污染物的解毒能力 污染物渗透能力强弱即在生物体内穿透能 力的强弱,决定了污染物在生物体内富集 的部位不同.强的多富集在果肉,米粒, 弱则停留在果皮和米糠中 基质溶液中,污染物可溶态数量的多少直 接影响植物的吸收和富集. 重金属作为一种特殊的污染物,具有显著 的不同于其他污染物的特点.它不会降解, 可以大量被生物富集,在微生物的作用下, 可转化为毒性更强的状态,有被食物链放 大的倾向
3.2生物富集机制 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
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调查实验研究 优点在于污染物的富集是各种因素综合作用 的结果,与实际情况相符 确定一个污染区,以污染原为中心 1)环境调查:大气,土壤,水 2)植物:环境调查的同时,采集野生和栽培 植物,最好采集相同的植物便于比较. 3)动物:采集动物的肉和内脏等敏感部位. 大气,土壤 植物 动物 排出或器官富 集 水 浮游生物 高等水生植物 鱼 鸭, 人
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.
3.2.4环境特点 3.2.4环境特点
环境要素通过影响生物的生长发育和污染 物的性质来间接影响污染物的富集 土壤环境对植物的富集作用有十分重要的 影响 气态污染物主要通过气孔进入植物体,凡 是能影响光合作用的因素均能影响气态污 染物在植物体内的积累 鱼体内积累的汞都是甲级汞,湖底有机质 含量越高,水中的甲级汞含量低,鱼体的 含汞量很低
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 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
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 3.1生物富集的概念
黄会一等(1989)研究了木本植物对土壤 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 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 砷要多得多,淡水鱼的富集系数10-40,海 洋生物10-100倍. 洋生物10-100倍.
化学稳定性和高脂溶性是生物富集的重要 条件.例如:DDT稳定性高,脂溶性,水 条件.例如:DDT稳定性高,脂溶性,水 0.02mg/kg,脂中1.0× mg/kg,500万倍. 0.02mg/kg,脂中1.0×105mg/kg,500万倍. 有机磷农药和氨基甲酸酯类农药与有机氯 相比,较易被生物降解.水溶性强,在水 中易被有机质高的沉积物和酯类含量高的 水生生物吸收
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) 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阶段发生,常称为生物积累(bioaccumulation) 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). 生物放大(bio-magnification).
论文题目
简评你的家乡近十年来生态环境的变化, 分析造成环境污染的来源于根治办法. 大气污染对人体的危害,评价你的生活环 境中大气的质量及其改良的措施 生产绿色农产品的环境要求,以及生产上 我们要注意到的问题. 重金属污染的特点看山西省矿业的发展. 山西省的主要工业分布及可能产生的污染. 生活中的污染物的来源,迁移及危害.
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 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, 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, 部分富集污染物最高,要引起足够重视
三个重要特征: 1)体内元素含量大于一定的临界值, 2)植物吸收的重金属大部分分布在地 上部,即有较高的地上部/ 上部,即有较高的地上部/根浓度比, 3)植物有较高的耐重金属毒害性.
3.2.2污染物的性质 3.2.2污染物的性质
污染物的性质主要包括污染物的价态,形 态,结构形式,相对分子质量,溶解度或 溶解性质,物理稳定性,化学稳定性,生 物稳定性,在溶液中的扩散能力和在生物 体内的迁移能力等
3.2.3污染物的浓度和作用时间 3.2.3污染物的浓度和作用时间
生物体内污染物的富集量与环境中污染物 的浓度成正比,但富集系数与环境中污染 的浓度没有显著的正相关,相反有随污染 物浓度增高而逐渐下降的趋势.富集量不 仅与污染物浓度有关,还与作用时间密切 相关.污染物的浓度越高,作用时间越长, 则生物体内污染物富集量越多.美国科学 院(NAS)于1971年提出了剂量积累公式: 院(NAS)于1971年提出了剂量积累公式: 积累量F=kct 积累量F=kct
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.
5)超量积累的植物
Brook称能超量吸收和积累重金属的植物 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) hyperaccumulator) 这类植物已发现了360多种,其中大多为 这类植物已发现了360多种,其中大多为 十字花科植物,超量积累镍的植物为最 多,约50种. 多,约50种.
3)不同生育期 生物在不同生育期接触污染物, 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〉 育期施铅,根对铅的富集顺序为:拔节期〉 分蘖期〉苗期〉抽穗期〉 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〉 糙米的富集量顺序为:结实期〉苗期〉拔 节期〉抽穗期〉 节期〉抽穗期〉分蘖期
在研究环境污染物时,除了要监测大气, 水,土壤污染外,更要注意低浓度污染物 水,土壤污染外,更要注意低浓度污染物 的长时间作用,以及污染物在生态系统中 的长时间作用,以及污染物在生态系统中 沿食物链逐级富集的规律
3.3研究生物富集的方法 3.3研究生物富集的方法
模拟研究 优点在于影响富集的各种因素便于控制,便 于分析各个因素各自的作用于他们的综合 情况