第二章 生物富集

第二章生物富集第1頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(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(dǎo)致生物體內(nèi)該物質(zhì)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(nèi)污染物濃度/環(huán)境中污染物濃度第2頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)生物富集的機(jī)制生物學(xué)特性污染物的性質(zhì)污染物的濃度和作用時(shí)間環(huán)境特點(diǎn)富集與食物鏈第3頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月1、生物學(xué)特性生物學(xué)特性包括5個(gè)方面：第一、生物有機(jī)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，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月第一生物有機(jī)分子生物體內(nèi)能夠與污染物（尤其是重金屬）結(jié)合的有機(jī)分子包括：糖類、蛋白質(zhì)、脂肪類和核酸類以及一些有機(jī)小分子。有機(jī)分子對(duì)污染物結(jié)合能力的強(qiáng)弱和結(jié)合數(shù)量的多少取決于：有機(jī)分子上能夠與污染物相結(jié)合的活性物質(zhì)的活性強(qiáng)弱和數(shù)量多寡。第5頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月糖類：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(tuán)，可與金屬離子結(jié)合；蛋白質(zhì)：含有氨基和羧基，其中羧基可與金屬離子結(jié)合。在能夠與重金屬結(jié)合的蛋白質(zhì)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(jié)合形成絡(luò)合物或螯合物。核酸是極性化合物，既含有磷酸基團(tuán)又含有堿性基團(tuán)，在一定條件下可與金屬結(jié)合，目前知之甚少。第6頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月第二、生物器官生物不同器官對(duì)污染物的富集程度存在很大差異:魚類對(duì)Pb的積累表現(xiàn)為：鰓>內(nèi)臟>骨骼>肌肉。雞對(duì)Pb的積累表現(xiàn)為：骨骼>內(nèi)臟>肌肉>雞蛋。水稻對(duì)Pb的積累表現(xiàn)為：根>葉>莖>谷殼>米。第7頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月第三、不同生育期水稻不同生育期各器官Pb含量（mg/kg）第8頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月第9頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月第四、不同生物種第10頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月第11頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月第五、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，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月超積累植物研究簡史1885年，Baumann發(fā)現(xiàn)堇菜屬和遏藍(lán)菜屬植物的含Zn量大于1%；20世紀(jì)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(dá)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(fù)的研究成為植物學(xué)、生態(tài)學(xué)、土壤科學(xué)和環(huán)境科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。第13頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月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(biāo)準(zhǔn)mg/kg.DW元素正常土壤普通植物含量超積累植物的臨界標(biāo)準(zhǔn)Cd0.1100Co1011000Cr6011000Cu20101000Mn8508010000Ni4021000Pb1051000Se0.11000Zn507010000第14頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月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(fēng)子科（１９）黃楊科（１７）、茜草科（１２），其他７８種來自３１個(gè)不同的科。Ｚｎ的超積累植物主要是十字花科的遏藍(lán)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(lán)菜屬植物。Ｃｄ的超積累植物包括十字花科的遏藍(lán)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，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月2、污染物的性質(zhì)污染物的性質(zhì)包括：第一、污染物的價(jià)態(tài)第二、污染物的形態(tài)第三、污染物的結(jié)構(gòu)第四、污染物的相對(duì)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(xué)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(kuò)散能力第十、污染物在生物體內(nèi)的遷移能力第16頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月3、污染物的濃度和作用時(shí)間污染物的濃度越高、作用時(shí)間越長，則生物體內(nèi)污染物的富集量相對(duì)越多。第17頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月4、環(huán)境特點(diǎn)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(zhì)活化，植物富集量增加；土壤中大量有機(jī)質(zhì)和礦物質(zhì)的增加，降低植物對(duì)污染物的富集量；土壤類型能夠影響植物對(duì)污染物的