污染生態(tài)學第一章

污染生態(tài)學

2011緒論生態(tài)學____根據(jù)Heackel定義:

生態(tài)學是研究有機體與其環(huán)境的全部關(guān)系的科學.生態(tài)學包括的對象:

有機體(個體)、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)和生物圈等不同的層次既然是這些層次與環(huán)境的全部關(guān)系，那么，環(huán)境一旦發(fā)生變化，這些原來穩(wěn)定的關(guān)系也必將隨之發(fā)生改變。一人類生存環(huán)境與社會的發(fā)展隨著20世紀工業(yè)、農(nóng)業(yè)發(fā)展，三廢（廢水、氣、渣）排放量和農(nóng)藥、化肥施投量急劇增加。從20世紀30年代開始污染不斷加重，環(huán)境不斷惡化，導致：莊稼受害；家畜(禽)中毒；自然生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性被破壞，導致全球環(huán)境變化；更嚴重的是人類生存環(huán)境受到威脅，公害病頻繁發(fā)生，癌癥和一些怪病發(fā)病率增加，新生兒怪胎率增加，人類健康水平普遍下降。一人類生存環(huán)境與社會的發(fā)展尤其二次世界大戰(zhàn)以后，情況更為嚴重?？萍己凸I(yè)的飛速發(fā)展給人類生活和生存環(huán)境帶來了兩方面的變化：物質(zhì)文明達到前所未有的新高峰，給人類社會帶來進步和幸福；環(huán)境破壞達到前所未有的程度，破壞了自然界中各種生物生存的自然環(huán)境，威脅人類生存和健康；以歷史上工業(yè)污染造成的公害事件為例歷史上各國發(fā)生的部分公害事件（列舉）時間地點事件危害后果1930.12比利時馬斯河谷SO2大氣污染事件死亡60多人1948.10.美國賓夕法尼亞多諾拉鎮(zhèn)SO2金屬元素復合污染事件發(fā)病5911人，死亡17人1952.12.英國倫敦黑煙霧事件死亡4000多人1961日本四日市SO2金屬元素復合污染事件大量呼吸道疾病、哮喘，痛苦而自殺1953-56日本氺俁市汞中毒事件（食用毒魚）中毒283人，死亡60人，腦神經(jīng)傷害，痛苦自殺1955-72日本福山縣神通川流域鎘污染稻田事件鎘中毒，破壞骨骼系統(tǒng)，骨質(zhì)變脆易折1968日本九州市愛知縣米糠油事件，米糠油生產(chǎn)混入多氯聯(lián)苯5000多人患病，16人死亡1979美國賓夕法尼亞三哩島核泄漏事件1986前蘇聯(lián)烏克蘭切爾諾貝利核電站4號反應堆爆炸引起核泄露13萬人疏散，1358人受傷，33人死亡，直接損失300億美元1984印度博帕爾邦農(nóng)藥廠毒氣泄漏事件6400人死亡，13.5萬人受傷，20萬人轉(zhuǎn)移1989美國阿拉斯加?？松凸居痛瑪R淺3.8萬噸原油泄漏污染數(shù)千里海岸線，海洋生態(tài)遭到嚴重破壞2000羅馬尼亞邊境城鎮(zhèn)奧拉迪亞金礦金礦含氰化物廢水泄漏事故流經(jīng)羅馬尼亞、匈牙利、南聯(lián)盟的歐洲大河之一蒂薩河及其支流嚴重污染，流域80%的魚類滅絕。我國近年來的公害事件也時常發(fā)生（列舉）時間地點事件及污染物危害后果1993.03河南安陽地下水污染(染料化工廢水)地下水污染，影響飲用和生產(chǎn)用水1993.04河南開封飲用水污染(有毒工業(yè)廢水)水源保護區(qū)內(nèi)化工廠排放廢物，污染飲用水源，數(shù)十萬人受害1993.07云南昆明盤龍江甲醛污染(甲醛)運輸車容器開裂，4t甲醛流入江中1993.08深圳清水河倉庫化學品庫爆炸(有毒化學品)死亡15人，經(jīng)濟損失2億元1993.08蘇州市內(nèi)312國道丙酮氰醇泄漏(丙酮氰醇)運輸車翻車，7.4t丙酮氰醇污染土壤，并污染地下水1994.03廣東陽山縣陽山砷污染(砷)運輸車翻入河中，1.5t砷污染水源1994.09廣州白蜆殼碼頭珠江農(nóng)藥樂果污染(樂果)農(nóng)藥廠藥罐落入珠江，污染自來水廠水源1995.03撫順市內(nèi)渾河渾河油污染(原油)炭黑廠16t原油泄入渾河,造成污染1995.08廣州新港油碼頭油輪泄漏(原油)外籍油輪原油泄漏，污染珠江水域2001.11河南洛陽氰化鈉泄漏運輸車翻車，9t氰化鈉泄漏污染水源2005.11吉林化工廠雙苯廠一個化工車間發(fā)生的連續(xù)爆炸有5人死亡，另有1人失蹤、2人重傷、21人輕傷，數(shù)萬居民緊急疏散.爆炸導致松花江江面上產(chǎn)生一條長達80公里的污染帶，生活水源嚴重污染.同時爆炸泄漏有毒氣體對周邊空氣造成污染.2005年11月13日吉化大爆炸造成哈爾濱和佳木斯等下游城市長時間斷水，導致下游（黑龍江?。┥a(chǎn)、生活受到嚴重影響。2003年12月23日．中石油位于重慶市開縣高橋鎮(zhèn)的天然氣井發(fā)生“12．23”特大井噴事故，大量含有硫化氫的氣體泄露，造成243人死亡，4000多人受傷，６萬多人疏散轉(zhuǎn)移，受災人數(shù)達9.3萬多人；６萬多人緊急疏散轉(zhuǎn)移事后對造成這次事故的責任人追糾法律責任二關(guān)于人類生存環(huán)境的思考鑒于如此嚴重的環(huán)境問題，

1998年美國科學雜志刊登了J.Lubcheneo

的文章《進入環(huán)境世紀》，指出人類居住的地球已成為“人類統(tǒng)治的星球”[1]科學雜志還組織了以此為標題的討論[2]

，并提出以下６個結(jié)論:1/3到1/2的陸地面積已經(jīng)被人類活動所改變工業(yè)革命以來，大氣中CO2濃度提高了30%人工固氮總量已經(jīng)超過了天然固氮總量被人類利用的地表淡水已經(jīng)超過可用總量的1/2地球上約1/4的鳥類物種已在過去2000年中滅絕接近2/3的海洋魚類資源已經(jīng)過捕或耗盡當前倍受關(guān)注的問題大量不易分解的新化學合成物質(zhì)被生產(chǎn)并釋放到環(huán)境中，引起一系列生物學后果，大部分后果目前尚未知；所有的化學、物理和生物的變化正在改變著地球系統(tǒng)的功能，因此引發(fā)出一系列倍受關(guān)注的問題：全球氣候變化大氣臭氧層的破壞生物多樣性喪失地球上各種生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能的改變進入環(huán)境的化學品全世界已知的化學品超過1000萬種全球化學品生產(chǎn)仍在急劇增長,每年約有500-1000種新化學品進入市場每年有3-4億噸有害物質(zhì)進入環(huán)境UNEP1990年報告(IRPTC),全世界每天使用的化學品超過70000種,包括藥品和農(nóng)藥隨著世界人口增長,生產(chǎn)的發(fā)展和生活水平不斷提高,人類對化學品的以來程度越來越高,因此化學品構(gòu)成的潛在威脅也越來越大.人類針對不斷發(fā)生的環(huán)境公害事件的反應20世紀60年代，相繼出版一些了悲觀情緒的代表作品：

《寂靜的春天》，《上帝救救我們吧》，《科學家救救我們吧》。美國科學家福斯特1960在《科學》雜志發(fā)表論文”世界末日“震驚世界。作者分析全球人口、資源、環(huán)境等資料，提出警告：如果不注意環(huán)境保護，世界末日將是2026年11月23日，星期五。增強了環(huán)境危機感，促使人們注意環(huán)境問題，減少污染，恢復生態(tài)。為了研究污染物使生物受害的原因以及防治措施，人們已開展許多涉及環(huán)境污染和生態(tài)環(huán)境方面的研究：污染物在環(huán)境及生態(tài)系統(tǒng)中遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律生物受害機理、凈化機制污染物沿食物鏈的富集規(guī)律和人體受害機理生物抗性形成原因和生物防治污染的工程措施在上述研究的基礎上形成了一門新的生態(tài)學分支科學

——污染生態(tài)學日本福島核事件給世界主要持核國家所帶來的不同程度影響，許多國家停止了核電計劃，如：菅直人宣布中止核能源發(fā)展計劃；瑞士政府立即宣布中止對現(xiàn)有5座核電站的更新改造計劃；意大利隨后宣布終止核能計劃；德國等國家推出了退出核能的政策；中國提出暫停其核計劃，重新進行安全評估。污染生態(tài)學概念及研究內(nèi)容污染生態(tài)學是以生態(tài)系統(tǒng)理論為基礎，用生物學、化學、數(shù)學分析等方法研究在污染條件下生物與環(huán)境之間相互關(guān)系的規(guī)律，包括下列內(nèi)容：研究生物受污染后的生活狀態(tài)、受害程度，以確定受害閾值和致死計量；研究生物對污染物的吸收，污染物在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)移、富集、降解規(guī)律，以采取生物凈化的有效措施；研究污染物沿食物鏈（網(wǎng)）逐級富集的規(guī)律，以避免或減少污染物通過食物鏈進入人體，避免對人體健康構(gòu)成威脅；研究生態(tài)系統(tǒng)接受污染物的負荷能力，以確定生態(tài)系統(tǒng)的容量，預測環(huán)境質(zhì)量變化趨勢，提出綜合防治措施和生物監(jiān)測指標；研究污染條件下生態(tài)系統(tǒng)能流、物流規(guī)律，以發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)總體凈化環(huán)境的生態(tài)效益，達到保護環(huán)境、造福人類的目的。污染生態(tài)學研究方法污染生態(tài)學研究方法是把生態(tài)系統(tǒng)作為一個整體來研究生物與受污染環(huán)境之間關(guān)系，包括野外調(diào)查，模擬試驗等：4.根據(jù)各類模型，制定環(huán)境規(guī)劃和區(qū)域整體凈化措施。利用生物、化學等方法，研究污染物在生態(tài)系統(tǒng)中的遷移、轉(zhuǎn)化規(guī)律，以及在生態(tài)系統(tǒng)個單元之間的積累規(guī)律；2.研究生態(tài)系統(tǒng)中污染物遷移過程中生物吸收、富集、降解規(guī)律，生物受害狀況與機制、生物抗性形成以及利用生物凈化環(huán)境的可行性措施；3.研究污染物對生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的影響，建立生態(tài)模型，闡明污染物對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和生物產(chǎn)量的影響，預測今后生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展趨勢以及采取的相應的對策；生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

無機環(huán)境（生境）生物群落基質(zhì)——巖石，沙礫，泥土媒質(zhì)——水，空氣，土壤能源——太陽能，地熱物質(zhì)代謝原料CO2,H2O,O2營養(yǎng)鹽分（無機）腐殖質(zhì)（有機）生產(chǎn)者（自養(yǎng)）植物光合作用植物化學合成生態(tài)系統(tǒng)消費者－動物（異養(yǎng)）草食動物肉食動物雜食動物分解者——有機營養(yǎng)微生物（異養(yǎng)）人類活動向生態(tài)系統(tǒng)的排放的污染物生產(chǎn)和生活過程中向大氣、土壤和水體排放的污染物：重金屬污染物排放（冶金、礦山、機械制造、紡織、印染等）；化學工業(yè)污染物排放（化工、造紙、紡織、印染、食品等工業(yè)）；有毒氣體排放（化工、冶金等）；汽車尾氣排放（生產(chǎn)、生活）；生活污染物排放（生活垃圾，生活污水等）；有毒物質(zhì)泄漏（化工）；輻射（核工業(yè)）；噪音；其他。生產(chǎn)生活中，通過使用化學品排放的污染物：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的農(nóng)藥和化肥；日常生活中使用的殺蟲劑，洗潔劑等化學日用品。第一章

污染物在生物體內(nèi)的吸收和遷移規(guī)律生物體對污染物吸收、遷移是研究污染物在生物體內(nèi)富集、毒害、生物降解、抗性作用的基礎，也是污染物對生物體產(chǎn)生生理、生態(tài)、分子、遺傳效應的第一步。第一節(jié)污染物的概念、性質(zhì)及分類一、污染物的概念污染物（pollutant):進入環(huán)境后使環(huán)境正常組成發(fā)生直接或間接有害于生物生長、發(fā)育和繁殖的變化的物質(zhì)。

二、污染物性質(zhì)污染物具備的第一個性質(zhì)是，必須在特定環(huán)境中達到一定的數(shù)量和濃度，并持續(xù)一定的時間；具有易變性，污染物在一定環(huán)境中易發(fā)生轉(zhuǎn)化

（物理、化學、生物的反應）

三、污染物的來源和分類按污染物的來源：自然來源人為來源（工業(yè)、交通、農(nóng)業(yè)、生活、事故、戰(zhàn)爭污染）按受污染物影響的環(huán)境要素：大氣污染物水體污染物土壤污染物按污染物形態(tài)：氣體污染物液體污染物固體污染物按污染物性質(zhì)：化學污染物（無機、有機）物理污染物（噪聲、微波輻射、放射性污染）生物污染物（病原體等）按物理化學性狀：一次性污染物二次性污染物

《中國大百科全書。環(huán)境科學卷》比如，海灣戰(zhàn)爭油污染事件

1990年8月2日至1991年2月28日海灣戰(zhàn)爭期間，先后泄入海灣的石油達150萬噸。1991年多國部隊對伊拉克空襲后，科威特油田到處起火。1月22日科威特南部的瓦夫臘油田被炸，濃煙蔽日，原油順海岸流入波斯灣。隨后，伊拉克占領(lǐng)的科威特米納艾哈麥迪開閘放油入海?？颇喜康妮斢凸芤驳教幤屏?，原油滔滔入海。1月25日，科接近沙特的海面上形成長16公里，寬3公里的油帶，每天以24公里的速度向南擴展，部分油膜起火燃燒黑煙遮沒陽光，伊朗南部降下粘糊糊的“黑雨”。至2月2日，油膜展寬16公里，長90公里，逼近巴林，危及沙特。迫使兩國架設浮攔，保護海水淡化廠水源。這次海灣戰(zhàn)爭釀成的油污染事件，在短時間內(nèi)就使數(shù)萬只海鳥喪命，并毀滅了波斯灣一帶大部分海洋生物。

四、生物對污染物吸收、遷移的基本概念安全濃度（safeconcentration)

生物與某種污染物長期接觸，不會產(chǎn)生受害癥狀時的濃度；最高允許濃度（maximumallowconcentration)

在生物的整個生長期內(nèi)，或某特定敏感期內(nèi)，污染物對生命活動能力或生產(chǎn)力產(chǎn)生明顯影響前的濃度；

實踐中的最高允許濃度是特定行業(yè)的人為規(guī)定標準，如《食品衛(wèi)生標準》《國家飲用水標準》等，對于不同行業(yè)和應用目的，標準中的指標有一定差異。一般針對人類食用或飲用的標準最嚴格。如國家對蔬菜中重金屬殘留有嚴格的規(guī)定；效應濃度（effectiveconcentration）生物開始出現(xiàn)受害癥狀，并且隨接觸時間延長，受害癥狀加重。這種使生物開始出現(xiàn)受害癥狀的污染物濃度成為效應濃度。以EC50,EC70等表示；致死濃度（lethalconcentration)，致死閾值污染物濃度繼續(xù)上升并達到一定濃度，生物開始死亡，這時的污染物濃度為致死濃度。以LC50,LC70,LC90,LC100表示第二節(jié)植物對污染物的吸收與污染物的遷移一、植物對污染物的吸收

污染物有不同類型，因此植物吸收的方式也不同。

1.植物對氣態(tài)污染物的粘附和吸收葉片是主要吸收器官.隨著大氣污染加劇，各種有害氣體在大氣中的濃度增加，如：SO2,NOx,氟化物，光化學煙霧，飄塵，降塵等飄落并黏附在葉表面;

(1).

粘附條件：葉表面積、葉面的粗糙程度、葉表面分泌物等，如：枝葉分泌油脂、粘液的植物：云杉、側(cè)柏、油松、馬尾松等；葉面積大，表面粗糙的植物：楊梅、榆、樸、木槿、草莓等；葉片堅挺的植物：大葉黃楊等(2).吸收：氣孔和皮孔是植物與大氣進行物質(zhì)交換的主要通道。同時也就成為吸收大氣污染物的主要部位。有害氣體通過氣孔進入植物體內(nèi)，損傷植物代謝，比如：SO2通過氣孔進入葉片，被葉肉吸收，導致氣孔調(diào)節(jié)功能癱瘓；光化學煙霧（主要成分O3）通過氣孔進入葉片，損傷柵欄組織。2.植物對水溶態(tài)污染物的吸收

土壤水溶態(tài)污染物主要是重金屬鹽類。植物根系是主要吸收器官，葉片也有部分吸收功能。(1).水溶態(tài)污染物到達植物根（葉）表面

通過二個途徑：①質(zhì)體流途徑,污染物隨蒸騰拉力，在植物吸收水分時，隨水流到達根部；

②擴散途徑，污染物通過擴散到達根系表面。

土壤中重金屬擴散一般遵循Fick

第二法則，離子平均擴散距離為：

式中D是擴散系數(shù)（cm2/s);T是時間（s);

到達根系表面的金屬污染物是否被吸收，還決定于污染物種類、數(shù)量、土壤特性、以及植物特性等(2).水溶性污染物的細胞壁吸附及擴散①細胞壁吸附

植物細胞壁是污染物進入細胞的第一道屏障，壁中的果膠成分提供大量結(jié)合位點，使大量污染物結(jié)合在細胞壁中。如Pb首先被細胞壁吸附，與帶負電荷的”道南“相（帶負電荷有機大分子）結(jié)合(見圖1);②自由空間的非代謝性擴散吸附達到平衡后，Pb沿細胞壁的水分自由空間沉積、遷移(擴散過程)③透過質(zhì)膜進入細胞質(zhì)當外界重金屬污染物(Pb)濃度足夠大時，就會透過細胞壁，穿過質(zhì)膜進入細胞質(zhì)（見圖2）圖1

500mg/L的Pb

處理玉米5d，沿根細胞壁沉積大量Pb

（彭鳴等，1989）圖2

500mg/L的Pb

處理5d，玉米根細胞壁以及進入細胞質(zhì)中的Pb（彭鳴等，1989）由上述過程看，細胞壁和質(zhì)膜都是金屬污染物進入細胞內(nèi)部的屏障金屬離子透過質(zhì)膜進入細胞后，在細胞內(nèi)的亞細胞分布根據(jù)不同植物和重金屬離子特性而不同（見下表）果膠主要骨架是由半乳糖醛酸（galacturonicacid）構(gòu)成。半乳糖中第六個碳上原本接的是羥基－OH，若氧化為羧基，則變成半乳糖醛酸。水溶污染物透過細胞膜進入細胞的過程目前認為有2種方式，且都與膜結(jié)構(gòu)有關(guān)：①被動擴散：順著污染物濃度梯度或細胞膜電化學勢梯度流動;

溶液中吸收的金屬污染物以非共質(zhì)體方式擴散進入根冠細胞層；如植物最初對鉛的吸收主要靠細胞內(nèi)自由空間的非代謝性擴散運動。比如環(huán)境中，鉛首先被細胞壁吸附，與細胞壁上“道南‘相結(jié)合。結(jié)合達到平衡后，才有粗顆粒鉛沿細胞壁水分自由空間沉積和遷移②主動轉(zhuǎn)運：需要能量的轉(zhuǎn)運過程，一般逆濃度梯度跨膜轉(zhuǎn)運.

如大豆中Cd的亞細胞分布，約70%Cd沉積在細胞質(zhì)中,8%-10%結(jié)合在細胞壁和其他細胞器中(weigel1979;Fujita1985)。

但是Pb沉積于細胞壁的比例高達77%-79%。因為二者的可溶性成分比例不同：Cd:45%-69%;Pb：0.2%-3.8%；黃瓜、菠菜細胞各組分Cd含量及分配率植物部位各組分Cd含量（Cd

ug/g鮮組織）Cd的分配率（％）胞壁，未破碎殘渣細胞核成分線粒體成分核蛋白成分可溶性組分合計胞壁未破碎殘渣細胞核成分線粒體成分核蛋白成分可溶性組分黃瓜莖葉5.520.971.0517.1215.74356.16.76.345.8根107.313.7111.220.21152.8285.337.64.83.90.153.6菠菜莖葉0.280.030.020.030.791.1323.92.522.269.4根44.3640.6318.524.4585.43193.522.9219.62.245.2黃瓜、菠菜細胞各組分Pb含量及分配率植物部位各組分Pb含量（Pb

ug/g鮮組織）Pb的分配率（％）胞壁，未破碎殘渣細胞核成分線粒體成分核蛋白成分可溶性組分合計胞壁未破碎殘渣細胞核成分線粒體成分核蛋白成分可溶性組分黃瓜莖葉210.929.9211.810.42747710.97.70.73.8根2482200.7124.316.119.3284287.37.14.40.60.7菠菜莖葉151.5288.41.55194.477.914.44.30.82.5根4636235.5304.129.712521788.94.55.80.60.2由于膜脂質(zhì)雙分子層嵌有蛋白質(zhì)的特異載體分子，細胞膜透過機理可歸納為以下幾個方面：⑴流動輸送生物膜具有孔隙，水溶性化學物質(zhì)和直徑﹤8.4nm的非脂溶性粒子化合物隨水流通過細胞膜；⑵脂質(zhì)層受控擴散脂溶性化合物在水中擴散以乳液狀存在，當與生物膜接觸時部分脂溶性化合物溶解在細胞膜中，再借助擴散作用進入細胞內(nèi)；脂溶性化合物進入細胞的速度受水——生物膜之間的分配系數(shù)和分子量制約，分子量小，通過速度快；⑶媒介輸送與能動載體輸送生物膜內(nèi)的載體作為媒介，在生物體內(nèi)轉(zhuǎn)運輸送化合物。媒介輸送能量為濃度比；能動載體輸送的能量為生物化學反應；前者為被動運輸（passivetransport);后者為主動運輸（activetransport)二、污染物在植物體內(nèi)的遷移污染物根表面吸收橫穿根中柱進入導管隨蒸騰拉力向地上部移動穿過根表面的無機離子通過二種途徑到達內(nèi)皮層：①非共質(zhì)體通道無機離子和水在根內(nèi)橫向遷移到達內(nèi)皮層是通過細胞壁和胞間隙等質(zhì)外空間（外部空間，質(zhì)外體）②共質(zhì)體通道通過細胞內(nèi)原生質(zhì)流動和通過細胞之間連接的細胞質(zhì)通道遷移重金屬在根內(nèi)橫向遷移的不同方式以最常見的Cd,Pb為例：Cd污染物以共質(zhì)體方式在玉米根內(nèi)橫向遷移，可溶性成分比例大，約45－69%，與共質(zhì)體方式遷移有關(guān)；Pb以非共質(zhì)體方式遷移,也與其可溶性低(0.2-3.8%)有關(guān)；X射線顯微分析，外界濃度較低時，皮層Cd積累小于中柱，中柱離子濃度升高表明主動運輸過程占主要地位；高濃度時，Cd以非共質(zhì)體形式遷移，也通過質(zhì)膜被動滲透，在細胞內(nèi)擴散；（見表3）Cd通過共質(zhì)體方式進入中柱，積累速度就快，能在中柱與導管之間形成擴散梯度，沿著這個梯度，Cd不斷進入導管。表3不同濃度Cd處理5dX射線顯微分析玉米根中Cd含量濃度(mg/L)組織凈積分相對含量(%)對照根0010皮層187.02中柱3015.03導管178.12木質(zhì)部薄壁組織41.82葉30.8625皮層184.24中柱4513.92導管2112.58木質(zhì)部薄壁組織247.69葉32.2850皮層7812.64中柱366.06導管3014.5木質(zhì)部薄壁組織619.75葉502.8彭鳴等，1989鉛以非共質(zhì)體方式在玉米根內(nèi)移動，可溶性成分比例小，約0.2-3.8%,因此大部分沉積于細胞壁（77-70%）；

X射線顯微分析，皮層組織中Pb含量最高，進入中柱后，Pb的凈積分和相對含量明顯下降；由于凱氏帶阻擋，Pb只能通過胞間聯(lián)絲進入中柱；木質(zhì)部薄壁組織具有主動吸收、積累離子的能力，積累了較多的Pb。（見表4）表4不同濃度Pb處理5d,X射線顯微分析玉米根中Pb含量濃度(mg/L)組織凈積分相對含量(%)對照根00100皮層5724.5中柱5611.43導管134.08木質(zhì)部薄壁組織246.83500皮層27231.51中柱4813.49導管411.93木質(zhì)部薄壁組織14031.881000皮層54153.46中柱22840.61導管58039.79木質(zhì)部薄壁組織58039.79彭鳴等，1989污染物遷移的其他特性雙向性，污染物可以由根部向地上部遷移；同時葉片吸收的污染物也可以運送到根部；不同污染物在植物體內(nèi)遷移、分布規(guī)律有差異；污染物易變性使其以不同形態(tài)結(jié)合方式在植物體內(nèi)運輸；吸收部位不同，運輸速率不同:成熟部位吸收的，運輸速率低；生長旺盛部位吸收的，運輸速率高；與植物不同發(fā)育階段有關(guān)，比如禾谷類作物抽穗前10天吸收的離子最容易向地上運輸。第三節(jié)動物對污染物的吸收與污染物遷移一、動物體對污染物質(zhì)的吸收①吞噬細胞吞食粉塵顆粒（D<5nm);②有毒物質(zhì)長期滯留肺部；③肺泡對脂溶性、非脂溶性分子和離子有高通透性，易進入血液快速引起中毒；制鞋及箱包生產(chǎn)工人苯中毒,采石\礦山\石料加工企業(yè)粉塵危害等2、經(jīng)消化道吸收①消化道是動物吸收污染物的主要途徑，而腸粘膜是吸收污染物的主要部位。小腸粘膜上的絨毛使吸收面積增加約600倍；②腸道污染物吸收量因污染物化學形態(tài)不同有很大差異，如甲基汞，脂溶性，可隨脂類物質(zhì)被消化道吸收，吸收率>95%,遠大于離子汞；3、經(jīng)皮膚或其他途徑吸收經(jīng)皮膚吸收有2個階段：①污染物以擴散方式通過表皮（表皮是最重要的屏障）②污染物以擴散方式通過真皮1、經(jīng)呼吸道吸收二、污染物通過動物細胞膜的方式動物與植物不同，通過攝食和呼吸吸收污染物。污染物進入體內(nèi)后通過細胞膜的轉(zhuǎn)運方式有2種：被動運輸

passivetransport2.特殊轉(zhuǎn)運

specializedtransport簡單擴散(simplediffusion):膜兩側(cè)化學物分子順濃度梯度擴散濾過作用(filtration):環(huán)境污染物透過生物膜親水性孔道的過程載體轉(zhuǎn)運(主動轉(zhuǎn)運)(activetransport):化學物質(zhì)伴隨能量消耗由低濃度向高濃度處轉(zhuǎn)運以透過生物膜的過程.

膜動轉(zhuǎn)運:固態(tài)顆?；蛞旱闻c膜上的特殊蛋白親和,改變此處膜表面張力,引起外包或內(nèi)凹,將異物包圍進入細胞.包圍固態(tài)顆粒,稱”吞噬作用”;包圍液態(tài)物質(zhì),稱”胞飲作用”易化擴散(幫助擴散,載體擴散)(facilitateddiffusion):利用載體由高濃度向低濃度轉(zhuǎn)運的過程三、污染物在動物體內(nèi)的遷移與排除⑴腸道吸收Cd進入肝臟：①進入肝臟促進金屬硫蛋白合成②在肝臟與合成的金屬硫蛋白結(jié)合進入血液：①與高分子蛋白質(zhì)結(jié)合，形成蛋白－金屬復合物②輸送到腎以外的其他器官③在紅細胞中，與血紅蛋白和金屬硫蛋白結(jié)合大多數(shù)汞化合物易揮發(fā)，因此易通過呼吸道進入體內(nèi)，并且不易被粘膜吸附阻攔，因此，容易到達肺部。肺泡對汞吸收率極高。遷移與積累，以金屬Cd和Hg為例：⑵肺部吸收Hg進入血液:②向各不同組織轉(zhuǎn)移:ⅰ金屬汞極易通過血腦屏障到達腦中樞，并很快被氧化為Hg2+，很難從腦中排除

ⅱ腎、肝、脾，甲狀腺積累。分布遍及所有臟器。①和紅細胞或血漿中的蛋白質(zhì)結(jié)合第四節(jié)微生物對污染物的吸收一、微生物細胞吸收污染物的機理污染物結(jié)合到細胞壁3種機制：

①離子交換反應②沉淀作用③絡合作用細胞壁固定污染物的性質(zhì)和能力與壁的化學成分和結(jié)構(gòu)相關(guān)。如革蘭氏陽性菌細胞壁有一層厚的、呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的肽聚糖，其官能團的負電荷具有離子交換性質(zhì)，與正電荷陽離子進行交換反應。磷壁質(zhì)酸(磷酸二酯:[－COOH])糖醛酸磷壁質(zhì)酸羧基:[－COOH]離子交換性質(zhì)肽聚糖G+G--肽聚糖化學組分和一級結(jié)構(gòu)細胞壁表面的磷壁質(zhì)酸和糖醛酸磷壁質(zhì)酸連接到網(wǎng)狀肽聚糖上.磷壁質(zhì)酸和糖醛酸磷壁質(zhì)酸的羧基使細胞壁帶負電荷,具有離子交換性質(zhì),與溶液中陽離子發(fā)生交換反應二、影響微生物吸收污染物的因素自然條件下pH值、污染物濃度、溫度等因素都影響微生物對污染物吸收。pH對芽枝狀枝孢AS3.3995吸附Au3+的影響.隨pH升高,吸附率降低Au3+的濃度對吸附作用的影響，濃度越低，吸附速度越快三、微生物在自然環(huán)境中的作用與地位

微生物個體小，種群龐大，在自然界物質(zhì)循環(huán)和生態(tài)平衡中發(fā)揮巨大的作用1，物質(zhì)循環(huán)中的作用生物地球化學循環(huán)（biogeochemicalcycle)是物質(zhì)在生物與非生物之間反復交換和運轉(zhuǎn)的過程。微生物在構(gòu)成生命的5大化學元素（C，H，O，N，P，S）循環(huán)中擔任了主要角色；在Fe，Mn，K，Mo等其他生命元素轉(zhuǎn)化過程中也起重要作用2，生態(tài)平衡中的作用自然界中生物能量流依次為：太陽能、綠色植物與光合細菌化學能、食肉動物化學能、異養(yǎng)微生物化學能。這樣在不同生物之間以食物形式形成能量傳遞鏈——食物鏈。微生物在生態(tài)系統(tǒng)三個功能群中，既有生產(chǎn)者（如藻類、藍細菌、光合細菌），又有消費者（寄生菌、異養(yǎng)微生物）。因此，在維持生態(tài)系統(tǒng)平衡中具有非常關(guān)鍵的作用。微生物生態(tài)平衡的三個方面群落內(nèi)平衡群落間平衡生物群落與自然環(huán)境平衡四、環(huán)境污染對微生物物質(zhì)循環(huán)的影響人類生產(chǎn)活動改變了地球環(huán)境，CO2升高，溫室效應加強；O3減薄，UV-B增強；有毒物質(zhì)排放等，使生存環(huán)境惡化；不利的環(huán)境因素導致大量土居生物死亡，打破了原有的生態(tài)系統(tǒng)平衡。污染導致一些地區(qū)一些類群生物大量生長，另一些類群消失，生物群落生態(tài)失衡；

比如污染（重金屬，石油，農(nóng)藥，等）抑制了固氮與硝化細菌生長，刺激一些分解微生物生長，使微生物生態(tài)失衡，進而影響自然界物質(zhì)循環(huán)。有可能導致自然界C，H，O，N，P，S等元素循環(huán)紊亂，使生物失去生存的基本條件。第五節(jié)影響植物吸收、遷移污染物的因素影響植物吸收、遷移污染物的主要因素：①不同植物種的生物學、生態(tài)學特征②污染物的種類、形態(tài)、物化性質(zhì)③外界環(huán)境因子特點一、植物種的生物學、生態(tài)學特征不同植物有其特有的生物學和生態(tài)學特征，因此對污染物的吸收積累量差異很大。植物蕨類植物向日葵(雙子葉)菊花(雙子葉)Cd吸收量（mg/kg)1200400180酸性土壤中，石松科一些植物，如石松、鋪地蜈蚣、地刷子等，牡丹科的野牡丹、鋪地錦等可富集大量的鋁；植物生長環(huán)境灰分金屬含量黃芪含硒土壤15000mg/kg紙皮樺含汞土壤1150mg/kg十字花科植物含鎳土壤5-10%野百合含鈷土壤1.80%生態(tài)型之間的差異

生長在污染區(qū)的生態(tài)型在生理、生化和遺傳上都發(fā)生了相應的變化，形成了與被污染環(huán)境相適應的具有特定抗性的生態(tài)型。如

長期生長在冶煉廠污染區(qū)Hisbiscus

種(木槿)，其吸收鉛的能力遠遠大于生長于非污染區(qū)的同種植物，形成了抗鉛生態(tài)型。生態(tài)型對污染物吸收差異較為復雜，與多種因素有關(guān)：吸收面積不同，沉水植物吸收面積大于浮水和挺水植物濕生、沼生植物生長環(huán)境是還原性土壤，重金屬多被硫化物等陰離子結(jié)合沉淀中生、旱生植物生長土壤處于氧化狀態(tài)，重金屬處于離子狀態(tài)，易被吸收此外，暴露時間長短，植物不同生育期，污染劑量，降雨，氣溫，日照等因素都會影響植物對污染物的吸收。二、污染物種類及其特性差異因污染元素特性差異，植物對不同原素吸收有很大差異，如對Cr,Hg,As,Cd

的吸收：化學元素巖石的克拉克值(%)陸生植物灰分平均含量（mg/kg）生物吸收系數(shù)元素生物吸收序數(shù)Cr8.3×10-35×10-40.0n微量攝取元素Hg8.3×10-6n×10-6-n×10-50.n-n中度攝取元素As1.47×10-45×10-4n強度攝取元素Cd1.3×10-5n×10-4n強度攝取元素元素吸收系數(shù)：植物灰分中某元素含量/環(huán)境中某元素含量同一原素不同價態(tài)植物吸收系數(shù)差異也很大離子價態(tài)水稻吸收系數(shù)Cr3+0.032Cr6+0.056化合物解離常數(shù)越大，越易被植物吸收：

解離常數(shù)：CdS<CdSO4<CdI2<CdCl2,

水稻中積累率之比：1/1.9/3.7/3.9三、pH值對植物吸收和遷移污染物的影響大多數(shù)金屬鹽在土壤中的溶解度受pH值影響，pH值降低導致碳酸鹽和氫氧化物結(jié)合態(tài)的重金屬的溶解和釋放，增加吸附態(tài)重金屬釋放。以Cd為例，碳酸鹽、磷酸鹽和氫氧化物的Cd

溶解度與pH值呈負相關(guān)，即鎘離子濃度隨pH增大而減少

Cd在土－水系統(tǒng)中的遷移特征土壤對鎘吸附量與pH的關(guān)系pH值越小，四種土樣對鎘離子吸附率越小，說明溶液中有越多的游離態(tài)Cd，即生物有效態(tài)Cd增加，易被生物吸收。pH值對水體中沉積的重金屬化學穩(wěn)定性的影響水體pH值對沉積物中Zn和Cd化學穩(wěn)定性的影響（Jeroml,1980)

pH值升高，Zn,Cd趨于穩(wěn)定；低pH值時，水體沉積物中，生物可給態(tài)和可交換態(tài)的Zn,Cd濃度明顯增加；天然水體中膠體水合氧化物的吸附、共沉淀是控制沉積物中鉛、鋅釋放的重要機制；硫化物、有機物和碳酸鹽結(jié)合態(tài)是控制汞、鎘釋放的重要機制低pH值氧化性水體中，上述組分結(jié)合的金屬易被釋放，因此易被植物吸收四、氧化還原電位重金屬一般都屬于過渡元素，在不同的氧化還原狀態(tài)下有不同的形態(tài)，因而植物吸收也不同；硫化物則是重金屬難容化合物的主要形態(tài)，硫的氧化還