污染生態(tài)學(xué)課件

第一章污染物在生物體內(nèi)的

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、毒害以及生物體解毒、抗性作用的基礎(chǔ)．是污染物對生物體產(chǎn)生生理、生態(tài)、遺傳及分子毒性效應(yīng)的第一步。本章介紹污染物的基本概念、性質(zhì)、分類以及生物對污染物的吸收、遷移規(guī)律，最后闡述影響植物吸收、遷移污染物的幾個(gè)主要因素。第一節(jié)污染物的概念、性質(zhì)及分類一、污染物的概念

《辭?！返亩x是：進(jìn)入環(huán)境后能直接或間接危害人類的物質(zhì)，如火山灰、二氧化硫、汞等。

《中國大百科全書·環(huán)境科學(xué)卷》解釋為：進(jìn)入環(huán)境后使環(huán)境的正常組成發(fā)生育接或間接有害于人類的變化的物質(zhì)。這兩種解釋都把污染物的作用對象僅指向于人類，而污染生態(tài)研究的污染物作用對象包括人在內(nèi)的所有生物。因而污染物可作如下定義：進(jìn)入環(huán)境后使環(huán)境的正常組成發(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)。

污染物有自然排放的，也有人類活動(dòng)產(chǎn)生的。

環(huán)境科學(xué)研究的主要是人類生產(chǎn)和生活排放的污染物。

二、污染物的性質(zhì)

(一)一種物質(zhì)成為污染物，必須在特定的環(huán)境中達(dá)到一定的數(shù)量或濃度，并且持續(xù)一定的時(shí)間。

只有高于一定數(shù)量、濃度、持續(xù)時(shí)間一定時(shí)間才會(huì)產(chǎn)生影響（二）污染物再環(huán)境中發(fā)生轉(zhuǎn)化，即具有易變性。

如農(nóng)藥會(huì)分解

三、污染物的分類1、來源分：自然、人為2、環(huán)境因素分：大氣、水土、土壤3、形態(tài)分：氣體、液體、固體4、性質(zhì)分：化學(xué)、物理、生物5、物理化學(xué)性質(zhì)的變化分：

一次、二次

p5第二節(jié)有關(guān)生物對污染物吸收

遷移的幾個(gè)基本概念一、安全濃度(safeconcentration)

生物與某種污染物長期接觸，仍未發(fā)現(xiàn)受害癥狀．這種不會(huì)產(chǎn)生受害癥狀的濃度稱為安全濃度。二、最高允許濃度(maximuma11owconcentration)

生物在整個(gè)生長發(fā)育周期內(nèi)，或者是對污染物最敏感的時(shí)期內(nèi)，污染物對生物的生命活動(dòng)能力和生產(chǎn)力沒有發(fā)生明顯影響的濃度，稱為最高允許濃度。

三效應(yīng)濃度

超過最高允許濃度，生物開始出現(xiàn)出現(xiàn)受害癥狀的濃度。EC50、EC70、EC80、EC90，表示改濃度下有50％、70％、80％、90％的生物出現(xiàn)受害癥狀

四、致死濃度(lethalconcentration)

當(dāng)污染物濃度繼續(xù)上升到某一定濃度，生物開始死亡，這時(shí)的濃度稱為致死濃度．也稱致死閾值。

用LC50、LC70、Lc90、LC100分別代表毒害致死50％、70％、90％、100％的個(gè)體的閾值。甲基汞周致死閾值：0.2mg/人（按0.0033mg/kg計(jì)）總汞周致死閾值：0.32mg/人（按0.005mg/kg計(jì)）鎘周致死閾值：0.4～0.5mg/人按0.0067～0.083mg/kg計(jì)）鉛周致死閾值：3.02mg/人（按0.05mg/kg計(jì)）第三節(jié)植物對污染物的吸收一、植物對污染物的吸收

（一）植物對大氣污染物的黏附和吸收種類：SO2、NOx光化學(xué)煙霧、飄塵、浮塵降塵。

過程：1、黏附和吸收

2、氣孔、皮孔進(jìn)入。

（二）植物對水溶態(tài)污染物的的吸收

1，污染物到達(dá)植物根部途徑兩個(gè)：1）、質(zhì)體流途徑（主要途徑）

2）、擴(kuò)散

（二）、植物對水溶態(tài)污染物的吸收

1、污染物到達(dá)植物表面（根和葉）到達(dá)根的表面兩個(gè)途徑：

A、質(zhì)體流途徑（massflow）

在蒸騰拉力的作用下，隨水流到達(dá)根的表面。

B、擴(kuò)散途徑

濃度梯度的擴(kuò)散到達(dá)表面。重金屬移動(dòng)速度(擴(kuò)散)是很慢的（Zn2+：3×10-10cm/s,Mn:3×10-8cm/s

），只是靠近根部的重金屬才能通過擴(kuò)散作用到達(dá)根表面。所以污染物主要通過質(zhì)體流途徑到達(dá)根表面。

到達(dá)莖、葉表面：

A、直接噴施。如農(nóng)藥

B、隨降水到。

2、水溶性污染物進(jìn)入細(xì)胞的過程

1)、污染物在細(xì)胞壁上的吸附

有的污染物不易穿過細(xì)胞膜和細(xì)胞壁，通過非共質(zhì)體進(jìn)入體內(nèi)在細(xì)胞壁上沉積。通過非共質(zhì)體中的非代謝擴(kuò)散細(xì)胞，果膠質(zhì)提供交換點(diǎn)。

如：Pb2+在皮層細(xì)胞和表皮細(xì)胞的壁上沉積：在濃度較低時(shí)先在壁上沉積，和壁上的負(fù)電荷結(jié)合，達(dá)到平衡時(shí)多余的Pb2+會(huì)沿非共質(zhì)體遷移。只有濃度較大時(shí)才有部分穿過細(xì)胞膜。細(xì)胞膜和細(xì)胞壁是Pb2+的屏障。

2、穿過細(xì)胞膜，共質(zhì)體遷移有的金屬用以穿過細(xì)胞膜進(jìn)入共質(zhì)體，同過共質(zhì)體遷移，如鎘(Cd)容易穿過細(xì)胞壁和細(xì)胞膜，進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。大豆等植物中鎘的亞細(xì)胞分布，大約70％的鎬沉積在細(xì)胞質(zhì)部分，只有8％—10％結(jié)合到細(xì)胞壁及其他細(xì)胞器中。鎘的可溶性成分所占比例最大，約為45％—69％，鉛則以沉積于細(xì)胞壁成分占絕大比例，可達(dá)77％一79％，可溶性成分僅占0．2％一3．8％污染物穿過細(xì)胞膜的機(jī)制：細(xì)胞膜是半透性膜，有的分子能通過，有的不能。有兩種機(jī)制：流動(dòng)傳輸：水溶性、難質(zhì)溶性的化合物透過空隙和微孔

被動(dòng)擴(kuò)散脂質(zhì)層受控?cái)U(kuò)散：脂溶性化合物通過脂脂膜

媒介傳輸：能量為濃度比(擴(kuò)散)，被動(dòng)運(yùn)輸主動(dòng)運(yùn)輸：(載體傳輸)能動(dòng)載體傳輸：能量來自生物化學(xué)能，主動(dòng)運(yùn)輸載體為蛋白質(zhì)，載體和某些物質(zhì)結(jié)合．由于變構(gòu)作用將離子或化合物轉(zhuǎn)移到膜內(nèi)，然后吸收能量，恢復(fù)原狀，卸下離子。這種作用的能量來自ATP分解過程中釋放出的能量。二、污染物在植物體內(nèi)的遷移

無機(jī)物從表皮到中柱（橫向移動(dòng)）的兩個(gè)途徑：

非共質(zhì)體通道：細(xì)胞壁和胞間隙運(yùn)動(dòng)。水和無機(jī)離子共質(zhì)體通道：胞內(nèi)原生質(zhì)體流動(dòng)和胞間連絲不同的物質(zhì)途徑不同：鎘以共質(zhì)體方式運(yùn)動(dòng)鉛以非共質(zhì)體方式運(yùn)動(dòng)在植物橫切面上：

表皮（皮層和內(nèi)皮層）中Pd2+高，向中柱內(nèi)降低，以非共質(zhì)體運(yùn)輸。擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。進(jìn)入中柱的Pd主要集中在導(dǎo)管的薄壁細(xì)胞中，而導(dǎo)管的很少。鎘Cd，不同：在玉米幼苗根中：皮層的少，中柱的大。在中柱中：導(dǎo)管的大，木質(zhì)部薄壁細(xì)胞的少。說明主動(dòng)運(yùn)輸為主、在高濃度是鎘可以通過共質(zhì)體運(yùn)輸?？v向運(yùn)輸：

污染物可以從根部向地上部運(yùn)輸，通過葉片吸收的污染物也可從地上部向根部運(yùn)輸。途徑：導(dǎo)管（木質(zhì)部）、篩管（韌皮部）盡管很多實(shí)驗(yàn)表明更金屬主要分布在植物根部，但還可以通過導(dǎo)管向上遷移到葉片。

有研究發(fā)現(xiàn)，在較低濃度鉛處理時(shí)(100mg／L處理玉米5天)，玉米葉肉細(xì)胞內(nèi)只沉積少量鉛；而經(jīng)高濃度鉛處理(1000凹／L時(shí))，在葉片維管束內(nèi)的導(dǎo)管中有大量鉛沉積。在透射電鏡下，發(fā)現(xiàn)鉛主要沉積在導(dǎo)管壁上，導(dǎo)管內(nèi)沉積鉛量較少。還發(fā)現(xiàn)從導(dǎo)管向外直到周圍的葉肉細(xì)胞，鉛的沉積雖大為減少(彭鳴等．1989)。因此，鉛主要通過本質(zhì)部導(dǎo)管到達(dá)葉片。

進(jìn)入葉導(dǎo)管的鉛跨過維管束鞘，進(jìn)入葉肉細(xì)胞；葉肉細(xì)胞壁的部分鉛進(jìn)入細(xì)胞后，沿葉綠體外膜沉積，少數(shù)進(jìn)入葉綠體，沉積在類囊體上。在葉肉紉胞中沉積的鉛，有一部分通過篩管進(jìn)入可食部分。有實(shí)驗(yàn)證明、豆科植物根吸收的鋅經(jīng)導(dǎo)管輸送到成熟葉片，經(jīng)沉淀后，有一部分進(jìn)入篩管而運(yùn)到可食部分。而水稻的Zn經(jīng)根的導(dǎo)管上升似乎是通過莖節(jié)直接轉(zhuǎn)移到篩管，再轉(zhuǎn)移到幼嫩器官。篩管進(jìn)行短距離運(yùn)輸。葉片吸收的重金屬通過導(dǎo)管向下運(yùn)輸。表1－8，p9～20影響因素：

1、物質(zhì)的形態(tài)和結(jié)合方式在植物體內(nèi)運(yùn)輸和儲(chǔ)存。

絡(luò)和活離子狀態(tài)。

2、吸收部位：根吸收的部位不同，向地上部移動(dòng)的速率也有差異。如小麥根尖端1—4cm區(qū)域吸收的離子最易向地上部轉(zhuǎn)移；由更成熟的部位吸收的離子，移動(dòng)速度就僵得多。

3、和植物的發(fā)育階段有關(guān)，幼小部位吸收的物質(zhì)易向上遷移王煥校等(1990)在水稻不同發(fā)育階段施硝酸鉛，結(jié)果以拔節(jié)期施鉛的地上部含鉛量最高。4、土壤或培養(yǎng)液中離子濃度的高低。濃度過高時(shí)，離子向地上部運(yùn)輸?shù)乃俾氏鄳?yīng)變小。土壤中離子濃度高低影響離子的形態(tài)：環(huán)境中重金屬元素濃度低時(shí)，則以絡(luò)合成有機(jī)絡(luò)合物的形態(tài)遷移，并按第二種通路進(jìn)行向效移動(dòng)，在高濃度情況下，是以游離的離子態(tài)形式存在，主要是按非代謝的第一種通路移動(dòng)。當(dāng)離子進(jìn)入內(nèi)皮層中柱周圍的細(xì)胞內(nèi)，就會(huì)在這里沉積，使移動(dòng)速度變侵。植物對金屬離子的吸收

根是植物吸收重金屬的主要器官，大量的重金屬分布在根部。流動(dòng)性大的元素則可向上運(yùn)輸?shù)角o、葉、果實(shí)中。如鎘的吸收（楊居榮等，1994)

作物吸收Cd量及自根部向地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)比率決定和其耐受性機(jī)制有關(guān)：吸收量相對較低，并且大部分果積在根部．較少向地上部移動(dòng)的作物，耐受性相對較強(qiáng)；反之易向地上部輸送的作物，耐受性差(表1—7)。

影響因素：1、不同的植物對Cr的積累部位不同：

小白菜：根＞地上部分；

蘿卜：地上部分(葉)＞直根；

萵苣：根＞葉＞莖。

植物對Cr的吸收和遷移能力比Hg、Cd弱得多，一般在植物中的含量是根＞莖葉＞籽粒鉛的遷移性更小。主要分布在根部：水稻根部分布的鉛為90～98％。糙米中只有0.05～0.5％。2、重金屬的物理形態(tài)不同，植物對其吸收、遷移的方式不同。

植物可吸收大氣汞，也可吸收土壤汞。當(dāng)植物汞源于氣汞時(shí)，其地上部汞含量高于根部；源于土壤時(shí)，則根汞高于地上部汞第四節(jié)動(dòng)物對污染物的吸收與遷移

包括人體在內(nèi)的動(dòng)物機(jī)體都能吸收和遷移污染物。與植物細(xì)胞不同．動(dòng)物細(xì)胞缺乏細(xì)胞壁，出此細(xì)胞膜起著很大的屏障作用。一、污染物通過動(dòng)物細(xì)胞膜的方式污染物通過動(dòng)物細(xì)胞膜的方式有兩大類：被動(dòng)運(yùn)輸與特殊轉(zhuǎn)運(yùn)。被功運(yùn)輸又包括簡單擴(kuò)散和濾過作用；特殊轉(zhuǎn)運(yùn)又可分為載體轉(zhuǎn)運(yùn)、主動(dòng)運(yùn)輸、吞噬和胞飲作用。這些方式與植物體有類似之處，體現(xiàn)了生物膜結(jié)構(gòu)與功能的高度統(tǒng)一。下面簡要介紹吞噬和胞飲作用。

某些固態(tài)物質(zhì)與細(xì)胞膜上某種蛋白質(zhì)有特殊親和力，當(dāng)其與細(xì)胞膜接觸后，可改變這部分膜的表面張力，引起細(xì)胞膜外包或內(nèi)凹．將固態(tài)物質(zhì)包圍進(jìn)人細(xì)胞，這種方式稱為吞噬作用；如吞食細(xì)胞外液的微滴和膠體物質(zhì)(即液態(tài)物質(zhì)，特別是蛋白質(zhì))也可通過這種方式進(jìn)入細(xì)胞稱為胞飲作用。二、動(dòng)物機(jī)體對污染物質(zhì)的吸收動(dòng)物對污染物的吸收一般是通過呼吸道、消化管、皮膚等途徑(一)經(jīng)呼吸道吸收

空氣中的污染物進(jìn)入呼吸道后通過氣管進(jìn)入肺部，其中直徑小于5nm的粉塵顆粒能穿過肺泡被吞噬細(xì)胞所吞食；部分毒物如苯并(a)花、石棉、鈹?shù)饶茉诜尾块L期停留，會(huì)使肺部致敏纖維化或致癌；肺泡總面積約55m2，是皮膚的40倍。肺泡上皮細(xì)胞膜對脂溶性、非脂灣性分子及離子都具有高度的通透性。因此，當(dāng)肺泡中吸人的污染物達(dá)到一定量，容易進(jìn)人血液很快引起中毒。當(dāng)然，肺泡壁有豐富的毛細(xì)血管網(wǎng)，能起到部分解毒的作用。吸收的物質(zhì)：

NO2、SO2、O3汞蒸氣等，(二)、經(jīng)消化管吸收

消化管是動(dòng)物吸收行染物的主要途徑，整個(gè)消化管對污染物都有吸收能力，但主要吸收部位是在胃和小腸，一般情況下主要出小腸吸收，因小腸粘膜上有微絨毛，可增加吸收面積約600倍。

腸道吸收因污染物化學(xué)形念不同而有很大差異。例如，甲基汞和乙基汞被腸道的吸收量遠(yuǎn)高于離子態(tài)汞。因?yàn)橛袡C(jī)汞是脂溶性，能隨脂類物質(zhì)被消化管吸收，其吸收率達(dá)95％以上；而無機(jī)汞中的離子態(tài)和金屬末的吸收牢在20％以下，人體為力1．4％—15．6％，平均為7％。Hg2+不易為腸劈吸收，主要是易與氨基酸(特別是含硫氨基酸)形成絡(luò)合物，不易被吸收．即使進(jìn)入腸道上表皮細(xì)胞的Hg2+也容易隨細(xì)胞的脫落勺糞便一起誹出體外。鎘在呼吸道的吸收率為10％一14％，消化管為5％一10％。腸道吸收可因某種物質(zhì)的存在而加強(qiáng)或減弱。當(dāng)投以甲基汞時(shí)，當(dāng)存在足夠的半胱氨酸就會(huì)促進(jìn)腸道黏膜上的氯基酸特別是半胱氨酸的主動(dòng)運(yùn)輸。利用半胱氨酸與甲基汞的結(jié)合．就能增加腸道對甲基汞的吸收。而乙醇對肺泡吸收汞有抑制作用，這是因?yàn)榻M織內(nèi)金屬汞轉(zhuǎn)變?yōu)闊o機(jī)離子態(tài)汞要經(jīng)過氧化酶的作用，而乙醇能阻止氧化酶的氧化。（三）、通過皮膚和其他途徑吸收

皮膚吸收的少。一般通過擴(kuò)散穿過表皮和真皮1、在不同部位積累

鎘在肝臟和腎臟中積累，和硫蛋白結(jié)合。汞和紅細(xì)胞和血漿中的蛋白質(zhì)結(jié)合，向各部分運(yùn)輸。特別是甲基汞。不同形態(tài)的汞在動(dòng)物體內(nèi)的積累不同：有機(jī)汞，如甲基汞、低級烷基汞、對膜的透性好易進(jìn)入血液。無機(jī)汞，易在腎臟積累，其次為肝臟、脾臟、甲狀腺。金屬汞進(jìn)入人體后被氧化為無機(jī)汞。遍布全身

三、污染物在動(dòng)物體內(nèi)的遷移和排除2、排除糞便：膽汁消化管糞便尿腎臟尿液

乳汁、汗腺、呼吸、毛發(fā)第五節(jié)微生物對污染物的吸收

微生物是分布廣、種類多、繁殖快和生存能力強(qiáng)的一大類生物，微生物對污染物有著很強(qiáng)的吸收與分解能力。利用這一性質(zhì)，在環(huán)境污染的治理過程中已篩選出一批優(yōu)良的微生物品種。一、微生物細(xì)胞吸收污染物的機(jī)制污染物連接到微牛物細(xì)胞壁上有三種作用機(jī)制：離子交換反應(yīng)沉淀作用絡(luò)合作用。二、影響微生物吸收污染物的因素培養(yǎng)液的PH、培養(yǎng)時(shí)間、污染物的濃度及培養(yǎng)溫度等都能影響微生物對污染物的吸收。1、PH值：芽技狀枝抱吸附Au3+的最適pH是5以下，該范圍內(nèi)吸附率都在97％以上，隨pH升高，吸附率降低2、培養(yǎng)時(shí)間細(xì)胞和含Au溶液接觸5min吸附率達(dá)到87．5％，隨時(shí)間延長吸附率增加較慢3、濃度

Au濃度越低，吸附速度越快(圖l—6)；一、植物種的生物學(xué)、生態(tài)學(xué)特征第六節(jié)影響植物吸收、遷移污染物的因素1、不同植物種對污染物的吸收、積累量差異很。蕨類植物吸收鎘的量特別多，體內(nèi)含鎘量可高達(dá)l200mg／kg；雙子葉植物吸鎘的量也相當(dāng)高，如向日葵、菊花體內(nèi)含鎘量可高達(dá)400mg/kg和180mg/kg單子葉植物含鎘量比雙子葉植物少。再如：在酸性土壤中，石松科植物的鋪地蜈松、石松、地刷子、野牡丹科的野牡丹及鋪地錦能富集大量的鋁，有的競高達(dá)1％以上(占干重)，而酸性土上生長的其他植物只有O．05％生長在含硒土壤上的黃芪，灰分中硒的含量可高達(dá)15000mg／kg，而伴生的牧草卻小于0.01mg／kg，兩者相差高達(dá)100萬倍。2、生態(tài)型之間的差異也很明顯。

把生長在冶煉廠的hisbiscuss的種和生長在非污染區(qū)的種同時(shí)栽種在含鉛量相同的土壤上，結(jié)果前者比后者的吸鉛量要少得多。這是因?yàn)樯L在污染區(qū)的生態(tài)型在生理、生化和遺傳上發(fā)生相應(yīng)的變化，形成與環(huán)境相適應(yīng)的抗鉛生態(tài)型。

濕生、沼生植物吸收重金屬量比中、早生植物少。是因?yàn)樗鼈兩L在終年淹水的還原性土壤環(huán)境中，重金屬多與硫化物等結(jié)合、沉淀。植物不易吸收；中生、旱生植物的土壤處于氧化狀態(tài)，重金屬多呈離于態(tài)．容易被吸收。水生維管束植物對水體鉛污染吸收、富集鉛的能力與植物的生態(tài)習(xí)性有關(guān)：沉水植物整個(gè)植株都是吸收而，相對吸收量就比浮水、挺水植物高。

3、同一植物的不同部位吸收污染物也有差異：如：第一葉位桑葉表面吸氟變化幅度(9．13ug／dm2)明顯大于第五葉位桑葉(4．24ug／dm2)，這可能與它處于桑樹頂端，較易受環(huán)境因素影響有關(guān)，而第五葉位桑葉由于上面葉片的阻擋作用，其吸附氟變化量明顯減少。4、不同生育期吸收量差別很大如：水稻對鎘的吸收大部分在抽穗期、開花期和灌漿期：

二、污染物的種類及其形態(tài)差異1、元素的種類。植物對有些元素容易吸收而對另一些愿素很難吸收。如：2、元素的價(jià)態(tài)。同一元素的不同價(jià)態(tài)吸收系數(shù)差別很大。如：Cr6+>Cr3+;CdS<CdSO4<CdI2<CdCI2三、PH值

土壤中絕大多數(shù)重金屬都是以難溶態(tài)存在，它的可溶性受pH控制。pH降低可導(dǎo)致碳酸鹽和氫氧化物結(jié)合態(tài)的重金屬溶解的釋放；同時(shí)也趨于增加吸附態(tài)重金屬的釋放。

土壤對鎘的吸附量

Cd在土水系統(tǒng)中的遷移pH是重要的影響因素之一。隨pH的升高，土壤對Cd的吸附率增大，植物的吸收就減少。

四、氧化還原電位重金屬是過渡元素，在不同的氧化還原狀態(tài)下，有不同的形態(tài)。硫化物是重金屬難溶化合物的主要形態(tài)，隨著Eh的降低，硫化物大量形成．土壤溶液中的重金屬離子就減少。例如：在水稻對歌的吸收水這氧化還原電位的升高而增加：

氧化還原電位416mv時(shí)，糙米含鎘量量為165mv時(shí)的2．5倍。濕潤條件下水稻根的含鎘量為淹水條件下的2倍，莖葉是5倍，糙米是6倍。因?yàn)樵谘退€原條件下，F(xiàn)e3+還原成Fe2+,Mn4+’還原成Mn2+，SO42+還原成硫化物，結(jié)果形成難溶的FeS、MnS和CdS.

在含砷量相同的土壤中，水稻易受害，而對旱地作物幾乎不產(chǎn)生毒害。這也是因?yàn)樵谘退畻l件下易形成還原態(tài)的3價(jià)砷(亞砷酸)，而旱地常以氧化態(tài)的五價(jià)砷存在。3價(jià)砷的毒性比5價(jià)砷高。

在不同氧化還原電位條件下，沉積物中重金屬的結(jié)合形態(tài)可互相轉(zhuǎn)化，在還原條件下，有機(jī)結(jié)合態(tài)鎘最穩(wěn)定，但在氧化條件下，有機(jī)結(jié)合態(tài)鎘則被轉(zhuǎn)化為生物可利用的水溶態(tài)、可交換態(tài)或溶解絡(luò)合態(tài)而釋放到水中，并隨氧化還原電位增大，釋放量增多。

增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高土壤對陽離子的固定率，就能減少植物對鎘等重金屬的吸收。如：加馬糞的土壤固定率為92．2％．不加的僅為86．2％。在含鎘量50mg／kg的土壤中加入約為土重5％的馬糞，頭茬種小米，第二茬種冬小麥。加馬糞的小米含鍋量為0.16mg／kg，冬小麥籽粒為5．1mg/kg,不加馬糞的小米為0.75mg／kg，冬小麥籽粒為5．3mg／kg。植物根表面能與根際環(huán)境的重金屬發(fā)生離子交換吸附，根表面與土壤溶液的離子交換量越大，重金屬離子進(jìn)入根部的概率也越大。徐紅寧等(1994)的研究表明，作物根對Cd的吸收與根系土壤陽離子交換量（CEC）呈顯著正相關(guān)；根系CEC大的豆科植物對Cd最敏感，而根系CEC小的禾本科作物耐受Cd的能力較強(qiáng)。五、土壤陽離子交換量六、污染物間的不同效應(yīng)復(fù)合污染有以下4種類型：

(一)相加作用

多種化學(xué)物質(zhì)的混合物，其聯(lián)合作用時(shí)所產(chǎn)生的毒性為各單個(gè)物質(zhì)產(chǎn)生毒性的總和。M=M1+M2(二)協(xié)同作用

多種化學(xué)物質(zhì)聯(lián)合作用的毒性，大于各單個(gè)物質(zhì)毒性的總和。如稻疽凈與馬拉硫磷，臭氧與硫酸氣溶膠等M>M1+M2（三）拮抗作用兩種或兩種以上化學(xué)物質(zhì)同時(shí)作用于生物體，其結(jié)果每一種化學(xué)物質(zhì)對生物體作用的毒性反而減弱，其聯(lián)合作用的毒性小于單個(gè)化學(xué)物質(zhì)毒性的總和。如二氯甲烷與乙醇．鐵和錳等。作用公式為M<M1+M2。如Zn－Cd互有拮抗，Zn－Pd(四)獨(dú)立作用

各單一化學(xué)物質(zhì)對機(jī)體作用的途徑、方式及其機(jī)制均不相同，聯(lián)合作用于某機(jī)體時(shí)，在機(jī)體內(nèi)的作用互不影響。但常出現(xiàn)在一種有毒物質(zhì)作用后使機(jī)體的抵抗力下降，而使另一種毒物再作用時(shí)毒性明顯增強(qiáng)。作用公式為:M＝M1+M2(1—M1)或M＝l—(1—M1)(1—M2)。

七、土壤的性質(zhì)影響1、影響離子存在的狀態(tài)

絡(luò)和態(tài)離子易被植物吸收。如Hg2+

、Pb2+

、Zn2+易形成羥基絡(luò)和物和氯基絡(luò)和物。增加溶解性、增加吸收2、不同土壤對離子的吸附不同

黏土礦物、蒙脫石和高嶺石對金屬離子吸附都有差異。3、金屬離子形成有機(jī)鰲合物后，植物對它們的吸收主要取決于所形成整合物的溶解性。

腐殖質(zhì)與鉛等重金屈結(jié)合，主要是因?yàn)楦^酸含有活性基團(tuán)(如羥基、羧基、甲氧基及曰醌基)。這些活性基團(tuán)具有親水性、陽離子交換性，并具有較強(qiáng)的絡(luò)合能力和較高的吸附性能，能與腐殖質(zhì)酸等重金屈形成重金屬—腐殖酸螯合物。金屬與腐殖酸的結(jié)合物的水溶性決定于兩者的比例，通常腐殖酸中的富里酸與金屬之比大干2時(shí)，有利于形成水溶性的絡(luò)合物，小于2時(shí)，易形成難溶性絡(luò)合物。胡敏酸和金屬形成的胡敏酸鹽除一價(jià)堿金屬鹽外，一般是難溶的。富里酸與金屬形成的整合物，一般是易溶的。

思考題：1．何渭污染物?它具有哪些性質(zhì)?如何分類?2簡述植物對水溶態(tài)污染物的吸收過程。4簡述污染物在植物體內(nèi)的遷移方式。5簡述動(dòng)物體對污染物質(zhì)的主要吸收途徑。6微生物細(xì)胞吸收污染物的機(jī)制是什么?7影響微生物吸收污染物的因家有那些些?8簡述影內(nèi)植物吸收、遷移污染物的因素。9試比較動(dòng)物、植物、微生物三種種生物類型吸收、遷移污染物的途徑、機(jī)制的異同。第二章生物富集第一節(jié)生物富集的概念生物富集（bio－enrichment）：

生物個(gè)體或處于同一營養(yǎng)級的許多生物種群，從周圍環(huán)境中吸收并積累某種元素或難分解的化合物，導(dǎo)致生物體內(nèi)該物質(zhì)的濃度超過環(huán)境中濃度的現(xiàn)象，又稱生物濃縮（bioconcentration）生物富集常用富集系數(shù)或濃縮系數(shù)來表示：富集系數(shù)＝生物體內(nèi)污染物的濃度/生存環(huán)境中該污染物濃度還有兩個(gè)概念：生物積累（bio-accumulation）生物積累是指生物體在生長發(fā)育過程中，直接通過環(huán)境和食物蓄積某些元素或難以分解的化合物的過程。生物積累使這些物質(zhì)的蓄積隨該生物體的生長發(fā)育而不斷增多。早在1887年，人們就發(fā)現(xiàn)牡蠣能夠不斷地從海水中蓄積銅元素，以致使這些牡蠣的肉呈現(xiàn)綠色，叫做“牡蠣綠色病”。二仁溪口附近的海域，原來是廢五金處理所放出的重金屬，以50萬倍的濃縮累積在牡蠣體中?？茖W(xué)家們研究得最多的是生物體從環(huán)境中積累有毒重金屬和難以分解的有機(jī)農(nóng)藥生物放大(bio-magnification)生物放大是指在同一個(gè)食物鏈上，高位營養(yǎng)級生物體內(nèi)來自環(huán)境的某些元素或難以分解的化合物的濃度，高于低位營養(yǎng)級生物的現(xiàn)象。生物放大一詞是專指具有食物鏈關(guān)系的生物說的，如果生物之間不存在食物鏈關(guān)系，則用生物濃縮或生物積累來解釋。直至20世紀(jì)70年代初期，不少科學(xué)家在研究農(nóng)藥和重金屬的濃度在食物鏈上逐級增大時(shí)，多將這種現(xiàn)象稱為生物濃縮或生物積累。直到1973年起，科學(xué)家們才開始用生物放大一詞，并將生物富集作用、生物積累和生物放大三者的概念區(qū)分開來。研究生物放大，特別是研究各種食物鏈對哪些污染物具有生物放大的潛力，對于確定環(huán)境中污染物的安全濃度等，具有重要的意義。第二節(jié)生物富集機(jī)制影響生物富集的因素很多：生物種的特性、污染物的性質(zhì)、污染物的濃度和作用時(shí)間，以及環(huán)境特點(diǎn)是主要的、決定性因素。

一、生物學(xué)特性（一)生物體內(nèi)能與污染物結(jié)合的物質(zhì)

生物體內(nèi)存在的、能與污染物相結(jié)合的活性物質(zhì)的活性強(qiáng)弱和數(shù)量多寡都影響生物的富集。生物體內(nèi)凡是能和污染物形成穩(wěn)定結(jié)合物的物質(zhì)，都能增加生物富集量。這些組分都能和污染物特別是重金屬相結(jié)合而形成穩(wěn)定的結(jié)合物，在家富集，也可消除或緩解重金屬的毒害作用。這類物質(zhì)有糖類、蛋白質(zhì)、氨基酸、脂類、核酸等

糖類物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中都有醛基（葡萄糖，果糖是兩糖，但易變?yōu)槿┨?，二糖中的麥芽糖、乳糖，多糖小的纖維案等都是由半縮醛羥基與醇羥基縮合而成，其分子結(jié)構(gòu)中部具有1，4—苷鍵，并因此保留一個(gè)半縮醛經(jīng)基，使其中一個(gè)單糖有可能轉(zhuǎn)變?yōu)槿┦剑┒哂羞€原性。在還原性環(huán)境中，重金屑離子易被還原，導(dǎo)致活性下降，并和糖類結(jié)合形成不溶性化合物。蛋白質(zhì)和氨基酸也具有與重金屬及某些農(nóng)藥相結(jié)合的位點(diǎn)。一股認(rèn)為蛋白質(zhì)所含有的酸性氨基酸比堿性氨基酸多，其等電點(diǎn)接近于pH5。如果在中性環(huán)境中，蛋白質(zhì)往往呈陰離子狀態(tài)，易和金屬陽離子結(jié)合—離子吸附作用

同時(shí)氨基醛含有羧基和氨基，它們都能與金屬相結(jié)合而形成金屬螯合物

許多氨基酸還含有一N基、一SH基等，也都能與金屬結(jié)合形成復(fù)雜的金屬螯合環(huán)。

脂類含有極性酯鍵，這類酯鍵能和金屬離子結(jié)合而形成絡(luò)合物或螯合物，從而把重金屬貯存在脂肪內(nèi)。

核酸在生物富集中具有十分重要的作用。核酸是極性化合物，既含有磷酸基又含有堿性基團(tuán)，屬兩性電解質(zhì)。在一定的pH條件下能解離而帶電荷，所以能和金屬離子結(jié)合。污染物質(zhì)和上述生物各織分結(jié)合，并被固定在生物體各部位，降低污染物的活性，從而加速生物的吸收，增加富集量。

生物對復(fù)雜有機(jī)化合物的富集能力與其體內(nèi)存在的分解該類物質(zhì)的酶的活性有關(guān)。酶活性越強(qiáng)，則越不易富集；酶活性越弱，則越易富集。

富集還和某些元素的代謝有關(guān)，例如，進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi)的無機(jī)砷有一部分在體內(nèi)被甲基化，不易排出體外，因此，有機(jī)砷化合物遠(yuǎn)比無機(jī)砷化合物容易在體內(nèi)富集。

生物體吸收污染物后，由于其特有的生物學(xué)特征，可以降低污染物的毒性，從而使其在體內(nèi)富集。主要表現(xiàn)為：①污染物和生物體中某些成分結(jié)合(絡(luò)合、整合)，不能再參加代謝活動(dòng)，使污染物失去毒性，從而可以在生物體內(nèi)富集；②體內(nèi)污染物在酶的作用下通過氧化、還原、水解、脫烴、脫鹵、苯環(huán)輕基化和異構(gòu)化過程，毒性降低，甚至徹底分解，失去毒性，從而加速生物的吸收，增加生物富集量。(二)不同器官

生物的不同器官對污染物的富集量有很大差異。這是因?yàn)楦黝惼鞴俚慕Y(jié)構(gòu)和功能不同，與污染物接觸時(shí)間的長短、接觸面積的大小等也都存在很大差異。對三種魚(蛙魚、草魚、鯉魚)的研究證明，在相同鉛濃度下，三種色各部位的富集規(guī)律都一致，即鰓＞內(nèi)臟＞骨筋＞頭＞肌肉。水稻對Pd的吸收為：根>葉>莖>谷殼>米(三)不同生育期

生物在不同生育期接觸污染物；體內(nèi)富集量有明顯差異。對水稻對鉛的富集順序?yàn)?/p>

拔節(jié)期＞分蘗期＞苗期＞抽穗期＞結(jié)實(shí)期。葉片和莖對鉛的富集量也以拔節(jié)期施鉛最。谷殼和糙米的富集量則不同．都是以結(jié)實(shí)期施鉛富集量最高，其富集順序?yàn)椋航Y(jié)實(shí)期＞苗期＞拔節(jié)期＞抽穗期＞分蘗期。小麥對六六六的吸收也一樣(四)不同生物種

不同生物種對污染物的吸收累積情況存在差異。菌耳和地衣因?yàn)榫哂泻軓?qiáng)的吸收痕量元素的能力，比同一區(qū)域內(nèi)的樹木可吸收累積更多的汞。幾種楊樹富集汞的強(qiáng)弱順序?yàn)榧幽么髼睿就砘睿驹鐥睿具|楊。8種水生植物對銅的吸收，規(guī)律為：苦草(2種)＞黑藻＞水龍＞喜旱蓮子草＞大藻＞心葉水車前＞水車前。

于常榮等(1992)作了松花江魚類汞污染現(xiàn)狀研究．發(fā)現(xiàn)生活在同一江段的不同魚類總汞與甲基汞平均含量各不相同，表現(xiàn)為(按含汞量由高到低順序)：雷氏七鰓鰻＞鯰魚、花鰍、青魚、黃魚＞鯉魚、銀鯽魚、犬首＞銀鲴。二、污染物的性質(zhì)包括污染物的價(jià)態(tài)、形態(tài)、結(jié)構(gòu)形式、相對分子量溶解度穩(wěn)定性（化學(xué)、生物）、在溶液種的擴(kuò)散能力和在生物體內(nèi)的遷移能力。1、穩(wěn)定性和脂溶性是富集的重要條件

如DDT化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)。為脂溶性物質(zhì)。易被吸收和積累在脂肪中。有機(jī)氯農(nóng)藥、多率聯(lián)苯、甲基汞等、有機(jī)磷。酚類物質(zhì)相反，化學(xué)不穩(wěn)定、易分解，不易積累。

生物富集還與生物對污染物的解毒能力(即污染物的生物穩(wěn)定性)有關(guān)。解毒能力越強(qiáng)，則富集能力越弱；反之則富集能力越強(qiáng)。解毒能力又與污染物的化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)。2、污染物滲透能力強(qiáng)弱即在生物體內(nèi)穿透能力的強(qiáng)弱，決定了污染物在生物體內(nèi)富集的部位不同。

穿透力強(qiáng)的農(nóng)藥多富集于果肉、米粒；穿透力弱的種類則多停留在果皮、米糠之中。3、基質(zhì)溶液中，污染物可給態(tài)(可溶性)數(shù)量的多少直接影響植物的吸收和富集。根吸收和富集的鉛的數(shù)量與可溶性鉛量顯著相關(guān)4、重金屬不易分解，易富集，易生物放大

三、污染物的濃度和作用時(shí)間

生物體內(nèi)污染物的富集量與環(huán)境中污染物的濃度成正相關(guān)，但富集系數(shù)與環(huán)境中污染的濃度沒有顯著的正相關(guān)性，相反有隨污染物濃度增高而逐漸下降的趨勢。如鎘。

富集量不僅與污染物濃度有關(guān)，還與作用時(shí)間密切相關(guān)。污染物的濃度越高，作用時(shí)間越長，則生物體內(nèi)污染物富集量也愈多。四、環(huán)境特點(diǎn)

環(huán)境要素通過影響生物的生長發(fā)育和污染物的性質(zhì)來間接影響污染物的生物富集，土壤重金屬作物效應(yīng)的區(qū)域差異就是環(huán)境要素作用的結(jié)果。土壤環(huán)境：土壤水分過多，污染物以還原態(tài)為主．活性受到抑制，富集量減少。土壤水分過少．污染物的可給態(tài)數(shù)量少，富集量亦因此而減少。土壤pH低，有利于污染物的活化，富集量增加。土壤中有機(jī)質(zhì)和礦質(zhì)元素的大量存在，會(huì)極大地降低植物富集重金屬的數(shù)量。不同類型的土壤，對不同種類的有機(jī)和無機(jī)污染物具有不同的降解、吸附和淋溶作用，因而影響土壤生物和植物對污染物的生物積累。氣態(tài)污染物主要通過氣孔進(jìn)人植物體，凡是能影響光合作用的因素均能影響氣態(tài)污染物在植物體內(nèi)的積累。如:光強(qiáng)溫度濕度五、富集與食物鏈在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)，污染物沿食物鏈流動(dòng)過程中，含量逐級增加，其富集系數(shù)萬倍增加。思考題

1什么叫生物的富集作用”

2生物為什么能商集污染物?3污染物在生物體內(nèi)富集后產(chǎn)生哪些效應(yīng)，為什么?4不同污染物類型和各種污染物質(zhì)在不同生物及同一生物的不同器官、組織內(nèi)官集量有明顯差異，為什么?據(jù)此在不同類型污染地區(qū)農(nóng)作物結(jié)構(gòu)應(yīng)如何合理布局，如何避免過多污染物進(jìn)入人體”

5生物富集與生物解毒之間有什么關(guān)系

6生物富集與環(huán)境之間有什么關(guān)系

8通過生態(tài)系統(tǒng)食物鏈的延伸，生物富集將發(fā)生什么變化，為什么?第三章污染物的毒害作用

及機(jī)理

環(huán)境中污染物數(shù)量不斷增加，相加的生物體內(nèi)的毒物含量也逐漸積累。當(dāng)富集到一定數(shù)量后，生物就開始出現(xiàn)受害癥狀：生理、生化過程受阻，失長發(fā)育停滯，最后可能導(dǎo)致死亡。

污染物對生物產(chǎn)生什么樣的毒害作用，生物又怎樣作出相應(yīng)的反應(yīng)以及毒害機(jī)制是什么，這是污染生態(tài)學(xué)研究的主要內(nèi)容。第一節(jié)污染物的毒害作用

一、污染物對植物的影響(一)對植物吸收的影響1、污染物能改變土壤微生物的活性，也能影響酶的活性。

土壤微生物和酶活性的變化，影響土壤中某些元素的釋放和可給態(tài)量。污染物能影響植物根系對土壤中營養(yǎng)元素的吸收，原因：

如土壤酶活性與添加鉛濃度呈顯著負(fù)相關(guān)，如蛋白酶、蔗糖酶、A—葡萄糖苷酶及淀粉酶等氟化物對植物葉的影響氯氣對植物的危害

鎘能明顯影吶王米對氮、磷、鉀、鈣、鎂、鐵、錳、鋅、銅的吸收，如表3—1。從表3一I明顯看出鎘能使玉米幼苗體內(nèi)雙、磷、鋅的含量降低、鈣含量增加，都達(dá)到極顯著的水平；錳、銅含量賂有降低。鎘抑制根系亞硝酸還原酶：2、污染物能抑制植物根系的呼吸作用，影響根系的吸收能力鎘能明顯影響玉米對氯、磷、鉀、鈣、鎂、鐵、錳、鋅和銅的吸收

重金屬對根系的吸收影響對不同的因素也可能通過不同的機(jī)理：

鎘對的吸收影響可能是：

a、抑制植物根系亞硝酸還原酶的活性，如氮、磷、鋅

b、影響速效態(tài)，如速效氮、速效磷、代換性鋅

c、微生物的分解作用，如硝化作用

d、形成難溶物質(zhì)，如Cd－Zn碳酸鹽

e、離子間的拮抗作用，如，鋅、鎳、鈷、鉛影響磷的吸收(二)對植物細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的影響

植物在受到重金屬或其他污染物對植物的傷害在出現(xiàn)可見癥狀之前，生理生化和亞細(xì)胞顯微結(jié)構(gòu)等微觀方面的就已經(jīng)發(fā)生了變化鎘、鉛影響為例：1、對根、葉細(xì)胞核的影響傷害隨著濃度的增加而加重：Cd：10mg/kg、25mg/kgPd:100、500、1000mg/kg在25ppm鎘處理時(shí)，可觀察到核的變形腫脹，核仁碎裂趨邊。除主核外，還可發(fā)現(xiàn)一小核、產(chǎn)生根尖微核化，重金屬對核仁的影響

出現(xiàn)多核仁現(xiàn)象：正常微1－4。重金許處理后，出現(xiàn)5、6、7～十幾個(gè)。核仁結(jié)構(gòu)受到破壞勢必影響其功能的正常發(fā)揮，并對細(xì)胞的生理生化過程產(chǎn)生嚴(yán)重影響。這可能是重金屬對植物產(chǎn)生細(xì)胞遺傳學(xué)毒害效應(yīng)的另一重要原因。不同的重金屬影響程度不同。2、根、葉細(xì)胞線粒體變化5ppm鎘處理玉米5天后，線粒體結(jié)構(gòu)無明顯變化，10pPm鎘處理5天后，線粒體出現(xiàn)受害癥狀，表現(xiàn)為凝聚性線粒體，膜擴(kuò)張，內(nèi)腔中瘠突消失，出現(xiàn)顆粒狀內(nèi)含物，中心區(qū)出現(xiàn)空泡3、對葉綠體超微結(jié)構(gòu)的變化的葉綠體程橢圓形園形，由許多基核片層及基質(zhì)片層組成。葉綠體有完好的外膜，基粒片層清晰，垛疊有規(guī)則，層次多，貫穿其間的基質(zhì)片層密布，與基核片層形成連續(xù)的膜系統(tǒng)。但經(jīng)鎘、鉛污染后，葉綠體結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化。在低濃度處理時(shí)(10ppm鎘100ppm鉛處理5天)葉綠體首先表現(xiàn)出基粒片層稀疏，層次減少，分布不均。經(jīng)25ppm鎘處理后，基粒片層很多都消失，類囊體空泡基粒垛疊混亂，已不見基質(zhì)片層，葉綠體內(nèi)出現(xiàn)許多大的脂類小球1,對照葉細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)-示正常的葉綠體2處理的葉細(xì)胞-示圓球形的葉綠體和類囊體空泡化./3處理的葉細(xì)胞-示葉綠體被膜消失4處理的葉細(xì)胞-示葉綠體解體5,正常葉細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)-示細(xì)胞核和核仁6處理的葉細(xì)胞-示核仁消失和凝膠狀的染色質(zhì)7處理的葉細(xì)胞-示一個(gè)細(xì)胞中出現(xiàn)兩個(gè)細(xì)胞核8處理的葉細(xì)胞-示核膜破裂-染色質(zhì)散出9對照葉細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)-示葉綠體和線粒體10處理的葉細(xì)胞-示線粒體脊突膨脹.11處理的葉細(xì)胞-示破壞的線粒體和葉綠體鎘脅迫對水車前葉片亞顯微結(jié)構(gòu)的影響4、細(xì)胞分裂和染色體的影響A、大麥根尖經(jīng)Hg2+、Cd2+、和Pd2+處理后，在所有濃度范圍內(nèi)一直表現(xiàn)出對細(xì)胞分裂的抑制表現(xiàn)為細(xì)胞有絲分裂指數(shù)不同程度下降。重金屬對根生長的抑制主要是由于抑制了細(xì)胞的有絲分裂。B、有絲分裂異常，染色體崎變：斷裂、粘聯(lián)1．鎘對種子的萌發(fā)(三)對種子生活力的影響

種子的發(fā)芽率隨著種子重鎘的積累量的增加而顯著下降。種子中積累的鎘(內(nèi)源性)對種子萌發(fā)的抑制效應(yīng)比外源性鎘強(qiáng)的多。含鎘F1種子的發(fā)芽率隨著種子中錦積累量的增加而顯著下降。種子中積累的鎘(內(nèi)源性鎘)對種子萌發(fā)的抑制效應(yīng)比外源鎘強(qiáng)得多。例如，用含鎘250ppm的溶液處理正常種子，其發(fā)芽率僅比對照降低5％；而鎘積累量為5ppm的F1種子發(fā)芽率競比對照降低約34％。2．種子萌發(fā)時(shí)幾種酶活性的變化

Cd擬制蛋白質(zhì)酶水解酶；對淀粉酶抑制物質(zhì)供應(yīng)脫氫酶呼吸作用（能量供應(yīng)）3、種子萌發(fā)根尖細(xì)胞有絲分裂變化

含鎘種子萌發(fā)時(shí)，根尖細(xì)胞有絲分裂頻率隨著種子中鎘積累的增加而下降。根尖細(xì)胞有絲分裂頻率降低，表現(xiàn)為胚根生長緩慢或停止。有絲分裂頻率降低原因，可能是鎬的積累破壞了細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)，擬制了DNA和RNA的合成。（四）、水生生物生物量影響（五）對植物生長的影響污染物對植物生長有明顯的影響。

1、對根生長的影響不同濃度的Hg2＋對水稻種于胚根生長有明顯的抑制作用。和重金屬的濃度有關(guān)，低濃度刺激，高濃度抑制。如：Hg2+0.1～0.5mg/kg，刺激

1～15、20mg/kg，抑制2、地上部分生長影響植物地上部分生長和環(huán)境中污染物濃度直接相關(guān)。如F濃度

(六)對植物發(fā)育的影響

對植物開花和雌雄生殖器官發(fā)育影響最大。如5.4ug/m3會(huì)使花托崎變。4.18，4.28ug/m3就會(huì)使雌蕊和雄蕊的74％和11％發(fā)生崎變。和濃度有關(guān)。(七)對植物生理生化的影響

1、對細(xì)胞膜透性的影響

污染物能影響細(xì)胞膜的透性，從而影響植物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。

如SO2，破壞蛋白質(zhì)的二硫鍵，使蛋白質(zhì)變性。

O3氧化膜蛋白。Cd對水生植物。

污染物對植物生長發(fā)育的珍響，主要是通過生理生化過程實(shí)現(xiàn)的。

膜透性增加，破壞半透性，使細(xì)胞內(nèi)含物外滲，細(xì)胞釋放C02的速度加快，大大地提高了植物呼吸速率。2、對光合作用的影響SO2：

擬制光和系統(tǒng)，減少對CO2的固定和ATP產(chǎn)生。改變PH值使葉綠素失去Mg2+Pd：

Cd3．對呼吸作用的影響

Cd影響4、對蒸騰作用的影響

在低濃度刺激下，細(xì)胞膨脹、氣孔阻力減少，蒸騰加速。當(dāng)污染物濃度超過一定值后，可能誘發(fā)脫落酸(ABA)濃度增加，使得氣孔蒸騰阻力增加或氣孔關(guān)閉，蒸腳強(qiáng)度降低。如濃度太高，葉傷斑面積擴(kuò)大，導(dǎo)致蒸騰急劇下降。5．對生長素的影響6、對植物化學(xué)成分的影響SO2－蛋白質(zhì)

Cd對種子Aa、Pr糖淀粉、脂肪的積累二、污染物對動(dòng)物和人體健康的影響(一)對動(dòng)物的影響1、重金屬元素能嚴(yán)重影響和破壞魚類的呼吸器官，導(dǎo)致呼吸功能減弱。

2、血液輸氧能力破壞氧的能力。重金屈還能降低血液中呼吸色素的濃度，使紅細(xì)胞減少。鋁、汞、鋅有機(jī)氯農(nóng)藥、甲基對硫磷和樂果

3、污染物對動(dòng)物內(nèi)臟的破壞作用極明顯。4、某些污染物還能使動(dòng)物骨骼變形5、對魚類、水鳥、哺乳動(dòng)物的繁殖有嚴(yán)重的影響。

(二)對人體健康的影響氟引起的疾病有斑釉齒、骨質(zhì)硬化癥、骨質(zhì)軟化癥及甲狀腺腫瘤鉛中毒引起貧血鎘對骨骼和肺功能產(chǎn)生影響鉻及其化合物能引起染色體畸變，其中6價(jià)鉻的誘變率大于3價(jià)格。砷能致癌，特別是肺癌。但有人認(rèn)為砷主要是對偶氮色素的致癌有促進(jìn)作用。SO2有促癌作用

有機(jī)化合物。

有兩種機(jī)制：直接毒性、代謝毒性并呋喃類霉菌：黃曲霉鹵化烷烴：三氯甲烷、四氯化碳，對肝具有強(qiáng)烈的毒性。

自由基膜系統(tǒng)破壞細(xì)胞解體有機(jī)磷農(nóng)藥，能在體內(nèi)產(chǎn)生抑制酶的代謝產(chǎn)物，這種代謝產(chǎn)物常可引起急性神經(jīng)障礙癥狀。如對硫磷、馬拉硫磷、樂果及殺螟松等。

氯乙酸與氟乙酰胺對動(dòng)物有強(qiáng)烈毒性的殺蟲劑多環(huán)芳烴(PAH)都具有致癌、致突變作用。就是那些不直接顯示致癌、致突變作用的PAH，經(jīng)鹵化或硝化后*也顯示出致癌或致突變的作用。如：苯并(a)芘(Bap)是芳烴中致癌性最強(qiáng)的物．如同時(shí)給予焦油，作用更強(qiáng)。偶氮色素是強(qiáng)烈致癌物質(zhì)亞硝酸與仲胺、叔胺等含氮物質(zhì)反應(yīng)生成N—亞硝基化合物，具有很強(qiáng)的致癌性和致突變件。其生成速度隨胺的堿性強(qiáng)度、亞硝酸離子濃度、pH以及是否存在有促進(jìn)或抑制物質(zhì)等有很大差異。如：二甲基硝氨第二節(jié)受害機(jī)制一、生物活性點(diǎn)位

生物活性點(diǎn)位是生物大分子中具有生物活性的基團(tuán)和物質(zhì)。在生物大分子中的活性點(diǎn)位有：羧肽酶、堿性磷酸酶、碳酸酐酶、細(xì)胞色素C、血紅蛋白以及鐵氧還原蛋白等。外來重金屬和這些位點(diǎn)反應(yīng)、結(jié)合、取代金屬離子，擬制活性。

除了生物活性點(diǎn)位能結(jié)合金屬外，生物大分子的一些電子基團(tuán)也能結(jié)合金屬離子。這些給電子基團(tuán)包括蛋白質(zhì)上的咪唑基、琉基、經(jīng)基、氨基、胍基和多胺以及核酸上的堿基、核糖羥基和磷酸酯基，它們可以是活性點(diǎn)位的一部分，也可以不是。金屬可以結(jié)合取代。二、重金屬對生物毒性效應(yīng)的分子機(jī)制

指對遺傳物質(zhì)的影響。

核酸是生物的遺傳物質(zhì)，它含有很多可結(jié)合金屬離子的活性點(diǎn)位和非活性點(diǎn)位。不同濃度的重金屬，影響堿基配對、核酸解聚。第三節(jié)受害條件

生物受害程度，決定于毒物的性質(zhì)、生物和外界條件的特點(diǎn)一、毒物性質(zhì)1、結(jié)合狀態(tài)：離子態(tài)>絡(luò)和態(tài)2、價(jià)態(tài)

As3+>As6+，

Cr6+>Cr3+

3、金屬的毒性還和其他很多因素有關(guān)。在一般情況下，有機(jī)絡(luò)臺物的轟件下降．但脂溶性有機(jī)絡(luò)合物和有機(jī)金屬化合物的毒性卻明顯增加。

4、金屬對生物的影響．還決定于金屬的特性。為了使金屬進(jìn)入機(jī)體或與機(jī)體發(fā)生反應(yīng)，首先要使分子或原子進(jìn)行彌散。所以，越是沸點(diǎn)低的金屬越易發(fā)生彌散；同時(shí)金屬沸點(diǎn)越低，與一般有機(jī)物的沸點(diǎn)差就越小，它們相互間作用的可能性就越大。5、金屬對生物的毒害還和離子化電壓有關(guān)。因?yàn)殡x子化電壓的值是以物質(zhì)在神經(jīng)調(diào)節(jié)的作用下，能否通過細(xì)胞膜作為標(biāo)準(zhǔn)。認(rèn)為離子化電壓越高，對生物潛在的毒性就超大。6、離子的毒性和離子的價(jià)數(shù)有關(guān)。金屬陽離子的偶數(shù)價(jià)離子對機(jī)體的親和性高，奇數(shù)價(jià)的親和性則相對較低，尤其是3價(jià)陽離子在正常的生理狀態(tài)下易被排出體外；陰離子正相反。二、外界條件(一)pH

環(huán)境PH值不同，則毒物的溶解度也不同。如：Cd。

pH還影響毒物存在的形態(tài)及比例。如SO2，PH2－5：HSO3-為主，毒性大

PH6－8：SO32-為主、毒性?。ǘ?光照條件

光照強(qiáng)度影響氣孔開閉，影響污染物進(jìn)入量。光質(zhì)，光量子吸收多，受害大。三)大氣濕度

大氣濕度能直接影響植物的受害程度，即大氣相對濕度與植物受害程度成正比，與植物的抗性成反比c這是因?yàn)楦叩南鄬穸仁褂泻怏w和煙塵能吸附在叮表面，并使這些污染物溶解，慢慢從氣7L、表皮滲透到葉片內(nèi)，特別是釀堿性污染物，溶解在表面后，能直接傷害葉片。(四)地形和天氣特點(diǎn)

在山谷、山間盆地和封閉式洼地等地形條件下，空氣不易擴(kuò)散，如果形成逆溫層，能使生物受害的時(shí)間增長和加重受害程度。地形開闊，有毒氣體停留時(shí)間短，生物受害輕。第四節(jié)化學(xué)元素的拮抗、協(xié)同關(guān)系

拮抗和協(xié)同關(guān)系是兩個(gè)相反的作用一、拮抗作用許多污染物之間都存在拮抗作用如：銅－鋅硒－汞鋅－鎘，鎘－鋅硒、鈣－鎘，鈣－鉛、鎘鋁、鐵－錳P97～100元素之間拮抗作用的機(jī)制。（一）原子價(jià)層電子結(jié)構(gòu)相似的離子可能發(fā)生生物學(xué)須頑的假說(Hill，1970)。

Fe3+，Mn2+d5

Fe2+，Co3+d6。錳、鉆對鐵有拮抗作用

Zn2+、Ca2+、Cu2+都有d10(二)、兩元素之間由于直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生拮抗

1、兩種元素能生成難解離的穩(wěn)定化合物，它們之間便可能存在著生物的拮抗作用

例如，As、Hg、Cd、Ag及Sb等對Se的拮抗，

S對Cu、Fe的拮抗。

2．兩種元素能生成穩(wěn)定絡(luò)合物的，它們之間便可能存在生物拮抗作用

例1：氰化物對多種金屬元素的拮抗例2：絡(luò)合能力很強(qiáng)的氟離子有可能與多種金屬離子形成穩(wěn)定絡(luò)合物，有拮抗作用。3．兩種元素可發(fā)生氧化還原反應(yīng)的，它們之間有可能存在生物作用

例如，Cr6+在紅細(xì)胞中還原成Cr3+時(shí)，使血紅家中的Fc2+氧化成Fe3+，破壞血紅蛋白的正常生理功能，從而表現(xiàn)出Cr6+—Fe2+的領(lǐng)頗作用。(三)破壞金屬酶的輔基或金屬蛋白的蛋白質(zhì)活性基因而產(chǎn)生拮抗

某元素作用于金屬酶的輔基或金屬蛋白的蛋白質(zhì)活性基團(tuán)，使酶或蛋白質(zhì)受到破壞，從而實(shí)現(xiàn)對酶或蛋白質(zhì)中有益金屬元素的間接拮抗作用。這有三種情況：1、干擾離子與生物體中的有機(jī)質(zhì)(如酵的輔基)更穩(wěn)定的結(jié)合，從而使機(jī)體中某些元素被置換出來例如，Cd對Zn生物拮抗2、由于干擾離子的氧化還原作用，使輔基中的雙硫鍵還原、裂解，將酶結(jié)構(gòu)破壞而失去活性3、重金屬(Hg、Ag、Pb等)作用于金屬酶中蛋白質(zhì)的巰基或羧基，使蛋白質(zhì)變性，使金屑酶失去活性，表現(xiàn)為重金屬離子對金屬酶中的有益元素的生物拮抗(四)使金屬酶反應(yīng)體系受阻而產(chǎn)生拮抗

由于某一元素的作用，使金屬酶反應(yīng)體系中的一環(huán)受阻，從而產(chǎn)生對另一‘元素的間接領(lǐng)頹。如：Cu對Mo的拮抗(五)相似原于結(jié)構(gòu)的元素有機(jī)絡(luò)合中互相取代而造成的拮抗

如：W—Mo，Cd—Ca，V—Mn，Ni—Cu，Mn—Mg等．如表3—29。表3—29說明每對領(lǐng)顱元素生成絡(luò)臺物的配位數(shù)、離子半徑、離子體積以及半徑比率等值都非常接近，這就構(gòu)成了它們之間相互取代的基本條件，所不同的只是它們的品格能和電離勢差別較大，而正是這兩個(gè)常數(shù)的差別，決定了元素問牛物須頑能力的大小。思考題第四章生物對環(huán)境污染物的抗性

環(huán)境中各種污染物質(zhì)對生活于其中的生物體都是一種逆境脅迫，會(huì)在包括分子、細(xì)胞、組織、器官、個(gè)體、種群以及生態(tài)系統(tǒng)等各個(gè)組織層次上對生物產(chǎn)生多方面的影響。長期生活在其中的生物體也會(huì)在結(jié)構(gòu)、生理生化及遺傳上發(fā)生變異，產(chǎn)生適應(yīng)性和抵抗力，這就是生物耐性或抗性（tolerance）生物抗性機(jī)制概述：生物對污染物的抗性機(jī)制主要有兩個(gè)方面：外部排斥

通過形態(tài)機(jī)制生理生化機(jī)制、生態(tài)學(xué)機(jī)制將污染物排斥在體外

內(nèi)部忍耐通過代謝、固定代謝解毒、分室作用等過程將污染物在體內(nèi)富集、解毒解毒是基礎(chǔ)，解毒能力強(qiáng)、抗性強(qiáng)。但抗毒性強(qiáng)的生物不一定有解毒作用植物抗性機(jī)制涉及到：形態(tài)、解剖、細(xì)胞、分子等幾個(gè)層次變化抗性途徑主要有一下幾類：

拒絕吸收（避性）植物可以拒絕鹽分、重金速進(jìn)入體內(nèi)

結(jié)合鈍化鰲和

代謝轉(zhuǎn)化

代謝解毒

排除體外

分泌型

改變代謝途徑

分子水平調(diào)節(jié)：有些抗性基因原來以極低的頻率存在，在污染選擇下它能在短短幾個(gè)世代內(nèi)迅速擴(kuò)大基因頻率，從而提高了群體對污染的高抗性。這些途徑單獨(dú)、或同時(shí)在生物體內(nèi)作用第一節(jié)植物的抗性機(jī)制一、植物的避性

將污染物拒絕于體外，使其不能進(jìn)入體內(nèi)，這是一種最簡捷最精機(jī)的方法，無需消耗大量的物質(zhì)和能量。對不同的污染物和不同的植物種類，其防止污染物進(jìn)入體內(nèi)的途徑和方法不同。如：關(guān)閉氣孔分泌有機(jī)物改變根系周圍的環(huán)境、降低污染物的吸收性。增厚表皮層、形成根套。等（一）、對氣態(tài)污染物的避性氣態(tài)污染物通過兩個(gè)途徑進(jìn)入植物體內(nèi)：氣孔、表皮角質(zhì)層。1、氣孔阻礙作用污染嚴(yán)重時(shí)關(guān)閉氣孔，與脫落酸（ABA）含量變化有關(guān)2、外表皮阻礙作用

角質(zhì)層、表皮層、木栓層增厚

（二）、植物對土壤污染物的避性植物對根系污染物的吸收抑制、機(jī)理主要是通過分泌體外物質(zhì)、改變環(huán)境的PH值、氧化還原電位等，降低污染物的生物活性，或改變根際微生物種群的數(shù)量和種類。如檸檬酸、無機(jī)磷酸鹽，蘋果酸，使污染物質(zhì)形成不可溶物質(zhì)。根際pH的變化根際PH的變化從多方面影響著根際環(huán)境：如：植物生長以及根際土壤中各種礦質(zhì)養(yǎng)分的化學(xué)和生物學(xué)有效性；根系對重金屬元素毒害作用的忍耐程度：根系對營養(yǎng)元素的吸收作用；根際微生物的種類、數(shù)量以及根際曲的活性等。根際pH的變化在一定程度上調(diào)節(jié)著植物對土壤污染物的吸收。一般認(rèn)為再污染環(huán)境下，植物具有主動(dòng)調(diào)節(jié)環(huán)境PH值的能力。如分泌OH－，加速鉛等重金屬的沉淀抑制H＋的分泌是土壤保持堿性2．改變氧化還原

金屬價(jià)態(tài)的變化與土壤氧化還原狀態(tài)有關(guān)。許多金屬離子在土壤中以多種價(jià)態(tài)存在如銅、鉻、汞、鎘以及類金屬砷等在。不同價(jià)態(tài)的重金屬的和生理生態(tài)毒性和溶解性、吸收性不同，有的植物具有改變根際氧化還原狀態(tài)的機(jī)制。

如：生長在錳污染土壤上的植物能夠分泌具有氧化作用的物質(zhì)到根際環(huán)境，將Mn2+氧化成Mn4+而減輕毒性。如：水稻根表表明分泌氧和氧化性物質(zhì)將土壤中大量的Fe2+和Mn2+氧化成鐵錳氧化物膠膜，一方面把根包被起來以防止根系對Fe2+和Mn2+的過度吸收．另一方面把鎘、鉛、汞等重金屬密集在根外的鐵錳氧化膜中阻止進(jìn)入根內(nèi)。3．根分泌物對污染物的結(jié)合、降解作用

植物生長過程中一部分光合作用產(chǎn)物被轉(zhuǎn)移到根部，并且其中大部分通過根系分泌到根際中。如有機(jī)酸、氨基酸、糖類物質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸以及大量其他物質(zhì)。能同根際土壤中的污染物結(jié)合，使其移動(dòng)性降低、毒性降低。根際游離金屬離子與分泌物形成穩(wěn)定的金屬整合物復(fù)合體，使其活度就會(huì)降低。如：耐鋁小麥品種的根分泌高濃度的低分子二羧酸類物質(zhì)如琥珀酸、蘋果酸、草酸。二羧酸是帶正電荷金屬離子的潛在整合劑，從而能夠阻止鋁擴(kuò)散進(jìn)入根膜，這在保護(hù)植物避免與鋁結(jié)合中起著重要作用。

土壤中的酶類可以分解有機(jī)污染物。農(nóng)藥的降解過程中有許多酶的參與．如過氧化氫酶、多酚氧化酶、轉(zhuǎn)化酶等。許多污染物在根際土壤酶的聯(lián)合作用下被降解成為無毒或低毒的物質(zhì)。植物根分泌的酶類是土壤酶的主要來源。

植物根尖能夠分泌黏膠狀物質(zhì)(主要成分為多糖)，這些熟膠狀物質(zhì)與鋁、飼、頓等金屬離子有比較強(qiáng)的親和力，能夠?qū)⒋罅康慕饘匐x子滯留在根外。4．根際效應(yīng)的作用根分泌物可為微生物提供能源物質(zhì)，將大量具趨化作用的微生物聚集在根周圍，從而產(chǎn)生“根際效應(yīng)”，其中有些微生物具有凈化土壤中污染物的作用。菌根真菌和其他微生物，能夠降解、轉(zhuǎn)化環(huán)境污染物，如多氯聯(lián)苯、除草劑等有機(jī)污染物，而且能夠吸收、富集環(huán)境中的金屬等無機(jī)污染物，從而降低根際環(huán)境中污染物的濃度，減少污染物進(jìn)入植物體的機(jī)會(huì)。如：風(fēng)眼蓮分泌多種氨基酸，使微生物有趨化作用，對酚類物質(zhì)有抗性。二、植物對污染物的結(jié)合鈍化作用

抗性植物具有使進(jìn)入到體內(nèi)的污染物變成安全、低毒的結(jié)合態(tài)的機(jī)制，使污染物不能達(dá)到敏感分子或器官，也不參加代謝，正常的新陳代謝可免遭擾亂。細(xì)胞壁、細(xì)胞膜和細(xì)胞中的其他成分均具有這種結(jié)合鈍化作用。(一)、細(xì)胞壁的作用

細(xì)胞壁是結(jié)合、固定污染物的重要部位。因?yàn)榧?xì)胞壁果膠質(zhì)中的多聚糖醛酸和纖維素分子的羧基、醛基等基團(tuán)都能夠與重金屬等毒物結(jié)合。如：Hg、Pd、Zn、Cu、Cd都可以結(jié)合在細(xì)胞壁的纖維素和木質(zhì)素上，減少移動(dòng)性。

(二)、細(xì)胞膜的作用細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)、糖類和脂質(zhì)也能夠結(jié)合透過細(xì)胞壁的污染物。研究表明．當(dāng)環(huán)境中的鉛濃度相當(dāng)大時(shí)，也有部分鉛透過細(xì)胞壁，在細(xì)胞膜上沉積下來。(三)細(xì)胞質(zhì)和液泡的作用細(xì)胞質(zhì)和液泡中具有許多能夠與污染物結(jié)合的“結(jié)合座”，當(dāng)部分污染物突破細(xì)胞壁和細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)后，就能夠和細(xì)胞質(zhì)中的蛋白質(zhì)、氨基酸的羧基、氨基、琉基及酚基等官能團(tuán)結(jié)合，形成穩(wěn)定的整合物，從而起到鈍化作用。如農(nóng)藥中的－OH、－COOH、－NH2、＝NH、－SH和活性氯，和細(xì)胞質(zhì)和液泡中的物質(zhì)結(jié)合的。金屬離子與細(xì)服質(zhì)中蛋白質(zhì)和其他有機(jī)化合物中的琉基以及其他基團(tuán)有很強(qiáng)的親和力，因此，進(jìn)入體內(nèi)的金屬離子常與蛋白質(zhì)結(jié)合而降低毒性屏蔽作用相隔離作用：生物將污染物運(yùn)輸?shù)襟w內(nèi)特定部位，使污染物與生物體內(nèi)活性靶分子隔離是生物產(chǎn)生抗性適應(yīng)性的又一途徑，液泡是主要的毒物隔離和代謝的場所

三、植物對污染物的代謝轉(zhuǎn)化作用雖然植物具有拒絕吸收、結(jié)合鈍化環(huán)境污染物的抗性機(jī)制，但在污染物濃度較高，體內(nèi)的“結(jié)合座”達(dá)到飽和的情況下，為了避免受害，植物對污染物的代謝轉(zhuǎn)化作用就變得必不可少。機(jī)體內(nèi)酶促反應(yīng)，可以轉(zhuǎn)化成低毒或無毒物質(zhì)，或轉(zhuǎn)化為水溶性物質(zhì)而利于排出體外——解毒作用。污染物在生物體內(nèi)酶的作用下，通過氧化、還原、水解、脫烴、脫鹵、經(jīng)基化和異構(gòu)化作用，逐步代謝為毒性較低或完全無毒的物質(zhì)。如對農(nóng)藥，有機(jī)物，降解為CO2和H2O

一）、植物對農(nóng)藥的分解轉(zhuǎn)化

耐藥性植物有代謝分解農(nóng)藥的作用，途徑有：氧化、還原、水解、異構(gòu)化和軛和化等。

1、氧化

2、還原

3、水解

二）植物對其他有機(jī)物質(zhì)的分解轉(zhuǎn)化

石油、洗滌劑、塑料等有機(jī)物，藻類高等植物四、植物在污染物存在下改變代謝途徑、發(fā)生遺傳變異、降低污染物與靶分子的親和力

改變代謝方式是生物抵抗環(huán)境污染物毒害的有效措施之一。例如，耐硒植物在硒脅迫下能夠改變蛋白質(zhì)的代謝方式，使其不受硒的干擾，保證植物正常生活。而不耐硒的植物因蛋白質(zhì)的正常合成受破壞而受害。生物體內(nèi)與污染物作用的靶分子發(fā)生遺傳突變，突變結(jié)果降低了生物靶分子與污染物的親和力，從而降低了今物對污染物的敏感性，使生物產(chǎn)生對污染物的抗性。排出作用主要有以下幾種：

(1)生物體對污染物來說只是一個(gè)通道，污染物進(jìn)入體內(nèi)后不經(jīng)過任何轉(zhuǎn)化即排出體外。

(2)污染物進(jìn)入體內(nèi)后很快與體內(nèi)物質(zhì)結(jié)合后排出體外。

(3)污染物經(jīng)過氧化、還原、水解后直接排出體。

(4)污染物經(jīng)過體內(nèi)氧化、還原、水解后再與其他物質(zhì)結(jié)合后排出體外。方式：分泌、氣孔、脫落五、植物對污染物及其代謝產(chǎn)物的排出作用六、植物的其他保護(hù)系統(tǒng)1、自由基的清除2、誘導(dǎo)抗性物質(zhì)的產(chǎn)生。如ABA，抗性蛋白

植物的抗性指標(biāo)有以下幾個(gè)方面：

(1)形態(tài)解副指標(biāo)如氣孔構(gòu)造、柵欄和海綿組織的比例、角質(zhì)層和木栓層的厚度及根套的有無等。

(2)生理生化指標(biāo)如細(xì)胞膜透性、細(xì)胞質(zhì)含水量、酶系統(tǒng)活性及細(xì)胞內(nèi)結(jié)合物質(zhì)(如谷骯甘敗、類金屬硫蛋白等)的含量等。

(3)生態(tài)學(xué)指標(biāo)如根的分布特性、根際效應(yīng)狀況等。七、植物的抗性指標(biāo)第二節(jié)動(dòng)物的抗性機(jī)制

外源性污染物進(jìn)入動(dòng)物體后，會(huì)給機(jī)體帶來一系列損傷和病變．甚至死亡。動(dòng)物與植物一樣．能夠?qū)Νh(huán)境中的污染物作出一系列應(yīng)答，以減少毒物對自身的傷害，從而獲得對記染環(huán)境的抗性。

動(dòng)物的抗性機(jī)制也可以劃分為：

拒絕吸收結(jié)合鈍化、分解轉(zhuǎn)化排出體外等幾種途徑。

動(dòng)物對污染物的避性可以通過行為或生理的方式表現(xiàn)出來動(dòng)物具有排斥環(huán)境中的污染物，使其不能進(jìn)人體內(nèi)的機(jī)制，如皮膚、毛發(fā)對污染物具有阻擋作用，對于可以自由活動(dòng)的動(dòng)物來說，從行為上主動(dòng)避開污染環(huán)境也許是一種更為有效的措施。許多動(dòng)物對環(huán)境脅迫較為敏感，并具有逃避毒害的本能。如蚊子、蒼蠅對殺蟲劑的躲避、種群數(shù)量的變動(dòng)

一、動(dòng)物對污染物的避性二、動(dòng)物對污染物的結(jié)合鈍化污染物可經(jīng)呼吸道、消化管皮膚其他一些途徑進(jìn)人體內(nèi)。進(jìn)入體內(nèi)的物質(zhì)有不同的途徑進(jìn)行鈍化：如1污染物在動(dòng)物體內(nèi)經(jīng)多種方式被結(jié)合、固定下來，使其不能達(dá)到敏感位點(diǎn)(稱“靶細(xì)胞”或“靶組織”)；各種脂溶性有毒污染物進(jìn)入組織后，多數(shù)耍與體內(nèi)的某些化合物或基團(tuán)結(jié)合，使毒性減低，極性和水溶性增加，從而可以迅速隨尿液或汗液排出體外。結(jié)合反應(yīng)的主要有6種：葡萄糖醛酸化反應(yīng)硫酸、乙?；?、甲基化、甘氨?；入赘孰牡男纬杀?－3葡萄糖醛酸化是動(dòng)物體內(nèi)(除貓外)最常見的解東方式，例如，苯經(jīng)過氧化后生成酚，然后與葡萄糖醛酸結(jié)合。污染物主要通過醇或酚的羥基和羧基的氧、胺類的氮、含硫化合物的硫與葡萄糖醛酸的第一位族結(jié)合成苷。污染物與葡萄糖醛酸結(jié)合后活性降低，水溶性增加，易從尿和膽汁中排除。

乙?；歉鞣N芳香胺類、酰阱類(如異煙阱、2－萘胺)等污染物的重要生物轉(zhuǎn)化途徑，使氨基的活性作用減弱，從而達(dá)到解毒的目的谷胱甘肽是機(jī)體內(nèi)存在的一種最重要的非蛋白琉基。它具有重要的生理功能，其解毒作用的機(jī)制主要有三個(gè)方面：

(1)為親電子物質(zhì)或其他氧化代謝物提供琉基，形成無毒的加成物。例如，還原型谷膿甘肋中的琉笨可以與污染物中的碳原子結(jié)合，還可以與親電子的金屬離子結(jié)合，所以是重要的解毒物質(zhì)。

(2)阻斷親電子污染物及共代謝物與重要的生物大分子的共價(jià)結(jié)合，使其保持正常代謝。

(3)對脂質(zhì)過氧化作用的抑制及對自由基的清除。金屬硫蛋白（MT)的形成是生物解毒的重要方面。金屬硫蛋白形成可和污染物結(jié)合起到解毒作用。

如Cd－MT三、動(dòng)物對污染物的分解轉(zhuǎn)化

污染物進(jìn)入動(dòng)物體后，在體內(nèi)經(jīng)過水解、氧化、還原或加成等一系列代謝過程，改變其原有的化學(xué)結(jié)構(gòu)，生理活性也相對減弱，加速了從體內(nèi)排泄的過程。

通常，轉(zhuǎn)化是將親脂的外源性污染物轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水物質(zhì)，以降低其通過細(xì)腦膜的能力，從而加速其排出。主要反應(yīng)：(1)氧化反應(yīng)各種脂溶性污染物被肝微粒體的氧化酶所氧化。產(chǎn)生各種代謝物。微粒體酶系對作用物的特異性較低，通常稱為混合功能氧化酶系（MFOS），它是氧化酶系中最重要的酶系，可作用于具有不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的各種脂溶性污染物。MFOS能夠催化脂類、類固醇和其他化學(xué)物質(zhì)，使其轉(zhuǎn)化為極性較強(qiáng)、脂溶性較低的代謝產(chǎn)物。

(2)還原反應(yīng)

肝中的還原反應(yīng)，主要有偶氮還原酶和硝基還原酶所催化的兩類反應(yīng)，它們主要在微遺體中進(jìn)行。如硝基還原酶可使硝基苯、對硝基苯甲酸等的一NO2還原成一NH2。細(xì)胞液中含有的醇脫氫酶和醛脫氫酶等，也能夠促使各種醇、醛、胺在體內(nèi)進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化。(3)水解反應(yīng)

動(dòng)物組織中包含大量非特異性的酯酶和酰胺酶，能夠水解酯類、酰胺類、酰肼類及胺基甲酸酯類等污染物，起解毒作用。例如，酯酶水解酯鏈而形成羥基團(tuán)及醇，酰胺胺酶水解酰胺鍵而形成酰胺或胺。如敵百蟲或敵敵畏等農(nóng)藥二甲基磷酸；對硫磷及其體內(nèi)的氧化物對氧磷對硝基酚；樂果的含胺基的有機(jī)磷農(nóng)藥可經(jīng)酞胺酶水解而解毒。

四、動(dòng)物對污染物的排泄作用

污染物及其代謝產(chǎn)物從動(dòng)物體內(nèi)排出的主要途徑：（一）腎尿排出，（二）肝膽（三）呼吸道（四）其他消化管隨糞便排出，皮膚、體液（汗液，唾液、乳汁）

第三節(jié)微生物的抗性機(jī)制

微生物的解毒作用比動(dòng)物、植物更強(qiáng)。微生物對污染物的抗性也可分為避性、分解轉(zhuǎn)化等途徑。一、微生物對污染物的避性取決于微生物的生理、形態(tài)，生態(tài)特征一）形態(tài)學(xué)莢膜增厚，葡萄球菌屬、黃桿菌屬、芽孢桿菌屬

二）生理1、沉淀脫硫弧菌屬、桿菌屬2、胞外絡(luò)合鐵末沉著體、胞外聚合物3、細(xì)胞壁結(jié)合革陽（＋）：磷壁酸二、對污染物的分解轉(zhuǎn)化

有害無害、營養(yǎng)物質(zhì)

1951年，球形節(jié)桿菌分解有機(jī)農(nóng)藥一）微生物對金屬離子的轉(zhuǎn)化作用汞、鉛、錫、硒、神等金屬或類金屬離子都能夠在微生物作用下發(fā)生轉(zhuǎn)化而失去毒性。表4－5轉(zhuǎn)化的方式有三種：都有酶的催化1、甲基化Hg、Cd、Pd、As都可以甲基化毒性增強(qiáng)如：甲基汞的毒性比無機(jī)汞毒性大50～100倍甲基轉(zhuǎn)移體：甲基鈷胺素（甲基供體）

主要菌類：假單胞菌屬（銅綠假單胞菌）2、還原作