污染生态生物富集.pptx

污染生态学 pollution ecology 第二章 生物富集 卜凡 第二章第二章 生物富集生物富集 • 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 Ø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） Ø生物富集常用富集系数或浓缩系数表示 Ø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 积 累 （ b i o - a c c u m u l a t i o n ） • 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 生物放大生物放大(bio-magnification)(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 第二节 生物富集的机制 l 1.生物学特性 l 2.污染物的性质 l 3.污染物的浓度和作用时间 l 4.环境特点 l 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 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 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 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 第三、不同生育期 生物在不同生育期接触污染 物；体内富集量有明显差 异对水稻对铅的富集顺序 为 拔节期＞分蘖期＞苗期＞拔节期＞分蘖期＞苗期＞ 抽穗期＞结实期。

抽穗期＞结实期 叶片和茎对铅的富集量 也是拔节期最大 谷壳和糙米的富集量则 不同．都是以结实期铅 富集量最高，其富集顺 序为： 结实期＞苗期＞拔节结实期＞苗期＞拔节 期＞抽穗期＞分蘖期期＞抽穗期＞分蘖期 小麦对六六六的吸收 也一样 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＞早加拿大杨＞晚花杨＞早 杨＞辽杨杨＞辽杨 • 8种水生植物对铜的吸收，规律为：苦草苦草(2(2种种) )＞黑藻＞黑藻 ＞水龙＞喜旱莲子草＞大藻＞心叶水车前＞水车前＞水龙＞喜旱莲子草＞大藻＞心叶水车前＞水车前 第五、超积累植物和微生物 超积累植物：能超量吸收和 积累重金属的植物 Jaffre等（1976）在他们的 论文题目中首次使用该概念 ，Brooks等（1977）用该概 念定义含Ni浓度超过 1000mg/kg的植物 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 元素 正常土壤 普通植物含量 超积累植物的临界标准 Cd0.1100 Co1011000 Cr6011000 Cu20101000 Mn8508010000 Ni4021000 Pb1051000 Se0.11000 Zn507010000 Ø 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。

Ø 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 Ø Ｐｂ的超积累植物主要是十字花科的遏蓝菜属植物 Ø Ｃｄ的超积累植物包括十字花科的遏蓝菜属植物和浮 萍 Ø Ｃｏ和Ｃｕ的超积累植物较少 Ø 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 第四、污染物的相对分子量 第五、污染物的溶解度 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 • 稳定性是富集的重要条件 • 污染物渗透能力强弱即在生物体内扩散迁移能力的强 弱，决定了污染物在生物体内富集的部位不同 • 基质溶液中，污染物溶解度数量的多少直接影响植物 的吸收和富集 重点 3、污染物的浓度和作用时间 污染物的浓度越高、作用时间越长，则生 物体内污染物的富集量相对越多 4、环境特点 ① 土壤水分过高，污染物以还原态为主，活性受到抑制，植物富集 量减少； ② 土壤水分过低，污染物可给量数量减少，植物富集量亦减少； ③ 土壤pH值降低，有利于污染物质活化，植物富集量增加； ④ 土壤中大量有机质和矿物质的增加，降低植物对污染物的富集量 ； ⑤ 土壤类型能够影响植物对污染物的富集量。

富集与食物链 在生态系统内，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惊人的程 度 生物富集的研究，可在个体（单独生物种）和 食物链两个水平上进行 生物富集的研究，无论在哪个水平上进行，都可 以采取野外采样调查、室内分析的方法和室内模拟 实验的方法 前者的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；后者的优点在于影 响富集的各种因素便于控制，便于分析各个因素各 自的作用和它们的综合作用 也可以将两种方法结合，互相印证 第三节 研究生物富集的方法 Ø模拟研究法 Ø调查试验法 Ø模拟研究法 在一个容器内，栽培和放养若干种生物，并按 食物、营养关系组成若干条食物链在这样一个 小小的生态系统中，研究污染物在食物链中的迁 移、富集规律 高粱一毛虫一硅藻一浮游生物一孑孓一食蚊鱼 高粱一毛虫一绿藻一瓶螺 →→→→→ →→→ 确定一个污染区，以污染源为中心 ，调查污染物在环境(气、水、土)中的 含量、时空分布规律；生物对环境中污 染物的富集规律以及污染物在生态系统 中沿食物链逐级富集的规律以及对人体 的危害 （一）环境调查 大气、水、土壤 （二）植物调查 （三）动物调查 Ø调查试验法 谢谢 。