第九章重金属对植物的危害

第九章重金属对植物的危害PlantNutrition第一节重金属在环境中的分类及有效性工业“三废”的排放、城市垃圾、污泥和含重金属的农药、化肥等重金属污染的土壤，涉及的元素主要有汞、镉、铬、铅、铜、砷、氟等1、土壤重金属污染的主要来源来源污染物矿产开采、冶炼、加工排放的废气、废水、废渣Cr、Hg、、As、Pb、Ni、Mo煤和石油燃烧过程中排放的飘尘Cr、Hg、As、Pb等电镀工业废水Cr、Cd、Ni、Pb、Cu、Zn等塑料、电池、电子工业排放的废水Hg、Cd、Pb、Ni、Zn燃料、化工制革工业排放的废水Cr、Cd汽车尾气Pb农药、化肥As、Cu、Cd一、重金属在环境中的分类及有效性元素种类CrLiCuPbZnHgCdCoAsNi北京100.0-20.010.050.00.10.06-6.040.0河南(封丘)56.823.914.511.745.10.0260.0667.910.222.5宁夏61.2-18.711.456.60.0320.105-12.524.1山东(济南)52.728.518.522.757.10.0160.04511.78.826.8江苏77.830.122.326.262.60.2890.12612.610.026.7新疆(天池)63.430.927.915.979.40.0220.1314.711.830.7湖南71.444.927.329.794.40.1160.12614.615.731.9范围5~15003~3502~2502~3001~9000.01~0.50.01~20.05~6.51~502~750中值70253035900.060.358650国外土壤元素含量我国部分省及国外土壤中10种金属元素背景值(mg/kg)国家或地区美国西部美国东部摩洛哥原苏联中国四川中国云南中国贵州中国宜昌澳大利亚美国西部美国东部中国四川澳大利亚德国测试样品磷矿磷矿磷矿磷矿磷矿磷矿磷矿磷矿磷矿TSPTSPSPSPSPCD含量60~3403~1515~170.4~0.60.5~0.60.9~4.00.80.74~10950~25010~200.4~0.638~480.2~117资料来源Auer,1977USEPA,1974Machelett,1984Machelett,1984四川农大，1985Fertilizerweed,1991Fertilizerweed,1991Fertilizerweed,1991Williarms,1974Mortved&Giordano,1977Mortved&Giordano,1977四川农大，1985Williams&David,1973Machelett,ect.,1984部分国家或地区磷矿(肥)中镉含量(mg/kg)2、重金属污染的分类①单一污染②复合污染大气沉降土壤动物粮食作物土壤微生物家禽家畜蔬菜污泥垃圾肥料灌水其他土壤人3、农田系统中重金属的生态循环CouldwaterinterceptionPrecipitationDryDepositionParticulates-GasesINPUTSForestFloorMineralSoilFLUXESLitterfallStemflowParentMaterialDecopositionRootUptakeRootDiebackWeatheringOUTPUTSResuspensionofmetalsfromfires,dust…Throughfall二、重金属在环境中的有效性及分析手段（一）土壤中重金属生物有效性重金属的生物有效性一般是指环境中重金属元素在生物体内的吸收、积累或毒性程度。（二）土壤中重金属生物有效性的评价方法（1）化学浸提法(化学萃取法)1、一次浸提法：酸试剂浸提法、螯合剂浸提法、中性盐和缓冲试剂浸提法、微乳液浸提法2、连续浸提法：可交换态、有机态、无定形氧化铁和锰结合态、残渣态浸提剂（2）植物培养法1、幼苗密集培养法(又名黑麦幼苗法)2、盆钵试验3、田间试验（三）生物有效性影响因素1、土壤中的重金属总量2、土壤溶液的pH3、土壤的有机质含量4、化学试剂的影响5、元素之间的相互作用6、粘土含量7、植物种类8、农业活动9、污染时间第二节植物的重金属胁迫与避免一、重金属胁迫程度的划分二、重金属对植物生物膜伤害机理三、重金属对代谢的影响四、植物对重金属的抗性机制一、重金属胁迫程度的划分轻度胁迫中度胁迫重度胁迫二、重金属对植物生物膜伤害机理重金属是脂质过氧化的诱导剂,当重金属处理植物时,细胞内自由基的产生和清除之间的平衡受到破坏,导致大量的活性氧自由基产生,自由基引发膜中不饱和脂肪酸产生过氧化反应,破坏膜的结构和功能。三、重金属对代谢的影响影响酶活性和功能，从而引起植物生理代谢功能的紊乱，生长发育受阻甚至死亡；影响养分膜运输，原因可能重金属抑制膜上ATP酶的活性，或是取代了钙等离子，使膜稳定性下降；影响其他营养元素的吸收拮抗作用。四、植物对重金属的抗性机制1、细胞的忍耐作用植物相对耐性的大小可能是细胞对其分隔能力不同所致，耐性强的细胞具较强的分隔能力，将重金属离子排放到液泡里与有机酸形成络合物，避免重金属的毒害作用。2、植株的整体控制，根系的排斥作用根系通过分泌有机酸与重金属离子在根外形成络合物，或分泌氧将根周围的重金属离子氧化而降低有效度；根系已经吸收的重金属在根细胞形成稳定的络合物排放到液泡中去，降低了其移动性；木质部输导组织吸附一部分重金属离子，因而减少了运输到地上部的数量。重金属毒害的外观症状及危害症状：根系发育异常，地上部青枯，叶片失绿等，严重时全株死亡重金属可完全抑制土壤中的共生固氮过程对土壤中酶活性产生影响在土壤—植物系统中的迁移直接影响到植物的生理生化和生长发育，从而影响作物的产量和质量影响植物对重金属离子吸收和累积的因素重金属离子的性质、土壤条件和植物的遗传特性重金属的生物修复途径种植木本植物、经济作物，利用其对重金属的吸收、积累和耐性除去重金属利用生物化学、生物有效性和生物活性原则，把重金属转化为较低毒性产物(络合态、脱烷基、改变价态)利用重金属与微生物的亲合性进行吸附及生物学活性最佳的机会，降低重金属的毒性和迁移能力植物组织积累植物排斥植物固定植物降解植物挥发植物修复重金属污染土壤的机理示意图