生物富集

1第五讲生物富集本章在重点介绍生物富集概念基础上，讨论影响生物富集的主要因素2生物富集生物个体或处于同一营养级的许多生物种群，从周围环境中吸收并积累某种元素或难分解的化合物，导致生物体内该物质的浓度超过环境中浓度的现象，称为生物富集（bio-enrichment）,又称生物浓缩（bio-concentration）。生物富集常用富集系数或浓缩系数（即生物体内污染物的浓度与其生存环境中该污染物浓度的比值）来表示。生物积累（bio-accumulation）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（bio-magnification）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。生物富集的概念p393生物富集生物学特性p40生物体内能够与污染物结合的物质生物富集主要决定于生物本身的特性，特别是生物体内存在的、能够与污染物相结合的活性物质的活性强弱和数量多寡。不同器官影响生物富集的因素4矮牡丹各器官及生境土壤中元素含量（w/mgkg﹣1）元素叶Leaf茎Stem根Root土壤SoilK4495.611342.402240.25181.65Fe398.60249.45443.23880.53Mg2035.992034.97633.25699.00Mn16.958.799.74308.24Cu5.267.075.9321.48Zn16.5624.0620.1154.61Ni2.962.012.3425.98Cd0.420.390.391.89Cr4.102.422.9230.69Pb4.303.782.2416.88影响生物富集的因素5生物富集不同生育期p44不同生物种p47超量积累的植物p49有些植物能超量吸收和积累重金属，Brook称这种植物为重金属超量积累植物（hyperaccumulator）。这类植物有三个主要特征：1、体内某一元素浓度大于一定的临界值；2、植物吸收的重金属大部分分布在地上部，即有较高的地上部/根浓度比率；3、在重金属污染的土壤上这类植物能良好的生长，一般不会发生重金属毒害现象。影响生物富集的因素6生物富集除以上主要特点外，生物有机体的大小、性别、食性、食量、生活区域、脂肪含量及生长发育季节等也会影响生物对污染物的富集影响生物富集的因素7生物富集污染物的性质p49污染物的性质主要包括污染物的价态、形态、结构形式、相对分子质量、溶解度或溶解性质、物理稳定性、化学稳定性、生物稳定性、在溶液中的扩散能力和在生物体内的迁移能力等。化学稳定性和高脂溶性是生物富集的重要条件。生物富集还与生物对污染物的解毒能力（即污染物的生物稳定性）有关（p50）。解毒能力越强，则富集能力越弱；反之则富集能力越强。解毒能力又与污染物的化学结构有关。影响生物富集的因素8生物富集污染物渗透能力强弱即在生物体内穿透能力的强弱，决定了污染物的生物体内富集的部位不同（p51）。基质溶液中，污染物可给态（可溶性）数量的多少直接影响植物的吸收和富集。影响生物富集的因素9生物富集污染物的浓度和作用时间生物体内污染物的富集量与环境中污染物的浓度成正相关，但富集系数与环境中污染的浓度没有显著的正相关性，相反有随污染物浓度增加而逐渐下降的趋势。污染物的浓度越高，作用时间越长，则生物体内污染物富集量也越多。影响生物富集的因素10生物富集环境特点环境要素通过影响生物的生长发育和污染物的性质来间接影响污染物的生物富集，土壤重金属作用效应的区域差异就是环境要素作用的结果。土壤环境对植物的富集作用有十分重要的影响。土壤水分过多，污染物以还原态为主，活性受到抑制，富集量减少。土壤水分过少，污染物的可给态数量少，富集量亦因此而减少。土壤pH低，有利于污染物的活性，富集量增加。土壤中有机质和矿质元素的大量存在，会极大地降低植物富集重金属的数量。不同类型的土壤，对不同种类的有机和无机污染物的具有不同的降解、吸附和淋溶作用。因而影响生物对污染物的生物积累。气态污染物主要通过气孔进入植物体，凡是能影响光合作用的因素均能影响气态污染物在植物体内的积累。影响生物富集的因素11生物富集富集与食物链在生物系统内，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极其惊人的程度。因此，在研究环境污染时，除了要监测大气、水、土壤污染外，更要注意低浓度污染物的长时间作用，以及污染物在生态系统中沿食物链逐级富集的规律。影响生物富集的因素12生物富集富集与食物链在生物系统内，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极其惊人的程度。因此，在研究环境污染时，除了要监测大气、水、土壤污染外，更要注意低浓度污染物的长时间作用，以及污染物在生态系统中沿食物链逐级富集的规律。影响生物富集的因素13生物富集的研究，可在个体生物系统的不同水平上进行。前述的许多生物富集规律就是在个体研究的基础上得出的。在食物链水平上研究生物富集，对于弄清污染物在食物链中的迁移和积累规律，弄清污染物对生态系统结构和功能的影响，以及人类健康的影响具有非常重要的意义。研究生物富集的方法p5614研究生物富集的方法生物富集的研究，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，与实际情况符合。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。有关的技术方法我们在前面已经讨论过了，这里不再赘述。