畜禽粪便中重金属来源、含量、转化及处理PPT课件

精选,1,畜禽粪便中重金属来源、含量、转化及处理以最为危险重金属铬（Cd）为例,2,精选,2,一、背景,中国畜禽养殖业迅速发展，规模日益扩大，畜禽量每10年增加1-2倍，畜禽粪便产生量剧增引起广泛关注。1988年中国畜禽粪便产生量18.8亿t，是当年工业固废量的3.4倍；1995年达到24.9亿t，约当年工业固废量的3.9倍；2000年达到36.4亿t，估计2010年将达到45亿t。据国家环保总局调查，全国90%以上的畜禽养殖场没有综合利用和和污水处理设施，畜禽养殖尤其是规模化养殖已成为我国农村面源的主要来源之一（张维理等，2004；谭晓冬等，2006；杨慧敏等，2010）。为了提高饲喂畜禽的生长速率、增强抗病能力，饲料厂和养殖场中通常含有一定量的铜、锌、砷、铅等微量元素添加剂，普遍采用高铜、高锌等微量元素作为禽畜饲料添加剂,许多未被畜禽吸收的微量元素积累在畜禽粪便中,畜禽粪便中重金属的污染也因此引起了研究者们的关注（丁迎伟等，1999；孔源后者依赖能量代谢调控，受抑制物、温度、能源物质的影响.3、细胞内隔绝细胞内隔绝阻止胞质积累的重金属对重要细胞器毒害。真核微生物如藻类、酵母和真菌将重金属累积于胞内的某些特殊细胞器中，金属离子进入细胞后被转化成毒性较小的化合物.4、酶的解毒微生物通过氧化还原、甲基化和去甲基化转化重金属，将重金属转化为无毒或低毒状态.,2,精选,7,细菌中Cd2+转运流程图（引自Wu，Gardarin,Catty.2006;吴海江，2009）,说明：（1）-CdnE磷酸化（2）-CdnE磷酸化，Cd2+转出细胞（3）-EPMe去磷酸化，水解（4）-Cd2+进入细菌细胞，与结合蛋白结合,E-结合蛋白;ME-镁离子,精选,8,五、铬在植物体内的迁移和转化,1.凯氏带形成前：Cd2+在植物幼苗根部经质外体途径和共质体途径进行横向(短距离)运输。2.凯氏带形成后：Cd2+通过共质体途径进行跨质膜转运和木质部装载，而后随蒸腾流向地上部运输和积累。跨质膜和液泡膜的Cd2+运输促进Cd2+在植物体中的分配和隔离作用，早期的研究结果表明，Cd2+可能通过Ca2+通道进入细胞,并在质膜Cd2+转运体和液泡膜Cd2+转运体作用下进行转运（张军&束文圣，2006）。,精选,9,AmodelforthepossibleroutesforCdAccumulationwithinplants.(PC=phytochelatin，植物螯合肽；摘自，经过处理）,（共质体途径）,（质外体途径）,（细胞中转移）,（根尖）,（叶片）,附：共质体途径：指根尖吸收物质通过共质体实现转运；共质体指原生质体及其胞间连丝构成的活性物质.质外体途径：指根尖吸收物质通过质外体实现的转运；质外体是原生质体外的细胞壁及木质部非活性成分.,2,精选,10,植物体内的Cd2+转运和解毒途径（张军&束文圣，2006）,说明：GSH-谷胱甘肽GR-GSH还原酶Cys-半胱氨基酸PC-植物螯合肽PCs-PC合酶APX-抗坏血酸过氧化物酶,（液泡中）,（细胞质中）,2,精选,11,含铬食物、生活用水,消化道和呼吸道,血液循环,血液（红细胞）,内脏（肝脏、肾脏等）,吸收率：(10%),(10%-40%),存在形式：铬-硫蛋白（Cd-MT）小分子物质结合游离存在（Cd2+）（右）,六、铬在动物体内的迁移和转化,主要以Cd2+可交换态形式转移（左）,精选,12,1、生物拮抗：动物在饲喂含镉量较高的饲料时，可以添加与镉有拮抗作用的元素如锌、铁、铜、钙、硒、维生素C，降低镉对动物的毒性.2、改良土壤：如在土壤中施加石灰，以提高土壤pH值；施用磷酸盐类肥料，使生成磷酸镉沉淀，从而减少植物对镉的吸收.3、添加吸附剂:活性碳、蒙脱石、高岭土、膨润土、风化媒、磺化煤、高温矿渣、沸石、壳聚糖、羧甲基壳聚糖、硅藻土、改良纤维、蛋壳、活性氧化铝、腐殖质、纳米材料等吸附剂由于其表面积大，结构复杂以及其它一些性能，能对土壤和水中的镉有很好的吸附作用.4、微生物淋滤：悬浮酵母菌（14g/L，吸附率达到99%）、蓝细菌、硫酸盐还原菌、根霉等.5、研发超级转基因吸附动、植物：遏蓝菜（Thlaspicaerulescens)、蜈蚣草（Nephrolepiscordifolia(L.)、蚯蚓.,七、处理方法,精选,13,八、结论,粪便中重金属主要来源于饲料中微量元素添加剂，本文以最危险重金属铬为例，综述其含量超标情况，结果表明粪便中重金属普遍超标；在环境介质（尤其是生物介质）中的转化主要以铬离子可交换态形式迁移，并通过生物细胞内相关蛋白的结合，以及生物链的传播，在生物体中富集。有关重金属污染研究长期以来主要集中于矿山环境，对于粪便重金属研究力度有待加强。,精选,14,主要参考文献（按首字拼音字母顺序）：BarryP.Rosen.Transportanddexoficationsystemsfortransitionmetals,heavymetalandmetalloidsineukaryoticProkaryoticmicrobes.ComparativeBiochemistryandPhysiologyPartA2002,133:689-693.C.C.Wu，A.Gardain,P.Cattyetc.CadA,theCd2+-ATPasefromListeriamonocytogenes,canuseCd2+asco-substrate.Biochimie.2006,88(11):1687-1692.成杰民,俞协治,黄铭洪.蚯蚓-菌根在植物修复镉污染土壤中的作用J.生态学报2005,25（6）.郭学军，黄巧云，赵振华等.微生物对土壤环境重金属活性的影响J.应用与环境生物学报2002,8（1）.关共凑，徐颂，黄金国.重金属在土壤-水稻体系中的分布、变化及迁移规律分析J.生态环境，2006,15（2）：315-318.高太忠，李景印土壤重金属污染研究与治理现状J.土壤与环境，1999，8（5）.郝秀珍，周东美.畜禽粪中重金属环境行为研究进展J.土壤通报，2007,39（4）:509-513.江行玉，赵可夫.植物重金属伤害及其抗性机理J.应用与环境生物学报，2001,7（1）:92-99.刘长发，陶澍，龙爱民.金鱼对铅和镉的吸收蓄积J.水生生物学报，2001,25（4）.刘长发，陶澍，龙爱民等.铅与镉在被金鱼吸收积累过程中的相互作用J.生态学报，2001,21（11）.刘荣乐，李书田，王秀斌等.我国商品有机肥料和有机废弃物中重金属的含量状况与分析J.农业环境科学学报，2005，24(2)：392-397.吕晓男，孟赐福，麻万诸.重金属与土壤环境质量及食物安全问题研究J.中国生态农业学报2007,15（2）.向梅华.北京市东南郊原污灌区土壤重金属污染评价及生物有效性分析D.中国地质大学硕士学位论文，2007,5.莫测辉，蔡全英，吴启堂等.微生物方法降低城市污泥的重金属含量研究进展J.应用于环境生物学报，2001,7（5）.孙大业.质外体决定植物细胞发育命运的重要信号源J.植物学报，2000，42（2）.苏秀娟，朱一民，沈岩柏等.悬浮酵母菌对重金属Cd2+的吸附研究J.东北大学学报，2005，11.孙瑞莲，周启星.高等植物重金属耐性与超积累特性及其分子机理研究J.植物生态学报，2005，29(3)：497504.吴海江.耐Cd细菌的筛选和抗性研究D.西南交通大学，2009,5.吴倩.不同Cd水平对水稻材料根系形态及Cd亚细胞分布的影响D.四川农业大学，2009,6.,精选,15,王宏镔,束文圣,蓝崇钰.重金属污染生态学研究现状与展望J.生态学报，2005,25（3）.王新，周启星.重金属与土壤微生物的相互作用及污染土壤修复J.环境污染治理技术与设备，2004,5（11）谭晓冬,董文光.商品有机肥中重金属含量状况调查J.农业环境与发展,2006(1):50-51.谢黎虹，许梓荣.重金属镉对动物及人类的毒性研究进展J.浙江农业大学学报，2003，15（6）：376-381.杨慧敏,李明华,王凯军等.生物沥浸法去除畜禽粪便中重金属的影响因素研究J.生态与农村环境学报，2010,26(1):73-77.姚丽贤，李国良，党志.集约化养殖禽畜粪便中主要化学物质调查J.应用生态学报，2006，17（6）.朱凤连.集约化养猪场粪便对红壤旱地重金属积累与环境风险评价研究D.安徽农业大学，2008.张维理，武淑霞.中国农业面源污染形势估计