重金属对植物的毒害机理.ppt

1、重金属对植物的毒害机制、 PPT模板下载：行业PPT模板：节假日PPT模板： PPT素材下载： PPT背景图像： PPT图表下载：优秀PPT下载： PPT教程： Word教程： Excel教程： Excel教程的定义2重金属污染定义2.1土壤重金属污染的评价标准及评价方法2.2土壤重金属污染源3重金属对植物的毒机理3.1植物对土壤中重金属的丰富化特征3.2植物对重金属的吸收转移机理3.3重金属向植物体内的移动3.4重金属对木本植物的毒效果4甲烷肥料对沙化区的农作物种类对子代萌发和生长的影响研究，1重金属的定义，重金属是我国环境污染最严重的污染物之一，不仅严重危害生态环境，而且通过食物链富集于人

2、体，给人们带来很大危害。 密度为5以上的金属总称为重金属，例如金、银、铜、铅、锌、镍、钴、镉、铬、水银等45种。 从环境污染方面来说，重金属实际上主要是汞、镉、铅、铬及类金属砷等生物毒性显着的重金属，是具有一定毒性的一般重金属，如锌、铜、钴、镍、锡等。 现在最引人注目的是汞、镉、铬等。 重金属和废水一起排出时，即使浓度小也有可能造成危害。 重金属污染是人类活动将重金属带入土壤，土壤中重金属含量明显高于背景含量，可能引起现存或潜在的土壤质量退化、生态和环境退化的现象。 重金属富化性，很难在环境中分解。 分布：土壤中的重金属污染物由于无机及有机胶体对阳离子的吸附、置换或络合形成、生物作用的结果，大

3、部分固定在耕作层，一般很少向46cm以下的土层移动，但土壤中砷的动态行为与铜、铅、福等不同，与铁、 富含铝成分的酸性(HPS砷酸根与其生成难溶性盐类，可在30一40cm耕作层中富集，2重金属污染定义，2.1土壤重金属污染的评价标准和评价方法，评价标准：土壤环境质量标准(GB15618-1995 )，食用农产品产地环境质量评价标准(HJ332-2006 ) 和评价方法：富集因子分析法、单因子污染指数法、内梅罗、综合污染指数法、地质积累指数法、潜在生态风险评价法等2.2土壤重金属污染源、a大气污染尘土b污水灌溉c工业固体废弃物的不当处置d矿业活动农药和化肥、a大气污染尘土、主要大气污染源为发电厂、

4、冶炼厂、 建筑道路和铁路两侧的农田最容易受到重金属污染，其中以Pb、Zn、Cd (镉)、Cr (铬)、Co、Cu的污染为主，它们由含铅汽油的燃烧、汽车轮胎的磨损引起的含Zn粉尘等产生， 汽油中添加的抗暴剂烷基铅随着汽车尾气污染道路两侧100，b污水灌溉、污水灌溉是指用城市污水污水、工业废水、排水污水及超标地面水等进行灌溉。 我国部分省市比较干旱，缺水严重，农业用水紧张，污灌在这些地方比较普遍。 但长期使用未处理的污水进行农田灌溉可能会导致污水中的重金属元素持续积累在土壤中，造成土壤重金属污染。 c采矿和冶炼、工矿地区重金属污染主要是采矿和冶炼过程中的大气沉降、废渣渗滤和污水灌溉造成的。 随着采

5、矿业和冶金业的迅速发展，在带来巨大经济效益的同时，生态破坏和环境质量恶化也是不可忽视的。 矿区及周边土壤重金属污染问题已成为环境科学研究的热点之一。d化肥、农药、肥料中的重金属问题日益受到关注。 2011年初，中国南方很多省市的大米中检测出了超标的镉，肯定再次将重金属污染推向了舆论的风口浪尖。 由于我国进口磷肥量大，镉含量高，如美国、加拿大和澳大利亚的磷肥和复合肥料，每年施用化学肥料带入田地的镉含量也相当大，镉进入土壤后难以移动，被农作物吸收。 肥料中的重金属问题日益受到关注。 2011年初，中国南方很多省市的大米中检测出了超标的镉，肯定再次将重金属污染推向了舆论的风口浪尖。 由于我国进口磷肥

6、量大，镉含量高，如美国、加拿大和澳大利亚的磷肥和复合肥料，每年施用化学肥料带入田地的镉含量也相当大，镉进入土壤后难以移动，被农作物吸收。中国大米污染不完全分布图，吸收重金属的植物，镉：蔬菜水果，特别是蘑菇天门冬，包括紫苑属、黄戚、烟草和鸡冠花等一类植物，能吸引大量铀等放射性元素，镉：蔬菜水果， 特别是蘑菇天门冬，含紫苑属、黄耆、烟草和鸡冠花等一种植物，可吸引大量铀等放射性元素，烟草有害健康，2010年10月8日，第九届亚太烟草或健康会议在澳大利亚悉尼举行会议发表的研究表明，中国产13品牌烟草检测出重金属、烟草中的铅、砷和镉等重金属成分，其含量最高为加拿大产烟草的3倍以上，3重金属对植物有毒机制

7、。 包括重金属吸收位点、植物细胞中重金属结合位点的竞争、重金属离子的特性、离子的有效性及各种化学作用等。 重金属在植物体内的积累超过一定的阈值，严重干扰植物体内已存在的细胞及全株水平的水分和离子稳定，引起植物细胞分子的损伤，最终表现出生长量、产量和品质的降低。 3.1植物具有土壤中重金属丰富的特点，在被重金属污染的土壤中生长的植物，其体内必然蓄积重金属。 根据维诺格拉多夫的研究，植物蓄积化学元素的情况至少可以分为两种类型。 a由于某地区环境中元素含量高，该地区全部生物中化学元素含量高。 b某种生物(常见属)特别能收集某种化学元素。 同一种植物对不同重金属元素的吸收富集能力不同，不同种植物对同一

8、种重金属元素的吸收富集能力也不同。 植物从土壤中吸收的这些元素首先积蓄在根部，然后一部分被运送到植物体的其他部位。 植物对金属元素的吸收积累，除了与环境中金属元素的含量有关外，与该元素对植物的有效性、土壤的pH值及光温等生态因素有关的另一种途径是扩散途径，即通过扩散到达根表面的途径。 重金属在土壤中的扩散一般遵循Fikc第二定律，其平均扩散距离在公式中，d是平均扩散距离，cm:D是扩散系数，cmZ/s。 t是时间，s。 a重金属到达植物的根或叶的表面，b重金属跨越根细胞膜输送，植物吸收环境中的重金属有两种方式：之一是细胞壁等质外空间的吸收之一是重金属透过细胞质膜进入细胞的生物过程。 重金属透过

9、细胞膜的过程可以用物理化学的原理来说明。不具有c电荷的分子的跨膜扩散，以分子从膜的一侧通过膜进入另一侧的速度为v:v=pa(c1-c2)p作为膜的扩散系数，a是脂质区域的面积，c1、c2分别是膜外侧和膜内侧的溶质浓度。 此外，已经证明溶质分子在有机相中的溶解度与膜对溶质分子的渗透性有关的溶质分子的大小也是非常重要的因素，影响以溶质的扩散系数d、D=D0M-1.22 D0为单位分子质量的溶质扩散系数的m是相对分子质量。 溶质分子进入细胞的速度受到水的影响，受生物膜之间的分配系数和相对分子质量的制约，分配系数相同，相对分子质量小的溶质渗透性快。 d带电离子的跨膜扩散、金属离子(或水合离子)从膜的外

10、侧进入膜时，从相对介电常数高的水溶液进入相对介电常数低的脂双层膜，必须克服高的屏障。 由两相(水相和脂质相)中石膏自由能的变化可知，在水溶液中和磷脂两分子层间的金属离子的分配系数：式中，cmax、cwat为膜相，水相的重金属离子浓度0 (w )为水溶液中的标准化学势：0 (m )为磷脂膜表面的标准化学势离子的电荷和半径是决定分配系数的重要因素。 仅靠扩散，金属离子难以进入扩散膜，难以通过。 一般来说，金属离子的跨膜输送需要能量。 膜间运输有两种方式：一种是正电化学梯度的无源运输，能量主要来源于膜两侧电化学梯度的产生和保持，第二种是反电化学梯度的有源运输。 促进离子输送的驱动力是具有化学势、电位

11、差、摩擦力等电特性的力。 重金属进入根系，可以储藏在根部，也可以输送到地上部。 从根表面吸收的重金属横穿根的中柱输送到导管，进入导管，根据蒸馏张力移动到地上部。 认为通过根表面的金属离子到达内皮层可能有2个途径的第一条是非共质体(质外体)通道，即金属离子和水在根内横向移动，到达内皮层的是细胞壁和细胞间隙等质外空间的第二条是共质体通道，即细胞内原生质体的因为内皮层有凯氏带，金属离子不能通过，进入共质体后可以进入木质部导管，所以在内皮层的共质体内输送重金属是输送到地上部的限制性步骤。 重金属进入根细胞质后，可以以游离金属离子的形态存在。 但是，由于细胞质中的游离金属离子过多，对细胞产生毒作用，妨碍

12、细胞的正常代谢，因此细胞质中的金属可能与细胞质中的有机酸、氨基酸、多肽和无机物等结合，通过液泡膜上的输送体或通道蛋白进入液泡中。 但是，相对于超积聚植物，阻断金属在气泡中输送到地面部分是不利的，超积聚植物的气泡膜中可能存在特殊的输送体，气泡中暂时储存的金属可以装载在木质部导管上。 3.3重金属是植物体内的移动重金属在根共质体内运送，3.3重金属是植物体内的移动重金属在木质部运送，金属离子从根系向地上部移动主要是通过两个过程的控制：从木质部薄壁细胞转载到导管和载体导管上，后者主要受到根压和蒸腾流的影响。 总之，植物从根际吸收重金属，并将其积累在地上部，这一过程包括许多环节和控制部位： a跨越根细

13、胞质膜运输在内的b本皮质细胞中的横向运输； 从c根系的中柱薄壁细胞到装载在木质部导管上的d木质部中的长距离运送e从木质部卸载到叶细胞中，越过叶细胞膜运送的f越过叶细胞的气泡膜运送。 重金属对植物的毒害效应不仅破坏单一的器官，而且由于植物细胞的膜结构和非膜结构、生化反应以及生理活动的整体伤害，以及植物细胞内各细胞对重金属的抗性不同，因而在各细胞表达的症状上存在差异。a对细胞内部结构的影响重金属对线粒体结构和功能的影响：线粒体结构的损伤，阻碍其内部的电子传递系统和氧化磷酸化循环，减弱细胞呼吸作用，阻碍有氧糖代谢，最终影响植物的呼吸作用。 重金属对气泡结构和功能的影响：气泡是来源于内质网和高尔基体的

14、单位膜包裹的小泡，其内部是水溶性系统，含有大量离子和代谢物质，是植物细胞的自我调节系统和内部环境，由此可见，气泡对植物细胞防止重金属污染发挥着重要的保护作用3.4重金属对植物细胞结构的影响，b对植物细胞超微结构的影响重金属对细胞核结构和功能的影响：重金属对细胞核超微结构的损害主要是双核膜结构的分离、结构的损伤、染色质的聚集、核的解体、微核的出现。 当重金属对质膜结构和功能的影响：植物受到重金属损伤时，质膜先受到影响的细胞结构重金属胁迫引起的细胞膜变化无疑增加了膜的渗透性，一些研究也得到了充分证实。 重金属对叶绿体结构和功能的影响：叶绿体是植物细胞特有的能量转换器，其超微结构与光合功能密切相关。

15、 叶绿体超微结构对重金属敏感，其损害通常是引起植物死亡的原因之一。 叶绿体膜系统损伤，分解叶绿色素增强酶活性，导致叶绿色素的分解。 类囊体的破坏导致合成叶绿素的酶失去骨架，无法发挥正常功能，叶绿素含量下降。 叶绿素含量的降低会直接降低植物光合效率，引起巨大毒作用植物受到高温等其他胁迫对植物生理生化代谢时，叶绿体和基质类胶囊空泡化，叶绿体光合功能逐渐丧失的现象。 例：硼对植物的毒症状，硼(x )是植物必需的营养素，土壤中的数量不足会导致植物营养不足，而过量存在则有可能对植物造成毒。 硼在植物体内的运输主要受蒸腾作用的控制，硼中毒现象经常发生在叶片上，不同植物在高硼介质中表现的叶中毒症状也不同：一

16、方面，毒症状先出现在顶端叶，随着暴露时间的延长，毒最严重的部位是基部叶，如栒子属、栀子属、木犀属二、毒症状首先出现在基部叶子上，逐渐波及上部叶子，随着处理时间的延长，毒最严重的部位仍然是基部叶子，如绿豆、大麦、豆、苜蓿。 三、毒症状首先出现在顶端叶，随着处理时间的延长，毒最严重的部位是中部叶，如上所述为海青、小白菜。 例如，木本植物是对重金属的毒响应，木本植物是其特有的生物学特性，对土壤重金属有一定的吸收积累能力。 例如刺槐、毛白杨、垂柳、接骨木、臭豆腐、油松、马尾松、木麻黄、小叶榕子等对重金属具有较强的抗性或吸收能力。 纸皮桦能够不中毒地富集10gg-1WD (干重)的Hg。 速生树种杨树类植物内蓄积的镉和汞的质量分数分别达到34.93 mgkg-1WD和47.19 mgkg-1WD，超过对照株的10倍以上，生长未见异常。 刺槐、白杨、接骨木、木麻黄、小叶榕子、3.5重金属对木本植物的毒害效应，3.51对木本植物生长的影响3.52对矿物质营养的影响3.54对光合作用的影响3.55对木本植物的遗传损伤和影响，海棠、槟榔、杨桃能够与细胞壁结合，引起中胶层中果胶的交联，该交联成为细胞伸长生长被抑制的原因，植物的生长有可能被抑制。 陈志澄等人在无土栽培营养液中加入Al，栽培龙眼、