重金属镉毒性作用机制研究报告进展
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镉研究报告
镉是一种银白色金属元素,化学符号为Cd,原子序数为48。
镉在自然界中广泛存在,通常与锌、铜、铅等金属一起存在。
镉在工业生产和人类活动中的广泛使用,已经导致了水土污染,对环境和健康造成了
重大影响。
因此,研究镉的性质和影响对环境污染治理和人类健康保护具有重要意义。
镉的化学性质稳定,容易与氧、硫等元素形成化合物。
镉在空气中存在时,容易形成
氧化层,防止进一步氧化,但是在潮湿环境中容易发生化学反应,形成氢氧化镉和各种复
合物。
镉在水中、土壤中存在时,也很容易和其他元素和化合物结合,形成镉化合物。
镉对人类健康的影响主要表现在两个方面:毒性和致癌性。
镉对肝、肾、骨骼、心血
管等器官的损害严重,而且镉对孕妇和儿童的影响尤为突出。
另外,镉还被认为是一种致
癌物质,会导致肺、骨骼、胃等癌症。
目前,防止镉污染已成为全球的重要任务之一。
针对镉污染的治理方法主要分为物理、化学和生物方法。
物理方法包括吸附、离子交换和沉淀等;化学方法主要是在水中加入一
些化学试剂,如硫化物、碳酸钙等,使镉生成不溶性的沉淀物;生物方法则是通过利用生
物材料进行污染治理,如微生物、植物和特定生物种群等。
总之,镉是一种具有广泛应用的金属元素,但也是一种严重的污染物质。
防治镉污染
需要全社会共同努力,加强对镉的研究,发展新的治理技术,保护环境和健康。
镉对植物的毒害及植物解毒机制研究镉是一种广泛存在于环境中的重金属元素,由于工业活动和人类活动的影响,镉在土壤和水体中的含量逐渐增加,对生态系统和人类健康造成严重威胁。
植物作为土壤中的主要居民,容易受到镉的毒害。
研究镉对植物的毒害及植物解毒机制对于环境保护和生态修复具有重要意义。
一、镉对植物的毒害镉对植物的毒害是多方面的,包括植物生长发育受到抑制、光合作用受到影响、营养元素吸收和利用受阻等。
镉对植物的根系和幼苗生长有明显的抑制作用,导致植物生长迟缓或死亡。
镉会干扰植物的光合作用,使得叶绿素含量减少,影响光合产物的合成和积累,从而降低植物光合效率。
镉还会影响植物对氮、磷、钾等营养元素的吸收和利用,导致植物生长发育不良。
镉对植物的毒害主要体现在植物生长受到抑制、光合作用受到影响、营养元素吸收和利用受阻等方面。
二、植物解毒机制研究植物在面对镉的毒害时,能够通过一系列的解毒机制来减轻镉对其造成的伤害。
植物解毒机制主要包括镉离子的螯合和沉积、镉离子的转运和排出等过程。
植物通过螯合物质(例如金属螯合蛋白、螯合酸)来结合镉离子,形成不活跃的螯合络合物,从而减轻镉对植物的毒害。
植物通过将镉离子沉积在细胞壁或液泡中,形成不易溶解的小体或结晶体,从而减少镉在细胞内的活性,保护细胞免受镉的伤害。
植物还通过转运和排出镉离子的方式来减轻镉对植物的毒害,例如通过根系表面的铁氧化酶和腺苷三磷酸酶等酶类来转运镉离子,或者通过液泡膜的转运蛋白来排出镉离子等。
一些研究还表明植物在面对镉的毒害时,还会借助于一些激活或抑制相关的基因和蛋白,以及一些次生代谢产物,来帮助植物减轻镉的毒害。
这些植物解毒机制的研究为我们更好地理解植物对镉的抗性提供了重要的参考。
三、相关影响因素除了植物自身的解毒机制外,环境因素、土壤性质和植物种类等也会对植物镉毒害和解毒机制产生影响。
环境因素对植物的镉毒害和解毒机制有着重要的影响。
包括温度、湿度、光照、气体浓度等因素在内,都会影响植物对镉的吸收和利用,从而影响植物的镉抗性。
生物体内镉代谢与毒理研究的进展近年来,随着环境污染的加剧,生物体内重金属污染问题受到了广泛关注。
其中,镉作为一种常见的重金属污染物,在自然界和人类日常生活中广泛存在。
镉具有强烈的毒性和生物积累性,可以损害生物体内的各种生理和代谢过程。
因此,研究生物体内镉代谢与毒理机制,具有重要的理论和应用价值。
一、生物体内镉代谢镉进入生物体内后,在体内的代谢过程中呈现出一系列复杂的变化。
一般来说,镉主要通过三种途径进入生物体内,分别为水、空气和食物摄入。
在进入生物体内后,镉会被分散到各个组织和器官中,其主要富集在肝、肾、骨骼和软组织等部位。
在生物体内,镉主要通过肝、肾等器官参与代谢和排泄。
其中,肝脏是镉代谢的重要场所之一。
镉在肝脏中会被转化为较少毒性的物质,如镉蛋白(CdMT)和镉硫(CdS)。
而这些物质会进一步转移到肾脏等器官中,最终通过尿液排出体外。
此外,一部分镉还会与生物体内的其他物质(如钙、铁和锌等)结合,形成相应的化合物。
这些化合物的代谢和运输过程也对生物体内镉的积累和毒性产生了重要的影响。
二、生物体内镉毒理机制尽管镉在体内的代谢和排泄过程中受到严格的控制,但其毒性依然相当大。
镉对人体的毒性主要表现为慢性毒性,会影响多个器官和系统的正常功能。
其中,较为明显的影响为:1. 影响肾脏功能肾脏是镉毒性的主要靶器官之一。
在镉进入肾脏后,它会直接影响肾小管细胞的结构和功能,导致细胞损伤和死亡。
此外,镉还会干扰肾脏的毒素清除和体内液体平衡,导致尿毒症等疾病。
2. 影响骨骼健康镉会与骨组织中的钙和其他元素结合,形成强大的韧性固体,导致骨质疏松和易骨折。
这些影响在儿童和老年人身上尤为明显,易导致骨骼发育异常和老年骨质疏松症等疾病。
3. 影响免疫系统镉会直接影响免疫细胞的周期和细胞凋亡,导致免疫系统功能下降和易感染。
此外,镉还可以干扰生物体内的几种重要激素和生长因子的调节,而这些物质恰好是免疫系统的重要调节因子,从而进一步影响免疫功能。
镉对植物的毒害及植物解毒机制研究进展镉(Cd)是一种广泛存在于自然界的重金属元素,大量的镉污染源来自化肥、工业废水、城市污水等。
由于其毒性较大,容易积累并传递给植物,严重影响了植物的生长发育和产量,甚至对人类健康造成潜在危害。
研究镉对植物的毒害及植物解毒机制成为当前植物生态毒理学和环境保护领域的热点问题之一。
一、镉对植物的毒害1. 镉在植物体内的积累镉进入植物体内主要是通过土壤根际渗透和叶片表面吸收两种途径,而且镉以阳离子形式存在,较容易积累于植物体内。
随着土壤中镉浓度的增加,植物对镉的吸收量也会显著增加。
一旦进入植物体内,镉会被吸收并积累在根、茎和叶等部分,从而对植物造成直接毒害。
镉对植物的毒害效应主要表现在植物生长发育、生理生化和分子水平方面。
镉可以抑制植物的生长发育,降低植物产量和品质。
镉还会影响植物的营养代谢,破坏植物的光合作用和呼吸作用,导致叶片脱水、黄化、早衰等。
镉还会对植物的DNA、RNA和蛋白质产生损伤,导致植物细胞凋亡和死亡,最终影响植物的生长发育。
1. 镉积累与解毒植物对抗镉胁迫的一个重要途径是通过积累和解毒。
植物在受到镉胁迫时,可以通过根际分泌物、细胞壁和细胞液中金属螯合物的产生,以及镉离子的转运和储存等方式来积累和解毒镉离子。
金属螯合物是植物对抗镉毒性最主要的方式之一,它可以有效减少镉在植物体内的自由形态,降低对植物的毒害作用。
2. 镉胁迫引发的信号转导和逆境应答植物在受到镉胁迫时,会启动一系列的信号转导和逆境应答机制,以应对镉离子的毒害作用。
植物激活了一些信号转导通路和逆境蛋白,如MAPK通路、Ca2+信号、ROS信号、蛋白激酶和转录因子等,以调节植物的生长发育和抗氧化系统。
还会诱导植物产生一些蛋白质和代谢产物,如拟南芥甘氨酸蛋白酶、谷胱甘肽、蓝藻蛋白和抗氧化酶等,来减轻镉对植物的毒害效应。
3. 基因调控与表观遗传学植物在受到镉胁迫时,还会调控一些特定的基因表达和表观遗传学修饰,以应对镉离子的毒害作用。
镉造成心血管损害毒性机制的研究进展詹杰;周启星;魏树和【摘要】Cadmium (Cd) is a cumulative heavy metal poison which may exert a wide variety of adverse effects on hu mans through bioconcentration and biomagnifkation processes. The cardiovascular injuries caused by Cd include ather osclerosis, hypertension and cadiomyopathy. This review aims to summarize the toxicological mechanism of Cd on car diovascular system, including oxidative damage, adhesion molecules damage, damage to functions of vascular endotheli al cells, damage to DNA repairing system, and promotion of apoptosis of vascular endothelial cells. Conducting a sys tematic research on the toxicological mechanism of Cd-induced cardiovascular disease is suggested as one of the focu ses of the future study in this area.%镉是一种极易在人体内蓄积的有毒元素,长期的生物蓄积和生物放大,会对机体产生一系列的损伤,其中,对心血管系统的损伤包括易造成动脉硬化、高血压和心肌病等.本文将镉在心血管损伤方面的毒作用的研究进展进行了总结,包括镉对心血管的氧化损伤,对心血管粘附因子的破坏,对心血管内皮细胞的功能和DNA损伤修复机制的破坏,以及对心血管内皮细胞凋亡的促进等,指出全面系统地研究镉对心血管损伤的毒作用的主要机制是未来研究的重要方向.【期刊名称】《生态毒理学报》【年(卷),期】2011(006)005【总页数】5页(P466-470)【关键词】镉;心血管损害;毒理机制【作者】詹杰;周启星;魏树和【作者单位】辽宁省基础医学研究所,沈阳110101;中国科学院沈阳应用生态研究所陆地生态过程重点实验室,沈阳110016;中国科学院沈阳应用生态研究所陆地生态过程重点实验室,沈阳110016;中国科学院沈阳应用生态研究所陆地生态过程重点实验室,沈阳110016【正文语种】中文【中图分类】X171.5镉是工业上常用的一种二价重金属。
我国环境中镉、铅、砷污染及其对暴露人群健康影响的研究进展一、本文概述随着我国经济的迅速发展和工业化进程的加速,环境污染问题日益凸显,其中重金属污染尤为引人关注。
镉、铅、砷等重金属元素因其对环境和生物体的毒性作用,已成为我国环境污染治理的重点对象。
这些重金属元素通过水体、土壤、大气等环境介质进入生态系统,进而对暴露人群的健康产生深远影响。
本文旨在综述我国环境中镉、铅、砷污染的现状,分析其对暴露人群健康的影响,并探讨相关研究的最新进展,以期为我国重金属污染治理和人群健康保护提供科学依据。
本文将对镉、铅、砷等重金属元素的来源、分布和迁移转化规律进行概述,明确我国环境中这些重金属污染的主要来源和分布情况。
本文将系统分析镉、铅、砷等重金属元素对暴露人群健康的危害,包括对人体各系统、器官的损伤和引发的各种疾病。
同时,本文还将探讨重金属暴露对人群健康影响的机制,包括重金属在人体内的吸收、分布、代谢和排泄等过程。
在综述我国镉、铅、砷等重金属污染对暴露人群健康影响的研究进展时,本文将重点关注以下几个方面:一是重金属污染暴露人群的健康风险评估和预警技术的研究进展;二是重金属污染暴露人群的生物学标志物和早期预警指标的研究进展;三是重金属污染暴露人群的干预措施和治疗策略的研究进展。
通过对这些方面的深入研究,可以为我国重金属污染治理和人群健康保护提供更加科学和有效的依据。
本文将总结我国镉、铅、砷等重金属污染及其对暴露人群健康影响的研究现状,指出存在的问题和挑战,并提出相应的建议和对策。
希望通过本文的综述和分析,能够推动我国重金属污染治理和人群健康保护工作的深入开展,为保障人民群众的健康安全做出积极贡献。
二、我国镉污染现状及其对暴露人群健康影响的研究随着我国工业化和城市化的快速发展,镉污染问题日益严重。
镉是一种有毒的重金属元素,主要来源于电池制造、电镀、冶炼、涂料、农药和磷肥生产等工业过程。
我国的一些重工业城市和工业区,如湖南、广东、四川等地,由于长期的镉排放和积累,土壤和水体中镉含量严重超标,形成了大面积的镉污染区域。
镉对植物的毒害及植物解毒机制研究1. 引言1.1 镉对植物的毒害镉是一种常见的重金属污染物,对植物生长和发育造成严重危害。
镉对植物的毒害主要表现在多个方面:镉会干扰植物的生长发育过程,抑制根系生长,导致植物株高减矮,叶片变黄、落叶等现象。
镉还会对植物的生理代谢产生负面影响,影响植物的光合作用、呼吸作用和营养物质的吸收和转运。
特别是在土壤中积累过高浓度的镉会导致植物对镉的超吸收,进而引起植物组织中镉积累过量,对植物健康造成危害。
实验证明,短期内植物对镉的耐受性较差,会导致植物生长停滞,甚至死亡。
镉污染已经成为制约植物生长和发育的重要因素之一。
镉对植物的毒害不容忽视,对环境和人类健康造成一定危害。
在解决镉污染问题的过程中,了解镉对植物的毒害机制,研究植物的解毒机制,可以有效保护植物生长和发育,维护生态平衡,促进环境的净化和人类健康的保护。
【2000字】1.2 植物解毒机制研究植物解毒机制研究是一个备受关注的领域,随着环境污染的加剧和人类对植物资源的需求增加,植物对镉等重金属的解毒能力变得尤为重要。
镉是一种常见的重金属污染物,大量的镉会对植物的生长和生理代谢产生严重影响,因此植物如何解毒镉成为了研究的热点之一。
植物的解毒机制主要包括排除、沉积和结合三种方式。
排除是指植物通过根系调控离子通道的活性,减少镉的进入,或者通过蒸腾作用将镉排出体外。
沉积是指植物将镉离子积累在细胞壁或细胞液中,从而减少其对细胞内结构和功能的影响。
结合则是指植物通过螯合剂将镉离子结合成为不可溶性物质,如蛋白质或有机酸结合镉形成的复合物,以减少镉对细胞的损害。
通过研究植物的解毒机制,可以帮助我们更好地了解植物如何应对环境中的污染物,为环境保护和人类健康提供参考。
随着技术的发展和研究的深入,相信植物解毒机制的研究会为我们带来更多的启示和机遇。
2. 正文2.1 镉对植物生长的影响镉是一种广泛存在于环境中的有毒重金属元素,对植物生长具有显著的影响。
镉对植物的毒害及植物解毒机制研究进展镉是一种重金属元素,对植物具有较强的毒害作用。
它广泛存在于土壤、水体和大气中,随着工业化的快速发展和人类活动的加剧,镉的污染问题越来越受到人们的重视。
镉的毒害不仅对植物的生长和发育产生严重影响,同时也对人类的健康构成潜在威胁。
研究镉对植物的毒害及植物解毒机制具有重要意义。
一、镉对植物的毒害1. 镉的吸收及转运植物通过根系从土壤中吸收镉,经过根系吸收后,部分镉会转运到植物的地上部分。
镉在植物体内主要以二价离子形式存在,它可以通过细胞膜上的镉通道(Cd(Ⅱ)-port)或离子通道蛋白(ZIP)从根系中吸收,并通过镉结合蛋白(Metallothionein,MT)等载体蛋白转运到植物的地上部分。
2. 镉的毒害作用镉对植物产生的毒害效应包括:① 抑制植物根系和地上部分生长;② 干扰植物的光合作用过程,降低植物的光合效率;③ 影响植物生理过程,如干扰氮代谢和蛋白质合成;④ 促进活性氧的产生,引起氧化应激。
上述毒害效应都会直接影响植物的生长发育和抗逆能力。
3. 镉的富集及生物积累镉具有较强的生物富集性,容易在植物体内积累。
植物体内的镉主要富集在根系、茎叶等部位,而且会随着食物链向上层级传递,在一定程度上对食物安全和环境健康构成威胁。
二、植物对镉的解毒机制研究进展植物通过吸收后的镉离子在体内进行一系列的减毒作用,包括镉结合蛋白的合成、螯合作用和异化作用等。
镉结合蛋白是植物中主要的镉结合分子,它具有较强的亲和力,可以有效地结合镉离子,从而减轻镉对植物的毒害作用。
植物还可以通过螯合作用将镉固定在细胞壁上,以减少镉对胞内结构和功能的影响。
2. 镉的转运与储存植物对镉的减毒作用还包括镉的转运和储存。
在植物体内,镉可以通过减少镉在根系中的转运以及提高镉在叶片中的结合,从而减少镉对植物的毒害作用。
植物可以通过钙信号和甘露聚糖等途径调控镉的转运和储存,以减轻镉对植物的毒害作用。
3. 植物的镉排毒及修复植物体内还存在一些镉排毒和修复相关的基因和酶系统。
镉研究报告
镉(Cadmium)是一种重金属元素,它是矿物质的一部分,主要存在于碳酸钙矿物质中。
它被发现在食物、水、空气和土壤中,主要用于制造电池、塑料和涂料,是用于制造各种塑料中的溶剂和润滑剂的触发剂。
在国外,镉作为一种重金属、污染物和有毒元素被认为是有害的,因此在许多国家都采取了相应政策来控制镉的污染和排放。
镉在空气中的浓度很低,但是它在水和土壤中的浓度可能很高。
通常,镉是从土壤中挥发到大气中,但也可以从地表水和植物中挥发到大气中。
大气中的镉最终可能会沉积到地表水、土壤和植物上,也可能被食入体内,对人体的健康产生有害的影响。
镉对人体的健康有害是毋庸置疑的。
科学研究表明,过量摄入镉会导致肾脏损伤、肝毒性、皮肤病变和癌症等病症。
此外,它还会增加甲状腺机能减退和呼吸系统疾病的风险,并会降低免疫功能,影响血液细胞的形态和功能,从而引发心血管疾病。
考虑到镉对人体健康的潜在影响,为了降低暴露和污染,国家各级政府采取了相应的措施,加强镉的污染控制,限定镉的排放和污染来源。
目前,各国的政策措施主要集中在限定镉的排放量,改善空气质量,减少镉的污染源,禁止使用有害污染物,加强镉污染源的发现,实施污染防治技术,提高一般公众的环保意识等等。
未来,将会有更多的研究工作和社会责任被开展,来应对镉环境污染的现象。
为此,需要强化污染防治技术,加强监测,采取积极的环境行为,提高环境保护意识,促进社会和经济可持续发展。
综上所述,镉是一种有毒元素,会造成环境污染,危害人体健康。
因此,政府应加大对镉环境污染的管控力度,加强镉污染排放的管理,提高公众的环保意识,采取污染防治技术,积极改善空气质量,促进健康可持续发展。
镉对植物的毒害及植物解毒机制研究进展镉是一种重金属元素,对植物具有很强的毒害作用。
研究镉对植物的毒害及植物解毒机制,对于保护生态环境、提高农作物产量以及食品安全具有重要意义。
本文将对这方面的研究进展进行综述。
镉对植物的毒害主要表现在形态学、生理学和生化学方面。
在形态学上,植物根系是镉毒害的主要目标,镉会导致根系发育受阻、根毛破坏甚至死亡。
在生理学上,镉会抑制植物的生长和发育,影响光合作用和呼吸作用,导致植物叶片出现叶绿素降解、叶片变黄等现象。
在生化学上,镉会干扰植物的营养元素平衡,特别是干扰钙、铁、锌等元素的吸收和运输。
关于植物解毒机制的研究表明,植物通过一系列的途径来减轻和解除镉毒害。
植物通过局部防御机制来减轻镉的毒害。
这包括增强细胞壁的强度和肉质化、引起植物细胞分裂的增强、增加抗氧化物质的合成等。
植物通过螯合和沉积机制来解除镉毒害。
螯合是指植物通过产生和积累含有硫或其他功能基团的化合物来结合镉离子,从而减少毒害。
沉积则是指植物通过积累镉在细胞壁或其他细胞器中,将镉离子隔离开来,避免其对细胞内部结构的损害。
研究还发现一些调控镉解毒的相关基因和信号通路。
一些转录因子和激素调节了植物对镉的反应,如植物生长素、脱落酸和乙烯的调控。
酶的活性和基因的表达也被发现与植物的镉解毒相关,如超氧化物歧化酶、过氧化物酶和金属硫蛋白。
针对镉毒害问题,一些防治措施也被研究和应用。
改良土壤物理、化学和生物性质,减少土壤镉的有效性和活性。
通过选育耐镉的植物品种和利用植物修复技术,可以降低镉对植物的毒害作用。
镉对植物的毒害已经成为一个重要的研究领域。
未来的研究可以进一步深入了解镉的入侵路径和毒性机制,发现更多的植物耐镉机制和相关基因,以及开发更有效的镉防治和修复技术,保护生态环境和提高农作物产量。
重金属铜镉胁迫下植物响应的研究进展重金属铜镉是目前环境中较为常见的污染物之一,对植物生长和发育产生了严重的影响。
植物在受到铜镉胁迫时,会通过一系列的生理和分子机制来应对环境压力,以适应生存和生长。
近年来,关于植物对铜镉胁迫的响应机制进行了大量的研究,取得了一系列重要的科学成果。
本文将对近年来植物对重金属铜镉胁迫的响应机制的研究进展进行综述,以期为相关研究提供参考和启发。
一、重金属铜镉胁迫对植物的影响重金属铜镉是一类具有高毒性的污染物,它们在环境中的累积会对植物的生长和生理健康产生直接影响。
铜镉胁迫会导致植物根系和叶片组织的细胞结构受损,影响营养物质的吸收和运输,从而降低植物的生长速度和产量。
铜镉胁迫还会诱发植物产生一系列的氧化应激反应,导致活性氧和自由基的大量积累,损害细胞的膜系统、蛋白质和核酸,甚至引发细胞凋亡和死亡。
研究植物对铜镉胁迫的响应机制,对于揭示植物在重金属胁迫下的适应性和抗逆性具有重要的科学意义。
1. 抗氧化系统的激活铜镉胁迫会导致植物体内活性氧和自由基的大量积累,引发氧化应激反应。
植物为了对抗氧化应激所产生的有毒物质,会激活一系列的抗氧化酶系统,包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)等,以清除体内的活性氧和自由基,减轻氧化损伤。
2. 生长物质和脂质代谢的调节铜镉胁迫会抑制植物体内生长物质的合成和运输,导致植物的生长受阻。
铜镉还会影响脂质代谢的平衡,诱发膜脂过氧化和脂质自由基的产生,从而损害细胞的膜系统和功能。
3. 离子平衡和离子通道的调节铜镉胁迫会导致植物体内离子平衡失调,诱发离子毒害。
植物为了维持离子平衡和减轻离子毒害,会调节离子通道的活性,增加离子的排泄和分配,以减少重金属在植物体内的累积。
1. 基因的表达调控铜镉胁迫会影响植物中一系列的基因的表达,包括抗氧化酶基因、生长物质合成基因、离子通道基因等。
近年来的研究发现,植物在受到铜镉胁迫时,会激活一些响应元件和信号传导途径,以调控这些基因的表达,从而增强抗氧化能力、调节生长物质的合成和运输、维持离子平衡等。
镉对植物的毒害及植物解毒机制研究镉是一种广泛存在于环境中的重金属元素,它对植物的毒害已经成为环境科学领域的研究热点之一。
镉的毒性主要集中在其离子态Cd2+,它可以通过土壤中的吸附态、溶解态和离解态进入植物体内,对植物的生长、发育、光合作用等生理生化过程造成损害。
本文将就镉对植物的毒害机制以及植物内部的解毒机制进行探讨。
一、镉对植物的毒害机制1. 镉对植物吸收利用的影响镉通过根系被植物吸收,随着水分和养分的运输进入植物体内。
在土壤中,镉会影响土壤微生物群落的结构和功能,导致土壤中微生物活动减少,降低了土壤微生物对植物的促生作用。
镉还与土壤中其他重金属元素竞争植物吸收利用,进一步加剧了植物对镉的吸收。
2. 镉对植物生理生化过程的影响镉对植物根系、茎叶、花果等部位的生理生化过程都有不同程度的影响。
镉进入植物体内后会影响植物的生长发育,抑制其根系、茎叶的生长。
镉还会破坏植物的光合作用系统,导致叶绿素含量下降,影响植物的光合效率。
镉还会影响植物的气体交换、膜透性,干扰植物的代谢过程,导致植物产生生理和形态上的异常变化。
3. 镉对植物细胞和分子水平的毒害在细胞水平上,镉会破坏植物细胞的结构和功能,导致细胞膜的损伤、核酸和蛋白质的合成受阻、酶活性受抑制等。
在分子水平上,镉会与植物细胞内的蛋白质、核酸等分子结合,形成复合物,干扰植物的基因表达和信号转导通路,影响植物的生长发育。
二、植物解毒机制研究1. 植物对镉的吸收、转运与积累植物根系对土壤中的镉有选择性吸收能力,通过根系细胞膜上的离子通道和镉离子载体蛋白进行主动吸收。
一般来说,镉在植物体内主要以离子形式存在,部分镉在根系被积累,另一部分镉被转运到植物的茎叶、花果等地方存储。
在植物体内,镉主要以螯合物的形式与蛋白质、有机酸结合,形成镉螯合物,然后被转运到细胞内或细胞外结合到细胞壁上。
2. 植物对镉的解毒作用一方面,植物通过改变土壤环境、促进土壤微生物活动、增加土壤有机质含量等方式降低土壤中镉的有效性,减少植物对镉的吸收。
镉对植物的毒害及植物解毒机制研究植物在生长过程中会受到各种外界环境因素的影响。
重金属对植物的毒害是一个备受关注的问题。
镉是一种常见的重金属污染物,广泛存在于土壤和水体中,从而对植物生长产生不良影响。
本文将着重探讨镉对植物的毒害及植物解毒机制的研究。
镉对植物的毒害主要表现在以下几个方面:一、影响植物的生长发育。
镉在植物体内能够抑制植物根系的生长,影响植物的吸收和传导水分和养分的功能,进而影响植物的生长和发育过程。
镉还能干扰植物的生理代谢,影响植物体内的酶活性,导致植物代谢功能异常,从而影响植物的生长发育。
二、对植物的生理生化过程产生不利影响。
镉与植物所需元素如锌、铁等发生钙化作用并干扰其正常代谢,导致植物缺乏这些元素,进而影响植物的生理生化过程。
镉还能导致植物产生过量氧化物,导致细胞膜的氧化损伤,进而影响植物的生理功能。
三、影响植物的光合作用和呼吸作用。
镉对植物的叶绿体结构和功能产生不利影响,进而干扰植物的光合作用过程。
镉还能影响植物的呼吸作用,影响植物的能量代谢和物质代谢过程。
镉对植物的毒害不仅仅是表现在生长发育过程中,更是涉及到植物的生理生化过程和光合作用呼吸作用等关键生理功能。
面对镉对植物的毒害问题,科学家们一直致力于研究植物的解毒机制。
一、植物对重金属的吸收和转运途径。
在镉污染环境下,植物如何通过根系吸收镉并运输到地上部分,以及如何在植物体内进行转运和分布是解毒机制研究的重点。
科学家们通过研究植物根系对镉的吸收和根系内部的防御机制,试图揭示植物对镉的吸收和转运途径,为进一步防治镉污染提供理论依据。
二、植物对重金属的累积和富集机制。
植物对镉的累积和富集机制是影响植物对镉毒害程度的重要因素。
科学家们通过研究植物体内镉的积累和分布规律,试图发掘植物对镉的抗性机制,为筛选出具有镉富集能力的植物种质资源提供理论依据。
四、植物对重金属的胁迫响应机制。
镉胁迫会引起植物体内一系列相关基因的表达变化,激活一系列相关代谢途径,以应对镉胁迫。
重金属镉的毒性作用机制研究进展环境科学11级龙家寰 2018021256摘要:近年来,随着工业三废排放和污水污泥农用的增多,土壤镉污染问题日益严重,而土壤中过量的镉会对作物产生毒害,尤其是在可食部分的残留将会通过食物链危害人类的健康。
本文综述了镉的危害,归纳了影响镉在土壤中的生物毒性的主要因素, 如土壤性质、复合污染及植物种类等。
关键词:镉,生物毒性机制,土壤镉污染Abstract:In recent years,cadmium pollution of soil is increasingly serious with the growing of three industrial wastes and sewage sludge agriculturaluse.However,excessive cadmium pollution of soil can poison the crops,especially residual in the edible parts.And humans may be endangered by the poisoned crops through food chain.The review has summarized the harm of cadmium and conclude the main factors of the biotoxicity of the cadmium in soil,e.g.soilproperty,soil combined pollution of other heavy metal and floristics. Keywords:Cadmium,biotoxicity,Cadmium pollution of soil随着现代工业的迅猛发展,环境污染对人体健康的影响日益严重,有关环境有毒物质对机体的毒性作用及其机制的研究受到普遍关注。
镉作为一种重要的工业、环境污染物,因其对环境水、空气和土壤的污染而在动植物体内蓄,最终导致对人类健康的危害。
镉的环境污染问题自20世纪20年代就已伴随锌的生产开始出现,但直到1968年在日本的富山县神通川流域出现了痛痛病之后,有关镉污染及其生物毒性问题才真正引起全世界的关注。
镉污染问题已受到世界各国高度重视,美国毒性管理委员会(ATSRD>已把镉列为第六位危害人体健康的有毒物质<杨劲松,2006),联合国环境规划署(DNFP>也把镉列入重点研究的环境污染物,世界卫生组织(WTO>则将其作为优先研究的食品污染物。
1.重金属镉镉位于周期系第II B族,是一种灰色而有光泽的金属,原子量为112.41,密度为8.642g/cm3,镉的熔点为321.03℃,沸点为765℃,有延性和展性,可弯曲。
镉的化合价为2,常温下镉在空气中会迅速失去光泽,表面上生成棕色氧化镉,可防止镉进一步氧化。
镉不溶于水,能溶于硝酸、醋酸,在稀盐酸和稀硫酸中缓慢溶解。
镉盐大多数为无色, 但硫化物为黄色或橙色。
镉(Cd>是生物毒性最强的重金属元素,在环境中的化学活性强,移动性大,毒性持久,容易通过食物链的富集作用危及人类健康,对人体具有三致( 致病、致癌、致突变>作用,能诱发肾衰变、关节炎、癌症等病<Moreno C J,2000。
MoriartyF,1999)。
有毒的镉化合物有: 醋酸镉, 硫酸镉, 硝酸镉, 氰化镉,氯化镉, 溴化镉, 碘化镉, 硫化镉, 氧化镉, 硒化镉, 邻氨基苯甲酸镉等。
其中除硒化镉、硫化镉和氧化镉极微溶于水外, 其余都溶于水。
土壤中的镉分为可溶性和非水溶性两大类,二者在一定条件下可相互转化。
形态与其在植物体内迁移能力大小有关,其活性还与土壤的氧化还原环境有关<崔玉静,2003)。
由于镉化合物大多溶于水, 因此不论从消化道、呼吸道都能被吸收进入机体, 对全身器官系统发生作用, 但不能进入胎儿和乳中,不同形式的镉盐影响不同。
2.镉的分布与镉污染2.1 镉在自然界的分布镉是一种稀有分散元素,未污染土壤中的镉主要来源于成土母质。
土壤镉的含量范围一般为0.01-2mg/kg,我国土壤的背景值为0.097mg/kg,略低于日本和英国(许嘉林,1995>.镉在自然界中分布很广, 但是其含量微小。
镉在海水中的浓度为0.11μg/kg,河流湖泊的水中为1-10μg/kg,最大的镉浓度可达130μg/kg。
空气中的镉含量为0.002-0.005μg/m3,土壤中镉含量为1mg/kg以上<任继平等,2003)。
镉在自然界以硫镉矿存在, 并常与锌、铅、铜、锰等矿共存,一般以CdS和CdCO3的形式存在于锌矿中,含量介于0.01%-0.5%之间,所以在这些金属的精练过程中都排出大量的镉, 污染环境。
2.2 我国的镉污染现状我国是重金属丰产国家, 镉污染现象也相当严重<王夔,1996)。
污水灌溉、采矿、冶炼等活动导致镉进入环境,不但影响水体和土壤质量, 对生态系统造成风险危害, 还直接影响农产品安全质量, 并通过食物链传输威胁人体健康<宋玉芳等,2002)。
我国土壤存在严重的镉污染问题,特别是土壤大面积的镉污染,土壤镉污染面积约为13300hm2,土壤镉含量在1-5mg/kg-1,有的甚至高达10mg/kg-1<崔力拓,2006)。
镉污染作为新的污染源, 集约化农业、畜牧业的生产过程使土壤镉污染面积呈增加的趋势,同时土壤中镉污染存在低剂量长暴露的生态风险,这就另土壤中镉带来的危害更大。
采矿业、冶金等工业废水的不合理排放、工业污泥的农田施用、污水灌溉及磷肥施用等都会造成土壤中的镉累积。
随着我国工业的发展,由于化肥、农药和污泥的大量施用,工业废水的排放和重金属的大气沉降的日益增加,农田中重金属的含量明显增加,土壤镉污染状况势必越来越严重。
3.镉的危害3.1镉对植物的影响镉是植物生长的非必需元素,当植物体内的镉积累到一定程度时,植物就会表现出毒害症状,镉毒害阻碍植物根系生长,抑制水分和养分的吸收,引起一系列生理代谢紊乱<Seregin I V,2001)。
镉在土壤植物系统中的迁移对植物的生理生化特征和生长发育产生了直接的影响,从而又会深入影响作物的产量和品质。
目前对镉毒害的研究主要集中在镉对植物地上部分的影响方面,如: 对植物的光合作用和蒸腾作用以及对植物产品的产量和质量的影响等方面(Clemens S,2006。
Zhou W B,2005。
毕淑芹等,2006。
荆红梅等,2001>。
镉可与酶活性中心或蛋白质中巯基结合,还可取代金属硫蛋白中的必需元素( Ca2+、Mg2+等> ,导致必需元素的缺乏,从而干扰细胞正常代谢过程。
虽然镉是植物非必需元素,但镉是植物易累积的毒物,植物对镉既可被动吸收也有代谢吸收(毕淑芹等,2006>.镉离子对某些化合物的巯基(-SH> 具有很强的亲合力,同时对蛋白质的其它侧链和磷酸盐功能团也具有一定的亲合力,从而使镉易集中在植物的蛋白质颗粒中,进而对动物和人体产生危害。
镉在植物体中主要以与蛋白质结合的形态存在,通过干扰酶活性影响作物生长发育,造成植物生化过程紊乱,从而造成危害。
3.2镉对人体的影响镉主要是通过饮食与呼吸进入体内。
大量吸入高浓度原镉烟雾和粉尘后数小时就会出现急性镉中毒症状,中毒者表现出喉痛、头晕、头痛、恶心、呕吐、咳嗽、胸痛和呼吸困难等呼吸道感染症状。
大剂量镉中毒可以造成肺水肿和肾皮质破坏性变化,严重者可因心肺功能受损而死亡。
很少量镉进入人体也能造成慢性中毒,这是因为镉很难被机体降解和排泄, 而且镉在体内的半衰期长达10-35年,是已知的最易在体内蓄积的环境污染毒物。
镉在体内长期累积主要分布在肝、肾、胰腺、甲状腺和骨骼中,造成机体器官一系列损伤反应,,同时还可能引起细胞癌变和突变<朱善良等,2006)。
镉可与锌蛋白酶发生亲合反应,使那些需要锌的酶的生理功能受到干扰,降低其生物活性,使人易患糖尿病等疾病,而且还会使人严重缺锌,诱发多种癌症<Johannes G,2006)。
研究资料表明<叶煦亭,2000),镉能破坏细胞之间的连接,镉还会破坏酸钙发生亲合反应后,使骨骼严重缺钙而变得疏松、软化,最后带来严重的骨损伤,也就是痛痛病。
除此之外,镉还能影响细胞凋亡和增生的有关基因和蛋白质的表达,可以诱导许多早期应激反应基因的异常表达;还可取代锌,与锌脂蛋白结合,从而影响细胞内的调控系统,最终使细胞死亡(刘杰,1998>.镉污染区居民即使脱离镉污染的环境20年以后, 体内镉的含量仍然处于较高的水平, 体内所蓄积的镉仍可加速骨脱钙, 导致骨密度降低, 骨质疏松<安红敏等,2007)。
4.土壤中的镉生物毒性机制生物分析和研究证明, 土壤-植物系统中重金属的积累能力和生物毒性, 不仅与其总量有关, 更大程度上是由其形态分布决定, 不同的形态产生不同的环境效应(刘清等,1996>.形态分析和生物有效性关系十分密切。
生物有效性是研究不同的形态被生物吸收或在生物体内积累的过程, 形态分析是生物有效性的基础, 生物有效性是形态分析在研究领域的具体延伸, 形态分析发展制约着生物有效性的发展<单孝全等,2001)。
由于重金属存在的形态是由络合剂、pH值、氧化还原条件<Eh)等控制参数决定(CAIXuyi,1997)。
当这些环境因素变化时,土壤重金属的形态含量及其分布发生一定变化,重金属生物可利用性也随之变化<雷鸣登,2007)。
4.1土壤性质在性质差异很大的不同类型土壤中,植物镉含量与土壤总镉含量之间并不存在确定的相关关系,原因是镉的生物有效性受诸多土壤因素的调控。
在各种土壤因素中,OM、pH、CEC、质地、CaCO3含量和电导率等六种因素的影响最为重要。
根据目前的研究结果,这些因素与可提取态土壤镉和植物镉含量之间的相关性都达到了极显著水平<FAO,1992)。
土壤的物理组成和化学性质直接影响重金属的存在形态, 其中pH、有机质是影响较大的因素。
一般认为, 随着土壤pH、有机质含量的上升, 大部分微量元素通常会因吸附作用或形成络合物而导致其浓度降低, 土壤中重金属的生物活性下降。
红壤中当pH小于6时被吸附的镉生物有效态随着pH的升高而增加, 当pH大于6时被吸附的镉生物有效态随pH升高而降低, 在土壤中加入粉煤灰使土壤pH上升, 重金属生物有效性下降<廖敏等,1999)。
大量镉土改良实验显示,施用石灰是抑制镉污染土壤上植株吸收镉的有效措施。
这是由于石灰施用后pH的提高增加了土壤表面可变负电荷进而增加了对镉的吸附。