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2、铜污染对生物及土壤酶的影响
铜污染土壤对植物、动物、微生物和土壤酶都有一定的毒害 作用
2.1 对植物的影响
目前对高等植物铜污染毒害作用的研究主要集中在对植物光合作用、细胞结构 、生长指标几个方面。
铜会对植物光合作用产生不良影响。铜对植物光合作用的影响首先表现在对光 系统Ⅱ(PSII)的影响,过量的铜对类囊体的结构功能造成破坏,这种破坏作用位点 不确定,有时发生在光氧化侧,有时发生在还原侧,最终使初级电子供体和受体的 数量减少,同时在 光 系 统 的反应中心也产生抑制位点。与此同时,过量的铜也会对 光合生物膜中类脂过氧化和 对 光 系 统 造成破坏作用,破坏非周期性的光合磷酸化 作用的进行,进而使希尔反应的活性也受到影响 。 铜会对植物细胞结构产生不良 影响。过量的铜会降低细胞膜的强度,作为防止细胞外物质自由进入细胞的屏障, 细胞膜一旦被破坏,大量的铜就会渗入细胞内,从而破坏细胞内环境的相对稳定, 影响细胞器的结构功能的正常运行,同时也使胞内物质通过细胞膜外渗。
铜作为植物必需的微量元素,在植物生长过程中,也扮演着 重要的角色。它参与组成多酚氧化酶、细胞色素氧化酶及 抗坏血酸氧化酶等多种酶类;它还是参与植物的光合作用 的重要元素之一。因而,铜的多少与植物生理代谢过程能 否正常进行,生长发育是否良好,作物产量的高低以及品质 的优良,都有着密切的关系。因而,适量的铜摄入对于生物 生长发育都有着积极的作用。但是,过量的铜摄入也会造 成植物铜中毒症状,表现为生长受阻,作物减产,胚轴畸形 等现象。
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研究还发现,铜污染与小麦种子萌发率、株高等指标具 有极好的相关性,表现为低浓度促进高浓度抑制的现象。 铜作为营养元素,浓度在 300mg/kg 时,小麦的出苗率、株 高和生物量都达到最大值。此时的铜元素,作为营养元素, 促进小麦的出苗,提高小麦的生长品质。但是,随着铜元素 浓度的不断提高,当铜浓度达到 500mg/kg 时,铜对小麦各 方面呈现抑制作用,小麦会表现出中毒现象。低浓度铜 (<100mg/kg)可促进油菜根茎叶的生长,各项指标都略微增 长;而当铜浓度>500mg/kg时,根数和株高表现为明显下降, 分别比对照下降了 37.5%和 22.43%。根数和株高与铜浓 度呈负相关。
土壤中的铜对土壤生物的生理指标造成影响。铜污染培养下蚯蚓体重 与污染浓度的关系是抛物线关系,在 0~60mg/kg 铜污染处理范围内 ,21d 内的蚯蚓体重都随着土壤铜浓度的增加而增加,Cu 浓度达到 60mg/kg 时处理出现最高值,于此浓度后,处理蚯蚓体重则开始下降。
生活在铜污染水中的鱼类,体内的细胞数量、各种器官的 SOD 活性都 会随水中铜含量的变化而产生变化。鲫鱼白细胞的数量变化与时间、 铜剂量具有较为明显的相关关系。随着处理时间的加长、铜离子浓度 的增加,白细胞数均随之上升,而且都高于对照组。在低浓度 Cu(1mg/L)毒害下,鲫鱼的肝胰脏、肾脏和鳃组织的 SOD 活性高于对照 ,分别比对照分别升高了 53.06%、57.66%、11.07%;随着其浓度的提高 ,肝胰脏、肾脏和鳃的 SOD 活性迅速下降,2mg/L Cu 浓度组,在肝胰脏 、肾脏和鳃组织的 SOD 活力下降分别为对照的 85.30%、88.06%和 76.38%;4mg/L Cu 浓度 组 3 种组织的 SOD 活性仅为对照的 69.67%、 64.51%和 51.99%。高浓度铜对鲤鱼损害的主要靶器官是肝脏和肾脏。 高浓度的铜会引起体内靶细胞的变性、坏死,造成相应的机能障碍,致 鲤鱼铜中毒。中毒鱼生长不良、体色变黑,临死前出现神经症状,与虹 鳟、鲫鱼、帆鲔铜中毒后出现的症状相似重金属对海产养殖也会造成 很大的危害,由于贝类生长环境的特殊性以及贝类的富集作用,贝类更 容易在体内聚集有毒有害物质,扇贝体内的铜主要集中在内脏团里,扇 贝内脏的毒性超过了全贝毒性的 97%。同时,在蓄积过程中,内脏中的 生理生化指标首先受到影响。
铜的化学形态分析
陈思 2014070001
目 Contents 录
01 铜的介绍
02 铜污染对生物及土壤酶的影响
03 土壤中重金属形态分析及其环境 学意义
04 文献报告
1、铜的介绍
铜在生物圈中扮演着重要的角色。铜是动植物所必需的微 量元素,同时也是一种重金属元素。铜是人类最早发现的 金属之一,曾被用作货币、首饰的原材料等,被广泛的运用 在人们日常生活中;铜作为人体重要微量元素,在整个人体 生长发育过程中都扮演着重要的角色;对如神经、骨骼等 系统成熟也具有十分重要的作用;人体内的葡萄糖、氨基 酸等代谢过程中,也需要铜的参与;铜在这些活动中起到了 不可替代的作用。如同其它微量元素,铜在生物体中需要 维持平衡水平,铜代谢异常、缺乏或摄入过量均可造成多 种疾病,如免疫功能下降、糖尿病、冠心病、高脂血、骨 质疏松以及肿瘤等。
现代工农业发展之初,由于人们环保意识的薄弱,很多重 金属物质未经处理便被直接排放进入到生物圈中,随着时间的 推移,环境中重金属的积累量越来越多,重金属污染问题不断 恶化。现阶段,工矿大量开采含铜矿产,在铜矿开采过程中,大 量铜随着开采过程进入到环境中;冶炼厂为了节约生产成本, 将未达标的三废物质直接排放到环境中;农民在生产过程中, 长期大量使用含铜的杀菌剂,在畜养家畜时,大量使用含铜的 饲料添加剂。这些生产活动大幅度地提高了环境土壤中铜的 含量,土壤中含铜量与原始土壤相比,提高了几倍甚至几十倍, 远远超过了土壤环境自身的承载力,对动植物以及土壤微生物 产生了极为严重破坏作用,对生态系统的稳定以及人类健康造 成极大的危害。因此,土壤的铜污染问题已经成为当今社会密 切关注的污染问题。研究铜污染土壤的理化性质,寻找有效的 方法治理修复铜污染土壤是当前的研究热点。
铜会对植物生理指标产生影响。研究发现,经由 60mg/kg 铜处理的水稻各项考察指标与对照组相比, 均有所提高,这说明了低浓度的铜对水稻生长发育 有益,能提高产量和品质。而120mg/kg铜处理的水 稻出现了中毒现象,与对照组相比,除株高这一项指 标高于对照组,其余各项指标均低于对照组。随着 施铜量的不断增加,水稻的中毒现象愈加明显。这 种现象主要是因为随着环境中铜含量的不断增加, 植物体内的蔗糖酶、脲酶和过氧化氢酶等几种酶的 活性不断降低,从而使植物体内的代谢功能不能正 常进行,进而使植物表现出中毒现象。
2.2对动物的影响
现阶段,有关铜对动物毒害作用的研究非常多,主要集中在 铜对动物体内重要的酶以及组织器结构功能的影响。
动物食用铜污染的牧草,会引发铜中毒现象。牛、羊、猪的铜最大耐受 量分别为100、250 和 300mg/kg。在长期施用含高铜的粪便的牧地,牧 草铜含量超标,极易引起对铜敏感的牛、羊发生铜中毒现象。食用铜污 染的食物会引发动物肝脏方面的变化,老鼠食用 15mg/kg 的日口粮就 会引起肝脏形态和功能上的显著中毒症状,肝实质细胞变形,实质组织 破坏,Cu-Zn SOD 活力下降导致线粒体功能不良,最 终使肝门细胞死亡 。
