重金属对植物的危害.ppt

第九章第九章 重金属对植物的危害重金属对植物的危害 Plant Nutrition第一节第一节 重金属在环境中的分类及有效性重金属在环境中的分类及有效性工业工业“三废三废”的排放、城市垃圾、污的排放、城市垃圾、污泥和含重金属的农药、化肥等泥和含重金属的农药、化肥等重金属污染的土壤，涉及的元素主要重金属污染的土壤，涉及的元素主要有汞、镉、铬、铅、铜、砷、氟等有汞、镉、铬、铅、铜、砷、氟等 1、土壤重金属污染的主要来源、土壤重金属污染的主要来源来源来源污染物污染物矿产开采、冶炼、加工排放的废气、废水、废渣矿产开采、冶炼、加工排放的废气、废水、废渣Cr、Hg、As、Pb、Ni、Mo煤和石油燃烧过程中排放的飘尘煤和石油燃烧过程中排放的飘尘Cr、Hg、As、Pb 等等电镀工业废水电镀工业废水Cr、Cd、Ni、Pb、Cu、Zn 等等塑料、电池、电子工业排放的废水塑料、电池、电子工业排放的废水Hg、Cd、Pb、Ni、Zn燃料、化工制革工业排放的废水燃料、化工制革工业排放的废水Cr、Cd汽车尾气汽车尾气Pb农药、化肥农药、化肥As、Cu、Cd一、重金属在环境中的分类及有效性一、重金属在环境中的分类及有效性 2、重金属污染的分类、重金属污染的分类单一污染单一污染复合污染复合污染大气大气 沉降沉降土壤动物土壤动物粮食作物粮食作物土壤微生物土壤微生物家禽家畜家禽家畜蔬蔬 菜菜污泥污泥 垃圾垃圾肥肥 料料灌灌 水水其其 他他土壤土壤人人3、农田系统中重金属的生态循环、农田系统中重金属的生态循环Could water interceptionPrecipitationDry DepositionParticulates-GasesINPUTSForest FloorMineral SoilFLUXESLitterfallStemflowParent MaterialDecopositionRoot UptakeRoot DiebackWeatheringOUTPUTSResuspension of metals from fires,dustThroughfallErosion to StreamsRunoffOutput to Streams二、重金属在环境中的有效性及分析手段二、重金属在环境中的有效性及分析手段（一）土壤中重金属生物有效性（一）土壤中重金属生物有效性 重金属的生物有效性一般是指环境中重金重金属的生物有效性一般是指环境中重金属元素在生物体内的吸收、积累或毒性程度。属元素在生物体内的吸收、积累或毒性程度。（二）土壤中重金属生物有效性的评价方法（二）土壤中重金属生物有效性的评价方法（1）化学浸提法）化学浸提法(化学萃取法化学萃取法)1、一次浸提法、一次浸提法：酸试剂浸提法酸试剂浸提法、螯合剂浸提螯合剂浸提法、中性盐和缓冲试剂浸提法法、中性盐和缓冲试剂浸提法、微乳液浸提法微乳液浸提法 2、连续浸提法：可交换态、有机态、无定形连续浸提法：可交换态、有机态、无定形氧化铁和锰结合态氧化铁和锰结合态、残渣态浸提剂残渣态浸提剂（2）植物培养法）植物培养法 1、幼苗密集培养法幼苗密集培养法(又名黑麦幼苗法又名黑麦幼苗法)2、盆钵试验、盆钵试验 3、田间试验、田间试验（三）（三）生物有效性影响因素生物有效性影响因素 v1、土壤中的重金属总量、土壤中的重金属总量v2、土壤溶液的、土壤溶液的pHv3、土壤的有机质含量土壤的有机质含量v4、化学试剂的影响、化学试剂的影响v5、元素之间的相互作用、元素之间的相互作用v6、粘土含量、粘土含量v7、植物种类、植物种类v8、农业活动、农业活动v9、污染时间、污染时间第二节第二节 植物的重金属胁迫与避免植物的重金属胁迫与避免n一、重金属胁迫程度的划分 n二、重金属对植物生物膜伤害机理 n三、重金属对代谢的影响 n四、植物对重金属的抗性机制 一、重金属胁迫程度的划分一、重金属胁迫程度的划分n轻度胁迫轻度胁迫n中度胁迫中度胁迫n重度胁迫重度胁迫二、重金属对植物生物膜伤害机理二、重金属对植物生物膜伤害机理 重金属是脂质过氧化的诱导剂重金属是脂质过氧化的诱导剂,当重金属当重金属处理植物时处理植物时,细胞内自由基的产生和清除之间细胞内自由基的产生和清除之间的平衡受到破坏的平衡受到破坏,导致大量的活性氧自由基产导致大量的活性氧自由基产生生,自由基引发膜中不饱和脂肪酸产生过氧化自由基引发膜中不饱和脂肪酸产生过氧化反应反应,破坏膜的结构和功能。破坏膜的结构和功能。三、重金属对代谢的影响三、重金属对代谢的影响影影响响酶酶活活性性和和功功能能，从从而而引引起起植植物物生生理理代代谢谢功功能能的紊乱，生长发育受阻甚至死亡；的紊乱，生长发育受阻甚至死亡；影影响响养养分分膜膜运运输输，原原因因可可能能重重金金属属抑抑制制膜膜上上ATP酶酶的的活活性性，或或是是取取代代了了钙钙等等离离子子，使使膜膜稳稳定定性性下下降；降；影响其他影响其他营养元素的吸收营养元素的吸收 拮抗作用。拮抗作用。四、植物对重金属的抗性机制四、植物对重金属的抗性机制1、细胞的忍耐作用、细胞的忍耐作用 植物相对耐性的大小可能是细胞对其分隔能力植物相对耐性的大小可能是细胞对其分隔能力不同所致，耐性强的细胞具较强的分隔能力，将重金不同所致，耐性强的细胞具较强的分隔能力，将重金属离子排放到液泡里与有机酸形成络合物，避免重金属离子排放到液泡里与有机酸形成络合物，避免重金属的毒害作用。属的毒害作用。2、植株的整体控制，根系的排斥作用、植株的整体控制，根系的排斥作用 根系通过分泌有机酸与重金属离子在根外形成根系通过分泌有机酸与重金属离子在根外形成络合物，或分泌氧将根周围的重金属离子氧化而降低络合物，或分泌氧将根周围的重金属离子氧化而降低有效度；有效度；根系已经吸收的重金属在根细胞形成稳定的络根系已经吸收的重金属在根细胞形成稳定的络合物排放到液泡中去，降低了其移动性；合物排放到液泡中去，降低了其移动性；木质部输导组织吸附一部分重金属离子，因而木质部输导组织吸附一部分重金属离子，因而减少了运输到地上部的数量。减少了运输到地上部的数量。重金属毒害的外观症状及危害重金属毒害的外观症状及危害症状：症状：根系发育异常，地上部青枯，叶片失绿等，根系发育异常，地上部青枯，叶片失绿等，严重时全株死亡严重时全株死亡重金属可完全抑制土壤中的共生固氮过程重金属可完全抑制土壤中的共生固氮过程对土壤中酶活性产生影响对土壤中酶活性产生影响在土壤在土壤植物系统中的迁移直接影响到植物的生理生植物系统中的迁移直接影响到植物的生理生化和生长发育，从而影响作物的产量和质量化和生长发育，从而影响作物的产量和质量 影响植物对重金属离子吸收和累积的因素影响植物对重金属离子吸收和累积的因素重金属离子的性质、土壤条件和植物的遗传特性重金属离子的性质、土壤条件和植物的遗传特性重金属的生物修复途径重金属的生物修复途径u种植木本植物、经济作物，利用其对重金属种植木本植物、经济作物，利用其对重金属的吸收、积累和耐性除去重金属的吸收、积累和耐性除去重金属u利用生物化学、生物有效性和生物活性原则，利用生物化学、生物有效性和生物活性原则，把重金属转化为较低毒性产物把重金属转化为较低毒性产物(络合态、脱络合态、脱烷基、改变价态烷基、改变价态)u利用重金属与微生物的亲合性进行吸附及生利用重金属与微生物的亲合性进行吸附及生物学活性最佳的机会，降低重金属的毒性和物学活性最佳的机会，降低重金属的毒性和迁移能力迁移能力 植物组织积累植物组织积累植物排斥植物排斥植物固定植物固定植物降解植物降解植物挥发植物挥发植物修复重金属污染土壤的机理示意图植物修复重金属污染土壤的机理示意图