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第四章土壤环境化学 第二节金属污染物在土壤— 植物体系中的迁移及其机制第三节土壤中农药的迁移转化

第二节 金属污染物在土壤—植物体系中的迁移及其机制 • 污染物在土壤—植物体系中的迁移 • 植物对重金属污染产生耐性的几种机制

一、污染物在土壤—植物体系中的迁移 1．污染物由土壤向植物体内迁移的方式污染物由土壤向植物体内迁移的方式主要包括被动转移和主动转移两种。 2．影响重金属在土壤—植物体系中转移的因素土壤中重金属向植物体内转移的过程与重金属的种类、价态、存在形式以及土壤和植物的种类、特性有关。

2．影响重金属在土壤—植物体系中转移的因素 2．影响重金属在土壤—植物体系中转移的因素 (1)植物种类：不同植物种类或同种植物的不同植株从土壤中吸收转移重金属的能力是不同的。如日本的“矿毒不知”大麦品种可以在铜污染地区生长良好。 (2)土壤种类：土壤的酸碱性和腐殖质的含量都可能影响重金属向植物体内的转移能力。如在冲积土壤、腐殖质火山灰土壤中加入Cu、Zn、Cd、Hg、Pb等元素后，观察对水稻生长的影响，结果表明，Cd造成水稻严重的生育障碍；而Pb几乎无影响。

2．影响重金属在土壤—植物体系中转移的因素 2．影响重金属在土壤—植物体系中转移的因素 (3)重金属形态：将含相同镉量的CdSO4、Cd3(PO4)2、CdS加入无镉污染的土壤中进行水稻生长试验，结果证明，对水稻生长的抑制与镉盐的溶解度有关。土壤Ph、Eh的改变或有机物的分解，都会引起难溶化合物溶解度发生变化，而改变重金属向植物体内转移的能力。 (4)重金属在植物体内的迁移能力：将Zn、Cd加入到水稻田中，总的趋势是随着Zn、Cd的加入量增加，水稻各部分的Zn、Cd含量增加。但对Zn来说，添加量在250mg／kg以下，糙米中Zn的含量几乎不变。而Cd的添加量大于1mg／kg时，糙米中Cd的含量就急骤增加。说明Cd与Zn在水稻体内的迁移能力不同。

二、植物对重金属污染产生耐性的 几种机制 • 植物对重金属污染产生耐性由植物的生态学特性、遗传学特性和重金属的物理化学性质等因素所决定。 • 不同种类的植物对重金属污染的耐性不同； • 同种植物由于其分布和生长的环境各异，长期受不同环境条件的影响，在植物的生态适应过程中，可能表现出对某种重金属有明显的忍耐性。

二、植物对重金属污染产生耐性的 几种机制 1．植物根系通过改变根际化学性状、原生质泌溢等作用限制重金属离子跨膜吸收 • 已经证实，某些植物对重金属离子吸收能力的降低可以通过根际分泌螯合剂抑制重金属的跨膜吸收。如Zn可以诱导细胞外膜产生分子量60 000—93 000的蛋白质，并与之键合形成络合物，使Zn停留于细胞膜外。还可以通过形成跨根际的氧化还原电位梯度和pH梯度等来抑制对重金属的吸收。

二、植物对重金属污染产生耐性的 几种机制 2.重金属与植物的细胞壁结合 • 同种植物的细胞壁对金属离子的结合能力也是不同的。 • 不同植物的细胞壁对金属离子的结合能力也是不同的。不是所有的耐性植物都表现为将金属离子固定在细胞壁上。如Weigel等研究了Cd在豆科植物亚细胞中的分布，结果发现70％以上的Cd位于细胞质中，只有8％—14％的Cd位于细胞壁上。Grill也证明，被子植物吸收Cd后，90％存在于细胞质内，结合于细胞壁上的极少。

二、植物对重金属污染产生耐性的 几种机制 3．酶系统的作用一些研究发现，耐性植物中有几种酶的活性在重金属含量增加时仍能维持正常水平，而非耐性植物的酶活性在重金属含量增加时明显降低。此外，在耐性植物中还发现另一些酶可以被激活，从而使耐性植物在受重金属污染时保持正常的代谢过程。因此可以认为耐性品种或植株中有保护酶活性的机制

二、植物对重金属污染产生耐性的 几种机制 4．形成重金属硫蛋白或植物络合素 1957年Margoshes等首次由马的肾脏中提取出一种金属结合蛋白，命名为“金属硫蛋白”(简称MT)，经对其性质、结构进行分析发现，能大量合成MT的细胞对重金属有明显的抗性。无论植物体内存在的金属结合蛋白是类金属硫蛋白还是植物络合素或者其他的未知的金属结合肽，它们的作用都是与进入植物细胞内的重金属结合，使其以不具生物活性的无毒的螯合物形式存在，降低金属离子的活性，从而减轻或解除其毒害作用。当重金属含量超过金属结合蛋白的最大束缚能力时，金属才以自由状态存在或与酶结合，引起细胞代谢紊乱，出现植物中毒现象。人们认为植物耐重金属污染的重要机制之一是金属结合蛋白的解毒作用。

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