發(fā)布時(shí)間:2023-12-29 14:41:58
序言:作為思想的載體和知識(shí)的探索者,寫作是一種獨(dú)特的藝術(shù),我們?yōu)槟鷾?zhǔn)備了不同風(fēng)格的5篇重金屬對(duì)環(huán)境的影響,期待它們能激發(fā)您的靈感。
【關(guān)鍵詞】吸煙 重金屬 揮發(fā)量 殘留量
中圖分類號(hào):R1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào):1005-0515(2011)3-315-02
吸煙危害健康已是眾所周知的事實(shí),據(jù)WHO統(tǒng)計(jì),目前全球每年約有500萬(wàn)人因吸煙而死亡,煙草已成為繼高血壓之后的第二號(hào)“殺手”,吸煙是肺癌的重要致病因素之一。目前國(guó)家已出臺(tái)多種措施對(duì)公共場(chǎng)所、學(xué)校、醫(yī)院等重要地點(diǎn)實(shí)施控?zé)熀徒麩?。目前?guó)際與國(guó)內(nèi)對(duì)香煙已建立了相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)[1],其主要檢測(cè)內(nèi)容為捕集煙氣中粒相物質(zhì)和氣相物質(zhì),測(cè)定一氧化碳、煙堿、焦油的含量。對(duì)香煙及煙氣中各類重金屬的含量測(cè)定報(bào)道較少,本文采用等離子體發(fā)射光譜法[2]和原子熒光光譜法[3.4]測(cè)定香煙在吸煙過(guò)程中不同部分的金屬含量分布,從而計(jì)算吸煙過(guò)程中重金屬的揮發(fā)量與殘留量,根據(jù)揮發(fā)量與殘留量來(lái)判斷吸煙對(duì)主運(yùn)吸煙者、被動(dòng)吸煙者及吸煙環(huán)境的影響。
1 材料與方法
1.1 儀器設(shè)備 PE7000DV等離子體發(fā)射光譜儀(美國(guó)珀金埃爾默公司、AFS-230E原子熒光光譜儀(北京海光公司)、MDS-20微波消解儀(上海新儀)、電子分析天平(瑞士普利賽斯公司)。
1.2 試劑和標(biāo)準(zhǔn) Pb、Cd、As、Hg標(biāo)準(zhǔn)溶液均由環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所研制;酸均為優(yōu)級(jí)純;其他試劑為分析純;需配制的試劑均為臨用前現(xiàn)配;實(shí)驗(yàn)用水為密理博純水機(jī)制備的超純水,電阻率達(dá)到18.2MΩ?m。
1.3 試樣 購(gòu)置漣水縣煙草專賣局煙店,香煙為同一批號(hào)、同一包裝內(nèi)的香煙,選擇質(zhì)量相近的50支作為待測(cè)樣品供測(cè)定。
1.4 方法
1.4.1 取樣
1.4.1.1 本底煙樣 準(zhǔn)確稱取過(guò)濾嘴、煙體各5份到消解容器中供平行測(cè)定。
1.4.1.2 殘留煙樣 在清潔的環(huán)境中采用人工吸煙法在吸至煙體1/2處時(shí),將過(guò)濾嘴、1/2煙身、煙灰放入消解容器中,平行操作15次供平行測(cè)定。
1.4.2 樣品處理 將上述樣品分別放入消解罐中,加入4mL硝酸、1mL過(guò)氧化氫,密閉放入微波消解儀中消解,消解完全后分別定容至10mL供測(cè)定。同時(shí)做空白試驗(yàn)。
1.4.3 標(biāo)準(zhǔn)系列
用環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所研制的Pb、Cd、As、Hg標(biāo)準(zhǔn)溶液配制標(biāo)準(zhǔn)系列,在本工作范圍內(nèi),各元素線性關(guān)系良好,數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。
表1 標(biāo)準(zhǔn)系列及線性方程(μg/L)
1.4.4 測(cè)定條件
1.4.4.1 汞的測(cè)定 儀器條件:負(fù)高壓280V,燈電流15mA,觀測(cè)高度8mm,載氣400mL/min,屏蔽氣900mL/min。樣品重復(fù)測(cè)定3次。
1.4.4.2 鉛、鎘、砷的測(cè)定 儀器工作參數(shù):高頻發(fā)射功率1300W,冷卻氣流量15L/min,霧化氣流量0.7L/min;等離子體觀測(cè):軸向,觀測(cè)距離15.0mm;分析線:Pb220.353nm、Cd228.802 nm、As193.696 nm;樣品提升量1.5mL/min;樣品重復(fù)測(cè)定次數(shù)3次。
1.5 樣品測(cè)定 選擇最優(yōu)儀器條件,分別將空白溶液、標(biāo)準(zhǔn)系列、樣品溶液依次測(cè)定。鉛、鎘、砷采用等離子體發(fā)射光譜法,汞采用原子熒光光譜法進(jìn)行測(cè)定。
2 結(jié)果
2.1 測(cè)定結(jié)果 計(jì)算方法:本底值=過(guò)濾嘴測(cè)定值+煙體測(cè)定值,殘留值=過(guò)濾嘴測(cè)定值+1/2煙體測(cè)定值+煙灰測(cè)定值,揮發(fā)量=(本底平均值-殘留平均值)/本底平均值*100,計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。
表2 揮發(fā)量測(cè)定結(jié)果(μg/支)
2.2 結(jié)論 鉛和砷揮發(fā)量較小,決大部分被煙絲本身和過(guò)濾嘴吸附;汞和鎘的揮發(fā)量較高,大部分含量隨煙霧進(jìn)入人體和揮發(fā)在空氣中。鉛和砷對(duì)主動(dòng)吸煙者有一定的影響,鎘和汞對(duì)主動(dòng)吸煙、被動(dòng)吸煙者和環(huán)境影響較大。
3 討論
3.1 在吸煙過(guò)程中四個(gè)項(xiàng)目的本底值與殘留值有較大的差異,各種金屬離子會(huì)因煙頭的溫度和中吸力量而揮發(fā)和流動(dòng)。在吸煙時(shí)重金屬隨煙霧進(jìn)入人體,吸附在煙絲和過(guò)濾嘴中;在不吸時(shí)揮發(fā)到空氣中、殘存在煙灰中。
3.2 揮發(fā)量的高低是由于元素本身性質(zhì)決定的,鉛的熔點(diǎn)327℃,沸點(diǎn)1525℃;鎘的熔點(diǎn)320℃,沸點(diǎn)767℃;汞的熔點(diǎn)-38.7℃,沸點(diǎn)357℃;砷的熔點(diǎn)818℃,沸點(diǎn)615℃。香煙中心部位溫度高達(dá)800-900℃,在卷紙的燃燒邊緣溫度達(dá)200-300℃。吸煙時(shí)中心溫度要比自由燃燒時(shí)高一些。要保持香煙燃燒,中心部分必須在700℃以上。鎘和汞由于揮發(fā)溫度比較低,在吸煙的過(guò)程中始終都在揮發(fā),揮發(fā)量大,煙絲和過(guò)濾嘴吸附量較小,對(duì)主動(dòng)吸煙者、被動(dòng)吸煙者、吸煙環(huán)境都造成危害。
3.3 由于國(guó)家采取禁煙的政策,許多單位和場(chǎng)所均設(shè)了吸煙室和吸煙區(qū),條件較為簡(jiǎn)陋,通風(fēng)狀況差,煙民在吸煙時(shí)處于煙霧濃度較高狀態(tài),揮發(fā)至空氣中的各種有害金屬元素和其他有害物質(zhì)被吸煙者進(jìn)行多次循環(huán)吸收,從而給吸煙者造成較大的傷害,建議吸煙室應(yīng)設(shè)在通風(fēng)較好的區(qū)域或有較好的排風(fēng)系統(tǒng)。
3.4 煙灰中含有一部分有害金屬元素,煙灰隨著氣流會(huì)形成細(xì)小的顆粒漂浮在空氣中,易被吸煙者和他人二次吸收,從而造成機(jī)體吸收,建議煙灰應(yīng)存放在密閉的容器中或?qū)熁姨幱跐袷綘顟B(tài),定期清理。
3.5 雖然香煙中含有的有害金屬被人體吸收量較低,但隨著時(shí)間的累積, 煙民容易重金屬中毒,因?yàn)闊煵萃ㄟ^(guò)高溫燃燒可使重金屬汽化,產(chǎn)生汽溶膠,這種物質(zhì)不走消化系統(tǒng),而是通過(guò)呼吸道吸入,因此吸收率較日常接觸要高出很多。香煙燃燒后產(chǎn)生的各種重金屬蒸汽會(huì)給主動(dòng)吸煙者、被動(dòng)吸煙者、環(huán)境造成損害和污染。
3.6 隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的加快,部分種植煙草環(huán)境受到重金屬污染,煙草中的重金屬是由生產(chǎn)環(huán)境中的水、土壤、空氣帶入的。在同樣的環(huán)境中生產(chǎn)的蔬菜、水果也會(huì)帶有鉛、砷、鎘等重金屬,但因?yàn)樗鼈兪峭ㄟ^(guò)消化道進(jìn)入人體的,而人體的消化道對(duì)這些重金屬有天然的屏蔽功能,因此煙草中的重金屬危害更大。
參考文獻(xiàn)
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[關(guān)鍵詞]環(huán)境監(jiān)測(cè);土壤;重金屬污染
中圖分類號(hào):X830 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2015)26-0340-01
引言
在經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的過(guò)程中產(chǎn)生了許多有毒有害物質(zhì),這些物質(zhì)來(lái)源于生活垃圾、工業(yè)廢物、礦山廢渣等生活和生產(chǎn)的多個(gè)環(huán)節(jié),這些物質(zhì)往往含有多種重金屬。隨著沉淀和富集,無(wú)法被凈化的重金屬慢慢滲透并富集到土壤中。土壤是環(huán)境中的重要組成部分,承受著環(huán)境中約90%的污染物。同大氣和水體環(huán)境中的污染物相比,土壤中的污染物更不易遷移,更易集中富集。由于重金屬大多對(duì)人體有毒害作用,這種毒害作用隨著含量的增多而增大;當(dāng)重金屬的濃度在一定范圍下時(shí),其毒害作用因在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法發(fā)現(xiàn)而容易被忽略;當(dāng)重金屬對(duì)人體的毒害作用顯著發(fā)生時(shí),多數(shù)是屬于無(wú)法治愈且不可逆轉(zhuǎn)的。
土壤中的重金屬一般是通過(guò)食物鏈進(jìn)而在人體內(nèi)富集,當(dāng)某種重金屬的量超過(guò)安全閾值時(shí)就會(huì)嚴(yán)重危害人體健康。研究表明,人體內(nèi)的有70%鎘來(lái)源于大米和蔬菜,而大米和蔬菜中積累的鎘大部分來(lái)源于土壤,少量來(lái)源于灌溉水和空氣。鎘會(huì)影響酶的活性,影響人正常的新陳代謝,可引發(fā)貧血、高血壓、骨痛病等疾病,其危害長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年。
一、土壤中重金屬的來(lái)源及我國(guó)的污染現(xiàn)狀
工業(yè)“三廢”排放、采礦和冶煉、家庭燃煤、生活垃圾滲出、汽車尾氣排放等是我國(guó)重金屬污染的主要來(lái)源。工業(yè)廢水、礦坑涌水、垃圾滲濾液等液體成分復(fù)雜,是土壤重金屬污染物的主要來(lái)源。
目前我國(guó)受污染的耕地約1.5億畝,固廢堆存地約300萬(wàn)畝,合計(jì)超過(guò)1.8億畝。這些受污染的土地大多數(shù)集中在經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的地區(qū)。全國(guó)每年受重金屬污染的糧食多達(dá)1200萬(wàn)噸、因重金屬污染而導(dǎo)致糧食減產(chǎn)高達(dá)1000多萬(wàn)噸,合計(jì)經(jīng)濟(jì)損失至少200億元。農(nóng)業(yè)部環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)曾對(duì)全國(guó)24省、市320個(gè)嚴(yán)重污染區(qū)土壤調(diào)查發(fā)現(xiàn),大田類農(nóng)產(chǎn)品超標(biāo)面積占污染區(qū)農(nóng)田面積的20%,其中重金屬超標(biāo)占污染土壤和農(nóng)作物的80%。農(nóng)業(yè)部調(diào)查發(fā)現(xiàn):我國(guó)污灌區(qū)面積約140×104公頃,遭受重金屬污染的土地面積占污染總面積的64.8%,其中輕度污染占46.7%,中度污染占9.7%,嚴(yán)重污染占8.4%,其中以汞和鎘的污染面積最大。全國(guó)目前約有1.3×104公頃耕地受到鎘的污染,涉及11個(gè)省市的25個(gè)地區(qū);約有3.2×104公頃的耕地受到汞的污染,涉及15個(gè)省市的21個(gè)地區(qū)。國(guó)內(nèi)蔬菜重金屬污染調(diào)查結(jié)果顯示:中國(guó)菜地土壤重金屬污染形勢(shì)更為嚴(yán)峻。珠三角地區(qū)近40%菜地重金屬污染超標(biāo),其中10%屬“嚴(yán)重”超標(biāo)。重慶蔬菜重金屬污染程度為鎘>鉛>汞,經(jīng)調(diào)查其近郊蔬菜基地土壤重金屬汞和鎘均出現(xiàn)超標(biāo),超標(biāo)率分別為6.7%和36.7%。廣州市蔬菜地鉛污染最為普遍,砷污染次之。保定市污灌區(qū)土壤中鉛、鎘、銅和鋅的檢出超標(biāo)率分別為50.0%、87.5%、27.5%和100%,蔬菜中鎘的檢出超標(biāo)率為89.3%。
二、防治土壤重金屬污染的措施
1)施加改良劑
施加改良劑的主要目的是加速有機(jī)物的分解與使重金屬固定在土壤中,如添加有機(jī)質(zhì)可加速土壤中農(nóng)藥的降解,減少農(nóng)藥的殘留量。
施用重金屬吸收抑制劑(改良劑),即向土壤施加改良抑制物(如石灰、磷酸鹽、硅酸鈣等),使它與重金屬污染物作用生成難溶化合物,降低重金屬在土壤及土壤植物體內(nèi)的遷移能力。這種方法起到臨時(shí)性的抑制作用,時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)引起污染物的積累,并在條件變化時(shí)重金屬又轉(zhuǎn)成可溶性,因而只在污染較輕地區(qū)尚能使用。
2)控制土壤氧化-還原狀況
控制土壤氧化-還原條件,也是減輕重金屬污染危害的重要措施。據(jù)研究,在水稻抽穗到成熟期,無(wú)機(jī)成分大量向穗部轉(zhuǎn)移,淹水可明顯地抑制水稻對(duì)鎘的吸收,落干則促進(jìn)水稻對(duì)鎘的吸收。
重金屬元素均能與土壤中的硫化氫反應(yīng)生成硫化物沉淀。因此,加強(qiáng)水漿管理,可有效地減少重金屬的危害。但砷相反,隨著土壤氧化-還原電位的降低而毒性增加。
3)改變耕作制度
通過(guò)土壤耕作改變土壤環(huán)境條件,可消除某些污染物的危害。旱田改水田,DDT與六六六在旱田中的降解速度慢,積累明顯;在水田中DDT的降解速度加快,利用這一性質(zhì)實(shí)行水旱輪作,是減輕或消除農(nóng)業(yè)污染的有效措施。
4)客土深翻
污染土壤的排除,特別是重金屬的土壤污染,在土壤中產(chǎn)生積累,阻礙作物的生長(zhǎng)發(fā)育。防治的根本辦法是徹底挖去污染土層,換上新土的排土與客土法,以根除污染物。但如果是地區(qū)性的污染,實(shí)際采用客土法是不現(xiàn)實(shí)的。
耕翻土層,即采用深耕,將上下土層翻動(dòng)混合,使表層土壤污染物含量減低。這種方法動(dòng)土量較少,但在嚴(yán)重污染的地區(qū)不宜采用。
5)采用農(nóng)業(yè)生態(tài)工程措施
在污染土壤上繁殖非食用的種子、種經(jīng)濟(jì)作物或種屬,從而減少污染物進(jìn)入食物鏈的途徑。或利用某些特定的動(dòng)植物與微生物較快地吸走或降解土壤中的污染物質(zhì),而達(dá)到凈化土壤的目的。
6)工程治理
利用物理(機(jī)械)、物理化學(xué)原理治理污染土壤,主要有隔離法,清洗法,熱處理,電化法等,是一種最為徹底、穩(wěn)定、治本的措施。但投資大,適于小面積的重度污染區(qū)。
近年來(lái),把其它工業(yè)領(lǐng)域,特別是污水、大氣污染治理技術(shù)引入土壤治理過(guò)程中,為土壤污染治理研究開(kāi)辟了新途徑,如磁分離技術(shù)、陰陽(yáng)離子膜代換法、生物反應(yīng)器等。雖然大多數(shù)處于試驗(yàn)探索階段,但積極吸收、轉(zhuǎn)化新技術(shù)、新材料,在保證治理效果的基礎(chǔ)上降低治理成本,提高工程實(shí)用性,有著重要的實(shí)際意義。
結(jié)語(yǔ)
土壤中的重金屬除了會(huì)通過(guò)植物吸收進(jìn)而對(duì)生物產(chǎn)生毒害作用外,還會(huì)經(jīng)由雨水淋濾及地表徑流作用轉(zhuǎn)移進(jìn)入地表水系統(tǒng),通過(guò)地表水和地下水的交互作用污染地下水體,進(jìn)而對(duì)飲用水的安全構(gòu)成威脅;土壤中的重金屬還可能會(huì)緩慢的、微量的釋放到空氣中,對(duì)大氣環(huán)境造成污染。土壤重金屬污染是一個(gè)比較嚴(yán)峻的問(wèn)題。開(kāi)展土壤重金屬的整治工作對(duì)社會(huì)、對(duì)人類意義重大。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:重金屬;生態(tài)環(huán)境效應(yīng);毒理效應(yīng)
化學(xué)上常把密度大于4g/cm3或5g/cm3的金屬稱為重金屬。從環(huán)境污染方面所說(shuō):重金屬是指汞、鎘、鉛、鉻以及類金屬砷等生物毒性顯著的金屬。
重金屬具有潛在危害性,重金屬可以通過(guò)多種途徑(食物、飲水、呼吸、皮膚接觸等)進(jìn)入人體。重金屬不僅不能被降解,反而能通過(guò)食物鏈在生物體或入體內(nèi)富集。
一、重金屬元素對(duì)動(dòng)物及人體健康的影響
根據(jù)元素在生物體內(nèi)的生理學(xué)作用的不同,必需元素存在于正常的組織中,直接影響生物功能,并且參與代謝過(guò)度,在各物種中有一定的的濃度范圍,如果缺乏這種元素,將會(huì)引起生理或結(jié)構(gòu)變態(tài),重新引入這種元素之后,上述變態(tài)可以消除。
金屬對(duì)人和動(dòng)物的在生理或結(jié)構(gòu)上影響,例如,鐵是組成血紅素所必需的,少了就會(huì)發(fā)生缺鐵性貧血;鋅為構(gòu)成多種蛋白質(zhì)所必需,缺鋅會(huì)引起生長(zhǎng)停滯和貧血;錳可能參與許多酶促反應(yīng);鉻是胰島素參加糖和脂肪代謝的必需元素,也是維持正常的膽固醇代謝和糖代謝所必需的;鈷是維生素B12的組成部分,缺鈷會(huì)形成大細(xì)胞性貧血;鉬是催化嘌呤轉(zhuǎn)化為尿酸的酶的個(gè)組成部分。
人體內(nèi)必需微量元素過(guò)多也會(huì)致病,一般在體內(nèi)積聚過(guò)多是由于遺傳性運(yùn)輸機(jī)制失靈所致;如血色病就是遺傳性鐵平衡失調(diào),以致患者一生中緩慢地積累鐵;威爾遜氏病是銅積累于肝和腦中的結(jié)果差。
所謂有害元素是指那些存在于生物體內(nèi)時(shí),會(huì)阻礙生物機(jī)體的正常代謝過(guò)程和影響生理功能的元素,如鈹、鎘、汞、錫、銻、碲(非金屬)、鉛等。這些元素對(duì)人體代謝不是必需的,其中一些有毒,而且能使人縮短壽命,這些有毒物質(zhì)我們常稱之為外環(huán)境污染物,可通過(guò)口腔、呼吸道及其他途徑進(jìn)入人體面使人遭到危害。
二、重金屬對(duì)植物、微生物等生物活動(dòng)的正面和負(fù)面意義
植物、微生物經(jīng)常遇到各種不良環(huán)境(如重金屬等),嚴(yán)重抑制了農(nóng)作物的生長(zhǎng)。植物經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的進(jìn)化及適應(yīng)環(huán)境變化的過(guò)程逐步形成了一定的抵御不良環(huán)境變化的機(jī)制。但是植物和微生物的生長(zhǎng)發(fā)育還是會(huì)受到重金屬對(duì)其正面或負(fù)面的影響。
(一)重金屬對(duì)植物的影響
許多重金屬都是植物必需的微量元素,對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育起著十分重要的作用但是,當(dāng)環(huán)境中重金屬數(shù)量超過(guò)某一臨界值時(shí),就會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生一定的毒害作用,輕則植物體內(nèi)的代謝過(guò)程發(fā)生紊亂,生長(zhǎng)發(fā)育受到抑制,重則導(dǎo)致植物死亡。重金屬對(duì)植物的影響,主要表現(xiàn)在對(duì)植物的光合作用、呼吸作用,影響植物激素、碳水化合物等的形成等生化過(guò)程影響。
1、重金屬對(duì)植物種子的萌發(fā)的影響
重金屬抑制植物種子萌發(fā)其原因是抑制了淀粉酶、蛋白酶活性, 抑制了種子內(nèi)儲(chǔ)藏淀粉和蛋白質(zhì)的分解,從而影響種子萌發(fā)所需的物質(zhì)和能量,致使種子萌發(fā)受到抑制。揚(yáng)州大學(xué)的朱紅霞研究表明,小麥種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)對(duì)重金屬脅迫的敏感性較高[1]。
2、金屬對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響
許多重金屬都是植物必需的營(yíng)養(yǎng)元素,對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育起著不可替代的作用。但是,當(dāng)重金屬濃度超過(guò)了植物的效應(yīng)濃度時(shí)反而對(duì)植物造成傷害,引起植物體內(nèi)代謝過(guò)程發(fā)生紊亂,生長(zhǎng)發(fā)育受到抑制,重金屬濃度繼續(xù)增加到致死濃度時(shí)就會(huì)導(dǎo)致植物開(kāi)始出現(xiàn)死亡。
微量元素鉻是植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的,缺乏鉻元素會(huì)影響作物的正常發(fā)育,但體內(nèi)積累過(guò)量又會(huì)引起毒害作用,無(wú)分蘗(水稻),葉鞘灰綠色,細(xì)胞組織開(kāi)始潰爛,生長(zhǎng)受嚴(yán)重影響。楊居榮等報(bào)道[2],鎘污染還可使植物體內(nèi)可溶性糖含量降低;并且有的實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論.高濃度鎘可使水稻幼苗可溶性糖降低,但在低濃度重金屬污染下卻能使可溶性糖的含量增加。
3、重金屬對(duì)植物的細(xì)胞膜透性的影響
植物細(xì)胞膜系統(tǒng)是植物細(xì)胞和外界進(jìn)行物質(zhì)交換和信息傳遞的界面和屏障, 是細(xì)胞進(jìn)行正常生理功能的基礎(chǔ)。植物遭受到重金屬脅迫時(shí), 會(huì)產(chǎn)生大量的活性氧自由基, 細(xì)胞膜上的不飽和脂肪酸會(huì)被這些自由基攻擊,使細(xì)胞膜通透性增加, 重金屬更易進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)對(duì)植物造成嚴(yán)重傷害。 王煥校等研究表明, 水生植物葉組織外滲液的電導(dǎo)度和鉀離子濃度與水中的Cd 濃度呈非常顯著的正相關(guān), 說(shuō)明 Cd 對(duì)植物細(xì)胞膜有嚴(yán)重的破壞作用, 造成質(zhì)膜的選擇透性減弱, 結(jié)構(gòu)破壞, 功能喪失[3]。
(二)重金屬對(duì)其他微生物的影響
重金屬不僅對(duì)植物有影響,對(duì)藻類的毒性較大,大量研究證實(shí),重金屬對(duì)藻類在生化-細(xì)胞-種群-群落-生態(tài)系統(tǒng)的各水平上均產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
對(duì)光合作用的影響,一些重金屬減少了CO2的攝入和O2的釋放。光合色素、類胡蘿卜素對(duì)重金屬也有反應(yīng),主要反應(yīng)重金屬對(duì)藻類種群豐度和群落多樣性的干擾。對(duì)生長(zhǎng)和發(fā)育的影響,重金屬對(duì)藻類代謝分子水平的影響,最終導(dǎo)致其生長(zhǎng)的減慢和發(fā)育的遲緩,導(dǎo)致生長(zhǎng)速率不同程度的改變,最終改變了群落結(jié)構(gòu)。此外,重金屬也從基因水平上影響了藻類 [4]。
研究發(fā)現(xiàn)重金屬污染明顯影響了微生物群落結(jié)構(gòu)。據(jù)李勇等研究在重金屬Pb、Cd復(fù)合在高中低濃度下都抑制土壤微生物生長(zhǎng),減少微生物數(shù)量[5]。Huaiying[6]的研究表明,重金屬降低了土壤微生物對(duì)底物的利用水平,重金屬污染區(qū)凋落樹(shù)葉的分解速度慢于對(duì)照區(qū)。
三、重金屬對(duì)其他生源要素和有機(jī)質(zhì)等循環(huán)的協(xié)同作用
眾所周知,SO42-是酸雨的主要成分之一,酸沉降不僅使湖泊水體pH降低,而且還伴隨著SO42-輸入湖泊沉積物的過(guò)程。H+和其他重金屬陽(yáng)離子產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)吸附,使重金屬以離子形式存在。另一方面,沉積物中硫酸鹽濃度的增加可能有利于沉積物中甲基汞的形成,沉積物中甲基汞的生產(chǎn)者是硫酸鹽還原細(xì)菌,沉積物中硫酸鹽濃度的增加有利于沉積物中甲基汞的形成,甲基汞的形成應(yīng)當(dāng)存在一個(gè)有利的最佳硫酸鹽濃度范圍,當(dāng)高于這一濃度范圍時(shí),硫酸鹽還原所產(chǎn)生的S2-會(huì)與Hg2+形成惰性汞,從而抑制甲基汞的形成[7]。
有機(jī)質(zhì)、鐵錳氧化物及硫化物是沉積物重金屬的主要結(jié)合態(tài),但在厭氧沉積物中,活性硫則在調(diào)控和分配重金屬方面占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。酸性可揮發(fā)性硫化物是許多二價(jià)金屬離子,Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、As及Co等在厭氧環(huán)境中的主要結(jié)合相。硝化作用是氮循環(huán)的重要反應(yīng)之一,土壤中有機(jī)氮素的礦化作用、固氮作用、硝化及反硝化作用均受重金屬污染的影響。Brookes[8]研究施用污泥土壤中的固氮菌的固氮作用,發(fā)現(xiàn)在很低的重金屬濃度下固氮強(qiáng)度下降了50%,另外還研究室內(nèi)條件下的固氮作用影響,表明固氮作用與重金屬濃度呈顯著負(fù)相關(guān),且低濃度重金屬污染土壤中微生物的固氮量是高濃度污染土壤的l0倍。低濃度重金屬對(duì)潮土中潛在硝化速率無(wú)影響或輕微促進(jìn)作用,而在高濃度下有顯著抑制作用。
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【關(guān)鍵詞】 夏枯草 重金屬脅迫 光合作用 生長(zhǎng) 生理生化 內(nèi)在品質(zhì)
1. 夏枯草植物研究的綜述
由于其重要的藥用價(jià)值及藥理作用,夏枯草越來(lái)越受到人們的重視。近年來(lái),國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)夏枯草的資源、形態(tài)、栽培、成分、藥理及臨床等進(jìn)行了廣泛的研究.
1.1夏枯草植物及藥材的形態(tài)特征
夏枯草為多年生草本,高13-40 cm,莖直立或匍匐,常帶淡紫色,有細(xì)毛。葉對(duì)生,卵形或橢圓狀披針形,長(zhǎng)1.5-5 cm,寬1-2.5 cm,全緣或疏生鋸齒。輪傘花序集成穗狀,長(zhǎng)2-6 cm;苞片腎形,頂端驟尖或尾狀尖,外面和邊緣有毛;花萼二唇形;花冠紫色,上唇頂端微凹,下唇中間裂片邊緣有細(xì)條裂。
1.2夏枯草栽培的研究
夏枯草多為野生,全國(guó)大部分地區(qū)均有分布。隨著國(guó)內(nèi)中藥現(xiàn)代化建設(shè)的推進(jìn),人們?nèi)找嬉庾R(shí)到了來(lái)自標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的藥材是必備的原料。喜溫和濕潤(rùn)氣候,耐嚴(yán)寒,以陽(yáng)光充足、排水良好的沙質(zhì)壤土為最佳,其次為粘壤土和石灰質(zhì)壤土,低洼易澇的地塊不宜栽培。
1.3夏枯草化學(xué)研究
對(duì)于夏枯草化學(xué)成分的研究,早在20世紀(jì)七八十年代國(guó)外學(xué)者就有報(bào)道。夏枯草中已確定的活性成分主要為三萜及其苷類,并在《中國(guó)藥典》中以熊果酸的含量作為評(píng)價(jià)藥材質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。
1.4夏枯草的藥理作用
夏枯草水煎劑有廣譜抗菌活性。夏枯草的抗腫瘤作用研究由來(lái)已久,夏枯草其活性成分對(duì)P388、L1-10和人體肺腫瘤細(xì)胞A-549均有顯著細(xì)胞毒作用,夏枯草注射液可明顯抑制K562細(xì)胞增殖,可望成為新的抗白血病藥物,誘導(dǎo)K562細(xì)胞凋亡可能是其發(fā)揮抗腫瘤作用的機(jī)制之一,夏枯草醇提取物可降低正常小鼠和四氧嘧啶糖尿病模型小鼠血糖水平,并可改善糖耐量,增加肝糖元合成。
2. 中藥材重金屬污染現(xiàn)狀分析
重金屬一般是指為密度在5以上的金屬,范定義為在實(shí)驗(yàn)條件下能與硫代乙酰胺或硫化鈉作用顯色的金屬雜質(zhì),隨著研究的深入,藥物中重金屬對(duì)人體的傷害以其不可逆轉(zhuǎn)性越來(lái)越受到廣泛關(guān)注.
2.1重金屬來(lái)源
種植環(huán)境影響藥物重金屬含量,中藥一般以植物藥為主,而植物由于受到環(huán)境(土壤、氣候、供肥條件等)的影響,其產(chǎn)量、質(zhì)量也將受到影響,突出表現(xiàn)在生長(zhǎng)受到抑制而減產(chǎn)和藥材重金屬含量超標(biāo)上。
2.2重金屬脅迫對(duì)植物光合作用的影響
高等植物的光合作用經(jīng)常受到各種不利環(huán)境因素的影響,重金屬污染就是其中的因素之一。重金屬離子以各種途徑和不同形式釋放于環(huán)境,它們作為一種逆境因子脅迫植物的各種生理過(guò)程,使植物的生長(zhǎng)受到抑制。重金屬離子對(duì)光合作用的毒害機(jī)理也已逐漸被深入探討,目前的研究主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:重金屬離子Cd2+、Pb2+、Hg2+、Cr6+、Ni2+、Cu2+、Zn2+等均可使高植物的葉綠素含量明顯降低。有報(bào)道認(rèn)為Cd在低濃度短期內(nèi)對(duì)葉綠素合成有刺激作用,而超過(guò)一定濃度后才對(duì)葉綠素起破壞作用。重金屬導(dǎo)致葉綠素含量降低可能是引起光合速率下降的原因之一,但葉綠素含量的降低程度通常小于光合速率的降低。還有研究表明,Cd對(duì)葉綠素合成的抑制早于對(duì)光合作用功能的抑制。
2.3重金屬污染對(duì)作物生長(zhǎng)和生理指標(biāo)的影響
在土壤一作物系統(tǒng)中,重金屬進(jìn)入土壤后,直接影響作物的生長(zhǎng)發(fā)育,引起一系列作物生理生態(tài)指標(biāo),如葉綠素含量、維生素含量以及過(guò)氧化物酶活性等的變化。反過(guò)來(lái),通過(guò)這些生化指標(biāo)的變化可預(yù)測(cè)作物受環(huán)境脅迫的程度及土壤的污染狀況。
對(duì)葉綠素含量影響.高等植物的葉綠體中所含的光合作用色素主要包括葉綠素a、葉綠素b、胡蘿卜素和葉黃素四種色素。當(dāng)土壤受到重金屬污染,植物體中的葉綠素常常遭到破壞。以Cd污染為例,Cd破壞葉綠素的機(jī)制通常認(rèn)為:(1)Cd干擾Fe代謝,降低植物體內(nèi)Fe的有效性(Smith等,1985);(2)cd干擾有關(guān)葉綠素合成酶的活性,使葉綠素合成受阻,同時(shí),增加了葉綠素酶的活性,使葉綠素分解;(3)Cd在葉內(nèi)局部積累過(guò)多,與酶蛋白的-SH結(jié)合或取代Fe、Zn、Mg等,破壞葉綠體結(jié)構(gòu)及功能特性;(4)Cd通過(guò)拮抗作用干擾植物對(duì)Mn、Zn、Mg等元素的吸收、遷移,阻斷營(yíng)養(yǎng)元素向葉部輸送,使葉綠素合成能力受到干擾。此外,也有報(bào)道,Cd引起植物體內(nèi)防御系統(tǒng)的破壞,引起葉綠體內(nèi)氧自由基增多,葉綠體膜系統(tǒng)受損,而致葉綠素降解。
2.4土壤重金屬污染次生代謝產(chǎn)物的影響
植物的次生代謝是植物在進(jìn)化過(guò)程中對(duì)復(fù)雜的外界環(huán)境變異適應(yīng)和選擇的結(jié)果。影響次生代謝成分的環(huán)境因素有光照、溫度、水分、土壤等。其中土壤中pH值、無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)元素以及重金屬等都會(huì)對(duì)次生代謝成分的形成和積累產(chǎn)生影響。雖然已經(jīng)明確土壤是影響植物次生代謝成分的主要因素,但土壤中重金屬污染對(duì)次生代謝成分的影響的研究目前還較少,已有的研究也多為組織培養(yǎng)或毛狀根中重金屬離子對(duì)次生代謝成分的影響。重金屬是影響植物次生代謝產(chǎn)物的因素之一,但重金屬對(duì)次生代謝成分的影響不盡相同,某一重金屬可能會(huì)提高某一次生代謝產(chǎn)物的合成和積累,也可能抑制另一種次生代謝產(chǎn)物的合成和積累,關(guān)于重金屬對(duì)次生代謝產(chǎn)物的影響及其影響機(jī)制還需要進(jìn)一步研究。
2.5重金屬脅迫對(duì)植物各部分重金屬含量的影響
重金屬脅迫對(duì)藥用植物各部分重金屬含量研究比較少,研究多集中在大田作物上。目前,關(guān)于藥用植物活性成分的代謝過(guò)程和土壤重金屬種類及含量的研究還比較少,我們應(yīng)該加強(qiáng)這一方面的研究,為實(shí)現(xiàn)中藥規(guī)范化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。
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關(guān)鍵詞:重金屬土壤污染治理途徑
現(xiàn)階段我們國(guó)家的資源能源短缺,如何高效合理的運(yùn)用這些資源,是我們面臨的重要問(wèn)題?,F(xiàn)代社會(huì)工農(nóng)業(yè)發(fā)展及其迅速,重金屬對(duì)土壤的污染越來(lái)越嚴(yán)重,如何合理利用有限的土地資源,在原本土地資源匱乏的狀態(tài)下又增加了一大難題。土壤中重金屬含量過(guò)高,對(duì)動(dòng)植物的生長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生極大的影響,而且對(duì)人類的身體健康也會(huì)產(chǎn)生威脅。如何對(duì)重金屬污染的土壤防護(hù)治理,我們對(duì)其進(jìn)行了研究。
一、重金屬引起土壤污染的綜合情況
重金屬引起的土壤污染說(shuō)的是在外界重金屬的影響下,土壤中大部分原有的成分逐漸消失,而重金屬所占的比例不斷增加,影響了土壤的正常使用并且給影響了正常的生態(tài)平衡。使土壤污染的重金屬的種類繁多,對(duì)土壤污染比較主要的幾個(gè)金屬是Fe、Mn、Cu、Zn、Cd、Ni等,這類金屬的密度都比較大。
重金屬對(duì)土壤的破壞是從多個(gè)方面來(lái)衡量的。當(dāng)然土壤中所含的重金屬含量越高那么對(duì)土壤的污染就越嚴(yán)重。但是也與土壤中重金屬存在形式和重金屬在土壤中占有的比例也是分不開(kāi)的。重金屬在土壤中主要的存在形態(tài)有三種:水溶態(tài)、交換態(tài)和殘存態(tài)。其中水溶態(tài)和交換態(tài)的生存活性比較強(qiáng),毒性比較大。而殘存態(tài)的重金屬相對(duì)來(lái)說(shuō)活性毒性就小很多了。當(dāng)重金屬在離子交換態(tài)的狀態(tài)下的話,那么它的活動(dòng)毒性是最強(qiáng)的,易被土壤中的植物吸收?;蛘吲c其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生新的存在狀態(tài)。
二、重金屬對(duì)土壤污染的危害分析
(一)植物方面的危害
土壤的重金屬污染對(duì)植物的危害是非常大的。對(duì)其危害主要體現(xiàn)在植物根和葉的變化。被重金屬污染的土壤使植物在營(yíng)養(yǎng)成分的吸收上不能得到保證。植物不能從土壤中吸收營(yíng)養(yǎng)反而吸收了重金屬后,與植物體內(nèi)的某種物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生有害的物質(zhì)。這樣就會(huì)導(dǎo)致植物不能正常的生長(zhǎng)。也有可能導(dǎo)致植物的一部分發(fā)生壞死。如果污染嚴(yán)重植物吸收不到養(yǎng)分,那么就會(huì)使植物停止生長(zhǎng)直至死亡。
(二)生物方面的危害
土壤對(duì)生物方面的影響也很大。它是許多微小生物和動(dòng)植物生活的家園。土壤中存在著多種微小生物,微生物的多樣性使土壤保持一個(gè)良好的狀態(tài)。如果土壤受到重金屬污染,土壤中生物所需的影響成分大大減少,在土壤中生存的微生物和小動(dòng)物們的生命也會(huì)受到威脅。這樣對(duì)土壤的狀態(tài)也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。
(三)土壤酶方面的危害
土壤酶是一種生物催化劑,其能夠綜合反映出土壤的肥力及活性狀況。由于土壤的物理、化學(xué)性質(zhì)及生物活性會(huì)顯著的影響到土壤酶的活性,因此土壤環(huán)境一旦遭受污染,就會(huì)嚴(yán)重影響到土壤酶的活性。例如重金屬元素Hg能夠較為敏感的抑制土壤中脲酶,因此一旦土壤中的Hg超標(biāo),則土壤中所包含的脲酶也會(huì)顯著的降低。
(四)人身健康方面的危害
土壤中重金屬的超標(biāo)對(duì)生物的影響非常大,對(duì)我們?nèi)说纳眢w方面的危害那就更不用說(shuō)了。如果吸收了過(guò)多的土壤中的重金屬,身體所承擔(dān)的后果都是難以人們承受的。大量的Cd元素會(huì)使人體的器官產(chǎn)生病變,對(duì)骨質(zhì)生長(zhǎng)產(chǎn)生極大的影響;吸收過(guò)量的Pb元素,會(huì)使人體的免疫機(jī)制不工作,容易生?。何者^(guò)量的Ni元素可以使人們的鼻子和肺部感到不適,嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致鼻癌和肺癌。土壤中重金屬超標(biāo)嚴(yán)重的影響著人們的身體健康,對(duì)于土壤重金屬污染方面我們要高度重視起來(lái)。
三、對(duì)于土壤重金屬污染的防治修復(fù)措施分析
(一)物理修復(fù)
主要使用的物理修復(fù)技術(shù)有三種,分別是電動(dòng)修復(fù)、電熱修復(fù)和土壤淋洗。電動(dòng)修復(fù)對(duì)土壤環(huán)境要求比較高,就是給土壤通電像電池一樣,讓土壤中的重金屬離子做定向的移動(dòng),把含量超出標(biāo)準(zhǔn)的離子進(jìn)行處理。但是不能大規(guī)模的處理。電熱修復(fù)就是給土壤進(jìn)行加熱,使重金屬離子在達(dá)到一定溫度的情況下從土壤中分離。但是該種修復(fù)技術(shù)對(duì)土壤會(huì)產(chǎn)生極大的危害。土壤淋洗修復(fù)技術(shù)指的是向土壤中加入淋洗液,讓重金屬在淋洗液的作用下轉(zhuǎn)換成液態(tài)的形式,然后對(duì)液態(tài)的重金屬進(jìn)行回收,對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的處理。這種方法發(fā)現(xiàn)的比較早,技術(shù)方面相對(duì)于電動(dòng)修復(fù)和電熱修復(fù)來(lái)說(shuō)比較成熟,運(yùn)用的比較多。
(二)化學(xué)固定修復(fù)
化學(xué)固定修復(fù)的方法就是在被重金屬污染嚴(yán)重的土壤中加入一些能與重金屬產(chǎn)生反應(yīng)的一些有機(jī)元素,讓重金屬離子與之產(chǎn)生物理化學(xué)反應(yīng),改變其原有的活性,使其沉淀、發(fā)生氧化等。這樣就會(huì)降低重金屬土壤對(duì)動(dòng)植物和微生物的危害。因?yàn)橥煌寥乐谐瑯?biāo)的重金屬元素是不相同的,所以也要根據(jù)重金屬元素的性質(zhì)再向土壤中添加物質(zhì)。雖然這種修復(fù)方法在操作上面比較簡(jiǎn)單,但是對(duì)土壤中的重金屬元素不能徹底處理。只是改變了其原有的性質(zhì),并沒(méi)有從土壤中清除,所以也有可能再一次的污染土壤。
(三)植物修復(fù)
還有一種修復(fù)技術(shù)是植物修復(fù)。在被重金屬污染的土壤中種植植物。有一些種類的植物可以把土壤中重金屬物質(zhì)吸收到體內(nèi),清除土壤中的重金屬元素。這種修復(fù)技術(shù)運(yùn)用的比較廣泛,因?yàn)椴挥猛度胩嗟某杀荆恍璺N植超富集植物就可以了。而且對(duì)生態(tài)環(huán)境還不會(huì)造成影響。因?yàn)檫@類植物可以免疫重金屬的危害,吸收到體內(nèi)后可以適應(yīng)重金屬元素的存在。也不會(huì)影響該類植物的生長(zhǎng)。該類比較常見(jiàn)的植物有香草、芥菜等。而且在不斷的研究中也發(fā)現(xiàn)了許多植物中都有這個(gè)特性,對(duì)重金屬污染土壤的改善也有了很大的幫助。
四、結(jié)語(yǔ)
城市化進(jìn)程的加快及工業(yè)生產(chǎn)等導(dǎo)致土壤中重金屬污染現(xiàn)象十分嚴(yán)重,嚴(yán)重制約了土壤的高效利用。由于重金屬元素的種類較多,在選用防治措施的時(shí)候,一定要因地制宜,結(jié)合土壤中重金屬污染的具體情況,合理選用治理修復(fù)技術(shù),最大程度的降低其危害,同時(shí)降低對(duì)周邊環(huán)境的二次污染,確保土壤的肥性,促進(jìn)農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展提供良好的土壤基礎(chǔ)。
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