生物对污染物的吸收和迁移.ppt

*步骤之一：将离子吸附到根细胞表面■水溶态的污染物到达根表面，主要有两个途径：一条是质体流途径（massflow），即污染物随蒸腾拉力，在植物吸收水分时与水一起到达植物根部；另一条是扩散途径，即通过扩散而到达根表面。■在土壤中，重金属的扩散一般遵循Fick的第二法则，它的平均扩散距离为：√x2=√2DT，式中D是扩散系数(cm2/s)，t是时间(s)。第23页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三*步骤之一：将离子吸附到根细胞表面■土壤中重金属离子的扩散系数为：Zn2+：3×10-10cm2/s；Mn2+：3×10-8cm2/s。如用上述公式求算100天内Zn2+和Mn2+移动的平均距离，则Zn2+：x=7.2×10-2cm=0.72mm；Mn2+：x=7.2×10-1cm=7.2mm。■结果证明两种重金属移动速度(扩散)是很慢的，只是靠近根部的重金属才能通过扩散作用到达根表面。可见，污染物主要通过质体流途径到达根表面。第24页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三*步骤之一：将离子吸附到根细胞表面■根部细胞在吸收离子的过程中，同时进行着离子的吸附与解吸附。这时，总有一部分离子被其他离子所置换。由于细胞的吸附具有交换性质，因此也称交换吸附。■质膜表层有阴阳离子，其中，主要是H+、HCO3-，这些离子主要是由于呼吸放出的CO2和H2O生成的H2CO3所离解出来的。第25页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三*根土粒K+H+土粒K+根H+接触交换第26页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三*根H++HCO3-土粒K++HCO3-CO2H2OK+K植物根部通过土壤溶液和土粒进行离子交换第27页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三*第28页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三*步骤之二：离子通过自由空间（外部空间）进入皮层内部■根部有一个与外界溶液保持扩散平衡、自由出入的外部区域，称为自由空间或外部空间。包括根部的细胞壁、胞间层和细胞间隙等部分。■离子和水分就是通过自由空间迅速地由根表面到达皮层内部。■植物的细胞壁是污染物进入植物细胞的第一道屏障，在细胞壁中的果胶质成分为结合污染物提供了大量的交换位点。第29页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三*质外体运输共质体运输木质部内皮层皮层表皮根毛质外体运输H2OH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2O第30页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三*第31页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三*步骤之三：离子通过内部空间进入木质部■除外部空间外，根部还有一个逆浓度梯度主动进入细胞的、不能扩散的内部区域，称为内部空间。■当离子被吸附在细胞膜表层后，经主动转运、被动转运和膜动转运等方式进入细胞内。■离子也可以经过胞间连丝从一个细胞转运到另一个细胞，由表皮运至木质部。第32页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三*第33页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三*物质的跨膜转运■被动转运（简单扩散、易化扩散）■主动转运■膜动转运（胞吞和胞吐）：转运过程中细胞膜结构发生变化。此种转运过程具有特异性，生物膜也呈现主动选择性并消耗一定的能量。胞吞作用是将细胞表面的颗粒物转运入细胞内的过程；胞吐作用是将颗粒由细胞内运出的过程。第34页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三*第35页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三*膜动转运第36页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三*步骤之四：离子进入导管离子从导管周围的薄壁细胞向导管转运的机理还不能确定，有两种可能的方式：一是被动性地随水分流动而进入，二是导管周围薄壁细胞对离子选择性地转运。第37页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三*（一）植物对污染物的吸收2.地上部分的吸收■植物地上部分的营养体包括叶、枝条和茎干，对外源化学物吸收的主要器官是叶片，而茎干部和枝条有较厚的外皮层保护，可以有效地阻止环境化学物的吸收。■环境化学物可以通过气孔进入叶内，也可以从角质层透入。植物叶片表面覆盖着的角质层是由多糖和角质（脂类化合物）组成的保护层，无结构，不易透水，但是角质层有裂缝，呈细微的孔道，可让溶液通过。第38页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三*气孔结构和开关机理第39页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三*第1页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三*一、基本概念■污染物、毒物与毒性■剂