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污染生态学研究动态


云南无公害蔬菜生产指标体系研究
(一)蔬菜产品质量标准分析、比较 2. 国外蔬菜产品农药残留限量标准分析
(1) 日本——每种蔬菜的农药残留限量,共有1743项. (2)韩国 ——对25种蔬菜318个农药残留给出了限量值。 (4)美国 —— 对58种农药在4类及11个单项蔬菜共制定出677项农药 残留限量标准。 (5)欧盟——按蔬菜分类制定的。对六大类蔬菜给出了375个农药残 留最高限量值。 ( 6 ) FAO/WHO 食品法典委员会( CCPR)制定的蔬菜中农药残 留最高限量值(CAC标准)——CAC标准对不同种类及单例蔬菜 上分别使用的农药作出最高残留限量标准。总计7大类及单种蔬菜 42种上对不同使用的79种农药作出了723个最高农药残留限量指标。 CAC 标准是发达国家普遍采用的国际标准. WTO 组织明确规定 CAC标准为解决贸易争端的评判标准.
污染条件下曼陀罗分化的速度: 分子钟法
曼陀罗种群分化的实际时间和理论时间的比较 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ ━ 种群分化的实际时间 种群间的遗传距离 分化的理论 时间 (年) (年) 2-4 年 0.055 275000 10—12 年 0.056 280000 22—24 年 0.093 465000 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ ━━
穗粒数
千粒重(克) 穗粒重
5118 污染区来源 5118 非污染区来源 1257 污染区来源 1257 非污染区来源 云麦 29 污染区来源 云麦 29 污染区来源
72.9 46.7 84.1 54.0 79.1 60.8
8.5 7.5 8.0 9.4 8.3 6.7
3.30 2.66 3.17 2.73 4.49 3.24
云南无公害蔬菜生产指标体系研究
(一)蔬菜产品质量标准分析、比较 1. 关于国内蔬菜品质标准分析的主要结论:
我国蔬菜产品安全质量标准有国家标准、行业标准及地方标 准几大类,标准内容包括有害金属、非金属元素、硝酸盐和亚硝 酸盐及农药残留的最大限量值。 3个部门在不同时间制定了农药残留最高限量标准,作为国 标的标准有53个; 食品卫生标准和无公害产品中的残留的限量标准基本是一 致 的 ; 食 品 卫 生 标 准 参 照 FAO/WHO 食 品 法 典 委 员 会 CX/ PR21992《农药最大残留限量法典》 制定 无公害蔬菜的生产以及有害物质的残留的检测和限量标准 一般都是引用食品卫生国家标准来制定的; 2001年以前有10多个省区制定了地方蔬菜产品质量标准,自国 家无公害蔬菜标准出台以后,大多废止均执行国家标准,或制定 地方实施国家标准的细则。
污染后种群结构的变化:抗性个体比例
污染经历不同的种群,种群内抗性个体的比例明 显不同。经历污染持续时间越长的种群,抗性个体的 比例越高,说明污染发生后引起了种群重建。 重建过程主要表现为:受到污染后,种群中的每 个个体即刻对污染的选择作用发生响应,响应的结果 是种群内对污染适应程度不同的个体在种群中的比率 发生调整,伴随抗性个体比例的升高,种群的遗传结 构也发生了变化。这种遗传变化在代间的不断积累, 提高了种群对污染的适应水平,种群也发生了针对污 染适应的进化分化。
25
23
21
19
17
铅处理浓度(ppm)
0.00 25.00 100.00 200.00
15
经历污染后的植物: 对同类污染物的抗性水平升高(微核率)
21 19 17 15 13
微核率(千分率)
11 9 7 5 0 5 10 20 50 100 镉的处理浓度(mg/L)
F0 F1 F2 F3
经历污染后的植物: 对相似污染物的抗性水平升高
40.3 36.3 44.0 37.7 47.7 36.7
37.89 34.90 38.23 35.26 47.70 36.70
1.57 1.23 1.68 1.32 2.27 1.48
经历污染后综合抗性的变化
• 经历过污染的植物种群,有的对其它污染或胁迫环境 抵抗力增强,表现出协同适应—— 经历重金属污染的 曼陀罗对铅、蚕豆对镉、迭氮化钠等; • 有的对其它污染或胁迫环境的抵抗力显著下降,或竞 争能力降低,表现出适应代价 —— 经历重金属污染 后的曼陀罗、玉米、蚕豆对铜污染、二氧化硫(SO2) 污染、高温、低温的适应性降低,在没有污染的环境 条件下竞争力和生活力低于没有污染经历的同类植物; • 适应代价比协同适应更为普遍,说明长期污染经历后 植物的适应潜力下降。
三、应用基础研究 —— 云南无公害蔬菜生产指标体系研究
云南无公害蔬菜生产指标体系研究
(一)蔬菜产品质量标准分析、比较 1. 关于国内蔬菜品质标准分析的主要结论:
我国蔬菜产品安全质量标准有国家标准、行业标准及地方标 准几大类,标准内容包括有害金属、非金属元素、硝酸盐和亚硝 酸盐及农药残留的最大限量值。 3个部门在不同时间制定了农药残留最高限量标准,作为国 标的标准有53个; 食品卫生标准和无公害产品中的残留的限量标准基本是一 致 的 ; 食 品 卫 生 标 准 参 照 FAO/WHO 食 品 法 典 委 员 会 CX/ PR21992《农药最大残留限量法典》 制定 无公害蔬菜的生产以及有害物质的残留的检测和限量标准 一般都是引用食品卫生国家标准来制定的; 2001年以前有10多个省区制定了地方蔬菜产品质量标准,自国 家无公害蔬菜标准出台以后,大多废止均执行国家标准,或制定 地方实施国家标准的细则。
经历污染生物种群遗传多样性的变化
在污染条件下,以等位酶、 RAPD 揭示出 来的种群的遗传多样性水平,在总体上呈现 不断降低的趋势。 经分析这种遗传多样性的降低主要有以 下三个方面的原因: (1)种群内的敏感性个体消失,其具有特 异性的遗传变异因此而消失; (2)种群规模减小,随机遗传漂变增加; (3)建立者效应或瓶颈效应。
பைடு நூலகம் 展望:
由于普遍存在适应代价,不仅对植物的未来进化产生了不利 影响,还对生态系统的生物生产、人类社会的经济生产出现不利 影响。 —— 如果生物对污染的适应是以对其它不利环境抵抗能 力降低、整体生物生产力下降为代价的话,污染最终导致的是生 物整体适应能力的降低;这样即使有的生物已经较好地适应了污 染环境,但可能因对其它不利环境适应能力降低,从而灭绝的可 能性大大增加,幸存的也未必能够长期稳定地发展;同时,在适 应污染环境的过程中,势必伴随敏感个体的消失从而导致整个种 群遗传多样性水平的降低,从而生物未来的进化灵活度可能下降。 全球性的污染 将导致整个生物圈生产力降低,导致 生物多样性的丧失以及给生物进化未来的进化发展带来了严重的 影响。目前,在这一科学领域基本上还是一个空白,有待开展纵 深的科学研究。
一、污染生态学理论框架
•生物对污染物的吸收 •污染物在生物体内转移 •污染物在生物体内的分解 •污染物在生物体内的积累 •污染物生态系统中迁移和富集:生物放大 •污染物对生物的毒害作用 •生物对污染物的抗性: 避性 螯合或代谢转化使其失去毒性; 改变生理生化过程使其敏感性降低; 代谢产物排出体外。 •生物在污染条件下的适应与进化
(污染生态学/生态毒理学/环境生物学领域)
热点问题的发展
’90年代后期: 生物在长期污染条件下滞后发生的后果: 适应性能和进化前途 • 小剂量条件 • 慢性或较长时间以后的效应:代际研究 • 多种污染物共存下的适应潜力
(遗传生态毒理学/分子生态毒理学/进化生态毒理学)
优先研究领域
面对全球性发展的环境污染,现存生物 适应性如何: 不能适应,将导致生物多样性的 丧失 ——— 程度、速度有多大?
CK居群 S 居群 M 居群 L 居群 平 均每位点 多 态位点比 平 均杂合度 2.1 73.9 0.187 1.6 69.6 0.216 1.5 72.2 0.173 1.8 72.8 0.269
经历污染后的植物: 对同类污染物的抗性水平升高
29
SOD 酶活性( 单位/g 鲜材料)
27
CK S M L
资料来源: 段昌群 (2000) , 在重金属污染条件下玉米和曼陀罗的生态分化与微进化。 未发表资料。 (根据等位酶、 RAPD 资料综合分析得出)
污染条件下植物分化的速度
• 数量性状、等位酶和RAPD分析的初步结果表明,在持续 经历20年的重金属污染后,曼陀罗、玉米等的植物种群 的遗传分化水平在 “自然”条件下需要20—40万年才能完 成,表明污染条件下植物的分化速度远高于在“自然”条 件下的分化速度。 • 污染条件下植物的快速分化和进化的原因在于,植物对 全新的污染环境的适应机制可能不同于“自然”条件下的 适应形式,对于后者是在已有遗传基础上进行调整的问 题,而对于前者则是一个从无到有的适应创建问题,有 适应潜力的植物将发生快速的遗传分化。
二、理论研究案例:
植物在污染条件下的长期生态效应
科学价值
全球污染条件下生物的未来命运

为污染条件下遗传多样性的丧失提供了实 验数据; 初步揭示了污染条件下植物适应的生态过 程、适应潜力和适应代价; 为全球污染条件下保护生物多样性、维护 生态系统的稳定性提出了警示。
研究的必要性
• 环境污染的全球化,不仅形成了很多生 物生存的胁迫环境,而且也构成了全新 的进化及系统发育环境 • 污染物的滞后的毒害和破坏效应; • 全球污染环境的持续发展
云南无公害蔬菜生产指标体系研究
(一)蔬菜产品质量标准分析、比较(3) ——— 我国蔬菜标准中存在的一些问题 (1) 我国蔬菜农药残留限量标准过粗、偏少 我国蔬 菜农药残留限量标准国标制定是采用一种农药对整体 蔬菜而言,细分只有果菜、叶菜二类.这样制定标准 的原则使我国的标准过粗、过少。在达不到量的要求 的同时,质也无法得到保证;国外单一蔬菜使用的农 药全部限量值 (2) 我国部分农药残留量标准严于国外标准 甲胺磷 中国的标准是不得使用;而欧盟、美国、日本和 CAC 标准中均给出了限量值。马拉硫磷、克百威在中国的 标准中不得检出,而欧盟、 CAC 及美国标准中给出了 残留限量值。 (3) 有害元素和硝酸盐的限量标准
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