化学与材料科学系
汞－Mercury
三种价态随着pH和Eh变化而转化，HgS是还 原状态下的主要形态
土壤的粘土矿物和有机质对汞有强烈的吸附 作用，因此汞进入土壤后，大部分被土壤吸 附或固定，因此汞容易在表层积累。
汞在厌氧微生物作用下可甲基化，毒性增大。 植物对汞的吸收和积累, 与汞的形态有关。
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4. 植物对重金属产生耐性的几种机制
1.植物根系的作用 2.重金属与植物的细胞壁结合 3.酶系统的作用 4.形成重金属硫蛋白或植物络合素
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• 第三节 土壤中农药的迁移转化
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农药的种类
按杀灭对象 杀虫剂、杀菌剂、除草剂、植物生长调节剂
以化学官能团分（有机、无机）
的可溶性和移动性降低，从而影响植物对铅的 吸收。 • 很难迁移、植物吸收后积累于根部 • 藓类植物被确定为铅污染和积累的指示植物
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锌-Zinc
锌是植物、动物和人类必需的营养元素 在还原条件下易形成ZnS 在碱性条件下易形成Zn(OH)2沉淀 酸性土壤溶液中离子态含量高 2ppm 对土壤pH非常敏感
• 可以认为：耐性品种或植株中有保护酶活性的 机制。
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4.形成重金属硫蛋白或植物络合素
• 1957年发现，在马的肾脏中发现金属硫蛋白 （ MT ）。发现能合成MT的细胞对重金属有明 显的抗性， MT是动物及人体最重要的重金属解 毒剂 。
• 后来，在植物中发现类MT或植物络合素。其作 用是与进入植物细胞内的重金属结合，使其生成 不具生物活性的无毒螯合物，降低金属离子的活 性，从而减轻或解除其毒害作用。
第二节 重金属在土壤-植物体系 中的迁移及其机制
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二. 重金属在土壤-植物体系中的 迁移及其机制
土壤的重金属污染
• 重金属是土壤原有的构成元素，有些是植物、动 物和人必需的营养元素。如Zn、Cu、Mo、Fe、 Mn等，但由于含量的不同，可导致不同的效应， 如果含量和有效性太低生物会表现缺乏症状，但 过量就会造成污染事件。
• 不同植物的细胞壁对金属离子的结合能力是不同 的；
• 细胞壁对金属离子的固定作用不是一个普遍耐性 机制。即：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。
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3.酶系统的作用
• 耐性植物中的几种酶的活性在重金属含量增加 时仍能维持正常水平；非耐性的则明显降低。
• 同时还可以激发另外一些酶，从而使耐性植物 在受重金属污染时保持正常的代谢。
深垂直分布递减，这是由于进入土壤的铜被表层 土壤的粘土矿物吸附，同时，表层土壤的有机质 与铜结合形成螯合物。 • 在植物各部分的积累分布：根>茎、叶>果实。
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铅-lead
• 来源：冶炼废水、废渣，汽车尾气 • 主要以Pb(OH)2、PbCO3、PbSO4存在，Ksp小 • 有效性受pH影响很大，土壤的pH增加，使铅
• 重金属通过质流、扩散、截获 到达植物根部。
• 植物通过主动吸收、被动吸收 等方式吸收重金属。
• 重金属通过木质部和韧皮部向 地上部运输。
• 植物对污染物吸收受到土壤性 质、植物种类、污染物形态的 影响。
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1.影响重金属在土壤-植物系统迁移的因素
影响因素
土壤的 理化性质
金属的种类 浓度
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3. 主要重金属在土壤中的累积和 迁移转化
镉－Cadmium
• 来源：炼锌工业的副产品； • 旱 在地；石灰性土壤:多以CdCO3、Cd(OH) 2存 • 在水田中主要CdS存在； • 镉的吸附跟土壤胶体的性质有关。 • 镉不是人体的必需元素。
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铜－Copper
• 铜是各种生物的必需微量元素； • Cu2+容易与腐质酸的羧基和羟基发生螯合； • 污染土壤中的铜主要在表层积累，并沿土壤的纵
2.重金属在土壤剖面中的迁移转化规律
a大部分重金属被土壤颗粒吸附； b遵循垂直分布规律，可耕层是重金属的富集区； c重金属有向根际土壤迁移的趋势。
3.土壤对重金属离子的吸附固定原理
a与胶体种类有关Cu2+：氧化锰> 有机质> 氧化铁> 伊利石> 蒙脱石> 高岭石； b与金属离子的性质有关：价态越高，电荷越多，越易吸附；同等价态，离子 半径越大，水合半径相对越小，越易吸附。
存在形态
植物的种类 生长发育期
复合污染

施肥
pH
土壤质地
氧化还原 电位
有机质 含量
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2. 重金属在土壤-植物系统的迁移转化规律
1.植物对土壤重金属的富集规律
a总体来说：土壤中重金属含量越高，植物体内的重金属含量也越高； b不同植物的累积有明显的种间差异：豆类>小麦>水稻>玉米； c重金属在植物体内的分布规律：根>茎叶>果壳>籽实。
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4. 植物对重金属产生耐性的几种机制
1.植物根系的作用:分泌螯合剂，pH梯度 2.重金属与植物的细胞壁结合 3.酶系统的作用
4.形成重金属硫蛋白或植物络合素
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1.植物根系的作用
• 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的吸收能力 的降低可以通过根际分泌螯合剂而减少重金属 的跨膜吸收。
• 土壤背景值就是指在未受污染的情况下，天然土 壤中的金属元素的基线含量。
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重金属污染土壤的特点：
1.重金属不被土壤微生物降解，可在土壤中不 断积累，也可以为生物所富集，并通过食物链 在人体内积累，危害人体健康。 2.重金属一旦进入土壤就很难予以彻底的清除。
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重金属在土壤-植物系统的迁移
有机氯农药
降解慢，残毒大
有机磷农药
降解较快
氨基甲酸酯农药 降解快，残毒小
拟除虫菊酯农药 降解快，残毒小
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1. 土壤中农药的迁移
• 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。
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2.重金属与植物的细胞壁结合
• 研究结果表明：细胞壁中的金属大部分以离子形 式存在或与细胞壁中的纤维素、木质素结合；
• 由于金属离子被局限的细胞壁上，而不能进入细 胞质影响细胞内的代谢活动，使植物对重金属表 现出耐性；