砷的化学性质和生物学效应

砷的化学性质和生物学效应
砷的化学性质和生物学效应

砷的化学性质和生物学效应

2012级药学3班刘圣均 1210307312

一、砷的化学性质

1、砷单质

砷单质很活泼,在空气中加热至约200℃时,会发出光亮,于400℃时,会有一种带蓝色的火焰燃烧,并形成白色的三氧化二砷烟。金属砷易与氟和氧化合,在加热情况亦与大多数金属和非金属发生反应。不溶于水,溶于硝酸和王水,也能溶解于强碱,生成砷酸盐。

砷可区分为有机砷及无机砷,其中以无机砷毒性强。另外有机砷及无机砷中又分别分为三价砷(三氧化二砷)及五价砷(NaAsO3),在生物体内砷价数可互相转变。

2、砷的化合物

最常见的化合物为砷的氢化物或称胂、五氧化二砷和三氧化二砷,及其对应的水化物-砷酸和亚砷酸。砒霜分子式是是三价砷,亚砷的氧化物。一些重要的生物砷化合物:一甲基胂,二甲基胂,三甲基胂,甲基胂酸,二甲基次胂酸。

二、关于砷的毒性

单质砷无毒性,砷化合物均有毒性。其中三价砷比五价砷毒性大,约为60倍;有机砷与无机砷毒性相似。

毒理:三价砷会抑制含-SH的酵素,五价砷会在许多生化反应中与磷酸竞争,因为键结的不稳定,很快会水解而导致高能键(如ATP)的消失。氢化砷被吸入之后会很快与红血球结合并造成不可逆的细胞膜破坏。低浓度时氢化砷会造成溶血,高浓度时则会造成多器官的细胞毒性。

对各个系统的毒性:

肠胃道、肝脏、肾脏毒性:肠胃道症状通常是在食入砷或经由其它途径大量吸收砷之后发生。肠胃道血管的通透率增加,造成体液的流失以及低血压。肠胃道的黏膜可能会进一步发炎、坏死造成胃穿孔、出血性肠胃炎、带血腹泻。砷的暴露会观察到肝脏酵素的上升。慢性砷食入可能会造成非肝硬化引起的门脉高血压。急性且大量砷暴露除了其它毒性可能也会发现急性肾小管坏死,肾丝球坏死而发生蛋白尿。

心血管系统毒性:因自杀而食入大量砷的人会因为全身血管的破坏,造成血管扩张,大量体液渗出,进而血压过低或休克,过一段时间后可能会发现心肌病变,在心电图上可以观察到QRS 较宽,QT interval较长,ST段下降,T波变的平缓,及非典型的多发性心室频脉。至于流行病学研究显示慢性砷暴露会造成血管痉挛及周边血液供应不足,进而造成四肢的坏疽,或称为乌脚病,在台湾饮用水含量为10-1820ppb 的一些地区曾有此疾病盛行。

神经系统毒性:砷在急性中毒24~72小时或慢性中毒时常会发生周边神经轴突的伤害,主要是末端的感觉运动神经,异常部位为类似手套或袜子的分布。中等程度的砷中毒在早期

主要影响感觉神经可观察到疼痛、感觉迟钝,而严重的砷中毒则会影响运动神经,可观察到无力、瘫痪(由脚往上),然而,就算是很严重的砷中毒也少有波及颅神经,但有可能造成脑病变,有一些很慢性中毒较轻微没有临床症状,但是做神经传导速度检查有发现神经传导速度变慢。慢性砷中毒引起的神经病变需要花也许长达数年的时间来恢复,而且也很少会完全恢复。

皮肤毒性:砷暴露的人最常看到的皮肤症状是皮肤颜色变深,角质层增厚,皮肤癌。全身出现一块块色素沉积是慢性砷暴露的指标,较常发生在眼睑、颞、腋下、颈、乳头、阴部,严重砷中毒的人可能在胸、背及腹部都会发现。

呼吸系统毒性:极少见暴露于高浓度砷粉尘的精炼工厂工人会发现其呼吸道的黏膜发炎且溃疡甚至鼻中隔穿孔。研究显示这些精炼工厂工人和暴露于含砷农药杀虫剂的工人有得肺癌机率升高的情形。

血液系统毒性:不管是急性或慢性砷暴露都会影响到血液系统,可能会发现骨髓造血功能被压抑且有全血球数目下降的情形,常见白血球、红血球、血小板下降,而嗜酸性白血球数上升的情形。红血球的大小可能是正常或较大,可能会发现嗜碱性斑点。

生殖危害:砷会透过胎盘而我们发现脐带血中砷的浓度和母体内砷的浓度是一致的,曾有一个怀孕末期服用砷的个案报告,马上生产而新生儿在12 个小时内就死去,解剖发现肺泡内出血,脑中、肝脏、肾脏中含砷浓度都很高。

三、生物学效应

五世纪中叶,陶弘景所著《神农本草经》上就有记载,据说,服用雄黄之后可使身体变轻成仙。而长期服砷的另一种化合物雌黄之后,也具有躯体变轻、延年益寿、长生不老的效果。在民间,至今还沿袭端午节喝雄黄酒的习俗。在奥地利和瑞士的山区,人们也常服用砷化合物用以增强体力、耐力和食欲。

砷化合物作为药用开始于四百多年前。十九世纪前,已开始将无机砷化合物制成药物,用于治疗牛皮癣、慢性皮肤病、寄生虫病和贫血。本世纪初,德国医生艾利希研制了上万种有机砷剂,在当时治疗了很多疑难病症,其中包括梅毒。直到青霉素的出现,才逐渐停止使用。但一些主要用作抗寄生虫病的有机砷化合物仍用于人类医学,如卡巴肿、硫肿密胺和锥虫肿胺。研究证明,食用少量的砷剂,可使人面部清秀红润。早在30 年代,法国巴黎妇女就有服用少量砒霜美容的习惯。近年研究发现,在正常情况下砷不仅不会致癌,而且有防治癌症的作用。国外对砷的抗癌作用已有不少报道。我国在筛选对肿瘤有抑制作用的矿物药时,也发现雄黄和砒霜有抗癌作用。

参考文献:微量元素砷的生物学作用,《化学世界》1990年07期

生物学中常见化学元素及作用

生物学中常见化学元素及作用

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一、生物学中常见化学元素及作用: 1、Ca:人体缺之会患骨软化病,血液中Ca2+含量低会引起抽搐,过高则会引起肌无力。血液中的Ca2+ 具有促进血液凝固的作用,如果用柠檬酸钠或草酸钠除掉血液中的Ca2+,血液就不会发生凝固。属于 植物中不能再得用元素,一旦缺乏,幼嫩的组织会受到伤害。 2、Fe:血红蛋白的组成成分,缺乏会患缺铁性贫血。血红蛋白中的Fe是二价铁,三价铁是不能利用的。 属于植物中不能再得用元素,一旦缺乏,幼嫩的组织会受到伤害。 3、Mg:叶绿体的组成元素。很多酶的激活剂。植物缺镁时老叶易出现叶脉失绿。 4、B:促进花粉的萌发和花粉管的伸长,缺乏植物会出现花而不实。 5、I:甲状腺激素的成分,缺乏幼儿会患呆小症,成人会患地方性甲状腺肿。 6、K:血钾含量过低时,会出现心肌的自动节律异常,并导致心律失常。 7、N:N是构成叶绿素、蛋白质和核酸的必需元素。N在植物体内形成的化合物都是不稳定的或易溶于 水的,故N在植物体内可以自由移动,缺N时,幼叶可向老叶吸收N而导致老叶先黄。N是一种容易造 成水域生态系统富营养化的一种化学元素,在水域生态系统中,过多的N与P配合会造成富营养化, 在淡水生态系统中的富营养化称为“水华”,在海洋生态系统中的富营养化称为“赤潮”。动物体 内缺N,实际就是缺少氨基酸,就会影响到动物体的生长发育。 8、P:P是构成磷脂、核酸和ATP的必需元素。植物体内缺P,会影响到DNA的复制和RNA的转录, 从而影响到植物的生长发育。P还参与植物光合作用和呼吸作用中的能量传递过程,因为ATP和AD P中都含有磷酸。P也是容易造成水域生态系统富营养化的一种元素。植物缺P时老叶易出现茎叶暗 绿或呈紫红色,生育期延迟。 9、Zn:是某些酶的组成成分,也是酶的活化中心。如催化吲哚和丝氨酸合成色氨酸的酶中含有Zn, 没有Zn就不能合成吲哚乙酸。所以缺Zn引起苹果、桃等植物的小叶症和丛叶症,叶子变小,节间 缩短。 二、生物学中常用的试剂: 1、斐林试剂:成分:0.1g/ml NaOH(甲液)和0.05g/ml CuSO4(乙液)。用法:将斐林试剂甲液和乙液等体 积混合,再将混合后的斐林试剂倒入待测液,水浴加热或直接加热,如待测液中存在还原糖,则呈砖红 色。 2、班氏糖定性试剂:为蓝色溶液。和葡萄糖混合后沸水浴会出现砖红色沉淀。用于尿糖的测定。 3、双缩脲试剂:成分:0.1g/ml NaOH(甲液)和0.01g/mlCuSO4(乙液)。用法:向待测液中先加入 2ml甲液,摇匀,再向其中加入3~4滴乙液,摇匀。如待测中存在蛋白质,则呈现紫色。 4、苏丹Ⅲ:用法:取苏丹Ⅲ颗粒溶于95%的酒精中,摇匀。用于检测脂肪。可将脂肪染成橘黄色(被苏 丹Ⅳ染成红色)。 5、二苯胺:用于鉴定DNA。DNA遇二苯胺(沸水浴)会被染成蓝色。 6、甲基绿:用于鉴定DNA。DNA遇甲基绿(常温)会被染成蓝绿色。 7、50%的酒精溶液 8、75%的酒精溶液 9、95%的酒精溶液:冷却的体积分数为95%的酒精可用于凝集DNA 10、15%的盐酸:和95%的酒精溶液等体积混合可用于解离根尖。 11、龙胆紫溶液:(浓度为0.01g/ml或0.02g/ml)用于染色体着色,可将染色体染成紫色,通常染色3~5 分钟。(也可以用醋酸洋红染色) 12、20%的肝脏、3%的过氧化氢、3.5%的氯化铁:用于比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率。(新鲜的 肝脏中含有过氧化氢酶) 13、3%的可溶性淀粉溶液、3%的蔗糖溶液、2%的新鲜淀粉酶溶液:用于探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作 用实验。 14、碘液:用于鉴定淀粉的存在。遇淀粉变蓝。 15、丙酮:用于提取叶绿体中的色素

沉积物中重金属的生物有效性研究综述

沉积物中重金属的生物有效性研究综述 张学辉1,陈爱华1,宋端阳1 (大连水产学院,大连,116023) xhz19810@https://www.360docs.net/doc/a413245065.html, 摘要:本文综述了沉积物中重金属的生物有效性的研究,主要包括重金属污染常用评价体系,沉积物中重金属的存在形态,以及生物对重金属的生物利用等方面。同时对沉积物中重金属的生物有效性研究进行了展望。 关键字:沉积物 重金属 生物有效性 近年来,随各种工业废液排入水体,其中重金属的含量越来越高,严重影响着人类及其它生物的健康与生存,如汞、砷、铬能引起神经系统疾病和有致癌作用。海洋沉积物是进入海水中许多化学物质的主要归宿地,海洋沉积物环境质量研究自上世纪8O年代以来已成为国际重要研究领域[1]。在研究以重金属为主要污染物的水体中,通常把沉积物视为探索环境重金属污染的工具。由于沉积物中重金属化学行为和生态效应的复杂性,对积物中重金属生物有效性的研究是当前学术界的热点研究课题[12]。 一、沉积物中重金属污染的评价体系及存在形态 1.1沉积物中重金属污染的评价体系 对于沉积物中重金属污染的研究,近年来出现了许多从沉积学角度提出的污染评价方法,如地累积指数法(Geoaccumulation Index)、污染负荷指数法(The Pollution Load Index)、潜在生态危害指数法(The Potential Ecological Risk Index)及Hilton 等的回归过量分析法(Excess after Regression Analysis).我国学者贾振邦等应用模糊集理论(Theory of Fuzzy Subset)和脸谱法(Face graph)对沉积物中重金属进行了评价。上述评价方法代表了国际上有关沉积物中重金属研究的先进方法。潜在生态危害指数法和地累积指数法是两种比较常用的评价体系。 1.1.1潜在生态风险评价 潜在生态风险指数法是瑞典学者Haknson[3]于1980年提出的,它是划分沉积物污染程度及其水域潜在生态风险的一种相对快速、简便和标准的方法,通过测定沉积物样品中有限数量的污染物含量进行计算。潜在生态风险指数值可反映表层沉积物金属的含量、金属污染物的种类数、金属的毒性水平及水体对金属污染的敏感性。生态风险指数法在我国的应用已较为广泛,不少文献介绍了利用该法进行水域生态风险性分析和评价,并对水域的生态风险性进行定量分析作出了有益的尝试。其计算公式如下: -1-

生物吸附法去除重金属离子的研究进展

生物吸附法去除重金属离子的研究进展 摘要:本文主要对生物吸附去除重金属离子污染的研究现状进行了综合评述。 首先,介绍了重金属污染的危害和传统去除重金属离子的技术存在的局 限性,指出生物吸附法作为新兴的处理方法的优势;然后,讨论了生物 吸附剂的来源及特点,生物吸附重金属的机理研究,影响重金属生物吸 附的因素以及重金属离子的解析;最后,展望了生物吸附在去除重金属 离子的前景,也提出了其存在的局限性。 1前言 重金属一般指密度大于4.5克每立方厘米的金属,如铅(Pb)、砷(As)、镉(Cd)、汞(Hg)、铜(Cu)、金(Au)、银(Ag)等。这些难降解的重金属随工业废水的超量排放对环境构成威胁,通过食物链在生物体富集,破坏生物体正常代活动,危害人体健康。自从日本发生轰动世界的水俣病(汞中毒)和痛疼病(镉中毒)后,如何治理重金属废水,已经受到科学家们的普遍关注[1]。因此,有效地处理重 金属废水、回收贵重金属已经成为当今环保领域和食品安全领域中重要的课题。 目前处理含重金属废水的方法主要有化学沉淀、溶解、渗析、电解、反渗透、蒸馏、树脂离子交换与活性炭吸附等。各种方法的优缺点如表一所示. 表1 去除重金属离子传统技术[2] Table 1 Conventional technologies for heavy metal removal 处理方法优点缺点 化学沉淀和 过滤简单、便宜对于高浓度的废水,分离困难效果较差,会产 生污泥 氧化和还原无机化 需要化学试剂生物系统速率慢 电化学处理可以回收金属价格较贵 反渗透出水好,可以回用 需要高压膜容易堵塞价格较贵 离子交换处理效果好,金属可以回 收 对颗粒物敏感 树脂价格较贵 吸附可以利用传统的吸附剂 (活性炭) 对某些金属不适用 蒸发出水好,可以回用 能耗高价格较贵产生污泥

红外线的生物学效应

红外线(Infrared rays)是太阳光线中众多不可见光线中的一种,由德国科学家霍胥尔于1800年发现,又称为红外热辐射(Infrared radiation).太阳光谱上红外线的波长大于可见光线,波长为0.75~1000μm.红外线可分为三部分,即近红外线,波长为0.75~1.50μm之间;中红外线,波长为1.50~6.0μm之间;远红外线,波长为6.0~l000μm 之间.近年来,由于检测设备的完善及研究的深入,人们对红外线的物理性能及其生物学效应有了比较全面的认识,获得了许多进展.红外线特别是远红外线已被广泛运用在医疗保健产业中,与日常生活有关的各种红外线产品也大量出现.本文在此主要对红外线的生物学效应机理及其临床应用研究的现况进行介绍. 一、红外线生物学效应的机理 红外线是一种电磁波,当它通过放射方式辐射到物体时,被物体吸收的辐射能传递给物体内的原子、分子等粒子,使这些粒子发生不规则运动,引起物体的升温作用,称为远红外线的一次效应,也称为增温效应.产生一次效应的同时,物体也随之发生其他的化学、物理等改变,这称之为物体吸收远红外线辐射后产生的二次效应,也称为继发效应. 红外线对人体皮肤、皮下组织具有强烈的穿透力.外界红外线辐射人体产生的一次效应可以使皮肤和皮下组织的温度相应增高,促进血液的循环和新陈代谢,促进人的健康[1] .红外线理疗对组织产生的热作用、消炎作用及促进再生作用已为临床所肯定,通常治疗均采用对病变部位直接照射.近红外微量照射治疗对微循环的改善效果显著,尤以微血流状态改善明显.表现为辐照后毛细血管血流速度加快,红细胞聚集现象减少,乳头下静脉丛淤血现象减轻或消失,从而对改善机体组织、重要脏器的营养、代谢、修复及功能有积极作用[2]. 红外线对人体产生二次效应的机理目前尚未完全清楚. 有学者认为远红外线可对细胞产生共振作用,主要是引起细胞内外水分子的振动,使细胞活化,发生一系列有益于健康的细胞生物化学及细胞组织化学改变[1].也有人认为波长8~14微米的远红外线可称为“生命光线”,能够显著改善人体微循环.它作用于人体水分子时可对人体内老化了的大分子团产生共振使之裂化,重新组合成较小的水分子团,在这个过程中,吸附在老化的分子团表面的污染物质得以去除,水的比重上升,附着于细胞膜表面的水分子增加,增强了细胞的活性和表面张力.由于渗透细胞膜的水分子增加,细胞内钙离子活性加强,因此增强了人体细胞的正常机能,使杀菌能力、免疫能力等均有所提高.此外,生命光线还可以使血液中不饱和脂肪酸的二重键或三重键被切断,饱和脂肪酸不容易再被氧化成血脂[过氧化脂质],减少了血管内脂质的沉积,使血管壁光滑,从而减少动脉硬化、白内障等心血管疾病或眼科疾病的发生,对人体健康起着良好的促进功效[3]. 庞小峰研究了由ATP 分子水解释放的生物能量传递的机制和特点,认为红外线对生物(包括人)所具有的生物效应和医学功能主要来自红外线的非热生物效应.1~7μm 的红外线波可以透射过皮肤到细胞上,被蛋白质分子吸收.蛋白质分子能够而且也只能吸收或发射出1~3.5μm 和5~7μm 波长的红外线,这一范围波长的红外线吸收后能导致蛋白质分子中的酰胺键的量子振动,从而可使生物能量顺利地从一处传递到另一处,使生命体处于正常状态,保持生命体的生长、发育及健康.维持生命系统正常运行的生物能量是由ATP 的水解提供的,但是,一旦ATP 分子或ATP 酶(ATP 的水解需要酶的参与) 或水不足,或者蛋白质的结构和构象改变或畸变等等原因,便可使提供的生物能量不足以引起酰胺键的正常振动或生物能量不能正常传递. 生物组织在得不到足够能量时,便不能正常生长,会诱发出各种疾病. 在这种情况下,若能用具有上述波长的红外线照射,并能被蛋白质吸收,就可以使蛋白质分子恢复正常和正常传递生物能量,从而可能使生物组织从病态恢复到正常状态,使疾病得到治疗. 在红外线医疗仪的临床试验中也证明,对生物体或人有一定医疗效果的红外线也正好是

第七章 生物地球化学循环(一)

第7章生物地球化学循环第1节土壤的组成 第2节土壤的性质 第3节物质循环与土壤形成 第4节土壤分类与土壤类型 第4节生态系统的组成与结构 第6节生态系统的能量流动 第7节生态系统的物质循环 第8节地球上的生态系统

引子:生物地球化学循环概述 一、何谓生物地球化学循环? 1.概念:生命有机体及其产物与周围环境之间反复 不断进行的物质和能量的交换过程。 2.过程:物能的吸收-同化-排放-分解-归还-流失 3.性质:非封闭的循环(进入土壤、岩层、海底) 4.主体:生物和土壤 5.循环的介质:水和大气 二、人类对生物地球化学循环的影响 1.大气、水体、土壤的污染 2.污染物质的迁移、转化和集散 3.对人类健康的威胁

第1节土壤的组成 引言:土壤与土壤肥力 1. 土壤:在陆地表层和浅水域底部、由有机和无机物质组成、具有肥力、能生长植物的疏松层。 2.土壤的本质是肥力,指土壤中水、热、气、肥(养分)周期性动态达到稳、匀、足、适地满足植物需求的能力。 3. 土壤是一种类生物体 代谢和调节功能比生物弱(如温度) 不具有生长、发育和繁殖的功能 不具有功能各异的器官

一、土壤的无机组成 1. 原生矿物:在物理风化过程中产生的未改变化学成分和结晶构造的造岩矿物。 土壤中各种化学元素的最初来源; 土壤矿物质的粗质部分; 经化学风化分解后,才能释放并供给植物生长所需养分。 2. 次生矿物:岩石在化学风化过程中新生成的土壤矿物,如粘土矿物。 土壤矿物质中最细小的部分; 具有吸附保存呈离子态养分的能力,使土壤具有一定的保肥性。

二、土壤的有机组成 1.原始组织:包括高等植物未分解的根、茎、叶;动物分解原始植物组织,向土壤提供的排泄物和死亡之后的尸体等。 土壤有机部分的最初来源 2.腐殖质:有机组织经由微生物合成的新化合物,或者由原始植物组织变化而成的、比较稳定的分解产物,呈黑色或棕色,性质上为胶体状(颗粒直径<1μm)。 具有极强的吸持水分和养分离子的能力,少量的腐殖质就能显著提高土壤的生产力。

地球系统的碳循环文字资料

地球系统的碳循环,是指碳在岩石圈、水圈、气圈和生物圈之间,CaCO3、MgCO3、CO2,、CH4、(CH2O)n(有机碳)等形式相互转换和运移的过程。 碳循环的重要性: 1、植物的光合作用驱动的碳循环不但为人类提供最基本的食物,而且是煤、石油、天然气和森林形成的前提,为人类提供在时空上可以调节的基本能源。 2、受到全球碳循环调节的大气二氧化碳、甲烷等气体,由于可以吸收由地表放射回来的长波辐射,从而使地球表面温度升高,因此,碳循环通过调节大气温室气体浓度而调节地球表面温度,使其适合生命的发展。 碳在圈层间的循环和效应: 1、大气碳库是联系海洋和陆地生态系统的纽带和桥梁,对于大气中的碳来说,岩石圈和人类活动圈是其净源,水圈和生物圈可能是源也可能是汇。 2、海洋具有储存和吸收大气二氧化碳的能力,影响着大气二氧化碳的收支平衡,有可能成为人类活动产生的二氧化碳的最主要的汇。大气二氧化碳不断的与海洋表层进行碳交换,浅层海水吸收二氧化碳并通过生物化学过程向深部转移;海洋是碳酸盐沉积的主要场所,由陆地水文系统输送到海洋的碳酸盐成分,主要在温热带海底沉积;海洋中的浮游生物通过光合作用吸收碳并且向深海和海底沉积物输送。 3、陆地生态系统是一个土壤-植被-大气相互作用的复杂系统,是全球碳循环中受人类影响最大的部分,全球碳循环中最大的不确定性主要是来自陆地生态系统。 4、地球内部的二氧化碳通过地热区、活动断裂带或火山活动不断的释放出来,直接进入大气圈或存储在沉积地层中形成二氧化碳气田;在岩溶作用中,一方面由于碳酸盐的溶解通过水从大气吸收二氧化碳,另一方面由于钙化的沉积则向大气圈释放二氧化碳。 影响碳循环的因素 一、碳循环的载体 1、生物因素 (1)动物因素 动物是排放二氧化碳的主体,当然C是组成一切生命的最基本的元素,所以地球上的碳循环无处不在,动物主要是以消费者的形式出现的,他们不但呼吸排放CO2,而且它先是使碳循环在其机体里合成葡萄糖,然后转化成身体的各个组织或排除体外的排泄物,等到他们死亡,尸体又被其他微生物分解,因此完成了碳循环中的使碳从有机界过渡到无机界(2)植物因素 植物一方面通过呼吸作用排除二氧化碳,一方面通过光合作用吸收二氧化碳,合成含碳有机物,是大自然天然吸收二氧化碳的工具,而且使他转化成生物赖以生存的能源物质 (3)微生物因素 微生物通过分解动植物尸体,把有机碳转化为无机的二氧化碳,排放到大气中 影响碳循环的主要因素包括了生物和非生物,几个方面环环相扣,缺一不可,动物作为消费者是二氧化碳的主要产生者,而植物又是转化二氧化碳的主体,微生物作为分解者去分解动植物的有机体,所以世界上才不会有堆积如山的尸体,使有机碳变成了无机碳,是碳循环过程中又以重要的因素,如果没有生产者,那么地球上的动物和有些微生物赖以生存的氧气会越来越少,二氧化碳越来越多,使全球气候变暖,改变地球环境 2、非生物因素

重金属密度

重金属密度 重金属是指密度大于5g/cm’的一类金属元素,大约有45种,主要包括锅、铬、汞、铅、铜、锌、银、锡等,但是从毒性角度考虑,一般把砷、硒和铝等也包括在内。重金属在空气、土壤和水体中的存在对生物有机体产生严重影响,并且其在食物链中的生物富集极具危险性。如20世纪50年代日本曾爆发的水俱病(汞污染)、骨痛病(钢污染)和哮喘(50z和重金属粉尘复合污染)等,ATMEL单片机都是重金属污染造成的危害。 在污水处理过程中,70%。90%的重金属元素会通过吸附或沉淀转移到污泥中。一些重金属元素主要来源于工业排放的废水(如锅、铬等),还有的重金属来源于家庭生活的管 道系统,如铜、锌等。 国内有人采集了来自全国30个大中型城市污水处理厂的污泥样品,分析了其重金属含量。其中,锌和饲在污泥中含量最高,是污泥中最主要的重金属污染物,其次是铬、锰、铁,然后是镍、铅、锡等,浓度最低的是铜。另外,根据GBl8918—2M2《城镇污水处理厂污染物排放标准》判断出10个污水处理厂污泥样品的重金属浓度超标。重金属在30个污水处理厂污泥中的形态分布规律是:锰、锌和镍的可交换态含量较其他金属高,因而可移动性强,生物有效性好;铜和钻主要分布在氧化态;铬、铅、砷和硒都主要分布在氧化态和残渣态;对于大部分样品,铁的残渣态含量比较高;锅的可提取形态之和占了总铜含量相当大的比例;而硒绝大部分存在于难以溶解释放的残渣态当中。 另外,重金属是否能给生态环境和入畜健康带来危害,关键是其生物有效性。重金属生物有效性与重金属形态有密切关系。一般而言,污泥中重金属存在的形态可分为水溶态、交换态、有机结合态、碳酸盐和硫化物结合态及残渣态等,其中前三种形态的生物有效性较高.而后两种形态的生物有效性较低。重金属在污泥中有效态含量除与其浓度有关外,还与污泥的理化性状及重金属形态组成有关。国内外许多研究表明,金属离子的溶解度随PH值 升高而降低,金属有机配合物的稳定性随环境PH值升高而增强。 1.2重金属的毒性特征 A 不可逆转性和危害长期性 重金属污染基本上是一个不可逆转的过程,主要表现在两个方面:一是重金届进入土壤环境后.很难通过自然循环从土壤环境中消失或稀释;二是对生物体的危害和对生态系统结构与功能的影响不易恢复。重金属的危害长期性,即其对动植物或人体的积累性危害往往需要较长的时间才能显现出来。 B 生物累积和放大性 重金属一旦随污泥农用进入土壤,其生物有效成分,就会被植物吸收累积,通过生物放大作用,重金属可以在较高级的生物体内成千上万倍地富集,然后通过食物链进入人体.在人体某些器官内积累造成慢性中毒。 c 毒性的可变性 重金属在不同的环境条件下,可以以不同的价态存在,并相互转化。不同价态的重金属毒性也不相同。某些重金属可在微生物或外界环境条件的作用下变成毒性更强的化合物,对人和生物造成极严重的威胁。如汞在甲基钻胺素存在下能转化为毒性更大的甲基汞,汗 基汞通过食物链进一步累积,进入人体后又很难代谢出去,聚集在肝、肾和脑中,损害人的相经系统。 D微量致害性 一般来讲,汞的毒性最大.锦次之,铅、镕、砷也有相当的毒性,这五种重金属被合称又“五毒”。这些重金属只要很微小的旦即可产生明显的毒性效应,即它们的毒性闻值(对生物产生污染的最小计量)都很小,比如汞是o.01—o。05mg/m3,铅是o.1。0.2mg/m3.

微生物对重金属 的去除

微生物处理重金属废水的常规研究进展2010-8-23 来源:谷腾水网点击:37 重金属废水的常规处理方法主要包括:化学沉淀法、离子交换法、蒸发浓缩法、电解法、活性炭和硅胶吸附法和膜分离法等,但这些方法存在去除不彻底、费用昂贵、产生有毒污泥或其他废料等缺点。因此,人们一直致力于研究与开发高效环保型的重金属废水处理技术和工艺。微生物处理法是利用细菌、真菌(酵母)、藻类等生物材料及其生命代谢活动去除和(或)积累废水中的重金属,并通过一定的方法使金属离子从微生物体内释放出来,从而降低废水中重金属离子的浓度。近年来,国际上在微生物处理重金属废水的研究中取得了较多成果,该技术在投资、运行、操作管理和金属回收、废水回用等方面优越于传统的治理方法,展现出广阔的应用前景。我国在微生物处理废水重金属这方面的研究尚处于起步阶段,因此,本文就微生物处理重金属废水的机理及其影响因素做一概述,以期促进国内该领域的研究。 1微生物处理重金属废水的机理 1.1微生物对重金属的吸附作用 微生物的吸附作用是指利用某些微生物本身的化学成分和结构特性来吸附废水中的重金属离子,通过固液两相分离达到去除废水中的重金属离子的目的。生物吸附剂为自然界中丰富的生物资源,如藻类、地衣、真菌和细菌等。微生物结构的复杂性以及同一微生物和不同金属间亲和力的差别决定了微生物吸附金属的机理非常复杂,至今尚未得到统一认识。根据被吸附重金属离子在微生物细胞中的分布,一般将微生物对金属离子的吸附分为胞外吸附、细胞表面吸附和胞内吸附。 1.1.1胞外吸附 一些微生物可以分泌多聚糖,糖蛋白,脂多糖,可溶性氨基酸等胞外聚合物质(extracellularpolymericsubstances,EPS),EPS具有络合或沉淀金属离子作用。如蓝细菌能分泌多糖等胞外聚合物,一些白腐真菌可以分泌柠檬酸(金属螯合剂)或草酸(与金属形成草酸盐沉淀)。Suh等研究发现,当茁芽短梗霉(Aureobasidiumpullulans)分泌EPS时,Pb2 便积累于整个细胞的表面,且随着细胞的存活时间增长,EPS的分泌量增多,积累于细胞表面的Pb2 水平就越高,从最初的56.9上升到215.6mg/g(干重);当把细胞分泌的EPS提取出来后,Pb2 便会渗透到细胞内,但Pb2 的积累量显著减少(最高量仅为35.8mg/g干重)。 1.1.2细胞表面吸附 细胞表面吸附是指金属离子通过与细胞表面,特别是细胞壁组分(蛋白质、多糖、脂类等)中的化学基团(如羧基、羟基、磷酰基、酰胺基、硫酸脂基、氨基、巯基等)的相互作用,吸附到细胞表面。如将酵母细胞壁上氨基,羧基,羟基等化学基团进行封闭,则会减少其对Cu2 的吸收量,表明这些基团在结合Cu2 方面具有重要的作用,这也间接证明了细胞壁上蛋白质和糖类在生物吸附中的作用。 金属离子被细胞表面吸附的机制包括离子交换、表面络合、物理吸附(如范德华力、静电作用)、氧化还原或无机微沉淀等。不同的微生物对不同金属的吸附作用机制不同(表1)。Kratochvil等认为,离子交换是许多非活性真菌和藻类吸附金属离子的主要机理,主要是细胞表面的羧基,其次是硫酸脂基和氨基在生物吸附中发挥了重要作用。Davis等也认为离子交换是褐藻吸附金属离子的主要机制,特别是以前被认为的物理和化学的结合机制都可以用离子交换来解释。细胞表面功能基团中的氮、氧、硫、磷等原子,可以作为配位原子与金属离子配位络合。例如Zn、Pb可以与产黄青霉(P.chrysogenum)表面的磷酰基和羧基形成络合物,溶液中的阴离子(EDTA、SO42-、Cl-、PO33-等)可以与细胞竞争重金属阳离子,形成络合物,从而降低产黄青霉对Zn、Pb的吸附量,这也间接地说明细胞表面对金属离子的吸附确实存在络合机制。关于氧化还原和无机微沉淀的机制也有少量报道。如Lin采用X 射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)以及光电子能谱(XPS)技术,研究了废弃酵母吸附Au3 的过程,发现还原性糖(细胞壁肽聚糖层的多糖水解产物)半缩醛基团中的自由醛基,可以

最新 土壤中重金属钴的存在形态和生物有效性变化-精品

土壤中的重金属移动性差,滞留性强,难以被微生物降解,通过地下水循环和植物传递而影响生物圈环境的健康发展。一种或几种不同金属的形态对环境的毒性也有所不同。因此,金属形态的存在、分布所产生的毒性程度也影响着重金属在环境中的迁移。重金属在进入土壤后会发生复杂反应。化学作用包括络合、吸附以及淋溶等。 重金属在土壤中的吸附不仅与土壤类型、基本理化性质有关,还与重金属本身的离子特性相关。重金属离子间的相互作用可由土壤的酸碱度、离子强度的影响而改变。其中,酸碱度对金属形态的影响很大。通过室内静态吸附方法和 Tessier连续提取法,对新疆荒漠区某石化污水库周边的农田土壤 pH、外源钴浓度、离子强度进行考察,研究土壤中重金属钴的存在形态和生物有效性变化,从而得出钴在供试土壤中的形态再分配及生物活性变化,得出该区域的环境行为,为新疆荒漠区钴污水影响下农田重金属修复提供试验基础与依据。 1、材料与方法 1. 1 土壤样品的采集。土壤采自新疆荒漠区域某石化污水库附近的油葵种植田。将采来的土壤样品在室内风干,过100 目筛,待用。对照土的基本理化性质为: 土壤碱化度41. 63% ,pH 8. 86,阳离子交换量 7. 68 cmol /kg,钴 9. 00mg /kg,土壤有机碳 443 mg /kg,土壤有机质 760 mg /kg。 1. 2 静态吸附试验。称量 2. 500 0 g 土样于 100 ml 锥形瓶中,按照 4 种条件进行处理,每个处理设置 3 个平行。①对土样施加配制初始浓度为 100 mg/L 钴溶液(pH 为 2 ~13) ;②对土样施加配制考察浓度范围内(100、125、150、200、250、300、400 mg /L) 的硝酸钴溶液; ③将加入 100 mg /L 硝酸钴溶液的土壤进行老化5、10、20、40、70 d; ④对土样施加 pH 为7,离子强度为 0、0.001、0.01、0.1、0.2、0.5、1.0 mg/L,重金属浓度为100 mg/L 的硝酸钴溶液。将以上处理过的试样置于25℃ 恒温振荡2 h,再静置 24 h,以 3 000 r /min 转速离心 15min,均取上清液,用原子吸收光谱仪测定。 1. 3 钴总量及各形态分析方法。土壤残渣态采用 H2SO4-HC104-HCl 电热板法消解。土壤形态分析采取 Tessier 连续提取技术提取。各形态钴溶液用火焰原子吸收仪测定。 式中,K 为生物有效系数;m 为各形态质量; F0是水溶态,mg/kg;F1为可交换态,mg/kg;F2为碳酸盐结合态,mg/kg;F3为水溶态,mg /kg; F4为有机结合态,mg/kg;F5为残渣态,mg/kg。所得数据用 SPSS 软件处理,得出相关性分析与回归分析结果。 2、结果与分析 2. 1 土壤酸度对钴形态的影响及生物有效性分析

铜对人体及动物的生物学效应

铜对人体及动物的生物学效应 张录强(河北师范大学生物系石家庄050016) 铜是生物正常生长发育所必需的微量元素之一。1928年威斯康星大学哈特(Hart)的研究证明,由于喂饲乳汁而患贫血症的大白鼠饲料中添加铜和铁,对血红素的形成是必要的。 铜在生物体中的作用主要是参与构成体内具有特殊生理机能的物质,是多种酶系统的活化剂、辅因子或组织成分,参与和调节生物的多种生命活动过程。 1.动物对铜的吸收代谢 铜在动物饲料中多以难溶或不溶状态存在,饲料铜是以复合物的形式被小肠粘膜吸收,仅有极少部分以离子状态进入体内。研究资料表明,大部分铜是与肠粘膜内的含巯基金属蛋白和过氧化物歧化酶结合携带进入体内的,小部分铜与小分子的蛋白质和氨基酸结合转运入小肠粘膜细胞而被吸收到体内。 进入血液的铜存在于血清和血红细胞中,铜先与血清蛋白形成松散结合,在肝脏内铜再与a2-球蛋白形成牢固结合而合成铜蓝蛋白(约占成人血浆铜的95%)。血浆铜蓝蛋白与铜含量可以调节小肠粘膜对铜的吸收,二者含量的高低与存在于肠道食物中的铜维持着某种平衡关系。当血浆铜蓝蛋白和铜含量超过正常值时,肠道中的铜不吸入体内。如果这种平衡被打破,就会导致大量铜被吸收到体内,在机体蓄积产生危害。 动物体对铜的吸收还受饲料中的钼含量高低的影响。在落基山脉区域土壤中钼含量很高,水中钼含量也很高,在当地发生的一种病叫“羊缺铜症”,可通过皮下注射铜螯合物,如铜甘氨酸或日粮中含有8~11×10-7水平铜即可预防。钼干扰铜的吸收机理被认为是:钼干扰硫化物氧化酶,使动物体内硫化物增多,而导致硫化铜沉积,使铜不能为代谢所利用,造成铜缺乏。 铜在动物体内主要以结合态的形式存在,小部分呈游离态存在,机体中铜总量的50%~70%存在于肌肉与骨骼中,20%的铜贮存在肝脏中,5%~10%的铜分布于血液中,微量铜存在于酶分子中。在机体的各组织器官中,在肝、肾及脑铜浓度较高、肝组织中铜浓度最高,是铜最大的贮存器官,而且肝中铜的含量反映出对饲料铜的摄取情况,给予高铜饲料,肝中铜含量能增加数倍。 对于动物而言,食物中铜的吸收率是较低的,大约只有摄取量的5%~10%被吸收和存留,不被吸收的部分随粪排出,体内的铜又以胆汁的形式随粪排出,其他途径仅排出少量。 2.铜在动物体内的生理功能 2.1铜与铁代谢铜与铁代谢密切相关,它影响动物对铁的吸收、运输以及利用。在体内铜通过参与细胞色素氧化酶系统和血红蛋白的合成以及解除抑制铁吸收的因子,从而促进机体对铁的吸收。由肠粘膜进入血浆中的Fe2+不能直接与血浆中的运铁蛋白结合,需在铜蓝蛋白的氧化作用下由Fe2+→Fe3+后,再与运铁蛋白结合,并随运铁蛋白运送到骨髓、肝脏及全身组织。用于合成血红蛋白、肌红蛋白和含铁酶类,或在骨髓和肝脏内形成铁贮备。铜蓝蛋白还参与机体内贮存铁动员,使其迅速释放出来,并与血浆中的β1-球蛋白结合形成运铁蛋白,参与铁的运输和代谢。 铜还是血红蛋白的合成、红细胞的成熟与释放(即造血过程)的原料和调节因子,缺铜时,降低了铜对血红蛋白的催化作用,就可能导致贫血。 2.2铜参与超氧化物歧化酶和单胺氧化酶的系统的构成。主要催化弹性蛋白肽键中赖氨酸酰残基、氨基氧化脱氨为醛基,并与分子内或分子间的另一肽键的类似醇基或氨基进行醛醇缩合或醛氨缩合、而形成胶原纤维及弹性蛋白共价交联结构,使弹性纤维形成不溶性状态,从而使机体组织维持正常弹性和韧性。 2.3铜影响一些动物的生殖机能与生长发育将适量的铜盐注入孵化的鸡蛋内,雏鸡可

生物化学BIOCHEMISTRY

生物化学BIOCHEMISTRY 绪论Prolegomena What is BIOCHEMISTRY? CHEMISTRY:the branch of science which deals with the identification of the substances of which matter is composed, the investigation of their properties and the ways in which they interact, combine, and change, and the use of these processes to form new substances Biochemistry: the branch of science concerned with the chemical and physic-chemical processes which occur within living organisms Including: The chemistry of the components in living organisms (static biochemistry) The principles for the chemical changes in living organisms (dynamic biochemistry) The chemistry of metabolism and cell functions (functional biochemistry) 生物化学的主要分支: 按化学的研究范畴划分:生物无机化学(bioinorganic chemistry),生物有机化学(bioorganic chemistry),生物物理化学(biophysical chemistry) 按生物学的研究领域划分:动物生物化学(animal biochemistry),植物生物化学(plant biochemistry),微生物生物化学(microbe biochemistry) 按研究对象划分:蛋白质化学(protein chemistry),核酸化学(nucleate chemistry) 按与生产、生活关系划分:生理生化(physiological biochemistry),工业生化(industrial biochemistry),农业生化(agricultural biochemistry),医药生化(medicinal biochemistry) 生物化学的使命:揭示生命现象的本质,促进生命科学发展;改善人类健康水平和生活质量;促进物种的改良和优化;带动工、农业的发展和变革 分子生物学Molecular biology: 什么是分子生物学:在分子水平上研究生物大分子的结构与功能,从而阐明生命现象本质的科学 主要研究领域:蛋白质体系,蛋白质-核酸体系,蛋白质-脂质体系 分子生物学的三个支柱学科:生物化学,遗传学,微生物学 分子生物学的地位:由学科分支成长为主流前沿,殊途同归的集大成者,生物学科走向统一的前驱 古代生物化学(在化学中萌芽): 19世纪以前:A.L. Lavoisier, “呼吸作用的本质和燃烧是一样的”;C.W. Scheele, 多种生化物质的分离;J.von.Liebig, 新陈代谢(stoff wechsel);Hoppe Seyler, 1877年,提出“biochemie”近代生物化学(由静态走向动态): 19世纪中叶——20世纪50年代,相关学科的蓬勃发展:1804,John Dalton 提出原子论;1859,Port Darwin 进化论;1865,Gregor Mendel 遗传定律;1869,D.L.Mendelyeev 元素周期律 生物化学的发展: 1848, Helmhoitz & Bernard,肝脏的生糖功能;1869,J.F. Michel 分离“核素”(核酸);1897,Bucher ,酵母榨出液可使蔗糖发酵生成乙醇;1902,D.A. Leeven,从核酸中分离胞嘧啶;1904,Knoop ,脂肪酸的 -氧化;1907,E.H. Fischer ,蛋白质的降解与合成;1912,F.G. Hopkins,确立维生素概念,形成剑桥生物化学学派;1921,F.G.班廷和C.H.贝斯特,分离纯胰岛素;1926,J.B. Sumner 分离脲酶,并证明其是蛋白质;1929,Lohmann & Fiske ,ATP的能量功能;1931,Warburg 制得呼吸酶并研究其生物氧化作用;1937,Krebs,三羧

综述--磁场的生物学效应(以人为对象)

磁场的生物学效应(以人为对象) 摘要:磁场作用于生物体后产生一系列的生物学效应, 这种观点已被多年来的许多实脸所证实。早在1896年, 磁场对神经系统作用的研究就已被报道出来。后来, 磁场杭炎,促进骨生成,促进血管神经再生等作用相继被发现。近几十年来,关于磁场对生物体的作用,从流行病学调查到实脸室研究也都有了一定进展。如今,磁场的生物学效应研究已成为物理医学研究的热点。本文就近年来以人为对象的磁场生物学效应研究的热点与进展作一简要综述。 关键词: 磁场; 生物学效应 生物磁学是研究物质磁性和磁场与生物特性及生命活动之间相互联系相互影响的一门新兴边缘学科。随着研究的深入,磁场作用于生物的效应与机理有了新的更深刻的认识。 1 应用于生物处理的外磁场类型 不同磁场的类型及其物理参数(场强大小、均匀性、方向性、作用时间等)会导致不同的磁场生物效应。变化磁场又因频率高低不同、作用时间长短不一也会产生不同的生物效应。[1] 2 磁场基本的生物学特性 磁场能在机体内引起电动势而作用于机体,从而对生物体产生不同的生物学效应。这里所谓的生物效应包括正生物效应和负生物效应。磁场并非越大越好,也不是越小越好,而是特定的强度和作用时间会产生不同的效果,称为“窗口效应(window effect)”,而这个恰到好处的窗口是要靠不断的摸索才能找到的。

另外,生物是具有磁性的,从分子、细胞、组织器官中任一层次分析看,其体内都存在着顺磁性物质与逆磁性物质。每个生物细胞都可以看做一个微型电池,也可以看做一个微型磁极子。首先,体内存在着带电离子(表2),电荷运动产生磁场。其次,由于细胞膜内外各种离子具有不同的通透性,且分布不均匀,膜内外存在电位差,离子在细胞膜上离子通道中迁移时也会产生一定的生物电流。生物体的磁性、组成、种类、敏感性等同样会影响到生物学效应。 生物体内存在着顺磁性物质与逆磁性物质。顺磁性物质与磁场弱相吸引,在外加磁场作用下产生与外加磁场方向一致的磁场,比如脱氧血红蛋白等。逆磁性物质与磁场弱相斥,在外加磁场作用下产生与外加磁场方向相反的磁场,比如水和脂肪等。由于这种磁性,外加磁场、环境磁场和生物体内的磁场都会对生物组织和生命活动产生影响,即磁场的生物效应。 [2] 磁生物效应一般具有几个特点1)窗口性:生物体只对某一特定强度的磁场产生效应2)阈值性:磁场在某一范围内才能引起生物效应3)滞后性:生物体必须经过一段时间才能表现出相对应的磁场作用4)协同性:很弱的外加磁场能激发很强的生物响应。 3静磁场曝露限值导则(2009)国际非电离辐射防护委员会 工业用和医用静磁场技术的快速发展,导致人体静磁场曝露增加,并促进了许多对其可能产生的健康影响的科学研究。世界卫生组织(WHO)最近在环境健康准则项目(WHO 2006)中提出了关于静态电场和磁场的健康准则文献,文献包括对静场曝露生物效应的复核。[3] 1)曝露源 地球的自然静磁场约为50μT,根据地理位置不同在30~70μT间波动。较高的直流输电线下方产生的磁通密度量级为20μT。快速磁悬浮客运列车在靠近电动机处产生的磁通密度较高。然而,无论磁悬浮列车还是常规电气化列车,乘客车厢内的场强都相对较低——低于100μT,但是乘客车厢地板下的感应电机会导致车厢地板水平区域的局部磁场达几个mT(WHO 2006;ICNIRP 2008)。其他在居所和职业环境中的静磁场源包括磁夹扣和磁附件(如箱包、纽扣、磁性的项链和手链、磁性腰带、磁性玩具等中的)中的小型永磁体产生的局部静态场超过0.5 mT。 在磁共振过程中,磁通密度通常为0.15~3T,且曝露时间限制在1小时以内,但也可能会持续数个小时(Gowland 2005)。这类医疗过程同样会增加职业曝露,尤其是对医疗专业人士(外科医生、放射科医师、护士和技术人员)而言。在医疗专业人员必须非常近距离处理病人的紧急情况下,工作人员遭受的曝露也会增加。此外,当移动病人进/出MR系统时,工作人员也会遭受短时间的曝露。最后,参与制造或维修此类MR系统的工作人员也会职业性地曝露于高静磁场中。 诸如热核反应堆、磁流体动力系统、超导发电机等高能技术也会产生强场。在研究机构使用的气泡室、粒子加速器、超导光谱仪、同位素分离装置等设备的周围,也会出现高磁通

鸡粪堆肥有机物演化对重金属生物有效性影响研究_卜贵军

第35卷第11期2014年11月 环 境 科 学ENVIRONMENTAL SCIENCE Vol.35,No.11Nov.,2014 鸡粪堆肥有机物演化对重金属生物有效性影响研究 卜贵军1,2,于静3,邸慧慧4,罗世家1,2,周大寨1,肖强1,2? (1.湖北民族学院生物资源保护与利用湖北省重点实验室,恩施 445000;2.湖北民族学院林学园艺学院,恩施 445000; 3.成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,成都 610059; 4.湖北省烟草公司恩施州公司,恩施 445000) 摘要:采用离子色谱、三维荧光光谱、紫外?可见吸收光谱和多元统计分析,研究了鸡粪堆肥水溶性有机物(DOM)和重金属组成与演化特性,探究了有机物演化对重金属生物有效性的影响及其机理.结果显示,堆肥升温期和高温期有机物降解最为剧烈,产生了大量苹果酸、酒石酸、乙酸和草酸,其浓度分别在2097.55~2155.61、39.24~51.58、12.52~12.90及1.68~ 2.31mg ·L -1之间;堆肥降温期和二次发酵过程,蛋白类物质降解,腐殖质类物质合成,DOM 的腐殖化率和缩合度增大,稳定性增强.堆肥过程中水溶态重金属中Fe 的浓度(1.069~7.106mg ·L -1)最高,Al、As、Cr、Cu 和Mn 的浓度(0.1~1.008 mg ·L -1)其次,Pb 的浓度(0.003~0.02mg ·L -1)最低,随着堆肥的进行水溶态重金属含量呈下降趋势(Al 除外),相关性分析显示,水溶态重金属主要结合在腐殖质类物质上,生物可利用性低.分析结果表明,堆肥可通过降低水溶态重金属的含量和将水溶态重金属络合在腐殖质类物质上降低产品中重金属的生物有效性.关键词:鸡粪;堆肥;有机物;重金属;生物有效性 中图分类号:X705 文献标识码:A 文章编号:0250?3301(2014)11?4352?07 DOI :10.13227/j.hjkx.2014.11.043 收稿日期:2014?03?31;修订日期:2014?05?04 基金项目:国家自然科学基金项目(31260057);湖北省科技厅自然 科学基金项目(B2013077);生物资源保护与利用湖北省重点实验室第四批开放基金项目(PKLHB1322) 作者简介:卜贵军(1981~),男,讲师,主要研究方向为物质微观结 构,E?mail:379977049@https://www.360docs.net/doc/a413245065.html, ?通讯联系人,E?mail:hbmysws@https://www.360docs.net/doc/a413245065.html, Influence of Organic Matter Evolution During Composting on the Bioavailability of Heavy Metals BU Gui?jun 1,2 ,YU Jing 3,DI Hui?hui 4,LUO Shi?jia 1,2,ZHOU Da?zhai 1,XIAO Qiang 1,2 (1.Key Laboratory of Biologic Resources Protection and Utilization of Hubei Province,Hubei Minzu University,Enshi 445000,China;2.College of Forest and Horticulture,Hubei Minzu University,Enshi 445000,China;3.State Key Laboratory of Geological Hazard Prevention and Geological Environment Protection,Chengdu University of Technology,Chengdu 610059,China;4.Enshi Tobacco Company of Hubei Province,Enshi 445000,China) Abstract :Ion chromatography,fluorescence spectroscopy,UV?visible absorption spectroscopy and multivariate statistical analysis were applied to study the composition and evolution characteristics of dissolved organic matter (DOM)and heavy metal extracted from chicken manure during composting,and the influence of organic matter evolution on the bioavailability of these heavy metals was further investigated.The result showed that,a large number of organic acids were generated during the active stage,and their concentrations were in the range of 2097.55?2155.61mg ·L -1,39.24?51.58mg ·L -1,12.52?12.90mg ·L -1and 1.68?2.31mg ·L -1,respectively.During the curing stage,protein?like matter was degraded,whereas humic?like substances were formed,which increased the humification degree,condensation degree and stability of DOM.The content (1.069?7.106mg ·L -1)of dissolved iron ranked first during composting,that of dissolved Al,As,Cr,Cu and Mn (0.1?1.008mg ·L -1)ranked second,and the concentration of dissolved lead was the lowest.Concentrations of all heavy metals decreased during composting except aluminum.Furthermore,the result from correlation analysis showed that these dissolved heavy metals were bound with DOM,and their bioavailability was low.It could be concluded that,the bioavailability of the heavy metals in chicken manures became lower through the decrease of dissolved heavy metals and the binding between dissolved heavy metals and humic?like substances. Key words :chicken manure;composting;organic matter;heavy metals;bioavailability 堆肥是畜禽粪便常用的一种处理方式,在堆肥过程中,一部分有机物在微生物作用下降解成二氧化碳、水及氨等物质,导致堆体减容减重;另一部分有机物在微生物的作用下转化为富里酸、胡敏酸及胡敏素类等腐殖质物质,增强了堆肥的稳定度[1~3].堆肥过程中,大部分有机物只有在溶于水 后才能被微生物利用,因此,水溶性有机物(DOM)是研究堆肥物质转化的重要介质,它比固相有机质 更能灵敏反映堆肥过程物质演化特征[4~6].此外, 堆肥DOM 中含有的有机酸和腐殖酸类物质,能够吸附和络合重金属,引起后者存在形态和生物有效 网络出版时间:2014-10-21 13:50 网络出版地址:https://www.360docs.net/doc/a413245065.html,/kcms/doi/10.13227/j.hjkx.2014.11.043.html

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