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、机理及影响污染物交互作用的因子
复合污染的作用方式:
图1两共存元素复合毒性效应形式示意图
;
[A*B];
[A+B];
;
。
图中[A]c、[B]c分别为A、B两元素毒性临界值;各曲线与log[A]、log[B]轴所包围面积为A、B共存时的作物正常产量区。
复合污染的作用机理:
(1)竞争结合位点;
(2)影响酶的活性;
(3)干扰正常生理过程;
(4)改变细胞结构与功能;
(5)螯合(络合)作用及沉淀作用;
(6)干扰生物大分子的结构与功能。
影响复合污染物交互作用的因子:
(1)生物因子:复合污染物的生理生态效应受生物种类、作用部位、生物营养状况以及生物年龄和性别等因素的影响。
(2)污染物因子:污染物因子包括污染物种类、污染物化学结构与性质、处理方式、污染物浓度、污染物之间浓度比等。
(3)环境因子:环境因子主要包括温度、湿度、光照、pH、有机物含量、土壤条件(包括pH,CEC,Eh等)。
土壤复合污染的类型及效应
§2.
污染物来源
污染物类型
同源复合污染
异源复合污染
大气复合污染型
水体复合污染型
土壤复合污染型
大气-土壤复合型
大气-水体复合型
土壤-水体复合型
大气-土壤-水体复合型
土壤无机-无机复合污染
重金属-有机污染物复合污染
有机-有机复合污染
……
……
……
……
……
……
……
……
……
相互作用的类型
Interactiontype
重金属组合
Heavymetalcombination
对象或介质
Targetormedium
拮抗作用Antagonism
Zn/As
大豆根Soybeanroot
Zn/Cd
玉米籽实Maizeseed
Zn/Cd
酸性沙土Aceticsandysoil
Cu/Cd
辣椒Hotpeper
Hg/Cd
土壤蚯蚓Earthworm
Ag/Hg
苜蓿Alfalfa
Pb/Cd
冬瓜Chinesewatermelon
协同作用Synergism
Pb/Zn
小白菜根系Cabbagerootsystem
Cu/Pb/Zn
水稻Rice
Cd/Zn
大豆籽实Seedofsoybean
Cd/Pb/Cu/Zn/As
土壤Soil
Cu/Zn
土壤溶液Soilsolution
As/Pb
大豆Soybean
加和作用Addition
V/As/Mo/Se/Zn
土壤原生动物Protozoa
Cu/Cd
土壤菌根Soilvaccine
Cd/As
苜蓿Alfalfa
土壤-植物系统中几种常见的重金属复合污染
重金属-有机污染物复合的类型
Combinedtypeofheavymetalsandorganiccontaminants
产生的途径或源
Producingapproachorsource
有机农药与重金属
Organicpesticideandheavymetal
农药厂污水排放,农药使用,城市污泥农业利用
有机染料与重金属
Organicdyeandheavymetal
染料合成污水排放,印染废水排放,家庭装修废水等
苯、酚类物质与重金属
Benzene,hydroxybenzeneandheavymetal
污泥,石油生产和处理污水,有机肥生产
石油烃与重金属
Petroleumhydrocarbonandheavymetal
石油生产、应用或泄漏,农业机具清洗或泄漏
多环芳烃与重金属
PAHandheavymetal
石油降解物堆积,有机肥料生产,大气沉降,城市污水
有机螯合剂与重金属
Organicchelateandheavymetal
土壤处理、污水灌溉、污泥的农田处理
有机洗涤剂与重金属
Organicabluentandheavymetal
化工厂污水、医院污水和生活污水排放与灌溉
有害微生物与重金属
Maleficentmicroorganismandheavymetal
医用污水排放与灌溉
土壤-植物系统中常见的重金属-有机污染物复合污染类型
有机化学品
Organicchemicals
相互作用的类型
Interactivetype
生物学效应
Biologicaleffect
MC(3-***胆蒽)与偶氮染料
3-Methylcholanthreneandazo-dye
抑制(与剂量有关)
Inhibition
MC对偶氮类染料所致的肝癌有抑制作用
乙硫氨酸与偶氮染料
Ethylmercaptoaminoacidandazo-dye
拮抗作用
Antagonism
降低由偶氮染料引起的肝癌发病率
乙醇与***仿
Ethanolandchloroform
加和作用
Addition
乙醇能够加强***仿对肝肾的毒害作用
偶氮染料与7,12-二***苯蒽(DMAB)
Azo-dyeand7,12-dimethylbenzanthrone
拮抗作用
Antagonism
对DMAB引起的乳腺癌和肾坏死有拮抗作用
DDT与对硫磷
DDTandparathion
拮抗作用
Antagonism
DDT影响对硫磷在生物体内的积累,两者呈拮抗作用
对硫磷与利眠宁、利血平
Parathionandrimaning,reserpine
协同作用
Synergism
增强急性毒作用
对硫磷与艾氏剂
Parathionandaldrin
拮抗作用
Antagonism
降低脑中胆碱酯酶活性
乐果与阿托品
Dimetateandatropine
拮抗作用
Antagonism
毒性减弱
西维因与***对硫磷
Sevinandmethylparathion
协同作用
Synergism
对肝脏产生营养不良或坏死
***对磷硫与敌百虫
Monuronandatrazine
协同作用
Synergism
使毒性增强
灭草隆与阿特拉津
Sumithionandmethylparathion
协同作用
Synergism
增强生物学毒性
十一烷、葵烷、四烷与苯并比(BaP)
Undecane,penfane,butaneandBaP
加和作用
Addition
促癌作用
十六烷与BaP
HexadecaneandBaP
抑制作用
Inhibition
对BaP的致癌作用有轻微的抑制效应
丁基羟基苯甲醚(BHA)与BaP
ButyhydroxylanisoleandBaP
拮抗作用
Antagonism
对由BaP引起的胃癌有拮抗作用
毒杀芬与BaP对由BaP
CamphechlorandBaP
拮抗作用
Antagonism
引起的肺癌有降低效应
西维因与BaP
SevinandBaP
协同作用
Synergism
增加肺癌的发病率
涕灭威与十二烷基苯磺酸钠(SDBS)
Aldicarbandsodiumdodecanebenzenesulfonate
拮抗作用
Antagonism
SDBS能促进涕灭威降解、加速其解毒
土壤-植物系统及其相关介质中几种典型有机化学品之间构成的复合污染
锌当量
20世纪70年代就提出了“锌当量(ZE)”的定义,它是根据不同的污染物所产生的环境效应是不同的,而不是仅从其总量的多少来进行判断和分析。根据其作用强度进行加权,并将土壤中Zn、Cu和Ni的有效态含量对植物的毒性比定为1:28,其效应可以表达为:
ZE=CZn+2CCu+8CNi(其中C为浓度)
该方法具有明显的局限性,首先它认为重金属之间的交互作用是一种协同效应,而实际情况明显不是这样;另外,它仅考虑了Zn、Cu和Ni3种元素,缺少其他数据。
离子冲量
Romero等采用离子冲量来与植物吸收之间进行相关分析,得到较好结果。其表达式为:
郑春荣等分析了复合污染体系中水稻产量与土壤重金属全量和有效态、植株和糙米中重金属离子冲量之间的关系,发现以植株与糙米中重金属离子冲量关系最好,土壤全量的离子产量相关最差。Zhou等发现,Cu、Cd、Pb、Zn复合污染条件下土壤中离子交换态含量与离子冲量之间具有很好的相关性,可以用于土壤重金属有效态的预测。