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水被重金属离子污染后对水生动物/植物的危害?

日期: 2019-12-18
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1、水生动物影响


一些水生动物长期生活在有重金属存在的环境中,可调整自身的生理生化指标,以提高对重金属的应激性和耐受性。


例如:鱼类长期生活在有重金属污染的水体中,其体内会产生相应的蛋白质和酶来抵抗体内的重金属离子,如热激蛋白(heat shock protein, HSP)、金属硫蛋白(metallothionein, MT)、转铁蛋白(transferrins,TF)、谷胱甘肽转移酶(glutathione transferase, GT)、过氧化氢酶(catalase, CAT)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)等,从而减轻重金属对细胞的损伤。重金属如Cd、Hg等进入生物体内,会与体内其他物质发生竞争作用,此时,MT的巯基能与有害重金属发生结合反应,从而发挥解毒作用,进而将重金属等有害物质排出体外。SOD能够歧化超氧阴离子自由基产生H2O2,从而把对有机体有害的自由基清除,CAT可将H2O2催化生成无害的H2O和O2,同时还与SOD、POD产生协同作用,清除体内多余的自由基和过氧化物。


研究学者发现,MT表达量在被重金属Cd胁迫诱导后会升高,使得羟基和过氧化物得以被清除,促使机体产生抵御氧化的应激反应。


有研究员研究了大黄鱼肝脏中转铁蛋白在重金属Cd离子暴露下的含量变化情况时,发现其血清中的铁离子经重金属Cd离子处理后迅速升高,在24 h达到最大值,后缓慢下降并达到初始正常值。Hansen等[90]将鳟(Salmo playtcephalus)暴露于含Cd和Zn的水体15d期间,发现鳃中Cd和Zn有显著吸收,且Cd的水平与SOD转录的水平存在显著的相关性。此外,水生动物在受到重金属污染时会分泌丰富的黏液,在一定程度上可以提高对重金属的耐受性。


2、水生植物影响


水生植物的重金属毒性效应主要表现在破坏细胞膜结构、抑制呼吸作用、光合作用、生长发育过程,以及对遗传物质的毒害等生理生化过程。


重金属进入植物体内会改变抗氧化酶活性、诱发ROS产生、引起氧化损伤效应,同时还会通过干扰一些细胞内的转录因子活性、诱发细胞凋亡等,干扰植物体内正常的生理、生化反应。


在研究Cu胁迫对半叶马尾藻(Sargassum hemiphyllum)生长及生理生化特性的影响时发现,适当质量浓度的Cu胁迫(≤0.05 mg/L)对半叶马尾藻生长和生理生化指标有正面效应,而过高质量浓度Cu胁迫(0.05 mg/L)对藻体生长和抗逆能力有一定的负面影响。


有人研究Cd、Pb胁迫下湿地植物丁香蓼(Ludwigia prostrata)的生理生化特征时发现,丁香蓼生长受到显著抑制,叶绿素a、b及叶绿素a+b的含量随重金属浓度升高呈下降趋势,对丁香蓼体内的超氧化物歧化酶活性的影响表现出不同的趋势。


也有研究表明,在高浓度Cu处理下,水芹(Oenanthe javanica)株高和根数都显著减少,鲜重生物量也明显降低,同时叶绿素总量、叶绿素a和可溶性蛋白总体均呈下降趋势。


另外,植物细胞的超微结构及细胞膜的通透性,生长发育、水分及营养元素的吸收代谢、光合作用、呼吸作用、体内的抗氧化酶活性、体内的遗传物质等方面也受到重金属的严重影响。


3、水生微生物影响


细菌和真菌是水生态系统中常见的微生物,是生物的分解者和微型消费者,同时也是初级生产者,例如自养菌类光合细菌等。


微生物通过细胞次生代谢产物如有机酸、糖蛋白、多糖等的分泌来增强细胞对重金属胁迫等环境的适宜性,这些胞外代谢物靠和重金属离子结合来提高细胞的抗逆性,但是,重金属离子常常会对生物体产生氧化损伤作用,进而诱导产生过量的氧自由基,造成生物体的细胞膜被破坏,同时破坏生物体正常的呼吸代谢途径。


研究员研究了滏阳河河流水体中重金属对青海弧菌Q67毒性,重金属离子抑制了还原型黄素单核苷酸与氧化型黄素单核苷酸活性,使得它们之间的转化不能正常进行。


用白腐真菌吸附重金属结果发现,高浓度Cd胁迫可显著抑制黄孢原毛平革菌的生长,并导致菌丝体形态变化以及木质素降解酶系(LiP和MnP)活性降低。


应用基因重组发光菌E.coli HB101 pUCD607研究了Zn2+、Cu2+、Hg+的单一毒性和二元混合体系的联合毒性,实验结果表明,单一重金属离子对基因重组发光菌的毒性顺序为Hg+>Zn2+>Cu2+。




水污染危害很大,特别是重金属离子,为了我们的未来,子孙后代,请保护好水,无论是河流还是海洋,都是食物链的重要环节。


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