1、研究背景 被重金属污染的水体或土壤正在扮演农产品 质量安全的“隐形杀手”不仅可能影响到农田和农村周边环境。 它与其他有机化合物的污染不同，重金属，具有富集性，很难在 环境中降解。重金属以及有毒有机物富集引起的土地污染，直接 威胁农产品质量安全，又通过食物链危机人体健康。重金属污染 被称为地球上最可怕的污染。主要污染物为镉、镍、铜、砷、汞、 铅等。
2、微观领域的实验探究——重金属对植物遗传物质染色体的影响
2.1 实验原理该实验原理是利用我们高中生物课本学到的“洋葱根尖有丝分裂的实验”的原理，观察显微结构遗传物质“染色体”。显微镜观察模拟重金属污染的实验组和不加重金属的对照组的洋葱根 尖的染色体是否出现畸形改变。
2.2 实验材料：
重金属： 铅离子（醋酸铅）或汞离子 （氯化汞）。 试验对象：洋葱（或大蒜）
2.3 方法步骤
选择大小均匀、无损伤的洋葱鳞茎，每组 10 个，分别用 不 同 浓 度 的 HgCl2 溶 液（ 按 照 100mg/L、200mg/L、 300mg/L、 400mg/L 和自来水配置）进行培养，24 小时后更换新鲜溶液，对 照组为自来水，培养温度为 25° C.
培养 24、48h 后，分别测量根的长度，取平均值。并从每 组处理中随机取 10 个根尖，水洗后用 95％乙醇·冰乙酸 (3： 1) 固定液于 4℃固定过夜。根尖用 1mol/L 的 HCl 于 60℃解离 10 min，水洗后用龙胆紫染色和压片，供细胞学观察。
2.4 实验结果：
2.4.1 根尖的生长长度在无重金属和有重金属的培养液中不 同，在重金属含量不同的培养液中生长长度也不一样。
2.4.2 实验结果显示：重金属污染能够使遗传物质 --- 染色 体出现畸形改变，加入重金属培养的洋葱根尖分裂细胞与清水培 养的洋葱根尖生长点的有有丝分裂细胞的染色体有明显的差异。
2.4.3 染色体断裂：染色体断裂成大小不同的片段，具着丝 点或无着丝点
2.4.4 染色体粘连和液化：部分染色体开始发生液化并相互 融合，染色体的个体性模糊，粘连成不定形的团块状；进一步发 展会导致全部液化而解体，这是严重的细胞学毒害
2,4.5 微核和核解体：微核是染色体断片在间期核的表现，通常在 1 个主核周围出现 1 个或多个小核。核解体可常见有两种 形式：其一为核解体成若干大小不同的圆球状小核；其二为核质 解体消失。这是最严重的致死性的细胞学毒害
3、宏观领域的实验探究——重金属污染对动物的影响
3.3.1 重金属对三种低级无脊椎动物影响的实验探究 取三个培养皿分别放上等量的生命活力相同线虫，分别编号A、B、C 组；另取三个相同的培养皿分别加入等量的生命活力相 同的面包虫，分别编号 A、B、C 组，；再取三个培养皿加入等量 的生命活力相同的节肢动物水蚤，分别编号 A、B、C 组。将每个 培养皿加入适量的水和食物保证其正常生活。
A 组每隔两小时点滴 3 滴 10g/L 的醋酸铅溶液，B 组每隔两 小时点滴 3 滴 10g/L 的硝酸汞溶液，、C 组每隔两小时点滴 3 滴 清水作为对照。重复实验观察三种无脊椎动物的生存状况和死亡 时间。
实验结果 : 线虫是一种喜群居的生物，喜欢聚成团状。一旦团上最外层的线虫死亡，在其他线虫的高频率的活动下，死亡线虫就会被分 离，脱离线虫团。清水组死亡数量不多，而实验组死亡数量较多。 硝酸汞与醋酸铅都杀死了线虫。但硝酸汞杀死速度快，醋酸铅杀 死速度慢。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆 硝酸汞溶液和醋酸铅溶液能够杀死面包虫。同样硝酸汞溶液 杀面包虫速度比醋酸铅溶液快。 重金属离子对于某些节肢动物的危害很小 , 节肢动物水蚤均 生存无死亡 . 但观察反应迟钝 , 反应缓慢 .：硝酸汞溶液的毒性比醋酸铅溶液的毒性强。由于 A 组培养皿 未出现线虫抽搐的现象，所以根据 B 组培养皿中的线虫死亡时肌 肉都出现异象，我们猜测硝酸汞溶液的毒理是伤害了线虫的神经 中枢和其神经细胞，从而导致反射紊乱、肌肉抽搐。并由于醋酸铅溶液中的线虫存在短期的活跃期，所以我们猜测醋酸铅溶液的 毒理是麻痹线虫的神经细胞从而杀死线虫的。由于节肢动物的特殊的外骨骼结构，我们推测可能是其外骨 骼对于重金属的吸收具有一定的抵抗作用，再加上实验的环境温 度低，水蚤有可能是采取了休眠这样的保护机制来抵抗重金属的 环境。
3.3.2 重金属对三种高级脊椎动物影响的实验探究 取三个大小相同的烧杯 , 分别放上等量的生命活力相同的同 种淡水鱼，分别编号 A、B、C 组；另取三个大小相同的烧杯分别 加入等量的生命活力和健康状况相同的两栖动物青蛙，分别编号 A、B、C 组，；再取三个大小相同的笼子 , 加入等量的生命活力 和健康状况相同相同的小白鼠，分别编号 A、B、C 组。
A 组每隔四小时喂养 (100g 食物添加 10g/L 硫酸铅溶液 8g) 的食物 2g，B 组每隔四小时喂养 (100g 食物添加 10g/L 硝酸汞溶 液 8g) 的食物 2g，、C 组每隔四小时喂养不添加重金属的食物 2g, 作为对照。重复实验 , 观察三种无脊椎动物的生存状况 , 观 察方式由外观观察到解剖观察 , 按照由外到内的顺序观察重金属 对脊椎动物的影响。
实验结果：饲喂硝酸汞溶液内的淡水鱼死亡快 , 解剖内脏鲜红有出血 , 死亡前有掉鳞现象 . 醋酸铅的死亡慢 , 腮变黑。
幼蛙饲喂添加硝酸汞和醋酸铅的食物后 , 初期均表现躁动不 安 , 但后期食欲下降 , 运动力弱 . 死前有轻微抽搐现象 . 重复实 验并解剖 : 有内脏出血现象在解剖后发现二号鱼的鳃变黑，进行 猜测，汞离子可能会影响鱼的呼吸，导致鱼缺氧而死。解剖 : 鱼 的腮发黑，进行猜测，铅离子解剖 : 腮有变黑的现象 . 推测重金 属影响呼吸系统 , 使其失去与水交换氧气的能力，导致死亡。
哺乳动物小白鼠对饲喂含有重金属的食物后 , 生存时间长 , 但后期食欲弱 , 反应迟钝 . 解剖后内脏有出血现象 . 对空白对照 组小鼠注射硝酸汞溶液后内脏也有出血现象 , 根据实验现象，我 们猜测：硝酸汞伤害了小白鼠的内脏，使其血管破裂，身体内出血， 内脏衰竭，从而造成实验小鼠死亡。醋酸铅麻痹或伤害了小鼠的 大脑，小鼠精神萎靡 . 可能损伤内分泌系统。
4 实验结论 :重金属污染能够破坏遗传物质 --- 染色体 , 使染色体出现畸 形改变，导致染色体断裂成大小不同的片段，出现染色体粘连和 液化 , 导致部分染色体开始发生液化并相互融合，染色体的个体 性模糊，粘连成不定形的团块状；进一步发展会导致全部液化而 解体，这是严重的细胞学毒害 , 还可以导致核质解体消失。这是 最严重的致死性的细胞学毒害。
从无脊椎动物到脊椎动物的 6 种不同的实验动物的实验发现 , 重金属可以导致低级无脊椎动物在短期内致死 , 可以导致鱼类两 栖类动物的呼吸系统损伤 . 可以致实验动物的神经系统损伤 , 内 脏出血等。
5、生物治理措施
5.1 植物修复措施 植物治理措施的关键是寻找合适的超积累或耐重金属植物，超积累植物可吸收积累大量的重金属，但植物修复措施也有局限 性，如超积累植物通常生物量低，生长缓慢，效果不显著。
5.2 微生物修复措施 微生物治理是利用土壤中的某些微生物对重金属具有吸收、沉淀、氧化和还原等作用，从而降低土壤中重金属的毒性。原核 生物 ( 细菌、放线菌 ) 比真核生物 ( 真菌 ) 对重金属更敏感，利 用此原理在土壤中培养富汞细菌，将这些细菌收集后，经蒸发、 活性碳吸附等方法治理受汞污染的土壤。当前运用遗传、基因工 程等生物技术，培育对重金属具有降毒能力的微生物，并运用于 污染治理，是土壤重金属污染研究中较活跃的领域之一。
5.3 低等动物修复措施
土壤中的某些低等动物 ( 如蚯蚓类 ) 能吸收土壤中的重金属， 因而能一定程度地降低污染土壤中重金属的含量。韩国有科学家 运用蚯蚓毒理学试验对 3 个废弃的砷矿 及重金属矿区尾矿进行修 复实验，研究表明蚯蚓对锌和镉有良好的富集作用。由此可见， 在重金属污染的土壤中放养蚯蚓，待其富集重金属后，采用电击、 清水等方法驱出蚯蚓集中处理，对重金属污染土壤有一定的治理 效果。探析新时期广播电视技术维护工作的特征和对策
论文作者:张淼
论文发表刊物:《大众科学》2017年10期
论文发表时间:2018/4/19
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