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稀土元素的环境效应

发布时间:2018-07-12 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:1471

(一)稀土对人体健康的影响

稀土可以通过口、呼吸道和皮肤等进入人体。稀土能与体内许多生物分子如蛋白质、酶和核酸等相互作用。一些稀土化合物可用作医药,具有抗凝血、抗炎、杀菌和降血糖等作用。目前,稀土在农业中的应用,在某些方面认为是安全的,医学领域的应用还处于研究应用阶段。但随着稀土应用的日益推广,稀土对人体的健康影响将仍是一个非常值得关注的问题。为防止稀土通过食物链危害人体健康,我国制定了植物性食品稀土限量的卫生标准(GB 2762-2005)。

(二)稀土对植物的影响

稀土元素之所以在农业上大量应用,就是因为稀土能促进作物生长和增加产量,也有应用稀土可改善农产品品质的报道,这主要是由于适量的稀土能促进作物对氮、磷、钾及微量营养元素的吸收,同时还能促进植物生根和种子萌发、增加叶面积和光合作用强度。

虽然土壤中稀土含量较高,但土壤溶液中稀土(或水溶态稀土)和交换态稀土含量却很低,因此自然界植物中稀土含量一般都比较低,但在高背景区较高(张辉等1999)。苏德昭等(1985)总结了他们的调查结果,植物性食品中稀土的含量为:稻米(0.39±0.7) mg/kg(n43),玉米(0.13±0.07)mg/kg(n=39),小麦(1.15±0.18)mg/kg(n=42),瓜菜类(0.50±0.12)mg/kg(n=68),豆类为(0.96±0.36)mg/kg和薯(干)片(l.76±0.96)mg/kg。稀土矿区植物体中稀土元素的分布特征表明(王玉琦等 1997),稀土矿区植物体内的稀土元素含量较高,铁芒萁(Dicranopteris dichotoma)叶中的总稀土含量可达3000 mg/kg。植物体各部位的稀土含量分布一般为根>叶>茎。矿区铁芒其幼叶的醚溶物(脂肪、色素和蜡等)和碱溶物中稀土含量明显高于矿区和非矿区的成熟叶片,表明稀土元素很可能参与了植物的生理活动。

少量稀土的使用在土壤中积累甚少,因此,短期内不致引起环境问题和生态问题,但年复一年的长期使用下去,不断地在土壤中积累,会不会发生环境和生态问题必须引起高度的重视(丁士明等 2004)。一些试验表明,稀土用量过高或剂量过大,会对植物和微生物产生明显的影响,对植物生长有显著的抑制作用,甚至使植物枯死。稀土对植物的毒害症状主要发生在植株中下部的叶片,中毒时叶尖开始黄化、枯焦,以后沿叶沿向下发展,与缺钾症状相似,但整个叶片无斑点症状,从而区别于缺钾的症状表征。

(三)稀土对土壤微生物的影响

稀土对植物的各种促进和抑制效应实际上是稀土对植物各种直接和间接作用的结果,包括对土壤微生物作用的综合结果。一般情况下,进入土壤的重金属元素在低浓度时对土壤微生物产生刺激作用,在高浓度时产生抑制、毒害作用。

唐欣昀等(1997,1998)在室内用黄褐土来模拟稀土La和Ce的积累对土壤微生物的影响,发现制备的土样在风干储存过程中,随着稀土积累量的加大,细菌总数有不同程度的下降。放线菌数量在低积累量时有刺激作用,随着积累量的加大,刺激作用减弱,并逐步转为抑制作用。一般情况下,土壤微生物各类群对重金属污染的敏感性依序为放线菌>细菌>真菌,而对稀土的敏感性却为细菌>放线菌>真菌。在小区稀土试验中,真菌和放线菌生物量分别增加了10倍和2-3倍,细菌变化不大。然而,研究发现稀土虽然刺激了真菌总数增加,但稀土胁迫作用却淘汰了敏忍菌种,导致抗性种类数量增加,改变了真菌的生态结构。在稀土高积累土样中,分解纤维素细菌,分解纤维素真菌和氨化微生物几种生理类群的生态结构也发生了明显的变化。

从已有研究报道的结果看,稀土元素在低浓度时对一些病原菌有刺激作用,但在高浓度时都有不同程度的抑制作用,且对病原菌酶活性也产生一定的影响。稀土元素对某些固氮菌菌体的增殖、固氮活性和激素有较明显促进作用。
土壤中稀土元素的研究无论在地学、环境科学和生命科学中都有重要的意义。但许多问题,特别是对环境的长远影响目前尚无定论。

陈祖义等(2000)在实验的基础上并结合有关研究对稀土农业应用所提出的建议认为:

1) REE不宜作为化肥的“添加剂”随化肥施用,这不仅使REE用量成倍增加,而且会打乱REE原有的有效使用规律;

2) REE在动物体内具有明显的蓄积性,且其排泄物进入环境后可能产生次生污染,因此,作为饲(饵)料添加剂应从缓发展;

3)对REE具有选择性吸收的植物(如甘薯、苋菜、空心菜、红皮菜、慈菇、荸荠和水芹菜等),以及食用时免洗或少洗的食用植物(如茶叶、食用菌和草莓等)应尽量少用或不用,以免人们从多个渠道超常摄入REE;

4)继续重视土壤-植物系统中REE行为与效应的研究。

相关链接:稀土元素在土壤中的吸附、解吸与形态

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