1、砷對于植物光合作用的影響砷的簡介砷，俗稱砒，是一種類金屬元素，在化學元素周期表中位于第4周期、第 VA族，原子序數33,元素符號As，單質以灰砷、黑砷和黃砷這三種同素異形體 的形式存在。砷元素廣泛的存在于自然界，共有數百種的砷礦物是已被發現。砷 與其化合物被運用在農藥、除草劑、殺蟲劑，與許多種的合金中。其化合物三氧 化二砷被稱為砒霜，是種毒性很強的物質。砷對植物的外部毒害癥狀大量研究表明，土壤中微量As可刺激植物的生長發育，而過量As則危害植 物的生長。目前在解釋As刺激植物生長的作用機制方面有兩種不同觀點，一種 認為砷化合物可起還原作用，能提高植物細胞中氧化酶的活性，從而起到促進生 長的作用

2、；另一種認為是由于砷化合物殺死了對植物有害的病菌或抑制其繁殖所 致As中毒阻礙植物生長的癥狀首先表現在葉上，受害葉片脫落，其次是根部伸 長受到阻礙，致使植物的生長發育受到顯著抑制。另有研究表明，無機As主要 影響水稻的營養生長，而有機As則主要影II向水稻的生殖生長As對植物的毒害 癥狀因植物種類而異，不能耐受As的植物表現出諸如植物生長和產量減少、根 變色、質壁分離、萎蔫、葉尖和葉緣壞死等癥狀。砷對植物光合作用的影響神對葉綠體的影響As脅迫下植物出現毒性癥狀是由于葉綠素降解、葉綠體功能失調而不能進 行光合作用所致。葉綠體是植物進行光合作用的主要細胞器，As會損傷其超微 結構。在5mg / L

3、As3處理12天時發現葉綠體外膜破損。As脅迫下，泥炭薛和石 斛植物細胞內類囊體破裂和膨脹，且有淀粉粒的累積。葉綠素含量是影響光合作 用的物質基礎。葉綠素含量是影響光合作用的物質基礎。在一定范圍內，葉綠素 含量與光合作用呈正相關關系，葉綠素含量越高，光合作用越強；但當葉綠素含 量超過一定限度后，對光合作用便無影響。As能取代葉綠素分子中的Mg離子并 干擾有關葉綠素合成酶的活性，使葉綠素合成受阻，同時增加了葉綠素分解酶的 活性，使葉綠素分解。研究發現，神酸鹽在玉米中會減少葉綠素的生物合成。在 春小麥和燕麥中也發現類似結果。此外，亞神酸鹽也能使葉綠素合成受阻。宋東 杰等研究了經不同濃度As”處理的

4、莼菜，發現其冬芽葉色變黃失綠，葉綠素含 量隨As”濃度的增高而逐漸減少。As也影響葉綠素分子的比例。Paivoke等研 究了 As對豌豆葉綠素含量的影響，結果顯示葉綠素的含量雖增加，但葉綠素a 與葉綠素b的比率下降。As處理時龍須草葉綠素含量隨As處理濃度的增加呈現 先升后降的趨勢，但其總葉綠素含量和葉綠素a/b比值均低于對照。As對植物 葉綠素含量的影響也因植物種類而異。李道林等對四季葉片葉綠素含量分析表明， 凡對土壤進行加As處理，單位面積四季豆葉片的葉綠素含量均隨著As濃度的提 高而增加。j單位面積葉片葉綠索含量越高，葉片數反而越少，說明葉片發育受 阻，葉綠素含量越高，發育受阻越嚴重，所

5、以隨著As濃度的增加四季豆葉片的生長越慢。此外，研究發現As對紫背浮萍葉綠素含量影響比Cd、Cu小，As濃 度為0. 03mg/L時該植物葉綠素含量最低，其余濃度（O. 09-0. 36mg / L）葉綠 素含量呈略微增高趨勢，且受As毒害的浮萍主要表現為邊緣失綠以及根系變短砷對光合速率（強度）的影響As對植物光合速率的影響，視植物種類、不同發育階段以及外界環境條件 而定。同一植物不同生育時期，As對光合作用的影響不一。植物根系吸收As進 入體內，引起植物體內營養元素的不平衡，造成代謝失調，抑制植物生長，從而 減少葉的同化面積，縮短葉的壽命，造成光合速率下降；As引起氣孔開度減少 甚至關閉，C

6、O：不能進入葉片，葉片內淀粉的水解作用加強，光合產物轉運又較 緩慢，結果造成糖分累積，呼吸消耗增加等，引起光合速率降低。As對光合作用過程的影響作為P的同族元素，化學性質類似，As能經P轉運系統通過質膜，一旦進 入細胞質，便能與P發生競爭反應，例如，它能取代ATP（光反應中最早的相對 穩定的一種產物）的P而形成不穩定的ADPAs，從而對細胞能量流動產生干擾。 因此，As的毒性主要源于對P代謝的干擾。研究表明，增加土壤中的As量可減 少卡諾拉（Canola）幼苗對P的吸收。As干擾作物對P的代謝途徑，As毒害可使 作物對P吸收的通道關閉。然而，P、K等元素參與糖類代謝，缺乏時便影響糖 類的轉變和

7、運輸，這樣也就間接抑制了光合作用；同時，P也參與光合作用中間 產物的轉變和能量傳遞，所以對光合作用的影響很大。植物生長發育缺乏所必需 的能源，嚴重毒害下可導致細胞死亡。As可通過P的通道進入植物體，因此生 長在As污染土壤的植物會大量吸收As進入體內.神與土壤環境的相互影響神對土壤微生物總數的影響有關投加不同濃度砷的盆栽土壤中細菌、真菌及放線菌數量列于表2.從中 看出，神對三大菌的數量均有不同程度的抑制作用，以對細菌和放線菌的影響明 顯，當神的投加量在5040mg/kg，即可使細菌總數降低50%,隨神投加量的增加, 放線菌存活率呈下降趨勢，當神投加量60mg/kg時，即可使其數量降低50%.神

8、對 真菌的影響規律不很清晰，這可能與誘導抗性菌株的出現有關。表2a,對土切微生物總數的影響（存活率.%）HIT投加量 (mg / kg)0510204060100200細 tE10030.3417020260.8神對土壤酶活性的吹59631 1113220295270脈爆、磷酸酶和蛋白酶屬于水解酶系,它們參與土壤中有機物質的轉化 把高降磷分子化合物水解為植物和微生物可利用的無機營養物質.因此,研究這些酶活性的變化對于了解土壤生態系統質量狀況有重要意義。表3列出了神污染土壤中三 種酶的活性.從中可見，神對脈酶活性有一定抑制作用，當投加神量l0mg/kg時, 脈酶活性就有所下降，但變化不呈規律性;

9、神對堿性磷酸酶活性的影響也很明顯, 當砷投加量為30mg/kg時,即可使酶活性下降50%以上;當砷投加量為10 20mg/kg時,蛋白酶活性抑制率達25%以上.土壤環境的pH對神的影響根際pH值升高會造成AsV的可溶性增加，反之則會降低AsV的可溶性。在 砷污染的土壤上施用NO；會造成根際pH值升高，從而使AsV的可溶性增加。共投加碑*(mg/kg)臊網活性珠性磷酸酵活性蛋白初活性nh4-n (mg / 100g - 24h)相對活性 (%)(mg / 100g 土 24h)相酎活性 (%)曉氮酸 (mg / g 24h)相對活性 (%)Q77.83J0072.861007.861001051

10、.176S.7一一0.8610.92063.7981.957.2】78.53.4343.63023.7332.610.1012S.54051.2965 919.7827.22.0626.26074.0S95.19.85123.310062.5880,40J60.227.5495J碑對土填藤耳.隙性履瞄和蛋白酸活性的影響事3固定生固氮導致植物根際酸化,，會使AsV固定在土壤中。，根系分泌 物能夠活化土壤中的磷。由于砷和磷在元素化學周期表中位于同一主族，地球化 學行為十分相似，因此推測植物根系的碳分泌物在根際砷的活化過程中也起到了 很重要的作用。如砷超積累植物蜈蚣草根際可溶性碳的增加提高了土壤中砷

11、的生物有效性舊。土壤環境的Eh對神的影響Eh也是影響土壤中砷行為的重要因素。對陸生植物來說，由于根系的呼吸 作用使根際Eh下降，可能導致AsV向Asm轉化，從而提高砷在土壤中的活性和 毒性。但對水生植物來說，由于體內有通氣組織，因此在根系周圍會形成一個富 氧環境，從而將有害的Asm轉化固定為AsV，減輕對植物的危害。但是用砷污染 的水灌溉水稻，其根際土壤溶液中主要的砷形態仍是Asm，其它的AsV、單甲基 砷酸(MMA)、二甲基砷酸(DMA)也有相當數量，這可能是由于水稻根際的氧不足以 將Asm氧化為AsV。AsV對水稻根系表面的鐵膠膜有很高的親和力，與三價鐵反 應形成難溶性鐵砷化合物，可以降低

12、砷對植物的毒害。螟蚣草的回收利用蜈蚣草是砷污染土壤的典型生態修復植物，相關植物修復技術已成功應用于 土壤中砷的去除。蜈蚣草修復污染的土壤后，體內砷含量最高可達到植物體干重 的2.34%。隨著蜈蚣草修復土壤研究的不斷深入，含砷蜈蚣草產量逐年加大， 如何安全處置這些廢物，成為近年的研究熱點。砷酸銅作為制備木材防腐劑的重 要原料，在國外得到廣泛應用伊101。隨著我國木材防腐劑的開發，砷酸銅也將 具有良好的應用前景。因此，利用含砷蜈蚣草制備砷酸銅回收砷，不僅可以有效 處理大量的含砷蜈蚣草，同時可制備具有市場價值的砷酸銅，以期實現砷的生態 修復植物收獲物的安全處置和資源化利用。濕法浸提回收螟蚣草中的神將蜈蚣草超聲波震蕩時間120min、溫度40C、V酸：V水為1： 6、固液比l：10。浸提液經次亞磷酸鈉還原回收砷，還原率高達99. 2%,最終產品砷的純度 為96. 39%，精細加工后可作為化工產品使用。3NaH2PO2+2H3AsO3=2Asl+3NaH;PO3HiOSNaH2PO2+2H3AsO4-2A