《环境生物学孔繁翔》课后习题答案及复习重点.doc

环境生物学第一章 环境污染的生物效应 1.概念解释环境污染：有害物质或因子进入环境，并在环境中扩散、迁移、转化，使环境系统的结构和功能发生改变，对人类以及其它生物的生存和发展产生不利影响的现象。环境生物效应：各种环境因素变化而导致生态系统变异的效果。污染源：向环境排放有害物质或对环境产生有害物质的场所、设备和装置。或造成环境污染的污染物发生源。污染物：进入环境后使环境的正常组成结构、状态和性质发生变化，直接或间接有害于人类生存和发展的物质，是造成环境污染的重要物质组成。优先控制污染物：由于有毒物质品种繁多，不可能对每一种污染物都制定控制标准，因而提出的在众多污染物中筛选出潜在危险大的作为优先研究和控制的对象。污染物形态：环境中污染物的外部形状、化学组成和内部结构的表现形式。污染物迁移：污染物在环境中发生的空间位置的移动及其引起的富集、分散、消失的过程。污染物转化：污染物在环境中通过物理、化学或生物的作用改变形态或转变为另一种物质的过程。2.污染物在环境中的迁移方式和转化途径。迁移方式：机械迁移（水、气、重力）；物理化学迁移（最重要的形式）；生物迁移（吸收、代谢、生长、死亡等）。转化途径（转化形式有物理、化学、生物转化）在大气中，以光化学氧化、催化氧化反应为主；在水体中，氧化还原作用，配合作用，生物降解作用；在土壤中，生物降解为主。3.什么是生物转运？污染物透过细胞膜的方式。生物转运：环境污染物经各种途径和方式同生物机体接触而被吸收、分布和排泄等过程的总称。方式：被动转运（简单扩散和滤过）；特殊转运（主动运输和易化扩散）；胞饮作用（吞噬作用）。4.什么是污染物在体内的的生物转化？生物转化过程和主要反应。污染物在体内的的生物转化：外源化合物进入生物机体后在有关酶系统的催化作用下的代谢变化过程。过程：一般分为I、II两个连续的作用过程。在过程I（相I反应）中，外源化合物在有关酶系统的催化下经由氧化、还原或水解反应改变其化学结构，形成某些活性基团或进一步使这些活性基团暴露。在过程II（又称相II反应）中，相I反应产生的一级代谢物在另外的一些酶系统催化下通过上述活性基团与细胞内的某些化合物结合，生成结合产物，极性有所增强，利于排出。主要反应：相I反应：氧化反应，还原反应，水解反应；相II反应：葡萄糖醛酸化，硫酸化，甲基化等等。相II反应：又叫结合反应，指在酶的催化下，外源化合物的相I反应产物或带某些基团的外源化合物与细胞内物质的结合反应。MFO的组成和作用：由细胞色素P450、NADPH细胞色素P450还原酶和磷脂组成，具有代谢非极性的亲脂性有机化合物的作用。5.什么是生物浓缩、生物积累、生物放大、浓缩系数，生物浓缩的机理。生物浓缩：生物机体或处于同一营养级上的许多生物种群，从周围环境中蓄积某种元素或难分解的化合物，使生物体内该物质的浓度超过环境中的浓度的现象。生物积累：生物在其整个代谢活跃期通过吸收、吸附、吞食等各种过程，从周围环境中蓄积某种元素或难分解的化合物，以致随着生长发育，浓缩系数不断增大的现象。生物放大：在生态系统中，由于高营养级生物以低营养级生物为食物，某种元素或难分解化合物在生物机体中的浓度随着营养级的提高而逐步增大的现象。浓缩系数：BCF，指生物体内某种元素或难分解的化合物的浓度同它所生存的环境中该物质的浓度的比值。（可用以表示生物浓缩的程度）机理：污染物通过生物呼吸、食物和皮肤吸收等多种途径进入生物体内，然后通过血液循环分散至生物体的各个部位，被生物的多种器官和组织吸收浓缩。生物各种器官和组织对某污染物的浓缩程度，取决于该物质在血液中的浓度，生物组织与血液对该物质的亲合性的差异以及生物组织对该物质的代谢。6.生物对环境有哪些污染效应？其污染后果如何？ 生物污染：对人和生物有害的微生物、寄生虫等病原体和变应原等污染水、气、土壤和食品，影响生物产量和质量，危害人类健康，这类污染称为生物污染。（附加）生物对环境的污染效应有：病原微生物使人、家禽、家畜和植物致病；水体富营养化影响水体外观、气味、水生生物，产生毒素，污染饮用水；微生物代谢物污染，如H2S气体难闻且使人中毒，酸性矿水危害周围生物，硝酸和亚硝酸致病致癌，微生物毒素污染食品。7.阐述微生物对金属汞、砷的生物转化。汞Hg：在有氧条件下，某些细菌使元素汞氧化或使二价汞还原为元素汞；在甲基钴氨素参与下使汞甲基化；汞的甲基化与其脱甲基化过程保持动态平衡。砷As：某些细菌氧化亚砷酸盐为砷酸盐，毒性减弱；在土壤中三价砷氧化为五价；霉菌使砷化物甲基化形成剧毒的三甲基砷。第二章 污染物对生物的影响 1.何谓酶的诱导和抑制作用？举例说明污染物对酶的诱导和抑制作用。诱导作用：污染物使酶的合成速度增加或降低酶蛋白的分解。举例：被多氯联苯和多环芳烃污染的河水对鱼的混合功能氧化酶（CYP1A1）具有诱导作用。抑制作用：污染物与酶的中心功能基团结合而抑制酶的活性。举例：DDT对Na+/K+ ATPase（腺三磷酶）和Mg-ATPase有抑制作用。2.阐述污染物对生物大分子的影响。污染物及其活性代谢物可直接与生物大分子反应，共价结合（蛋白质、核酸、脂肪酸等），导致生物大分子的化学性损伤，从而影响生物大分子的功能，引起一系列生物学反应，产生毒性效应。抑制生物大分子的合成。3.污染物在细胞水平上的影响有哪些？表现为对细胞结构和功能的改变：引起细胞膜脂过氧化作用导致细胞膜损伤；影响细胞膜的离子通透性；与细胞膜上受体结合，干扰受体正常生理功能（细胞膜）。引起线粒体膜和嵴形态结构的改变，影响氧化磷酸化和电子传递功能；污染物经代谢活化产生自由基，导致内质网结构和微粒体膜的一些重要组分（如MFO）的破坏；阻碍叶绿素合成，加速叶绿素分解，破坏叶绿体超微结构，影响光合作用；影响微管、微丝、高尔基体等其他细胞器（细胞器）。4.什么是靶器官？污染物对生物组织器官的影响。靶器官：污染物进入机体后，对各器官并不产生同样的毒作用，而只对部分器官产生直接毒作用，这些器官称为靶器官。影响：植物吸收大气污染物后，导致叶组织的坏死，表现为叶面出现点、片伤害斑，造成叶、蕾、花、果等器官的脱落；农药污染也能对植物器官和组织产生影响。对动物组织器官的影响较为复杂，如Pb损害造血器官和神经系统，Cd影响肝脏和肾脏，引起骨痛病；Hg引起水俣病，影响神经系统。5.什么是行为毒性？污染物对水生生物行为的影响。行为毒性：当一种污染物或其他因素（温度、光照、辐射等）使得动物一种行为改变超过正常变化的范围时，产生行为毒性。影响：影响回避行为，使生物的分布区系改变，打乱原有的生态系统系统平衡；影响捕食行为，造成获得的资源减少，进一步导致生物发育和繁殖受阻；影响学习行为；影响警惕行为，增加生物死亡率，导致种群数量下降；影响社会行为。对鸟类（有机磷农药）：姿态效应的改变，对领地的失控，不能照顾后代等。（加）6.环境激素有哪几类？环境激素的危害。环境激素：环境中存在一些天然物质和人工合成的环境污染物具有动物和人体激素的活性，这些物质能干扰和破坏野生动物和人的内分泌功能，导致野生动物繁殖障碍，甚至能诱发人类的重大疾病，这些物质被称为环境激素。（此题中可略去）种类：天然雌激素和合成雌激素；植物雌激素；具有雌激素活性的环境化学物质。危害：可使野生动物的性发育和雄性生殖器异常；使鱼类等发生性逆转，导致繁殖成功率下降；引起人体多种形式的雄性生殖系统发育障碍；与人类许多重大疾病的发生有关。7.何谓优势种？敏感种？种的多样性？优势种：在群落中优势度大的物种。敏感种：对环境条件变化反应敏感的物种。种的多样性：群落中物种的数目（丰富度）和各物种的相对密度（群落的异质性）。8.何谓协同作用、相加作用、独立作用、拮抗作用？协同作用：两种或两种以上化学污染物同时或数分钟内先后与机体接触，其对机体产生的生物学作用强度远远超过它们分别单独与机体接触时的生物学作用的总和。相加作用：多种化学污染物混合所产生的生物学作用强度等于其中各化学污染物分别产生的作用强度的总和。独立作用：多种化学污染物各自对机体产生毒性作用的机理不同，互不影响。拮抗作用：两种或两种以上的化学污染物同时或数分钟内先后输入机体，其中一种化学污染物可干扰另一种化学污染物原有的生物学作用，使其减弱，或两种化学污染物相互干扰，使混合物的生物作用或毒性作用的强度低于任何一种单独输入机体的作用强度。9.什么是抗氧化防御系统？其作用是什么？需氧生物在长期进化中发展出的防御过氧化损害的系统。（由GSH，VC，VE，GPx，SOD，Ct等组成）作用：控制由体内代谢产生的活性氧，消除活性氧对机体的伤害作用；在一定范围内清除氧化还原循环产生的大量活性氧。第三章 污染物的生物效应检测 1.什么是生物测试？生物测试的基本类型。指系统地利用生物的反应测定一种或多种污染物或环境要素单独或联合存在时，所导致的影响或危害。基本类型：短期生物测试、中期生物测试、长期生物测试。2.受试生物的选择条件。对试验毒物或因子具有敏感性；地理分布广泛，数量多，易获得；具有重大生态学价值；易于培养和繁殖；生物学背景资料丰富，已被清楚了解；对试验毒物或因子的反应能被测定，并有标准测定方法或技术；具有重要经济价值和旅游价值并考虑与人类食物链的联系；考虑受试生物的个体大小和生活史长短；考虑是否曾经受污染；等。（选其中几个）3.半数致死剂量、蓄积系数、最大无作用剂量和最小有作用剂量。半数致死剂量：LC50，能引起一群动物的50%死亡的最低剂量。蓄积系数：分次给受试物后引起50%受试动物出现某种毒效应的总剂量（LD50（n）与一次给受试物后引起50%受试动物出现同一效应的剂量（LD50（1）的比值，即蓄积系数K=LD50（n）/ LD50（1）最大无作用剂量：化学物在一定时间内，按一定方式与机体接触，按一定检测方法或观察指标，不能观察到任何损害作用的最高剂量。最小有作用剂量：能使机体发生某种异常变化所需的最小剂量（即，能使机体开始出现某种毒性反应的最低剂量）。4.急性毒性试验和慢性毒性试验的一般程序。急性：选择受试生物；预试验及确定剂量组；染毒方式；观察指标；确定LD50；试验结果评价。慢性：选定试验动物并分组；确定染毒剂量和实验期限；选定染毒途径；观察指标；试验评价。5.致突变、致畸效应和致癌效应的基本概念。致突变：某些物质引起生物体的遗传物质发生基因结构改变的作用。致畸效应：致畸物通过母体作用于胚胎而引起胎儿畸形的现象。致癌效应：环境中的物理、化学、生物等因素作用于生物体引起生物体发生肿瘤的作用。6.致畸物的致畸作用具有什么毒理学特点？这些特点在致畸试验中有什么意义？毒理学特点：胚胎与致畸物发生接触时，可因胚胎所处的发育阶段不同而呈现不同敏感性；种属差异在致畸作用中较为明显，不同种系的动物呈现不同的敏感性。意义：同种动物重复试验和多种动物实验结果的一致性才可对受试物的致畸作用有助于作出比较可靠的结论；由于动物的种系间存在差异，不能根据一种动物的致畸性而简单推论对人类一定具有致畸作用。7.微宇宙的基本概念，举例说明微宇宙试验的设计。微宇宙：是自然生态系统的一部分，包含生物和非生物的组成及其过程，能提供自然生态系统的群落结构和功能。标准化水生微宇宙设计举例：时间（64天）；实验容器（4L广口瓶）；实验生物（10种藻类，4种无脊椎动物，1种细菌）；环境条件（温度、光照、pH等）第四章 环境质量的生物监测与生物评价 1.生物检测与化学测试相比有哪些优点？存在哪些不足？优点：能直接反映出环境质量对生态系统的影响；能综合反映环境质量状况；具有连续监测的功能；监测灵敏度高；价格低廉，不需购置昂贵的精密仪器；不需要繁琐的仪器保养及维修等工作；可以在大面积或较长距离内密集布点，甚至在边远地区也能布点进行监测。不足：不能像理化监测仪器那样迅速作出反应；不能像一起那样能精确地监测出环境中某些污染物的含量，生物监测通常只是反映各监测点的相对污染或变化水平。生物监测：利用生物个体、种群或群落对环境污染或变化的反应阐明环境污染状况，从生物学角度为环境质量的监测和评价提供依据。（加）2.大气污染的生物检测方法有哪些？指示植物；现场调查法；植物群落监测法；现场盆栽定点监测法；地衣、苔藓监测法；微核技术的应用；污染量指数法；大气污染的综合生态指标。3.水污染的生物监测方法有哪些？细菌学监测（通常以大肠菌群为指标）；浮游生物检验法；底栖大型无脊椎动物监测法；微型生物群落监测法。4.如何进行水环境的生物学评价？水体受到污染后，对生存于其中的生物产生影响，生物也对此做出不同的反应和变化，其反应和变化是水环境评价的良好指标，这是水环境质量的生物学评价的基本依据和原理。主要的评价方法有：一般描述对比法；指示生物法；污染生物系统；生物指数；种的多样性指数；生产力分析；残留量指数和富集系数。5.化学品生态风险评价的定义、基本内容和评价程序。定义：确定环境中的化学品对非人群生态系统不利影响的概率和大小，以及这些风险可接受程度的过程。基本内容：暴露评价、受体分析、危害评价、风险表征。评价程序：危害识别、暴露反应估算、暴露评价、风险表征。6.生物标志物的定义、种类以及在监测中的作用。定义：亚个体和个体水平上既可以测定污染物暴露水平，也可以测定污染物效应的生理和生化指标。种类：暴露生物标志物，效应生物标志物。作用：能在最早期阶段发现污染物的危害，起到预警系统的作用；预测污染物对另一个物种的影响更加准确和精确，可用低等物种来预测高等物种；可以反映特定环境中的生物体在生理上是否正常，起到环境诊断的作用；反应一般较为快速，通常在48h可表现出来。7.环境质量和生态环境质量以及它们的基本内涵。环境质量：在一个具体的环境内，环境的总体或环境的基本要素对人群的生存和繁衍及社会经济发展的适宜程度，是反映人类的具体要求而形成的对环境的性质及数量进行评定的一种概念。基本内涵：环境质量指自然环境质量和社会环境质量两个方面，包括物理的、化学的和生物的质量，又可具体划分为大气环境质量、水环境质量、土壤环境质量、生物环境质量等。生态环境质量：除人口种群以外的生态系统中不同层次的生物组成的生命系统在人为作用下所发生的好与坏的变化程度或总变化状态。基本内涵：生态环境质量是从生态系统的层次上，研究系统各组分，特别是有生命组分的质量变化规律和相互关系，以及人为作用下结构和功能的变化情况，从而评定其环境质量的优劣，其综合性很强。环境生物学一填空1.污染物在环境中的迁移方式主要有 机械迁移 、 物理-化学迁移、 生物迁移 2.污染物在水体中转化的主要途径有 氧化还原作用 、 配合作用 、 生物降解 作用。3.环境污染物透过生物膜的生物转运过程，主要分为 被动转运、特殊转运 和 胞饮作用 三种形式。4.大多数动物对污染物的吸收主要通过 呼吸系统吸收 、 消化管吸收 、 皮肤吸收 三条途径。5.污染物对生物的不利影响最先作用于 细胞膜 。6.污染物进入机体后导致的生物化学变化包括： 防护性 反应和 非防护性 反应。7.酶抑制作用可分为 可逆 和 不可逆 抑制作用两大类。8.多种化学污染物的联合作用通常分为协同作用、相加作用 、独立作用 和 拮抗作用 4种类型。9.环境效应按环境变化的性质可分为 环境生物效应 、 环境化学效应、 环境物理效应 10.污染物进入环境的途径：自然界释放、人类活动过程中的无意释放和人类活动过程中故意应用。11.环境中微生物对金属的转化，主要是通过 氧化还原 和 甲基化 作用12.环境激素主要包括天然激素和合成激素、植物雌激素 、和具有雌激素活性的环境化学物质等三类。13.影响生物测试结果的主要因素有：受试生物 、试验条件 和不同的实验室。14.水污染的生物监测方法有：水污染的 细菌学监测 ；浮游生物监测法；底栖大型无脊椎动物监测法和 微型生物群路 监测法。15.污染物对群落的影响表现在：污染物可导致群落 组成 和 结构 的改变。16.环境污染的“三致作用”是指环境污染具有使人或哺乳动物致癌、致畸 和 致突变 的作用。17.毒性试验常用参数EC50和IC50分别表示能引起50%受试生物的某种效应变化的浓度和能引起受试生物的某种效应50%抑制的浓度。18.现代生物技术的核心基础是基因工程。二、名词解释1.环境生物效应：各种环境因素变化而导致生态系统变异的效果。2.污染物转化：污染物在环境中通过物理的、化学的或生物的作用改变其形态或转变为另一种物质的过程。行为毒性：当一种污染物或其他因素（如温度、光照、辐射）使得动物一种行为改变超过正常变化的范围。3.环境激素：具有动物和人体激素的活性，能干扰和破坏野生动物和人内分泌功能，导致野生动物繁殖障碍，甚至能诱发人类重大疾病的天然物质或人工合成的环境污染物4.共代谢：只有在初级能源物质存在时才能进行的有机化合物的生物降解过程。5.生物标志物：用于监测和评价能够导致生物有机体的生物化学和生理学改变的化学污染物。6.生物测试：系统地利用生物的反应测定一种或多种污染物或环境因素单独或联合存在时，所导致的影响或危害。7.活性污泥：微生物群体及它们所依附的有机物质和无机物质的总称。8.生态工程：人工设计的、以生物种群为主要结构组分、具有一定功能的、宏观的、人为参与调控的工程系统。9.生物修复：利用生物将土壤、地表及地下水或海洋中的危险性污染物现场去除或降解的工程系统。10.生物浓缩系数：生物体内某种元素或难分解的化合物的浓度同它所生存的环境中该物质的浓度比值，可用以表示生物浓度的程度。11.抗氧化防御系统：在长期进化中，需氧生物发展防御过氧化损害的系统12.氧垂曲线：在河流受到大量有机物污染时，由于有机物这种氧化分解作用，水体溶解氧发生变化，随着污染源到河流下流一定距离内，溶解氧由高到低，再到原来溶解氧水平，可绘制成一条溶解氧下降曲线，称之为氧垂曲线。13.协同作用：两种或两种以上化学污染物同时或数分钟内先后与机体接触，其对机体产生的生物学作用强度远远超过它们分别单独与机体接触时所产生的生物学作用的总和。14.蓄积毒性作用：低于中毒阈剂量的外来化合物，反复多次对与机体持续接触，经一定时间后使机体出现明显的中毒表现15.指示生物：是指环境中队某些物质能产生各种反应或信息而被用来监测和评价环境质量的现状和变化的生物。16.BOD：水中有机物由于微生物的生化作用进行氧化分解，使之无机化或气体化时所消耗水中溶解氧的总数量，即生化需氧量。17.生物降解：复杂的有机物质被生物降解成为低分子量产物的过程18.人工湿地：根据自然湿地模拟的人工生态系统19.环境污染：有害物质或因子进入环境，并在环境中扩散、迁移、转化，使环境系统的结构和功能发生改变，对人类以及其它生物的生存和发展产生不利影响的现象。20.环境生物效应：各种环境因素变化而导致生态系统变异的效果。21.污染源：向环境排放有害物质或对环境产生有害物质的场所、设备和装置。或造成环境污染的污染物发生源。22.污染物：进入环境后使环境的正常组成结构、状态和性质发生变化，直接或间接有害于人类生存和发展的物质，是造成环境污染的重要物质组成。23.优先控制污染物：由于有毒物质品种繁多，不可能对每一种污染物都制定控制标准，因而提出的在众多污染物中筛选出潜在危险大的作为优先研究和控制的对象。24.污染物形态：环境中污染物的外部形状、化学组成和内部结构的表现形式。25.污染物迁移：污染物在环境中发生的空间位置的移动及其引起的富集、分散、消失的过程。26.污染物转化：污染物在环境中通过物理、化学或生物的作用改变形态或转变为另一种物质的过程。27.协同作用：两种或两种以上化学污染物同时或数分钟内先后与机体接触，其对机体产生的生物学作用强度远远超过它们分别单独与机体接触时的生物学作用的总和。28.相加作用：多种化学污染物混合所产生的生物学作用强度等于其中各化学污染物分别产生的作用强度的总和。29.独立作用：多种化学污染物各自对机体产生毒性作用的机理不同，互不影响。30.拮抗作用：两种或两种以上的化学污染物同时或数分钟内先后输入机体，其中一种化学污染物可干扰另一种化学污染物原有的生物学作用，使其减弱，或两种化学污染物相互干扰，使混合物的生物作用或毒性作用的强度低于任何一种单独输入机体的作用强度。31.优势种：在群落中优势度大的物种。32.敏感种：对环境条件变化反应敏感的物种。33.种的多样性：群落中物种的数目（丰富度）和各物种的相对密度（群落的异质性）三、简答题1、简述微生物对金属汞、砷的生物转化。答：汞Hg：在有氧条件下，某些细菌使元素汞氧化或使二价汞还原为元素汞；在甲基钴氨素参与下使汞甲基化；汞的甲基化与其脱甲基化过程保持动态平衡。砷As：某些细菌氧化亚砷酸盐为砷酸盐，毒性减弱；在土壤中三价砷氧化为五价；霉菌使砷化物甲基化形成剧毒的三甲基砷。2、污染物在细胞水平上的影响有哪些？答：一、对细胞膜的影响。首先，污染物引起膜脂的过氧化作用导致细胞膜的损伤。其次，污染物可影响细胞膜的离子通透性。再者，污染物与细胞膜上的受体结合，干扰受体正常的生理功能。二、对细胞器的影响。线粒体 污染物可以引起细胞线粒体膜和嵴的形态结构的改变，而且影响线粒体的氧化磷酸化和电子传递功能。光面内质网 污染物经代谢活化产生自由基，可导致内质网结构和微粒体膜的一些重要组分如混合功能氧化酶的破坏。粗糙内质网 多种结构的化学致癌物，能引起粗糙内质网上的核糖体脱落，导致蛋白质合成控制的改变。3、生物监测与化学测试相比有哪些优点？存在哪些不足？答：优点：能直接反应环境质量对生态系统的影响。 不需要购置昂贵的仪器及进行仪器保养和维修。 可大面积或长距离内密集布点。缺点：反应不够迅速，无法精确检测某些污染物的含量，精度不高。 易受环境因素的影响，如季节和地理环境等。4、好氧生物处理与厌氧生物处理有哪些主要区别？答：（1）起作用的微生物群种不同 （2）产物不同 （3）反应速度不同 好氧分解速度快，厌氧分解转化速度慢，效率低，时间长（4）对环境条件要求不同 好氧生物处理要求充足供氧，对其它环境条件要求不太严格；厌氧生物处理要求绝对厌氧环境，对其它环境条件（如pH值，温度等）要求甚严，一般要求有机物浓度>1000mg/l。（5）受氢体不同。好氧生物以分子态氧为受氢体，厌氧生物以化合态盐、碳、硫、氮为受氢体5、请叙述基因工程的基本过程以及所涉及的重要工具酶。答：基本过程：1.制备目的基因 2.选择合适的载体，将目的基因与载体相连接生成重组DNA分子 3.将重组DNA分子导入受体 4.对目的基因的筛选和检测 5.目的基因在受体细胞的表达重要工具酶：限制性内切酶、 DNA连接酶6、什么是水体自净？自净过程中主要发生了哪些作用？可根据哪些指标判断水体自净程度？答：受污染的水质自然地恢复原样的现象成为水体自净发生的作用：物理作用：稀释、沉降 化学作用：氧化、还原、凝聚 生物作用判断指标：1.有机物的浓度 2.生物的相 3.溶解氧的浓度7、简述污染物对生物大分子的影响。答：污染物及其活性代谢产物可直接与生物大分子反应，共价结合，导致生物大分子的化学性损伤，从而影响生物大分子的功能，引起一系列生物学反应，产生毒效应8、在生物测试中，受试生物一般应符合哪些条件？答：. 受试生物对试验毒物或因子具有敏感性.受试生物应具有广泛的地理分布和足够的数量，并在全年中在某一实际区域范围内可获得.受试生物应是生态系统的重要组成，具有重大的生态学价值.在实验室内易于培养和繁殖受试生物应具有丰富的生物学背景资料，人们已经清楚了解受试生物的生活史、生长、发育、生理代谢等.受试生物对试验毒物或因子的反应能够被测定，并具有一套标准的测定方法或技术.受试生物应具有重要的经济价值和旅游价值，应考虑人类食物链的联系9、厌氧生物处理废水的原理是什么？简述厌氧发酵的生化过程。答：原理：利用厌氧微生物在缺氧并且在所需要的营养条件和环境条件下分解有机污染物，产生甲烷和二氧化碳。生活过程：1.水解阶段 2.酸化阶段3.甲烷化阶段10、微生物的哪些特点使其在环境污染处理过程中起着不可替代的作用？答：.微生物个体微小，比表面积大，代谢速率快.微生物种类繁多，分布广泛，代谢类型多样.微生物具有多种降解酶.微生物繁殖快，易变异，适应性强.微生物具有巨大的降解能力.微生物的共代谢作用11、什么是生物修复技术的理论基础？它具有哪些特点？答： 生物修复是环境工程领域刚刚兴起的一门新技术，用一种或多种微生物来降解土壤中的有机毒物，如农药、石油烃类和有机磷、有机氯等，使这类物质变成无毒的或变成二氧化碳，这个过程国际上叫“生物修复工程”。目前已成功应用于土壤、地下水、河道和近海洋面的污染治理。特点：与物理、化学处理处理技术相比，生物修复技术投资费用省，对环境影响小，能有效降低污染物浓度，适用于其他技术难以应用的场地，微生物对环境的要求比较苛刻。四、问答题1、水体富营养化造成的环境问题日益突出，试分析水体富营养化形成的原因及产生的不良后果，并结合你所学知识谈谈防治水体富营养化的措施。答：原因：由于人类的活动，将大量工业废水和生活污水以及农田径流中的植物营养物质排入湖泊、水库、河口、海湾等缓流水体。不良后果：水生生物特别是藻类将大量繁殖，形成水华现象，藻类遮蔽阳光，使水底生植物因光合作用受到阻碍而死去，使生物量的种群种类数量发生改变，破坏了水体的生态平衡。大量死亡的水生生物沉积到湖底，被微生物分解，消耗大量的溶解氧，使水体溶解氧含量急剧降低，水质恶化，以致影响到鱼类的生存；一些腐败后放出氮、磷等植物的营养物质，从而又大大加速了水体的富营养化过程。这样年深月久，造成恶性循环，使水体严重变质。防治措施：首先应控制营养物质进入水体。治理富营养化水体。如：采取疏浚底泥，去除水草和藻类，引入低营养水稀释和实行人工曝气等措施。生物防治，如引入大型挺水植物与藻类竞争、养殖捕食藻类的鱼等抑制藻类繁殖生长。环境生物学一、名词解释：1.环境激素：指环境中存在的具有动物和人体激素活性的一些由天然物质和人工合成的环境污染物称为环境激素，这些物质能干扰和破坏野生动物和人内分泌功能，导致野生动物繁殖障碍，甚至能诱发人类重大疾病。2.最小致死量（MLD）：指能使一群动物中仅有个别死亡的最高剂量或浓度。3.蓄积毒性作用：低于中毒阈剂量的外来化合物，反复多次地与机体持续接触，经一段时间后是机体出现明显的中毒表现，即为蓄积毒性作用。4.生物积累：是指生物在其整个代谢活跃期通过吸收、吸附、吞食等各种过程，从周围环境中蓄积某些元素或难分解的化合物，以致随生长发育，浓缩系数不断增大的现象，又称生物学积累。5.固定化酶：又称水不溶酶，是通过物理吸附法或化学键合法将水溶性酶和固态的不溶性载体相结合，使酶变成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物。6.生物标志物：用于检测和评价化学污染物的暴露及其效应的由化学污染物所导致的生物有机体的生物化学和生理学改变称之为生物标志物9.共代谢作用：指只有在初级能源物质存在时才能进行的有机化合物的生物降解过程。10.活性污泥法：是利用悬浮生长的微生物絮体处理有机废水的一类好氧生物处理方法。11.污泥沉降比（SV）：指一定量的混合液静置30min后，沉降的污泥体积与原混合液体积之比，以百分数来表示。其反映了曝气池正常运行的污泥量，用来控制剩余污泥的排放量，同时也能反映污泥膨胀等异常现象，以便及时采取措施。12.污泥容积系数（SVI）：又称污泥指数，指曝气池中混合液经30min静置沉降后体积与污泥干重之比。其反映了活性污泥的凝聚性和沉降性，一般控制在50-150之间，若其大于200，则表明污泥已膨胀。13.生物转化：是指外源化合物进入生物机体后在有关酶系统的催化作用下的代谢变化过程。14.生态模拟：即微宇宙法，是研究污染物在生物种群、群落、生态系统和生物圈水平上的生物效应的一种方法，又称为模型生态系统法。微宇宙是自然生态系统的一部分，包含有生物和非生物的组成及其过程，能提供自然生态系统的群落结构和功能。15.生物放大：是指在生态系统中，由于高营养级生物以低营养级生物为食物，某种元素或难分解化合物在生物机体中的浓度随着营养级的提高而逐步增大的现象，又称生物学放大。16.活性污泥：由好气性微生物及其代谢和吸附的有机物、无机物组成的微生物絮体即活性污泥。17.LD50：即半致死剂量或浓度，指能引起一群动物的50%死亡的最低剂量或浓度。18.LD0：即最大耐受剂量或浓度，指能使一群动物虽然发生严重中毒，但全部存活无一死亡的最高剂量或浓度。19.拮抗作用：指两种或两种以上化学污染物进入机体后，污染物的总作用强度小于其中任何一种成分的单独作用。优先污染物：指一些具有生物积累性、毒性大、自然降解弱和三致（致癌、致畸、致突变）作用的污染普遍的有毒有机化学污染物，称为优先污染物（或称优先控制污染物）20. 需氧污染物：指降解时需要消耗氧的一些有机污染物，主要包括糖类、脂肪和蛋白质。二、填空题1环境生物学是研究生物与受人类干预的环境之间相互作用的规律及其机理的科学人类干扰包括两个方面：一是 指人类活动对生态系统造成的污染 ；二是 指人类活动对生态系统的影响和破坏，即对自然资源的不合理利用 。环境生物学在应用 生态学 学和 毒理 学等学科的研究方法的基础上已经形成自己的一套研究方法。2生物污染按照物种的不同，可以分为 动物 污染、 植物 污染和 微生物 污染三种类型。31962年，美国生物学家R.卡逊写的科普作品 寂静的春天 ，详细描述了滥用化学农药造成的生态破坏，这本书引起了西方国家的强烈反响。3人类对环境的干预包括人类活动对生态系统造成的 污染 ；人类活动对生态系统的 影响和破坏 两个方面。4氮素化肥在土壤中以 硝 态氮和 胺 态氮两种形式出现，氮肥施用过多，促使土壤中硝酸盐浓度增高，在土壤微生物的作用下，硝酸盐转化为 亚硝酸盐 ，此转化物可与土壤中各种胺类化合物反应生成强致癌物质 亚硝胺 ，对人体危害极大。5污染物不同形态表现出不同的污染效应，这些形态包括： 价态 、 化合态 、结构态、络合态。6在自然界，天然木素分子的降解主要是靠 白腐 菌完成7. 硝化作用分两步进行：首先是氨氧化成亚硝酸，二是把亚硝酸氧化成硝酸。硝酸盐还原包括 异化 硝酸盐还原和 同化 硝酸盐还原。异化硝酸盐还原又分为 发酵 性硝酸盐还原和 呼吸 性硝酸盐还原（反硝化作用）,同化硝酸盐还原是硝酸盐被还原成 亚硝酸盐 和氨，氨被同化成 氨基酸 的过程。8. 机体对生活环境中化学物的吸收途径有： 呼吸系统 吸收 、 消化管 吸收、 皮肤 吸收以及其它途径吸收。9. 外源化学物的生物转化通常是酶促反应，参与生物转化的极为复杂，这些生物转化酶主要存在 内质网 以及 和 胞液 中。10. 生物地球化学循环指生物的 合成 作用和 分解或矿化 作用所引起的污染物周而复始的循环运动过程。11. 氮循环由6种氮化合物的转化反应所组成：分别是 、 氢化(脱氨) 、硝化作用、反硝化作用和硝 酸盐还原。12.在废水生物脱氮过程中，当废水的BOD5与总氮的比值为 3:1 时，需另加外碳源。13.微宇宙法，是研究污染物在生物种群、群落、生态系统和生物圈水平上的生物效应的一种方法，又称为模型生态系统法。1阐述呼吸道吸收的特点和影响吸收的因素有哪些。 吸收特点：气体与蒸气主要通过简单扩散被吸收。肺中的吸收过程进行的较为迅速。肺泡壁和毛细血管壁及间质总厚度在1um左右，而且肺泡与肺泡之间的毛细血管极为丰富，所以气体由肺泡进入毛细血管的路程很短，极易透过，吸收过程可迅速完成。有些外源化学物可直接经肺静脉进入全身血液循环,并在全身组织器官分布,避免了肝脏的首过消除作用，故毒性可能较强。此外，各种外来化合物与细菌、病毒以及植物花粉和孢子等皆可形成固体气溶胶。气溶胶和颗粒物进入呼吸道后将在呼吸道中沉积或储留，少数水溶性较高的物质可通过简单扩散进入血液，大部分颗粒可随同气流到达终末细支气管和肺泡内，沉积、附着于细胞表面，对机体造成一定的损害。影响吸收的因素：气体在肺泡气与血浆中的浓度差 气体的吸收是一个动态平衡的过程，即该气体由肺泡进入血液的速度等于由血液进入各组织细胞的速度时的状态。平衡状态下，该气体在血液中的浓度(mg/l)与其在肺泡气中的浓度(mg/l)之比，称为血气分配系数，每种气体的分配系数为一常数。肺的通气量与血流量 如过气体在血液中的血气分配系数较低，既使通气量增加，也不能使吸收入血的气体增多，还必须增加血流量，才能使吸收增多。反之，血气分配系数较高的气体，极易由肺泡吸收进入血液，因此增加通气量即呼吸频率或每分钟通气量就能使吸收增多。气体的分子量及在水中的溶解度 溶于水的气体大多通过亲水性孔道被转运，所以溶解度高和分子量小的气体容易吸收。溶于生物膜脂质的气体吸收情况主要取决于脂水分配系数，脂水分配系数越大越易被吸收，较少受分子量大小的影响。2分别简述急性毒性试验、慢性毒性试验和蓄积试验的目的。急性毒性试验的目的：求出受试物对一种或几种实验动物的致死剂量，通常以半数致死量（LD50）为主要参数。阐明受试化合物急性毒性的剂量反应关系与中毒特征。利用急性毒性试验方法研究化合物在机体内的生物转运和生物转化过程及其动力学变化。(4分)慢性毒性试验的目的：慢性毒性试验是检测在较长时间内，以小剂量反复染毒后所引起损害作用的试验。其主要目的是评价化学物在长期小剂量作用的条件下对机体产生的损害及其特点，确定其慢性毒作用阈剂量和最大无作用剂量，为制订环境中有害物质的最高容许浓度提供实验论据。蓄积试验的目的：环境化学物质进入机体后，经过代谢转化排出体外，或直接排出体外。当其连续地、反复地进入机体，而且吸收速度超过代谢转化与排泄的速度时，化学物质在体内的量逐渐增加，称为化学物质的蓄积作用。外源性化学物在机体的蓄积作用是化学物发生慢性中毒的物质基础。因此，蓄积试验研究外源化学物在机体内有无蓄积作用及蓄积程度如何，是评价化学物能否引起潜在的慢性毒性的重要方法之一，也是制定有关的卫生标准时选择安全系数的依据之一。3 影响胃肠道吸收的因素有哪些方面的因素？ 外源化学物的性质：溶解度较低者，吸收差；脂溶性物质较水溶性物质易被吸收；分散度越大，吸收越容易；解离状态的物质吸收速度慢。机体方面的影响：胃肠蠕动较强，吸收少，反之，有利于吸收；胃肠内容物较多时，吸收减慢；反之，空腹或饥饿状态下容易吸收；胃液的酸度较高（pH=0.9-2.5）, 弱有机酸类多以未解离的分子状态存在，在胃中易被吸收。小肠内酸碱度已趋向于弱碱性或中性(pH=6.6-7.6), 弱有机碱类在小肠内主要是非解离状态，也容易通过简单扩散而被吸收。某些特殊生理状况如：妊娠和授乳期对铅和镉的吸收增强。胃酸分泌随年龄增长而降低，可影响弱酸或弱碱性物质的吸收。4污染物对生物大分子的影响主要表现在哪些方面？ (1)干扰正常的受体配体的相互作用 受体是许多组织细胞膜上的大分子成分；配体是生物体内的一些具有生物活性的化学物。正常情况下，受体与配体结合形成受体配体复合物，产生一定的生物学效应。 (2)生物膜损伤 不少环境化学物通过改变膜脂流动性，影响膜的通透性和镶嵌蛋白质的活性，改变其结构和稳定性，从而产生生物效应 (3)干扰细胞内钙稳态 正常情况下细胞内的钙浓度较低（107108 mol/L），细胞外浓度较高（103 mol/L ）。各种细胞毒物，如硝基酚、过氧化物、汞、铅等重金属离子均能干扰细胞内钙稳态，引起细胞损伤和死亡。 (4)干扰细胞能量的合成 一些环境污染物可干扰糖类的氧化，使细胞不能合成能被生物利用的ATP，ATP使细胞生命活动得不到充足的能量供给 (5)脂质过氧化与自由基 脂质过氧化是细胞损伤的一种特殊方式,是由于产生了自由基而引起的,正常情况下,生物体内氧化、还原和酶促反应过程中，均可产生少量自由基，一般可被体内存在的抗氧化物质（如维生素C、维生素E）所对抗，对生物危害不大。当大量污染物（自由基）进入机体，造成机体抗氧化作用失衡，即可发生脂质过氧化，对生物体造成危害。 (6)与生物大分子共价结合 共价结合可改变生物大分子的结构和功能，引起一系列生物学改变，特别是与酶蛋白、脂肪、核酸等重要生物大分子共价结合，能改变其化学结构，影响其生理功能，甚至导致变性和细胞死亡 (7)诱导生物机体内一些功能蛋白的产生 如应激蛋白和金属硫蛋白的产生，这些蛋白质的产生可保护生物机体抵抗污染物的损害。注：金属硫蛋白对二价金属离子具有极高的亲和力，在细胞内起贮存必需的微量金属如Zn、Cu和结合有毒金属如Cd、Hg的作用，它与必需金属的结合起调节这些金属在细胞内浓度的作用，而与有毒金属结合则可以保护细胞免受金属毒性影响。5活性污泥由哪些微生物组成；它们的组成类型与活性污泥系统运转正常与否有何关联，绘出ASP工艺流程图。（1）活性污泥的微生物有细菌、霉菌和原生动物等组成：细菌：碱杆菌、微杆菌、丛毛单胞菌、芽孢杆菌、假单胞菌、柄杆菌、球衣菌、动胶菌和黄杆菌等。霉菌：酵母、假丝酵母、青霉菌和镰刀霉菌，它们能在酸性条件下生长繁殖，且需氧量比细菌少，所以在处理某些特种工业废水及有机固体废渣中起到重要作用。原生动物和微型后生动物：原生动物以游泳型的纤毛类为主，如草履虫。如果运转正常，出水良好，原生动物则以固着的纤毛类为主，例如钟虫、累枝虫等。后生动物：轮虫、甲壳虫和线虫等，以游离的细菌和有机微粒作为食物，可以起到提高出水水质的作用。（2）组成与系统运转的关联：如果活性污泥系统运转不正常，出水水质差，则原生动物以游泳型的纤毛类为主，如草履虫。如果运转正常，出水良好，原生动物则以固着的纤毛类为主，例如钟虫、累枝虫等，并有后生动物出现，如轮虫、甲壳虫和线虫。（3）工艺流程图: 标准（推流式）活性污泥法（CAS）：废水初沉淀池悬浮固体去除掉曝气装置（活性污泥就在这种装置中将废水中BOD降解了，并产生新的活性污泥）二次沉淀池固液分离（上清液排放，沉淀下来的污泥一部分回流到曝气池中，一部分作为剩余污泥而排放）。推流式活性污泥法的曝气池一般为一个长条的矩形池，废水从一端进入，另一端流出，池中曝气装置多数为鼓风式。普通曝气法是在池内均匀地通入空气。混合液悬浮固体浓度为1.5千mg/L3千mg/L，活性污泥回流比约为1030，去除每公斤BOD需空气44m362m3。普通曝气法优点为出水水质高，BOD去除率高，缺点是氧利用率低，曝气时间长，适应水质变化的能力差。为了克服上述缺点，在普通曝气法的基础上进行了曝气量控制和进水水量控制，如渐减曝气系统、逐步曝气法、吸附再生法等，目的都是为了提高氧的利用率，增加BOD的去除量，缩短处理时间，提高出水水质。供气设备为鼓风机，充氧设备有穿孔管、微孔曝气器、散流式曝气器和曝气软管等6微生物对化学物质的降解与转化有哪些特点，使其在环境污染处理中起着不可替代的作用？（1）个体微小，比表面积大，代谢速率快；（2）种类繁多，分布广泛，代谢类型多；（3）具有多种降解酶；（4）繁殖快，易变异，适应性强；（5）具有巨大降解能力；（6）具有共代谢作用。7. 简述监测和评价中生物标志物的作用。体内剂量、生物有效剂量可作为污染物危害监测和鉴定的重要指标；是定性污染物与暴露后果相联系的重要参考；生物标志物能应用于确定暴露一反应，暴露一效应关系和危险度的估计；生物效应分子生物标志物，细胞结构功能改变标志物有助于污染物对机体损伤机制的研究；易感性生物标志物，对发现污染易感个体和制定保护易感人群的卫生措施有着十分重要的价值。 8.生物修复的本质是生物降解，能否成功取决于生物降解速率，在生物修复中采取强化措施促进生物降解十分重要。这些强化措施促主要包括哪些方面？接种微生物 目的是增加降解微生物数量，提高降解能力，针对不同的污染物可以接种人工筛选分离的高效降解微生物，接人单种、多种或一个降解菌群，人工构建的遗传工程菌被认为是首选的接种微生物；添加微生物营养盐 微生物的生长繁殖和降解活动需要充足均衡的营养，为了提高降解速度，需要添加缺少的营养物；提供电子受体 为使有机物的氧化降解途径畅通，要提供充足的电子受体，一般为好氧环境提供氧，为厌氧环境的降解提供硝酸盐；提供共代谢底物 共代谢有助于难降解有机话染物的生物降解；提高生物可利用性 低水溶性的疏水污染物难于被微生物所降解，利用表面活性剂、各种分散剂来提高污染物的溶解度，可提高生物可利用性； 添加生物降解促进剂 一般使用H2O2可以明显加快生物降解的速度。9电磁辐射的有哪些方面的生物效应？（8分）答：（1）使癌症发病率增高（2）影响生殖功能 如：5-10mw/cm2的电磁辐射，其子女中畸形儿童的发病率异常高。 （3）损害中枢神经系统 轻则引起失眠多梦、头痛头昏、疲劳无力、记忆力减退、易怒、抑郁等神经衰弱症；重则使大脑皮质细胞活动能力减弱，并造成脑损伤。（4）引起心血管疾病 如心率加快、血压升高、呼吸率加快、喘息、出汗等，严重的还会出现抽搐和呼吸障碍。 （5）伤害眼睛 白内障形成的最小功率密度约150mW/cm2,100min。低于500MHz的频率引起眼损害的可能性不能完全排除。10.生物膜有哪些特点？细胞与外界环境交换一些大分子物质的过程有哪些方式？特点微生物多样性高：在所形成的生物膜中与净化有关的微生物种类的多样性程度较高，其中包括好氧细菌、厌氧细菌、真菌和藻类，使其在去除污染物方面更具有广谱性。生物膜各段的微生物类群不同：在多段式的生物膜法处理中，与净化程度相对应，分别出现不同的微生物优势种。微生物群落的种类组成随废水的净化过程而相应的发生演替的处理方法被认为较为合理。生