环境生物学、

1、第一章 环境污染物在生态系统的行为第一节1、环境污染的概述：是指有害物质或因子进入环境，并在环境中扩散、迁移、转化，使环境系统结构与功能发生变化，对人类以及其他生物的生存和发展产生不利影响的现象。2、环境生物效应：是指各种环境因素变化而导致生态系统变异的效果。3、污染源：造成环境污染的污染物发生源。4、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。5、优先污染物：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。第二节1、污染物的迁移：是指污染物在环境中发生的空间位置的移动及其引起的富集、分散和消失过程。2、污染物在环境中的迁移方式：

2、机械迁移、物理化学迁移、生物迁移。3、影响迁移的因素：（1）、污染物自身的物理化学性质（2）、外界环境理化条件和区域自然地理条件4、污染物的形态：包括价态、化合态、结构态、络合态5、污染物的分布：是指污染物在环境多组分间分布；不单指在环境空间的浓度分布，而且还指污染物不同形态、不同相态之间的分配6、污染物的转化：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成另一种物质的过程。7、污染物的转化形式：物理转化、化学转化、生物转化。8、大气中的转化以光化学氧化、催化氧化反应为主水体中的转化主要以氧化还原作用、配合作用、生物降解作用为主土壤中的转化主要以微生物降解为主。9、氧垂曲线：在河流受

3、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游一定距离内，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。10、污染物在生物地球化学循环的过程：植物吸收空气、水、土壤中的无机养分后合成植物的有机物质，植物的有机物质被动物吸收后合成动物的有机质，动、植物的残体经微生物分解作用成为无机物质回到空气、水、土壤之中。11、循环的机理：在被污染的环境中，污染物质随着营养物被生物吸入体内，污染物在环境与生物群落之间交换引起污染物的生物地球化学循环。第三节1、生物转运：是指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

4、过程的总称2、污染物透过细胞膜的方式：被动转运、特殊转运、胞饮作用3、污染物的吸收：动物途径 1、呼吸系统吸收：（1）气体和蒸气化合物，被动扩散（2）气溶胶被动扩散2、消化管吸收3、皮肤吸收吸收途径：（1）通过表皮脂质屏障（2）通过汗腺、皮脂腺和毛囊等皮肤附属器直接进入真皮吸收阶段：第一阶段：穿透相，污染物透过表皮进入真皮第二阶段：吸收相，污染物由真皮进入乳头层毛细血管植物途径：（1）根部吸收以及随后随蒸腾流而输送到植物各部分（2）暴露在空气中的植物地上部分，主要通过植物叶片上的气孔从周围空气中吸收污染物（3）有机化合物蒸气经过植物地上部表皮渗透而摄入体内4、污染物的体内分布：是指污染物随血液

5、或其他体液的流动，分散到全身各组织细胞的过程5、污染物的排泄：是指进入机体的环境污染物及其代谢转化产物被机体清除的过程6、排泄的方式：（1）肾脏排泄进入尿液（2）随同胆汁排泄进入粪便（3）其他排泄途径呼出的气体、汁液等7、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8、外源化合物：指除了营养元素及维持正常生理功能和生命所必需的物质以外，存在于环境之中，可与机体接触并进入机体，引起机体发生生物学变化的物质；内源化合物：生物机体能自身合成的物质。9、生物转化的过程：相I外源性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

6、这些活性基团暴露相II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。10、金属的生物转化：汞、砷的生物转化氧化、还原和甲基化（甲基钴氨素）。第四节1、 生物浓缩：是指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2、 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，以致随着生长发育，浓缩系数不断增大的现象3、 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，某种素或难分解化合物

7、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4、生物浓缩系数：物质在生物体内浓度与物质在环境介质中浓度的比值第五节1、生物污染：是指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，这种污染称为生物污染2、水体富营养化：指大量的氮、磷等营养元素物质进入水体，使水中藻类等浮游生物旺盛增殖，从而破坏水体的生态平衡的现象。3、水体富营养化产生的后果：（1）水体外观呈色，变浊（2）水中散发出不良气味（3）溶解氧含量下降（4）水生生物死亡（5）产生藻毒素（6）污染饮用水源4、水体富营养化的防治：（1）控制外源性营养物质的输入、制定营养物质排放

8、标准和水质标准、根据水体环境容量，实施总量控制、实施截污工程或引排污染源、在农业区大力发展生态农业、保护绿化带，集中收集饲养场的家禽的粪便（2）降低内源性营养物质的负荷、生物生态性措施：利用生物的生命活动、物理工程性措施：底泥疏浚、水体深层曝气、机械除藻、引水冲淤、注水稀释、底泥表面敷设塑料、化学方法：凝聚沉降和化学药剂杀藻（3）除去污、废水中的营养物质、物理化学方法：脱氮有氮汽提法、沸石法和折点氯处理法；除磷有电渗析，反渗透、生物生态方法：脱氮有活性污泥法、固定池法、流化床法、生物转盘法；除磷工艺有厌氧好氧法、厌氧缺氧好氧法。第二章 污染物对生物的影响第一节 污染物在生物化学和分子水平上的影

9、响1、污染物进入机体后产生的生物化学变化：防护性、非防护性生化反应2、污染物对生物体酶的影响：酶活性的诱导、酶活性的抑制作用3、酶活性的诱导是增加酶的合成速度，或可能降低酶蛋白的分解酶活性的抑制分为不可逆性抑制（共价键结合）、非竞争性抑制和竞争性抑制。4、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。5、污染物对大分子的影响：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。6、脂质的过氧化：自由基攻击不饱和脂肪酸，导致膜系统的磷脂不饱和脂肪酸侧链迅速降解，引起脂质过氧化。第二节 污

10、染物在细胞和器官水平上的影响1、污染物对细胞的影响：（1）对细胞膜：脂质过氧化使细胞膜结构损伤；影响细胞膜的离子通透性；污染物与细胞膜上的受体结合，干扰受体正常生理功能。（2）对细胞器：线粒体、内质网、溶酶体等。2、对组织器官的影响：靶器官污染物进入机体后，直接产生毒作用的器官效应器官表现靶器官毒作用的器官蓄积器官污染物毒物在体内的蓄积部位。3、对植物的影响：叶面出现点、片伤害斑，造成叶、蕾、花、果实等的脱落。第三节 污染物在个体水平上的影响1、污染物对动物个体水平的影响主要有：死亡、行为改变、繁殖下降、生长和发育抑制、疾病敏感性增加和代谢率变化的影响。2、对水生生物行为的影响：回避行为（避开

11、污染）、捕食行为、警惕行为。3、对鸟类行为影响最典型的污染物是有机磷农药；表现：姿态效应改变、对领地的失控和不能照顾后代。4、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。第四节 污染物在种群和群落水平的影响1、种群：在一定时空中同种个体的组合。2、种群密度：指单位面积或单位空间内的个体数量。3、污染物对种群的影响：种群数量的密度改变、结构和性别比例的变化、遗传结构的改变和竞争关系的改变。4、群落：指在一定时间内，居住在一定区域或生境内的各种生物种群相互关联、相互影响的有规律的一种结构单元。

12、5、优势种：在群落中优势度大的即为群落优势种耐污种：指在某一污染条件下生存的物种敏感种：指对环境条件变化反应敏感的物种6、污染物对群落的影响：优势种变化、生物量、丰度、种的多样性。第五节 化学污染物对生物的联合作用1、协同作用：指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。2、相加作用：指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分别产生的作用强度的总和。3、独立作用：指多种化学污染物各自对体产生毒作用的机理不同，互不影响。独立作用产生的总效往往低于相加作用，但不低于其中活性最强者。

13、4、拮抗作用：是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两种化学污染物任何一种单独输入机体的强度。第四章 环境质量的生物监测与生物评价第一节 环境质量定义及其基本内涵1、环境质量：是指环境素质的优劣程度。2、环境质量调查：为了了解环境的质量状况而进行的一系列工作；调查的主要内容有环境背景值、自然环境状态、区域污染状况、人类干扰下的演变规律，以及环境因素的危害效应等。3、环境质量监测：为了评价环境质量，人们研究并确定了一系列具有代表性的环境指标，对这些指

14、标进行定期的或连续的监测、观察和分析其变化。4、环境质量评价：按照一定的标准，采用相应的方法对环境质量进行评定、比较及预测。5、环境质量预测：对环境质量未来趋势所作的推断。6、环境质量调控：采取人工手段，使环境要素变化不超过或能够达到一定的标准。7、生物监测：是利用生物个体、种群或群落对环境污染或变化所产生的反应阐明环境污染状况。8、生物监测的优点：（1）能直接反映出环境质量对生态系统的影响（2）能综合反映环境质量状况（3）具有连续监测的功能（4）监测灵敏度高（5）价格低廉，不需购置昂贵的精密仪器（6）不需要繁琐的食品保养及维修等工作（7）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

15、点进行监测生物监测的缺点：（1）不能像理化监测仪器那样迅速作出反应（2）不能像仪器那样能精确地监测出环境中某些污染物的含量第二节 生物监测与评价1、 大气污染生物监测：利用生物对大气污染物的反应，监测有害气体的成分和含量以了解大气的环境质量状况。2、 大气污染的植物监测方法：（1）指示植物（2）现场调查法（3）植物群落监测法（4）现场盆栽定点监测法（5）地衣、苔藓监测法（6）微核技术的应用（7）污染量指数法（8）大气污染的综合生态指标3、大气污染生物监测评价：（1）调查污染源（2）观察叶片受害症状（3）观察植物受害方式4、污染的细菌总数测定方法：（1）沉降平皿法（2）吸收管法（3）撞击平皿法（

16、4）滤膜法5、评价空气微生物污染状况的指标可用细菌总数和链球菌总数6、指示生物：指环境中对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。7、生物标志物：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,可分为暴露生物标志物和效应生物标志物。第五章 环境污染的生物净化原理第一节 环境污染净化概述1、 污水处理的方法：物理法：沉淀法、过滤法、离心分离法、浮选法、吸附法、萃取法、吹脱法、蒸发结晶法、反渗透法。化学法：化学凝聚法、中和法、氧化还原法、离子交换法。生物法：主要是利用微生物的生命活动2、大气污染净化方法：、气溶胶状态污染物的控制：重力沉降、旋风除尘、静电除尘、

17、过滤式除尘。、气体状态污染物的吸附与净化：气体吸附法、气体吸收法3、生物处理方法：生物吸收法、生物洗涤法、生物过滤法。2、固体废弃物的处理方法：、物理与化学法、生物方法3、城市垃圾的处理方法：、填埋法、堆肥法、制取沼气、焚烧4、废水的污染与净化指标：BOD、COD、TOD、TOC、TS、大肠杆菌群数等。第二节 微生物对污染净化的原理1、微生物对物质降解与转化的特点：（1）微生物个体微小、比表面积大、代谢速率快（2）微生物种类繁多，分布广泛，代谢类型多样（3）微生物具有多种降解酶（4）微生物繁殖快，易变异，适应性强（5）微生物具有巨大的降解能力（6）共代谢作用2、微生物对污染物降解与转化的途径：

18、（1）光降解（2）化学降解（3）生物降解3、微生物降解转化作用的影响因素：（1）微生物的代谢活性（2）微生物的适应性（3）化合物结构可生物降解，难生物降解，不可生物降解（4）环境因素温度、酸碱度、营养、氧、底物浓度4、水体自净：包括稀释、沉降等物理作用；氧化、还原、分解、凝聚等化学作用；生物作用。5、废水生物处理的机理：活性污泥法和生物膜法（特性：具有很强的吸附能力， 有很强的分解、氧化有机物的能力，具有较长的食物链，具有良好的沉降性能）第六章 环境污染物的生物净化方法第一节 废水的好氧生物处理1、活性污泥法的原理：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（细菌、真菌、原生动物和后

19、生动物）处理方法3、 活性污泥的净化反应过程：（1）絮凝和吸附阶段（2）活性污泥中微生物的代谢和增殖（3）活性污泥的凝聚、沉淀和浓缩4、活性污泥法的特点：（1）利用生物絮凝体为生化后应的主体物（2）利用曝气设备向生化反应系统分散空气或氧气，为微生物提供氧源（3）对体系进行混合搅拌以增加接触和加速生化反应传质过程（4）采用沉淀方式去除有机物，降低出水中的微生物的固体含量（5）通过回流使沉淀池法浓缩的微生物絮凝体返回到反应系统（6）为保证系统内生物细胞平均停留的时间的稳定，经常排出一部分生物固体5、活性污泥法的主要类型：推流式、阶段曝气法、生物吸附法、完全混合式、接触稳定活性污泥法。6、生物膜法的

20、特点：（1）微生物多样性高（2）生物膜各段的微生物类群不同（3）生物膜中食物链较长（4）具有较高的脱氮能力（5）单位处理能力大（6）系统维护方便（7）操作运行稳定7、生物膜法的原理：生物膜的表面总是吸附着一层薄薄的污水，称为“附着水层”或结合水层，其外是能自由流动的污水，称为“运动水层”，当“附着水层”中的有机物被生物膜中的微生物吸附、吸收、氧化分解时，附着水层中有机物质深度随之降低，由于“运动水层”中有机物浓度高，便迅速地向“附着水层”转移，并不断地进入生物膜被微生物分解。8、生物膜的微生物组成：细菌、真菌、原生动物、微后生动物。9、生物膜法的主要类型：（1）固定床生物法：生物滤池、塔式生物

21、滤池、生物转盘滤池、生物接触氧化滤池（2）流化床生物法第二节 废水的厌氧生物处理1、 厌氧生物处理与好氧生物处理的区别：在于不以分子态氧为受氢体，而以化合态盐、碳、硫、氮为受氢体。2、 厌氧生物处理的优点：（1）厌氧法可以在较高的负荷下，达到有机物的高效去除（2）大部分可生物分解的碳素有机物经厌氧处理后转化为甲烷有价值的副产品（3）处理过程中剩余污泥产量低，因此污泥处置费用少（4）由于不需要充氧设备，工艺所需的能量消耗相当低，所需要的氮磷养分较少3厌氧生物处理的缺点：（1）污泥量增长慢，工艺过程启动所需的时间较长（2）对废水的负荷变化和毒物较敏感4、厌氧生物处理的过程：第一阶段：水解阶段第二阶

22、段：酸化阶段第三阶段：甲烷化阶段5、 厌氧反应器内的微生物：不产甲烷菌，产甲烷菌。6、 厌氧生物处理的影响因素：温度、pH、营养成分、有机负荷。7、 厌氧生物处理的类型：（1）普通厌氧反应器（2）厌氧接触反应器（3）上流式厌氧污泥床反应器（4）厌氧生物滤池（5）厌氧流化床反应器（6）厌氧处理的活性污泥第三节 特定微生物处理及组合工艺1、 光合细菌：一大类能进行光合作用的原核生物的总称。2、 PSB的特点：能在厌氧光照下以低级脂肪酸、多种二羧酸、醇类、糖类、芳香族化合物等低分子有机物作为光合作用的电子供体，进行光能异养生长，而且能在好氧黑暗的条件下，以有机物作为呼吸基质， 进行好氧异养生长。3、

23、工艺流程：第一步是高浓度大分子有机物在异养菌的作用下降解成为小分子有机物，即所谓可溶化处理过程；第二步由光合细菌将小分子脂肪酸进一步降解，有机物浓度大幅度降解；第三步用藻类或好氧处理使废水达到排放标准。第四节 废水的微生物脱氮除磷1、 脱氮：主要通过硝化作用和反硝化作用来完成氨化作用：有机氨NH3-N（氨化细菌）硝化作用：NH3-NNO2NNO3N（亚硝化和硝化细菌）反硝化作用：NO3NN2（反硝化细菌）2、 除磷：聚（积）磷菌厌氧放磷：ATP+H2OADP+H3PO4+能量好氧吸磷：ADP+H3PO4+能量ATP+H2O第五节 固体废弃物的微生物处理1、 固体废弃物的处理方法：堆肥、卫生填埋

24、、沼气发酵2、 堆肥法：好氧堆肥法、厌氧堆肥法3、 好氧堆肥法的生物学过程：（1）发热阶段（2）高温阶段（3）降温和腐熟保肥阶段4、影响好氧堆肥法的因素：有机质含量、水分、温度、碳氮比、氮磷比、pH。5、厌氧堆肥法的生物学过程：（1）酸性发酵阶段（2）产气发酵过程6、卫生填埋主要有：厌氧、好氧、半好氧。7、填埋坑中微生物的活动过程：（1）好氧分解过程（2）厌氧分解不产甲烷阶段（3）厌氧分解产甲烷阶段（4）稳定产气阶段第六节 大气污染物的微生物处理1、 微生物治理大气的主要内容主要包括煤炭的微生物脱硫、微生物对无机废气处理和微生物对有机废气的处理。第七章 现代生物技术与环境污染治理第一节 现代生

25、物技术概述1、生物技术：指利用生物有机体或组成部分发展新产品或新工艺的一种技术体系。2、生物技术包括：基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程。3、基因工程：主要涉及一切生物类型的所共有的遗传物质核酸分离、提取、体外剪切、拼接重组以及扩增与表达等技术。4、细胞工程：包括一切生物类型的基本单位细胞的离体培养、繁殖、再生、融合以及细胞核、细胞质乃至染色体与细胞器的移植改建等操作技术。5、酶工程：指利用生物有机体内酶所具有的某些特异催化功能，借助固定化技术、生物反应器和生物传感器等新技术、新装置，高效优质地生产特定产品的一种技术。6、发酵工程：为微生物提供最适宜的发酵条件，生产特定产品的一种技术。7、生

26、物技术的特点：能打破物种之间的界限；可根据人们的意愿定向改造生物遗传特性，甚至创造出新的物种；直接在遗传物质核酸上动手术，创造新生物类型的速度可大大加快。8、生物技术的优越性：不可取代，快速、精确，低耗、高效；副产物、副作用小，安全性好。第二节 基因工程与环境污染生物治理1、基因工程的基本操作程序：（1）获取目的基因（2）构建基因表达载体（3）将目的基因导入受体细胞（4）目的基因的检测与鉴定2、工具酶：用来对基因片段进行剪切和拼接的，包括限制性内切酶和DNA连接酶。第三节 细胞工程与环境污染生物处理1、细胞工程主要包括细胞培养、细胞融合、细胞重组、遗传物质转移。2、细胞培养的两个关键因素：1、

27、营养 2、生长环境。3、原生质体融合方法：（1）亲本的选择（2）原生质体制备（3）原生质体的再生（4）原生质体的融合与融合子的检出化学诱导法、电融合法第四节 酶学工程与环境污染生物治理1、固定化酶：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。2、固定化酶的特点：（1）固定化酶比水溶酶稳定（2）固定化酶适合于连续化、自动化工艺，还可以回收、再生和重复使用（3）固定化酶可以设计成不同的形式3、酶固定化方法：、载体结合法将酶结合在非水溶性的载体上，结合方式有共价结合法、离子结合法、物理吸附法和生物特异结合法、交联法共价键、包埋法将酶包裹在凝胶格子中或由半透膜组成的胶囊中，可分为格子型和微囊型、逆胶束酶、复合法4、细胞固定化的方法：、自溶酶灭活法、絮凝吸附法5、生物强化技术：指在生物处理系统中，通过投加具有特定功能的微生物、营养物或基质类似物，