环境生物学-绪论课件

环境生物学环境生物学环境生物学环境生物学选用教材：《环境生物学》孔繁翔主编高教出版社2000参考书目：《环境生物学》朱半民主编黄河水利出版社2003《环境生物学》蒋志学、邓士谨主编中国环境科学出版社1989《环境生物学》林昌善中国环境科学出版社1986《环境微生物工程》马文漪、杨柳燕南京大学出版社1998教学时数：45；学分：3考试形式：闭卷选用教材：教学时数：45；学分：3绪论

本章主要讨论以下三方面的内容：环境与环境问题环境科学概述环境生物学概述绪论本章主要讨论以下三方面的内容：1环境与环境问题环境（Environment）的概念：请思考以下三个问题：“这里环境真优美！”中的“环境”指的是什么？作为环境科学术语的“环境”指的是什么？生态学中“环境”的概念又是什么？1环境与环境问题环境（Environment）的概念：1一般工具书中定义的“环境”概念是指人以外的客观事物，将环境作为一种人以外的客观存在来加以定义，如新华字典中定义为：周围的一切事物。2作为环境科学术语的“环境”概念环境科学所研究的中心事物是“人”，则环境是以人类为主体的外部世界，是“人类生存的环境”，在此基础上定义： 影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总和。3生态学中“环境”的概念生态学研究的中心事物是“生物”，环境是以整个生物界的生命为主体，是“生物生存的环境”，可定义：直接或间接影响生物生存和发展的各种因素的总和。1一般工具书中定义的“环境”概念2作为环境科学术小结：“环境”具有相对性，在不同的学科中含义不同，主体的改变往往导致环境概念含义的不同。人类是环境发展到一定阶段的产物，环境是人类生存的物质基础，环境在影响人类生产、生活的同时，人类也在不断地利用和改造自然环境。故人类和环境密切联系，相互作用。

小结：环境问题环境问题的概念指由于人类活动作用于人们周围的环境所引起的环境质量变化，以及这种变化反过来对人类生产、生活和健康的影响问题。其产生是人类社会发展到一定阶段人类与环境矛盾激化的产物。其实质是由于人类活动超出了环境的承受能力，对其所赖以生存的自然生态系统的结构和功能产生了破坏作用，导致人与其生存环境的不协调。环境问题环境问题的概念环境问题的分类环境污染生态破坏重大的环境问题温室效应和气候变暖臭氧层的破坏酸雨有毒物质污染环境问题的分类重大的环境问题------环境污染实例例1：北美大气中60%的硫为人为排放→美、挪威、瑞典、丹麦、苏格兰、加拿大等国湖泊酸化，其中，加拿大有4500个湖→死湖

例2：地中海沿岸的历史名城雅典的埃雷赫修庙前的6座大理石女神像→失去了秀丽的面容

例3:北京故宫、天坛的大理石栏杆、芦沟桥的石狮以及印度的泰姬陵等均遭严重腐蚀------环境污染实例例2：地中海沿岸的历史名城雅典20世纪著名的八大公害事件公害事件名称地点时间危害情况1.马斯河谷烟雾事件比利时1930.12几千人发病，60人死亡2.多诺拉烟雾事件美国1948.10 6000人患病，17人死亡3.伦敦烟雾事件英国1952.125天内4000人死亡4.洛杉矶光化学烟雾美国40年代引起眼病，喉头炎,头痛5.水俣事件日本1953始痴呆，神经失常，死亡6.富山事件日本1931始关节痛,骨骼软化萎缩,痛死7.四日事件日本1970年哮喘，肺气肿，10多人死亡8.米糠油事件 日本1968年患者5千多人，死亡16人20世纪著名的八大公害事件公害事件名称地点时间危害情------生态破坏例1滥伐树木→森林面积的锐减→水土流失→风尘暴、沙漠化例2生物多样性受破坏例3臭氧层破坏（3）与环境有关的纪念日3月22日世界水日6月5日世界环境日3月23日世界气象日6月17日世界防治荒漠化和干旱日4月22日世界地球日6月25日中国土地日5月31日世界无烟日6月26国际禁毒日 7月11日世界人口日9月16国际保护臭氧层日10月16日世界粮食日12月29日国际生物多样性日------生态破坏（3）与环境有关的纪念日温室效应与全球变暖温室效应大气对地表热辐射能遮挡保温的属性类似温室中玻璃具有的作用，故被称为温室效应。温室气体大气中能强烈吸收地面辐射产生温室效应的气体。包括：二氧化碳、水汽、甲烷、氧化亚氮、臭氧等。全球变暖问题主要指人为活动造成的温室气体增加，温室效应增强带来的气候变化。人类活动对气候变暖的影响主要表现为由于工业生产需要的化石燃料使用量大增，人口激增城市化发展等引起人为排放的二氧化碳等温室气体不断增加；热带森林和温带植被破坏严重，光合作用吸收二氧化碳的能力减弱。温室效应与全球变暖温室效应资料表明1860年以来，全球地表年平均气温升高了0.3-0.6℃；根据跨政府气候变化委员会预测，从1990到2100年，全球陆面气温将增加2℃；气候变暖的直接结果是世界各地冰川的溶化（后退），引起海平面的上升。海平面升高的后果是严重的，将直接威胁世界沿海城市及30多个岛屿的生存和发展。美国环保专家预测，再过50－70年，东京、大阪、曼谷、威尼斯、圣彼得堡、阿姆斯特丹以及中国等一些沿海城市会被完全和局部淹没。气候变暖的间接结果是灾害性气候：厄尔尼诺现象。厄尔尼诺可以引起全球大范围的干旱，也可使某些地区暴雨成灾。例如，1997年3月开始的第14次厄尔尼诺：中国：长江、松花江、嫩江全流域大洪水，直接损失几千亿元。98年1月10日张北地区6．2级地震。11月19日云南宁蒗又生生6．2级地震。资料表明臭氧层破坏臭氧——O3臭氧大部分集中在10~30km的平流层。平流层中臭氧的存在对于地球生命物质至关重要，通过吸收太阳辐射维护地球的能量平衡和生态平衡。因为，它阻挡了UV-B段紫外辐射到达地面。研究表明UV—B能破坏生物蛋白质和基因物质，造成细胞死亡；使八类皮肤癌发病率增高；伤害眼睛导致白内障而使眼睛失明；抑制植物如大豆、瓜类、蔬菜等的生长；并穿透10m深的水层，杀死浮游植物和微生物，从而危及水中生物的食物链和自由氧的来源，影响生态平衡和水体的自净能力。因此，臭氧层实际上已成为地球生命系统的保护层。南极臭氧层空洞——OzoneHole80年代观测发现，自每年9月份下旬开始，南极洲上空的臭氧总量迅速减少一半左右，极地上空臭氧层的中心地带，近90％臭氧被破坏，若从地面向上观测，高空臭氧层已极其稀薄，与周围相比象是形成了一个直径上千公里的洞，称为“臭氧洞”。臭氧层破坏臭氧——O3酸雨一般将pH小于5.6的降雨称为酸雨。酸雨的成因？酸雨的危害？酸雨一般将pH小于5.6的降雨称为酸雨。被严重腐蚀的建筑物被严重腐蚀的建筑物有毒物质污染有毒物质污染是指对生态系统和人类健康有毒害作用的物质排放到环境中而引起的危害。这些物质都是生产和生活过程中的产物，如废水、废气和固体废弃物、农药、化肥和放射性物质等。有毒物质污染有毒物质污染是指对生态系统和人类健康有毒害作用的生态环境破坏生态环境破坏是由于对自然资源的不合理开发和利用而引起的。例如：中国科学院发布的一份国情报告： 中国在90年代的沙漠化速度是每年2100km2，相当于两个半香港，或30个北京城。而2000年已达2460km2，2003年已超过3000km2。遥感普查数字表明： 中国水土流失面积已达367万km2，约占国土面积的38％，总量达每年50亿吨，相当于全国的耕地每年被剥去1cm的肥土层，损失N.P.K肥4000多万吨，相当于全国1年生产化肥的总和。地球土层的平均厚度18cm，在温带地区的自然条件下,每形成1cm的表土需100－400年，即使管理极好，也需20年。此外，黄河断流，塔里木河断流，罗布泊消失，长江危机，长江每年表土流失24亿吨，5亿吨流入东海。还有，滥用化肥和农药，造成土壤退化，我国中低产田已由原来的60％上升到80％。生态环境破坏

小结解决环境问题的根本途径是调节人类社会活动与环境的关系。要真正实现这种调节必须具备下列条件：掌握自然生态规律。通晓环境变化过程，能预测人类活动引起的环境影响，运用规律去利用自然资源、改造自然。环境生物学-绪论课件2环境科学概述

2.1环境科学的研究对象和任务环境科学的研究对象环境科学是是以“人类－环境”系统为其特定的研究对象，它是研究“人类－环境”系统的发生、发展、调节和控制以及改造和利用的科学。2环境科学概述

2.1环境科学的研究对象和任务环境科学的任务环境科学的任务是揭示人类－环境矛盾的实质，研究两者之间的辨证关系，掌握其发展规律，调控人类－环境之间的物质和能量交换过程，寻求解决矛盾的途径和方法，以改善环境，促进人类社会的向前发展。环境科学的任务2.2环境科学的发展史相关学科的探索：19世纪末期，地学、生物学、化学、物理学、医学和一些工程技术学科的学者分别从本学科的角度开始对环境问题进行探索和研究。环境科学的孕育：20世纪50年代，在地学、生物学、化学、物理学、医学和一些工程技术学科的基础上，逐渐形成了一些新的边缘学科，如环境生物学、环境化学、环境物理学、环境医学、环境工程学、环境经济学、环境管理学等等，在这些分支学科的基础上，孕育着环境科学。2.2环境科学的发展史环境科学的孕育：环境科学的形成：1972年，英国经济学家B.沃德、美国微生物学家R.杜德斯主编出版了《只有一个地球》一书，该书被认为是环境科学的一部绪论性质的著作，从此形成了环境科学相对独立的研究体系。环境科学的新境界：1992年，在里约热内卢会议上提出了“可持续发展”的新概念。在这一新发展观的指导下，环境科学又进入了一个更高的境界，将从此发展成为一门崭新的、独立的科学。2.3环境科学的内容（略）环境科学的形成：环境科学的新境界：2.3环境科学的内容（略3环境生物学概述

3.1环境生物学的定义、研究对象和目的什么是环境生物学？环境生物学是研究生物与受人类干扰的环境之间相互作用规律及其机理的科学。环境生物学的研究对象环境生物学的研究对象是生物与受人类干扰的环境之间相互关系3环境生物学概述

3.1环境生物学的定义、研究对象和目的什环境生物学的研究目的环境生物学的研究目的：在于为人类维护生态健康，保护和改善环境，为合理利用自然和自然资源提供科学基础，促进环境和生物的相互关系以有利于人类的生存和社会的可持续发展。

环境生物学的形成和发展环境生物学的研究目的环境生物学的形成和发展3.2环境生物学的任务与研究内容任务阐明环境污染的生物学或生态学效应探索生物对环境污染的净化原理探讨自然保护生物学和恢复生态学、保护生态学的原理与方法研究内容环境污染的生物效应环境污染的生物净化保护生态学3.2环境生物学的任务与研究内容任务阐明环境污染的生物学或3.4环境生物学的研究方法野外调查和试验实验室试验模拟研究3.4环境生物学的研究方法3.5环境生物学的发展趋势目前发展的趋势主要表现在以下几个方面：生态毒理学研究生态毒理学（Ecotoxicology）是研究环境压力对生态系统内的种群和群落的生态学和毒理学效应，以及物质或因素的迁移途径和与环境相互主要规律。3.5环境生物学的发展趋势目前发展的趋势主要表现在以下几个环境生物学正向宏观和微观两极方向深入发展：宏观领域内，研究对象已由个体、种群、群落转移到生态系统和景观生态，向在生态系统水平上评价生态效应的方法和模型发展；在微观领域，采用分子生物学、遗传学等生物学方法和技术，研究污染物及其代谢物与生物大分子及细胞的相互作用等。环境生物学-绪论课件环境污染的生物净化研究开发对高浓度有机废水、生物难降解物质、氮磷营养物质等能有效去除的新工艺和新方法。环境生物技术环境质量的生物监测与评价技术的发展污染净化和受损环境修复的生物技术保护生态学自然保护生态学恢复生态学环境污染的生物净化环境生物技术保护生态学3.6环境生物学与相关学科的关系与生态学学科的关系生态学的研究重点在生态系统和生物圈各组成成分之间的相互关系。环境生物学是以生态学的基本原理作为其理论基础的，但其研究的环境是以人类为主体的环境，从研究的切入点和研究层次上两者是不同的。3.6环境生物学与相关学科的关系与生态学学科的关系与毒理学学科的关系毒理学是研究外来化合物对生物体毒性作用的一门学科。环境生物学在毒理学的基础上，进一步应用生态学、分子生物学、生物化学及生物物理学等基础学科对环境污染物的毒作用机理、影响其毒性作用的各种因素和控制规律等众多内容进行深入研究。与毒理学学科的关系本课程的重点内容和学习要求环境污染的生物效应要求：理解污染物在环境中的迁移、转化和积累的生物学规律以及在各个水平上对生物的影响和危害，在此基础上，掌握环境污染的生物监测与生物评价的基本理论和方法。环境污染的生物净化：要求：理解环境污染生物净化的基本原理和方法，理解生物降解的规律、原理和途径，了解现代生物技术在污染物生物净化中的应用。本课程的重点内容和学习要求环境污染的生物效应环境污染的生物净思考题：环境生物学在环境科学研究中有哪些作用？应如何开展环境生物学的研究？思考题：环境生物学在环境科学研究中有哪些作用？环境生物学环境生物学主讲：南旭阳电话0577—88379930E—mail:nxy@环境生物学环境生物学主讲：南旭阳第一篇环境污染的生物效应

第一篇环境污染的生物效应

第一章环境污染物在生态系统中的行为本章将讨论以下内容：环境污染概述污染物在环境中的迁移与转化污染物在生物体内的生物转运和生物转化污染物在生物体内的浓缩、积累和放大生物对污染物在环境中行为的影响第一章环境污染物在生态系统中的行为本章将讨论以下内容：

1环境污染物在生态系统中的行为

1.1环境污染概述什么是环境污染（EnvironmentalPollution）？通常，环境污染主要指人类活动所引起的环境质量下降而有害于人类及其它生物的正常生存和发展的现象。而自然过程引起的同类现象称为自然突变或异常。环境污染的分类生物污染化学污染物理污染按污染物性质废气污染废水污染固体废弃物污染噪声污染辐射污染按污染物形态

1环境污染物在生态系统中的行为

1.1环境污染概述什么环境效应——环境污染所导致的环境变化环境生物效应：指各种环境因素变化而导致生态系统变异的结果。环境化学效应：在多种环境条件的影响下，物质之间的化学反应所引起的环境效果。如：酸雨、光化学烟雾等。环境物理效应：物理作用引起的环境效果。如热污染、噪声污染等。环境效应——环境污染所导致的环境变化污染源（PollutionSource）工业污染源农业污染源交通运输污染源生活污染源污染源（PollutionSource）工业污染源污染物的自然来源（NaturalSource）:自然界向环境排放，如：活动的火山或矿床；交通工业农业污染物的人为来源（ArtificialSource）:来自人类活动，影响范围广、危害大，如工业三废图1-1污染源示意图污染物的自然来源（NaturalSource）:自然污染物（Pollutant）污染物指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的生存和发展的物质。生产性污染物和生活污染物一次污染物和二次污染物：二次污染物是指进人大气的一次污染物之间相互作用或一次污染物与正常大气组分发生化学反应，以及在太阳辐射线的参与下引起光化学反应而产生的新的污染物，它常比一次污染物对环境和人体的危害更为严重。污染物（Pollutant）污染物优先污染物（PriorityPollutant）：指在众多的污染物中筛选出的潜在危险大的作为优先研究和控制对象的污染物，亦称优先控制污染物。主要针对下列污染物：有毒有机化学污染物、生物难降解性物质、具有生物积累性、三致性的污染物环境生物学-绪论课件小结环境污染的特点：影响范围大作用时间长污染物浓度低、情况复杂污染容易、治理难小结环境污染的特点：1.2污染物在环境中的迁移与转化

1.2.1污染物在环境中的迁移迁移的定义：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、分散和消失的过程。污染物进入环境的途径包括：（1）人类活动过程中无意排放（2）工业三废（3）人类活动过程中故意应用1.2污染物在环境中的迁移与转化

1.2.1污染物在环注：进入环境的污染物可以在各个环境要素（水、气、土）中发生迁移并输送到很远的距离。污染物的长距离传送，往往由局部性污染引发区域性污染甚至全球性污染，这也是环境污染成为当代主要环境问题的原因之一。注：污染物在环境中的迁移方式机械迁移（1）水的机械迁移作用（2）气的机械迁移作用（3）重力的机械迁移作用生物迁移例：生物通过食物链对重金属的放大积累作用污染物在环境中的迁移方式机械迁移生物迁移物理－化学迁移★污染物在环境中迁移的最重要的形式。（1）溶解－沉淀作用、络合－螯合作用、吸附－解吸作用、氧化－还原作用、水解作用（2）化学分解、光化学分解、生物化学分解物理－化学迁移影响迁移的因素：内部因素污染物自身的物理化学性质：组成该物质的元素所具有的组成化合物的能力、形成不同的电价离子能力、水解能力、形成络合物的能力、被胶体吸附的能力原子的电负性、离子半径、电价、离子电位和化合物的键性、溶解度等都是影响迁移的主要理化参数。影响迁移的因素：内部因素外部因素酸碱条件氧化－还原条件胶体的种类、数量络合配位体的数量、性质外部因素1.2.2污染物的形态和分布（FormandDistributionofPollutant）污染物的形态定义：指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。污染物的存在形态包括：价态，如Cr（VI）、Cr（III）化合态，如有机汞和无机汞结构态，如同分异构体络合态1.2.2污染物的形态和分布（FormandDistr几种重要的形态分类离子态代换态胶体有机结合态难溶态几种重要的形态分类污染物的分布污染物的分布定义：指污染物在环境多组分间分布，不仅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。例：汞形态的分布污染物的分布污染物的分布1.2.3污染物在环境中的转化（TransformationofPollutant）转化的定义指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。转化的结果：两种可能：污染物转化为无毒物质或易降解结构污染物的毒性增强或转化为难降解结构转化的形式物理转化化学转化生物转化1.2.3污染物在环境中的转化（Transformatio大气中的转化：以光化学氧化、催化氧化反应为主大气中的转化例一：光化学烟雾（PhotochemicalSmog）光化学烟雾是大气中氮氧化物和碳氢化合物在紫外线照射下反应生成的多种污染物的混合物。光化学烟雾最具危害的两种物质是臭氧(O3)和过氧乙酰硝酸酯(peroxyacetylnitrates,PAN)。例二：酸雨（AcidRain）大气中的转化：以光化学氧化、催化氧化反应为主大气中的转化图1－2光化学烟雾实例图1－2光化学烟雾实例**图1-3光化学烟雾形成过程**图1-3光化学烟雾形成过程自然源、电厂以及内燃机等排放出的污染物在大气中发生化学反应产生导致酸沉降的化学物质。图1－4酸沉降形成示意图自然源、电厂以及内燃机等排放出的污染物在大气中发生化学反应产氧化－还原作用天然水体本身是一个氧化－还原体系，含有多种无机、有机氧化剂和还原剂，如DO、Fe3+、Mn4+、S2－、有机化合物等，对污染物的转化起重要作用。水体中的氧化还原类型、速率和平衡，在很大程度上决定了水中重要污染物的性质。如：厌氧性湖泊水体中的许多氧化还原反应均为微生物催化反应。水体中的转化氧化－还原作用水体中的转化配合作用无机配位体：OH－、Cl－、CO32-、HCO3－等有机配位体：土壤中的转化土壤是环境中微生物最活跃的场所，故生物降解起重要作用。生物降解作用配合作用土壤中的转化生物降解作用氧垂曲线（OxygenSagCurve）氧垂曲线的定义在河流受到有机物污染时，由于有机物的氧化分解作用，水体的DO发生变化。从污染源到河流下游一定距离内，可绘制一条DO逐渐变化的曲线，称之为氧垂曲线。氧垂曲线（OxygenSagCurve）氧垂曲线的定义根据有机物在水体中分解变化和DO的变化，可把受污河流分成几段:

清洁区分解区腐败区恢复区清洁区根据有机物在水体中分解变化和DO的变化，可把受污河流分成几段1.2.4污染物的生物地球化学循环生物地球化学循环的概念指生物的合成作用和矿化作用所引起的污染物周而复始的循环运动过程。注：合成作用指生物（主要是绿色植物）将吸收的环境化学物质转变为生物体本身的有机物质的过程。

矿化作用指生物通过代谢作用（包括微生物的分解作用）将生物体的有机物质转化为无机物质或简单的有机物。循环过程循环机理1.2.4污染物的生物地球化学循环生物地球化学循环的概念注1.3污染物在生物体内的生物转运和生物转化生物转运（Bio－transportorBiotransport）的概念生物转运：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、分布和排泄等过程的总称。这些过程都需要通过细胞的膜结构。1.3.1生物转运1.3污染物在生物体内的生物转运和生物转化生物转运（Bio细胞膜（生物膜）有多种：细胞质膜、内质网膜、线粒体膜、核膜等；它们基本的化学组成、分子结构、功能有共同的特征。一般细胞膜由蛋白质分子和脂质分子（主要是磷脂类）组成环境生物学-绪论课件细胞质膜结构图细胞质膜结构图红细胞膜结构红细胞膜结构污染物透过细胞膜（生物膜）的方式1被动转运(PassiveTransport)（1）简单扩散：环境污染物由生物膜的高浓度一侧，透过生物膜向低浓度一侧转运，这是脂溶性有机化合物的主要转运方式。

2易化扩散：环境污染物与生物膜的载体结合，由生物膜高浓度一侧向低浓度一侧转运。（2）滤过：是环境污染物通过生物膜上的亲水性孔道的转运过程污染物透过细胞膜（生物膜）的方式2易化扩散：环境污染物与生4胞饮作用(Pinocytosis)和吞噬作用细胞可通过细胞膜的变形移动和收缩（生物膜具有可塑性和流动性）把颗粒状物质和液粒包围起来最后摄入细胞内。3主动转运(ActiveTransport)

环境污染物由生物膜低浓度一侧逆浓度梯度向高浓度一侧转运。这种转运需要消耗细胞代谢能量，是水溶性大分子化合物的主要转运形式。

如白细胞吞噬作用(Phagocytosis)及肝、脾网状内皮系统清除血液中的毒物，都具有重要意义。

污染物以何种方式通过细胞膜，主要取决于污染物本身的化学结构、理化性质及各种组织细胞膜的结构特征。4胞饮作用(Pinocytosis)和吞噬作用污染物透过细胞膜的方式

特点方式浓度梯度有无载体是否耗能其它特点简单扩散高浓度低浓度（顺）无否脂溶性有机化合物的主要转运方式滤过过程通过膜上的亲水性孔道主动转运低浓度高浓度（逆）有耗能水溶性大分子化合物的主要方式易化扩散高浓度低浓度（顺）有否胞饮作用内吞物质为液体吞噬作用内吞物质为固体物质污染物透过细胞膜的方式特点方式浓度污染物的吸收（AbsorptionofPollutant）：指污染物在多种因素影响下，自接触部位透过体内细胞膜进入血液循环的过程。动物吸收的主要途径有：呼吸系统、消化管和皮肤（1）呼吸系统吸收特点:吸收对象主要针对气体、蒸汽、气溶胶等形式的污染物。吸收方式多以被动扩散的方式，通过呼吸膜吸收入血。主要部位例如：肺，肺泡数量多，表面积大，遍布毛细血管，便于污染物经肺迅速吸收进入血管。污染物的吸收（AbsorptionofPollutant（2）消化管吸收特点：吸收对象主要为饮水和由大气、水、土壤进入食物链中的污染物。吸收方式多以简单扩散方式通过细胞膜而被吸收。主要部位如胃和小肠。（3）皮肤吸收：如有机磷农药可透过完整皮肤引起中毒。（2）消化管吸收特点：（3）皮肤吸收：如有机磷农药可透过完整植物吸收的主要途径：（1）根部吸收以及随后随蒸腾流而输送到植物各部分；（2）通过植物叶片上的气孔从周围空气中吸收污染物，是植物对大气污染物吸收的主要方式；（3）有机化合物的蒸汽经过植物地上部分表皮渗透而摄入体内植物吸收的主要途径：污染物的体内分布指污染物质被吸收后或其代谢转化物质形成后，由血液转送至机体各组织；与组织成分结合；从组织返回血液；以及再反复等过程。1、脂溶性污染物质易于通过生物膜；2、污染物质常与血液中的血浆蛋白结合；3、有些污染物质可与血液的红细胞或血管外组织蛋白向结合；污染物的体内分布1、脂溶性污染物质易于通过生物膜；污染物的排泄指进入机体的环境污染物及其代谢产物被机体清除的过程。排泄的主要途径是通过肾脏进入尿液和通过肝脏的胆汁进入粪便，有的环境污染物还可随同呼出的气体、汁液等排出体外。1、肾排泄2、肝胆系统的胆汁排泄3、肠道排泄污染物的排泄1、肾排泄1.3.2污染物在体内的生物转化生物转化（Biotransformation）的概念生物转化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。注1：外源化合物（Xenobioticcompounds）：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。又叫外来化合物或外源性生物活性物质。例如：药物、日用化学品、食品添加剂、环境污染物等。1.3.2污染物在体内的生物转化生物转化（Biotrans注2：内源性化合物指生物机体正常的生理活动产生的物质。注3：酶（Enzyme）是由活细胞产生的，能在体内和体外起同样催化作用的一类具有活性中心和特殊构象的生物大分子，包括蛋白质和核酸。注4：生物转化的主要场所是肝脏，其它有肺、胃、肠、皮肤等。生物外源性物质是指那些人工合成的，具有不被现有降解酶系所识别和作用的分子结构和化学键序列的化合物，简而言之，就是不能被生物降解的化合物。如DDT、六六六、多氯联苯、染料、塑料、合成橡胶等。注2：内源性化合物指生物机体正常的生理活动产生的物质。生物外生物转化的过程相I过程（反应）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（－OH、－SH、－COOH、－NH2）或进一步使这些活性基团暴露。相II过程（反应）相I过程产生的一级代谢物在另外的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（二级代谢物）或带有某些基团的外源性化合物与细胞内物质结合反应。生物转化的过程相I过程（反应）排出体外外源性化合物一级代谢物

结合产物（二级代谢物）毒害作用过程I（相I反应）图1－5生物转化过程示意图过程II（相II反应）排出体外外源性化合物一级代谢物结合产物毒害作用过程相I反应的主要类型：氧化反应：微粒体混合功能氧化酶参与的反应，例如脂肪族羟化非微粒体反应还原反应：微粒体还原非微粒体还原水解反应相II反应的主要类型：（P49--51）相I反应的主要类型：相II反应的主要类型：（P49--51一、生物转化中的酶酶是一类由细胞制造和分泌的、以蛋白质为主要成分的、具有催化活性的生物催化剂。酶催化作用的特点：

1、催化专一性高

2、酶催化效率高

3、酶催化需要温和的外界条件一、生物转化中的酶酶是一类由细胞制造和分泌的、以蛋白质为主要二、若干重要辅酶的功能1、FMN和FAD2、NAD+和NADP+3、辅酶Q4、细胞色素酶系的辅酶5、辅酶A二、若干重要辅酶的功能1、FMN和FAD环境生物学-绪论课件环境生物学-绪论课件环境生物学-绪论课件其作用是在酶促反应中担任递氢任务,其作用见下图其作用是在酶促反应中担任递氢任务,细胞色素酶系的辅酶主要有细胞色素b、c1、c、a和a3等几种在反应中担当传递电子作用，见下图细胞色素酶系的辅酶主要有细胞色素b、c1、c、a和a3等几种辅酶A是一种转移酶的辅酶，在酶促反应中起着传递酰基的作用辅酶A是一种转移酶的辅酶，在酶促反应中起着传递酰基的作用三、生物氧化中的氢传递过程生物氧化是指有机物质在机体细胞内的氧化，并伴随有能量的释放。放出的能量主要通过二磷酸腺苷与正磷酸合成三磷酸腺苷而被暂时存放。反应见下图三、生物氧化中的氢传递过程生物氧化是指有机物质在机体细胞内的腺苷部分的结构间下图腺苷部分的结构间下图氢传递过程的几种分类1、有氧氧化中以分子氧为直接受氢体的递氢过程；2、有氧氧化中以分子氧为间接受氢体的递氢过程；3、无氧氧化中有机底物转化中间产物作受氢体的递氢过程；4、无氧氧化中某些无机含氧化合物作受氢体的递氢过程氢传递过程的几种分类1、有氧氧化中以分子氧为直接受氢体的递氢1、有氧氧化中以分子氧为直接受氢体的递氢过程1、有氧氧化中以分子氧为直接受氢体的递氢过程2、有氧氧化中以分子氧为间接受氢体的递氢过程2、有氧氧化中以分子氧为间接受氢体的递氢过程3、无氧氧化中有机底物转化中间产物作受氢体的递氢过程3、无氧氧化中有机底物转化中间产物作受氢体的递氢过程4、无氧氧化中某些无机含氧化合物作受氢体的递氢过程4、无氧氧化中某些无机含氧化合物作受氢体的递氢过程四、耗氧有机污染物质的微生物降解耗氧有机污染物质是生物残体、排放废水和废弃物中的糖类、脂肪和蛋白质等较易生物降解的有机物质。1、糖类的微生物降解降解途径：

1）多糖水解成单糖

2）单糖酵解成丙酮酸

3）丙酮酸的转化四、耗氧有机污染物质的微生物降解耗氧有机污染物质是生物残体、2、脂肪的微生物降解降解途径：

1）脂肪水解成脂肪酸和甘油；

2）甘油的转化；

3）脂肪酸的转化；2、脂肪的微生物降解1）脂肪水解成脂肪酸和甘油1）脂肪水解成脂肪酸和甘油2）甘油的转化2）甘油的转化3）脂肪酸的转化3）脂肪酸的转化3、蛋白质的微生物降解基本途径

1）蛋白质水解成氨基酸

2）氨基酸脱氨成脂肪酸4、甲烷发酵

3、蛋白质的微生物降解五、有毒有机污染物质生物转化类型有毒有机物质生物转化的主要反映类型如下：1、耗氧反应类型

1）混合功能氧化酶加氧氧化

2）脱氢酶脱氢氧化

3）氧化酶氧化五、有毒有机污染物质生物转化类型有毒有机物质生物转化的主要反1）混合功能氧化酶加氧氧化1）混合功能氧化酶加氧氧化2）脱氢酶脱氢氧化醇氧化成醛醇氧化成酮醛氧化成羧基2）脱氢酶脱氢氧化醇氧化成醛3）氧化酶氧化氧化酶是伴随有氢原子或电子转移，以分子氧为直接受氢体的酶类。例如：3）氧化酶氧化氧化酶是伴随有氢原子或电子转移，以分子氧为直接2、还原反应类型

1）可逆脱氢酶加氢还原；

2）消极还原酶还原；

3）偶氮还原酶还原；

2、还原反应类型4）还原脱氯酶还原4）还原脱氯酶还原3、水解反应类型

1）羧酸酯酶使脂肪簇脂水解

2）芳香酯酶使芳香簇脂水解

3）磷脂酶使磷酸酯水解3、水解反应类型4）酰胺酶使酰胺水解4）酰胺酶使酰胺水解4、若干重要结合反应类型

1）葡萄糖醛酸结合

2）硫酸结合

3）谷胱甘肽结合4、若干重要结合反应类型六、有毒有机污染物质的微生物降解下面介绍几种有机毒物微生物降解的途径1、烃类

1）正烷烃的讲解

2）烯烃的微生物降解途径主要是烯的饱和末端氧化，再经与正烷烃相同的途径成为不饱和脂肪酸

3）苯的微生物降解途径

4）苯系化合物的讲解六、有毒有机污染物质的微生物降解下面介绍几种有机毒物微生物降2、农药的降解

1）苯氧乙酸的降解

2）有机磷杀虫剂对硫磷的可能降解途径

3）DDT降解2、农药的降解1）苯氧乙酸的降解1）苯氧乙酸的降解2）有机磷杀虫剂对硫磷的可能降解途径2）有机磷杀虫剂对硫磷的可能降解途径3）DDT降解3）DDT降解DDT的主要降解途径是：在微生物还原脱氯酶作用下，脱氯和脱氯化氢DDT的主要降解途径是：在微生物还原脱氯酶七、氨及硫的微生物转化

1、氮的微生物转化1）氮的主要形态：（1）分子氮（2）生物体内的蛋白质、核酸等有机氮化物，以及生物残体变成的各种有机氮化合物（3）氮形态的生物转化：同化、氨化、消化、反硝化和固氮。2）反硝化（1）硝酸盐还原成亚硝酸（2）硝酸盐还原成氮气（3）硝酸盐还原成亚硝酸盐和氨七、氨及硫的微生物转化

1、氮的微生物转化1）氮的主要形态：2、硫的微生物转化1）硫化氢、单质硫等在微生物作用下氧化生成硫酸（硫化）2）硫酸盐、亚硫酸盐在微生物作用下还原生成硫化氢（反硫化）3）海水中硫酸盐还原生成硫化氢2、硫的微生物转化1）硫化氢、单质硫等在微生物作用下氧化生成八、重金属元素的微生物转化1、汞汞的生物甲基化生物作用还原转化汞2、砷砷的微生物甲基化微生物使砷去甲基化八、重金属元素的微生物转化1、汞九、污染物质的生物转化速率1、酶促反应的速率

1）米氏方程：

2）影响酶促反应速率的因数（1）pH的影响（2）温度的影响（3）抑制剂的影响九、污染物质的生物转化速率1、酶促反应的速率2、微生物反应的速率

1）微生物反应速率方程：L=L0e-kt2）影响微生物反应速率的因素

链长规律链分子规律取代规律

环境条件：pH、温度、营养物质、溶解氧、共存物质2、微生物反应的速率影响生物转化的因素物种差异和个体差异由各自的遗传因素决定，主要表现在体内酶的种类和活力不同上。饮食营养状况蛋白质、无机盐、维生素等营养缺乏时会不同方式地影响生物转化作用。生理因素年龄因素性别因素激素和昼夜规律：机体在每日不同时间的生物转化能力有高低差异，与内分泌功能的昼夜规律有关。代谢酶的抑制和诱导影响生物转化的因素物种差异和个体差异小结任何一种外源性化合物的生物转化方式不是简单的，它们可同时进行不同的氧化还原或水解反应，此后又可继续进行不同类型的结合反应。生物转化的结果有两方面：解毒作用（失活）：使外源性化合物毒性降低，易于排出，或使其转变为易于被其它微生物所降解的化合物。增毒作用（活化）：使其毒性增加小结任何一种外源性化合物的生物转化方式不是简单的，它们可同时1.4环境污染物在生物体内的浓缩、积累和放大基本概念：生物浓缩（Bioconcentration）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，又称生物学浓缩、生物学富集。生物浓缩系数KBCF

（BioconcentrationFactor）KBCF＝物质在生物体内的浓度/物质在环境介质中的浓度1.4环境污染物在生物体内的浓缩、积累和放大基本概念：生物积累（Bioaccumulation）指生物在其整个代谢活跃期间通过吸收、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化合物，以致随着生长发育，浓缩系数不断增大的现象，又称生物学积累。生物放大（Biomagnification）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，某元素或难分解化合物在生物机体中浓度随营养级的提高而逐步增大的现象，又称生物学放大。生物积累（Bioaccumulation）生物放大（Biom思考：许多生物外源性物质在环境中的含量很低，通常在ppb级，为什么这么低的浓度还会引起严重的问题？思考：三个概念的有何区别？有何意义？生物浓缩：C体内>C环境生物积累：t（生长期），KBCF生物放大：营养级，KBCF------这正是由于生物放大作用造成的，这样的生物外源性物质必须满足以下两个条件：一、难以生物降解；二、具有亲脂性。思考：许多生物外源性物质在环境中的含量很低，通常在ppb级，生物浓缩系数的测定平衡浓缩系数：物质交换达到动态平衡时的浓缩系数。测定方法：优缺点实验室饲养法：条件易于控制，但数值不够准确野外调查法：数值标准，但技术难度大，可能时间周期长动力学方法：节省试验时间，更适合大个体生物影响因素生理因素：如生物的生长、发育、大小、年龄环境因素：如污染物的浓度、化学形态、环境温度、pH值、光照条件及季节生物浓缩系数的测定平衡浓缩系数：物质交换达到动态平衡时的浓缩表1－2汞在水生物中的富集生物类型汞浓度（ppm）浓缩系数食肉娃鱼1-210000-20000小鱼0.1-0.31000-3000低等动物0.02-0.05200-500植物0.01-0.02100-200海水0.0001表1－2汞在水生物中的富集生物类型汞浓度（ppm）浓缩系数食生物浓缩机理和浓缩模型生物浓缩机理和浓缩模型qvCBiVBCBVTCTK2CTqvCBo血液组织图1－6生物体某一组织生物浓缩的机理模型由此可知：生物组织中化合物的浓度不仅与该化合物在该组织中的代谢速率有关，还与进出组织的血液中的化合物浓度差成正比。qvCBiVBCBVTCTK2CTqvCBo血液影响生物浓缩的因素生物种的生物学特征不同组织器官的影响不同生育期与性别的关系污染物的性质污染物浓度和作用时间环境条件影响生物浓缩的因素生物种的生物学特征1.5生物对污染物在环境中行为的影响

1.5.1生物污染（BiologicalPollution）

环境中的病原微生物（PathogenicMicroorganism）例如：沙门氏菌、霍乱弧菌、肠道病毒等水体的富营养化（Eutrophication）概念：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。不良后果：微生物代谢产物产生的污染硫化氢酸性矿水硝酸和亚硝酸微生物毒素指微生物在其生长、代谢过程中所产生的毒素，可污染食品和环境，危害人类健康。如黄曲霉毒素、葡萄球菌肠毒素、藻类毒素等。1.5生物对污染物在环境中行为的影响

1.5.1生物污染（成因由黄铁矿（FeS2）氧化所产生的硫酸引起，微生物与形成酸性矿水的整个过程密切相关。当pH<3.5时，铁细菌即氧化亚铁硫杆菌可催化铁的氧化，其它如氧化硫硫杆菌和氧化亚铁铁杆菌都与酸性矿水的形成密切相关。危害酸性矿水中最有破坏性的组分是硫酸，有直接的毒性及其他不良影响。防治利用碳酸钙矿石中和过量酸性矿水，但Fe(III)往往同时存在，反应后，pH上升，Fe(OH)3立即覆盖在碳酸钙矿石的表面成为不透水层，这种保护效应阻止了碳酸钙对酸的进一步中和。酸性矿水成因酸性矿水1.5.2金属的生物转化金属的毒性影响因素：金属的浓度、金属的存在状态例如，六价铬比三价铬毒得多；甲基汞的毒性比其他的汞化合物毒性大得多；有机锡比无机锡毒，有机锡中的烷基锡比芳香基锡毒，烷基锡中三烷基又比其他烷基锡毒。金属的微生物转化微生物对金属的毒性转化，主要是氧化还原和甲基化作用。1.5.2金属的生物转化金属的毒性汞的转化汞的存在形式无机汞：零价的金属汞与一价汞盐几乎不溶;二价汞盐除了硫化汞、碘化汞外几乎均可溶解有机汞：汞易和有机基团形成化合物，通常是以共价键连接在碳原子上形成有机汞。汞化合物的毒性难溶的汞——生物吸收困难，毒性很小易溶的汞——容易吸收，毒性很强（其中甲基汞的毒性最强）毒性体现：生物的神经系统受到伤害，神经麻痹以致引起死亡。汞的转化汞的存在形式实例：日本的水俣湾甲基汞中毒事件就是典型的汞污染事件。这类汞中毒一般都不是通过直接饮用水被汞污染造成，而是由于甲基汞在食物链积累并由水中的鱼类向上传递给人而引起的。环境生物学-绪论课件汞的甲基化汞的甲基化是由微生物形成的。鱼类体表粘液中有许多含有甲基化辅酶的微生物，他们将无机汞转化为甲基汞，动物和人体肠道肠道中的细菌大部分也具有这种功能，因此甲基汞中毒是由微生物造成的。汞甲基化微生物：细菌——甲烷菌、匙形梭菌、荧光假单胞菌、大肠埃希氏菌、产气肠杆菌、巨大芽孢杆菌真菌——粗糙链孢霉、黑曲霉、酿酒酵母等。过程如下：

Hg2+

Hg+-CH3Hg(CH3)2

甲基化辅酶甲基化辅酶

-CH3

-CH3汞的甲基化汞的甲基化是由微生物形成的。Hg2+Hg+-甲基汞的降解事实上通常情况甲基汞在天然水体中的浓度十分低，这是由于不仅存在汞的甲基化，同时还存在甲基汞的降解，甲基汞可被生物还原为金属汞。甲基汞降解微生物：柠檬酸杆菌、假单胞菌、节杆菌、隐球菌等。甲基汞的降解事实上通常情况甲基汞在天然水体中的浓度十分低，这小结生物意义：汞的甲基化与脱甲基化通常保持着一个动态的平衡，从而使环境中的甲基汞浓度维持在低水平。但是，在有机污染严重、pH较低的环境中，容易形成和释放甲基汞，对生物的危害较大。一方面甲基汞溶于水被鱼、贝吸收浓缩，另一方面甲基汞还会逸出水体，进入大气，使污染扩大。小结其它重金属的转化与汞相似，重金属普遍可被微生物甲基化;甲基化的重金属普遍毒性提高，这些金属包括砷、硒、铅、锡、镉、锑等。重金属生物转化的环境效应:微生物通过分泌作用或呼吸作用排出形成的有机金属化合物，是微生物具有的一种对有毒金属解毒方式；但被排出的金属化合物，可能比其原形态对高等生物具更大的危害性。另一方面，微生物可将化合态的重金属转化还原为单质形式，这种转移方式可暂时或永久地将金属从生物接触的环境中清除出去。其它重金属的转化与汞相似，重金属普遍可被微生物甲基化;思考题污染物在环境中的迁移方式和转化途径有哪些？什么是生物转运和生物转化？污染物透过细胞膜的方式有哪些？有何特点？什么是生物浓缩、生物积累、生物放大和浓缩系数？思考题污染物在环境中的迁移方式和转化途径有哪些？第二章污染物对生物的影响

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响第一节污染物在生物化学和分子水平上的影响一、生物机体酶的影响（一）

酶活性的诱导

1.

混合功能氧化酶（MFO）

混合功能氧化酶是污染物在体内进行生物转化相Ⅰ过程中的关键酶系．是电子传递系统，存在于大多数组织的细胞内质网上，肝脏中的活性较其他组织中活性要高．组成包括：细胞色素P450，NADPH细胞色素P450还原酶和磷脂．活性诱导剂：药物诱导剂苯巴比妥型，致癌物诱导剂３－甲基胆蒽型，甾族诱导剂

一、生物机体酶的影响2.

抗氧化防御系统酶（1）超氧化歧化酶（SOD）许多化学污染物能诱导SOD活性：大气污染物，直接作用氧化物，氧化还原循环化合物（2）谷胱甘肽过氧化酶（GPX）（3）过氧化氢酶（Ct）3.

谷胱甘肽转移酶谷胱甘肽转移酶是污染物在体内进行生物转化相Ⅱ过程中的重要酶．2.

抗氧化防御系统酶（二）酶的抑制作用酶活性的抑制可分为不可逆性抑制，非竞争性抑制和竞争性抑制．不可逆性抑制是由于污染物与酶蛋白的活性中心功能基因不可逆性结合引起的．非竞争性抑制是一种可逆性抑制，污染物与酶分子的结合位置不是底物的结合位置，因此增加底物浓度，不能使抑制作用逆转．竞争性抑制的特点是，当底物浓度增加时，抑制作用减弱．强弱取决于抑制剂的浓度与底物浓度的相对比例．除上述抑制外，有些污染物是通过生成中间代谢物抑制酶活性，造成化学损害．

（二）酶的抑制作用1.

腺三磷酶（ATPase）2.

乙酰胆碱酯酶（AchE）3.δ-氨基乙酰丙酸脱氢酶（ALAD）4.

蛋白磷酸酶1.

腺三磷酶（ATPase）二、对生物大分子的影响

1.

对蛋白质影响

蛋白质化学损伤后的生物学效应细胞膜结构及通透性改变；引起各亚细胞结构和功能损害；影响酶的催化功能，进而引起代谢异常及能量供应障碍；导致遗传毒害；引起机体特殊的免疫反应；引起机体繁殖功能障碍．

二、对生物大分子的影响

2.

对脱氧核糖核酸（DNA）影响（1）

光复活修复（2）

切除修复（3）

复制后修复

3.

脂质的过氧化2.

对脱氧核糖核酸（DNA）影响第二节污染物在细胞和器官水平上的影响第二节污染物在细胞和器官水平上的影响

一、对细胞的影响（一）对细胞膜的影响首先，污染物引起的膜脂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（二）对细胞器的影响

1.

线粒体

污染物不仅可以引起细胞线粒体膜和嵴的形态结构的改变，而且可以影响线粒体的氧化磷酸化和电子传递功能．

2.

光面内质网和糙面内质网

一、对细胞的影响二、对组织器官的影响（一）

靶器官（二）

对组织器官的影响二、对组织器官的影响第三节污染物在个体水平上的影响

第三节污染物在个体水平上的影响一、死亡在一定的剂量或浓度作用下，污染物能引起动物死亡，这样的剂量或浓度被称为致死浓度剂量或致死浓度．二、对行为的影响（一）对水生生物行为的影响

1.

回避行为

2.

捕食行为

3.

警惕行为（二）

对鸟类行为的影响一、死亡三、对繁殖的影响环境激素的分类：1.

天然雌激素和合成雌激素2.

植物雌激素3.

具有雌激素活性的环境化学物质四、对生长和发育的影响三、对繁殖的影响第四节污染物在种群和群落水平的影响第四节污染物在种群和群落水平的影响一、对生物种群的影响种群是在一定时空中同种个体的组合，具有三个基本特征：空间特征、数量特征和遗传特征污染物对种群的影响表现为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等.一、对生物种群的影响二、对生物群落的影响

污染物可导致群落组成和结构的改变，包括优势种变化、生物量、丰度、种的多样性等.（一）

优势种（二）

耐污种（三）

敏感种（四）

对群落组成和结构改变（五）

对物种多样性的影响二、对生物群落的影响第五节化学污染物对生物的联合作用第五节化学污染物对生物的联合作用一、协同作用

协同作用是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所产生的生物学作用的总和.二、相加作用相加作用是指多种化学污染物混合所产生的生物学作用强度等于各化学污染分别产生的作用强度的总和.一、协同作用三、独立作用

独立作用是指多种化学污染物各自对机体产生毒副作用的机理不同,互不影响.四、拮抗作用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.三、独立作用五、联合作用的研究方法

常用的方法:

过筛试验等效应用图法计算法统计学方法直接描述,综合分析,做出判断五、联合作用的研究方法第三章污染物的生物效应检测第一节生物测试及方式第二节一般毒性试验第三节生物的分子和细胞水平检测第四节生物致突变、致畸和致癌效应检测第五节微宇宙法第三章污染物的生物效应检测第一节生物测试及方式

要求:掌握污染物的生物测试和测试方法的基本概念，污染物毒性的基本参数。了解三致效应检测（自学），分子和细胞水平检测，微宇宙法。要求:掌握污染物的生物测试和测试方法的基本概念，污染物毒一、生物测试（Bioassay）指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，所导致影响或危害。生物反应：分子、细胞、组织、器官、个体、种群、群落一生态系统。水污染：毒性试验（ToxicityTest）大气污染：植物人工熏气（ArtificialFumigationforPlant）。第一节生物测试及方式一、生物测试第一节生物测试及方式如，与理化检测相比，水污染生物测试可获？①环境状况对水中生命的适合度。②各种环境因素如DO、pH、T、盐度、混浊度等对水中生命的有利及不利浓度或强度。③环境因素对于废物毒性影响。④废物对某一被测试生物种毒性。⑤水生生物对污染物相对敏感性。⑥废水所应处理的程度，及废水处理方法的有效程度。⑦允许废水排放量和污染物排放浓度。⑧水质标准、对废水的要求和排放许可之间的一致性。如，与理化检测相比，水污染生物测试可获？生物测试意义：监测环境质量变化确定单一污染物安全浓度研究多种污染物的联合作用的生物效应制定污染物或工业废水排放标准、环境质量标准污染物的生态风险评价（EcologicalRiskAssessment）。生物测试意义：

二、生物测试的方式（一）生物测试的分类根据经历时间：短期、中期和长期测试方式。根据所测试生物效应性质：毒性试验、积累试验、行为试验、“三致”（致癌、致畸、致突变）试验、DNA损伤试验等。二、生物测试的方式（一）生物测试的分类1．短期生物测试短期的生物测试（ShortTermBioassay）被测试生物在短时间内暴露于高浓度污染物下，测定污染物对生物机体影响。测定：半数致死浓度（LC50）或半数抑制浓度（IC50）或半数效应浓度（EC50）。意义：指示中期或长期试验时所应使用毒物浓度；快速估计污染物毒性、评定不同毒物或废物对某种生物的相对毒性或评定不同生物对不同的条件如温度、pH的相对敏感性等实用。藻类＜72h，水蚤类＜48h、鱼类＜96h，其最长不超过8d。1．短期生物测试短期的生物测试（ShortTermBio特点：(1)快速估计污染物的毒性；(2)评定几种不同的毒物或废物对某种生物的相对毒性或评定不同生物对不同的条件如温度、pH的相对敏感性等。(3)短期生物测试一般采用静止式。(4)对于易挥发、不稳定污染物或代谢速率快的受试生物，应采用流动式。(5)对于BOD较高的工业废水和生活污水，也应采用流动式特点：2．中期生物测试中期生物测试（IntermediateTermBioassay）是介于短期和长期之间的一类生物测试。8d-90d中期。分静止式和流动式，多数采用流动式。2．中期生物测试中期生物测试（IntermediateTe3．长期生物测试长期生物测试（LongTermBioassays）低浓度污染物下，暴露时间要尽可能长达受试生物整个生活史，又称全部生活史生物测试。目的：持续情况下不造成有害效应的毒物最大浓度或最大允许毒物浓度（MATC）。其间包括毒物对生长、生殖、有性生殖产物的发育、成熟、产卵、孵卵的成功性、幼体的成活（Survival）、不同生命阶段的生长与存活、以及对畸形、行为和生物积累等的影响。只采用流动式。

3．长期生物测试长期生物测试（LongTermBioas通过生物测试可以获得以下多种数据：②允许的废水排放量和允许的污染物排放浓度。④环境状况对水中生命的适合度。③环境因素对于废物毒性的影响。⑤各种水生生物对某种排放废水或污染物的相对敏感性。①各种环境因素如溶解氧(DO)、酸碱度(pH)、温度、盐度、混浊度等对水中生命的有利及不利的浓度或强度。通过生物测试可以获得以下多种数据：②允许的废水排⑧有关水质标准、对废水的要求和排放许可之间的一致性。

不仅能弥补物理和化学检测的不足，还可以提供物理和化学检测无法得到的数据。⑦废物对某一被测试生物种的毒性。⑥为满足水污染控制的要求，废水所应处理的程度，以及废水处理方法的有效程度。⑧有关水质标准、对废水的要求和排放许可之间的一致性。（二）受试生物的选择①敏感性。②广泛地理分布和足够数量。③生态系统的重要组成，有生态学价值。④实验室内易于培养和繁殖。⑤具丰富生物学背景资料。⑥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。⑦具重要经济、旅游价值，应考虑与人类食物链的联系。

（二）受试生物的选择①敏感性。

三、生物测试的标准化

美国试验和材料学会（ASTM），经济合作发展组织（OECD），美国国家环保局（USEPA）。1991.9.14颁布、1992.8.1实施《水质物质对蚤类（大型蚤）急性毒性测定方法（GB／T13266一91）》《水质物质对淡水鱼（斑马鱼）急性毒性测定方法（GB/Tl3267—91）》。三、生物测试的标准化美国试验和材料学会（ASTM），经济------生物测试的标准化的优势①在同一类型的不同实验室中进行许多有用的测试并把结果一致的测试选择出来。②增加数据的精确度。③测试可以被其他实验室重复。④各种人员容易进行该试验。⑤可方便地将数据进行比较。⑥可为环境管理、环境立法(环境标准建立)提供可靠的数据或结果。

------生物测试的标准化的优势①在同一类型的不同实验室中

在一定条件下，以较小剂量给予机体时，能与生物相互作用，引起生物体功能或器质性损伤的化学物质；或剂量虽微，但累积到一定的量，就能干扰或破坏机体的正常生理功能，引起暂时或持久性的病理变化，甚至危及生命的化合物称毒物。

Paracelsus：毒物本身并非毒物，主要是剂量才使一个物质变成毒物。

2．中毒(Intoxication)

生物体受到毒物作用引起功能或器质性改变后出现的疾病状态称中毒，各种毒性作用的综合表现(包括局部的和全身的)。可分为急性中毒、亚急性中毒和慢性中毒。一、生物毒性的基本概念(一)毒物与中毒

1．毒物(Toxicant)的定义第二节一般毒性试验在一定条件下，以较小剂量给予机体时，能与生物相互作用，3．毒性(Toxicity)的定义

指有毒物质接触或进入机体后，引起生物体的易感部位产生有害作用的能力。(1)毒性作用或毒效应：化学物引起生物体损害的总称为毒性作用(ToxicEffect)。毒性作用可通过观测的方法来判断。A不引起机体形态、生长发育和寿命的改变；

B不引起机体功能容量(FunctionalCapacity)的降低和对额外应激状态代偿能力的损害；

C所引起的生物学变化一般是可逆的，当停止接触化学物后，不能检出机体维持体内稳态(Homeostasis)能力的降低；也不能使机体对其他环境因素不利影响的易感性增强。(2)无损害作用(Non—adverseEffect)：3．毒性(Toxicity)的定义(1)毒性作用或毒效应：化（5）损害作用(AdverseEffect)：生物体接触外来化学物期间或停止接触后，机体维持体内的稳态能力下降是不可逆的，对某些环境因素不利影响的易感性增高，代谢速度降低和酶系的相对活力发生异常改变。

（4）效应(Effect)与反应(Response)图效应：表示接触一定剂量化学物质引起机体个体发生的生物学变化。反应：是接触一定剂量化学物质后，表现一定程度某种效应的个体在一个群体中所占的比例。

（3）危险性：某化学物质在正常生产使用条件下，能引起机体发生中毒的可能性称为该物质的危险性。（5）损害作用(AdverseEffect)：生物体接触外

（7）剂量------效应关系(Dose—effectRelationship)：表示不同剂量在个体或群体中表现出来的量效应大小之间的关系。

（6）危害性(Hazard)：有毒物质在与机体接触或使用过程中，有引起中毒的可能性。其危害性大小取决于动物是否与它接触过以及该物质进入机体的能力和数量。

（8）剂量------反应关系(Dose—responseRelationship)：表示不同剂量与质效应发生率之间的关系。

（7）剂量------效应关系(Dose—effect剂量－效应关系和剂量－反应关系曲线图剂量10050反应强度（％）图3－1剂量－反应曲线（直线型）剂量10050死亡率（％）图3－2剂量－反应曲线（抛物线型）对数剂量10050死亡率（％）图3－3剂量－反应曲线（S形线型）死亡率（概率单位）对数剂量10050图3－4剂量－反应曲线剂量－效应关系和剂量－反应关系曲线图剂量10050反应强度（（一）毒性试验常用参数1、致死剂量或致死浓度（LethalDese，LD或LethalConcentration，LC）；表示一次染毒后引起受试动物死亡的剂量或浓度。①绝对致死剂量或浓度（LD100、LC100）：表示一群动物全部死亡的最低剂量或浓度。②半数致死剂量或浓度（LD50、LC50。）：能引起一群动物的50％死亡的最低剂量或浓度。③最小致死剂量或浓度（MLD，MLC），能使一群动物中仅有个别死亡的最高剂量或浓度。④最大耐受剂量或浓度（LDO，LCD）：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。（一）毒性试验常用参数2、最大无作用剂量（MaximumNo－EffectLeveD：化学物在一定时间内，按一定方式与机体接触，按一定的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。评定外来化合物毒性作用，制订：