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1页，共103页，2023年，2月20日，星期一第一节污染物在生物化学和分子水平上的影响第2页，共103页，2023年，2月20日，星期一污染物环境（迁移、扩散、分布、转化）生物体转化解毒作用增毒作用积累排出体外防护性生化反应对生物机体伤害非防护性生化反应第3页，共103页，2023年，2月20日，星期一污染物进入机体后导致的生物化学变化包括：防护性生化反应和非防护性生化反应作用类型例子后果防护性混合功能氧化酶的诱导加快新陈代谢，生成水溶性代谢物，从而加速排泄金属硫蛋白的生成增加对金属的束缚速度，从而降低金属的生物利用率非防护性乙酰胆碱酯酶的抑制作用50％以上因抑制而产生可见的毒性效应DNA加合物的生成若导致突变会发生损害作用表2－1对污染物的防护性和非防护性生化反应第4页，共103页，2023年，2月20日，星期一污染物进入生物机体后，一方面在酶的催化下进行代谢转化，另一方面导致酶活性改变，许多污染物的毒理作用是基于与酶的相互作用污染物的毒理作用酶数量：诱导和阻遏活性：激活和抑制{一、对生物机体酶的影响第5页，共103页，2023年，2月20日，星期一(一)酶活性的诱导（Induction）环境污染物能诱导生物机体酶，包括药物、杀虫剂（有机氯、有机磷）、多氯联苯、多环芳烃、表面活性剂、增塑剂、染料等有机亲脂性化合物诱导作用是增加酶的合成速度，或降低酶蛋白的分解诱导作用发生在转录水平，主要是操纵基因的去阻遏作用（Depression）第6页，共103页，2023年，2月20日，星期一环境污染物诱导谷胱甘肽过氧化酶（GPx）:O3、NO2、SO2超氧化物歧化酶（SOD）：O3、H2O2PAH过氧化氢酶(Ct)：农药、PAH(一)酶活性的诱导（Induction）第7页，共103页，2023年，2月20日，星期一1.

混合功能氧化酶（MFO）污染物在体内进行生物转化相Ⅰ过程中的关键酶系电子传递系统，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)酶活性的诱导（Induction）第8页，共103页，2023年，2月20日，星期一2.

抗氧化防御系统酶活性氧（ActiviatedOxygen）带有2~3个电子的分子氧还原产物，主要有：·OH、O2、H2O2活性氧的控制和消除由体内产生的活性氧可为抗氧化防御系统控制，消除活性氧对机体的伤害作用某些污染物如多环芳烃、多氯联苯可在生物体内进行生物转化时产生大量活性氧。在一定范围内，这些活性氧可被体内的抗氧化防御系统清除，但当体内的抗氧化防御系统不能消除这些活性氧时，它们可使DNA链断裂、脂质过氧化、酶蛋白失活等，从而引起机体氧化应激或氧毒性抗氧化防御系统酶超氧化物歧化酶（SOD）谷胱甘肽氧化酶（GPx）过氧化氢酶（Ct）(一)酶活性的诱导（Induction）第9页，共103页，2023年，2月20日，星期一2.

抗氧化防御系统酶超氧化物歧化酶（SOD）SOD属于金属酶，按照结合金属离子种类不同，该酶有以下三种：含铜与锌超氧化物歧化酶（CuZnSODs）、含锰超氧化物歧化酶（MnSODs）和含铁超氧化物歧化酶（FeSODs）。三种SOD都催化超氧化物阴离子自由基歧化为过氧化氢与氧气

(一)酶活性的诱导（Induction）铜锌超氧化物歧化酶第10页，共103页，2023年，2月20日，星期一3.

谷胱甘肽转移酶（GSTs）谷胱甘肽转移酶

(GlutathioneTransferases，GST)是污染物在体内生物转化相Ⅱ过程中的重要酶

,具有许多同工酶生理作用是与不同的亲电性化合物或一些相Ⅰ代谢产物结合,产生水溶性化合物

,易于排出体外,因此起到脱毒作用肝是脊椎动物中

GSTs的主要场所(一)酶活性的诱导（Induction）第11页，共103页，2023年，2月20日，星期一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）酶的抑制作用第12页，共103页，2023年，2月20日，星期一不可逆抑制：污染物与酶蛋白的活性中心功能基团不可逆结合有机磷农药对乙酰胆碱脂酶（AchE）的抑制

AchE在神经系统信息传递中起重要作用。可去除体内多余的乙酰胆碱，保护神经传导的正常功能。有机磷化合物也是AchE的底物，占据乙酰胆碱的作用部位，从而产生神经功能破坏，导致一系列中毒反应许多重金属（Pb，Hg）也是通过与酶蛋白分子的活性部位的半胱氨酸残基的－SH结合，抑制酶的活性。如对氯汞苯甲酸对酶的抑制（二）酶的抑制作用第13页，共103页，2023年，2月20日，星期一可逆性抑制非竞争性抑制：污染物与酶分子的结合部位不是底物的结合位置。酶可以同时与底物及污染物结合，二者之间没有竞争。增加底物浓度，抑制不能解除。这类污染物与酶活性中心以外的基团结合，但这些基团对酶分子的活性很重要，帮助维持酶分子的构象。此类抑制游离状态的酶与污染物之间存在着一个平衡，是可逆的ES+IESIEI+SESI（二）酶的抑制作用第14页，共103页，2023年，2月20日，星期一竞争性抑制：污染物与底物结构类似，都能与酶结合，但只能二者择一。当抑制剂与酶形成可逆复合物时不被酶代谢，酶反应速度下降。如果增加底物浓度，抑制可解除E+SESE+PE+IEI

磺胺类抗生素对二氢叶酸合成酶的抑制

二氢叶酸是细菌正常分裂和繁殖必不可少的物质，但细菌不能直接利用外源的二氢叶酸，只能在二氢叶酸合成酶作用下，利用对氨基苯甲酸合成二氢叶酸，磺胺类药物与对氨基苯甲酸结构相似，可竞争性抑制二氢叶酸合成酶，影响二氢叶酸的合成，从而抑制细菌的生长和繁殖（二）酶的抑制作用第15页，共103页，2023年，2月20日，星期一（二）酶的抑制作用1.

腺三磷酶（ATPase）生物体重要酶，存在于所有的细胞中。在细胞供能活动、离子平衡等过程中起重要作用ATPase抑制已作为一项评价污染应用的指标第16页，共103页，2023年，2月20日，星期一（二）酶的抑制作用2.

乙酰胆碱酯酶（AchE）在神经系统的信号传导中起重要作用有机磷农药和氨基甲酸酯农药对高等和低等动物的AchE具有明显的抑制作用第17页，共103页，2023年，2月20日，星期一（二）酶的抑制作用3.δ-氨基乙酰丙酸脱氢酶（ALAD）存在于许多组织的细胞质中

,其生理作用在合成血红蛋白中起重要作用目前把

ALAD作为一个敏感的指标

,应用于监测和评价铅污染对生态系统的影响4.蛋白磷酸酶（PP）广泛存在于细胞中，对任何一种蛋白质进行脱磷酸化作用微囊藻毒素对蛋白磷酸酶的抑制作用很强，是迄今最强的蛋白磷酸酶抑制剂第18页，共103页，2023年，2月20日，星期一第19页，共103页，2023年，2月20日，星期一污染物对生物大分子的影响主要表现在以下方面：干扰正常的受体——配体的相互作用受体（receptor）是许多组织细胞膜上的大分子成分，配体（ligand）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，从而产生生物效应干扰细胞内钙稳态正常情况下细胞内的钙浓度较低（10－7～10－8mol/L），细胞外浓度较高（103mol/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二、对生物大分子的影响第20页，共103页，2023年，2月20日，星期一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脂质过氧化(lipidperoxidation)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，可被体内存在的抗氧化物质（如维生素C、维生素E）所对抗。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二、对生物大分子的影响第21页，共103页，2023年，2月20日，星期一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，如蛋白质、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污染物及其活性代谢产物作为生物合成的原料，掺入生物大分子，导致生物大分子组成的功能性异常如给动物大剂量的D-半乳糖胺，D-半乳糖胺代谢物掺入糖蛋白及糖脂，产生细胞膜损害，最终发生动物肝损害污染物及其活性代谢物还可抑制生物大分子的合成。例如蛋白质合成抑制、DNA合成抑制二、对生物大分子的影响第22页，共103页，2023年，2月20日，星期一1.对蛋白质的影响化学损伤：污染物与蛋白分子的活性基团（－OH，-NH2,-SH…）结合，导致蛋白化学损伤

诱导功能蛋白产生，这些蛋白可以保护机体抵抗污染物的损害，是防护性生化反应金属硫蛋白：存在于胞浆中的一种低分子蛋白（6－7KD），对二价金属离子具有极高的亲和力，起储存必须微量金属（Zn、Cu）和结合有毒金属（Cd、Hg）的作用，与后者的结合可保护细胞免受重金属的毒性影响。它可被环境中的金属诱导第23页，共103页，2023年，2月20日，星期一1.对蛋白质的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第24页，共103页，2023年，2月20日，星期一2.对脱氧核糖核酸（DNA）影响外源性化合物及其代谢产物能引起DNA损伤，它们与DNA的相互作用过程有以下四个阶段：形成DNA加合物（DNAAddcuts）发生DNA的二次修饰DNA结构的破坏被固定当细胞分裂时，外源性化合物造成的危害可导致DNA突变及其基因功能的改变DNA加合物的形成是产生DNA损伤最早期的作用，随后产生的最重要影响是DNA结构的改变，如碱基置换、碱基丢失、链断裂等DNA加合物作为一项生物指标来评价环境中化学污染物的遗传毒性的研究日益受到重视第25页，共103页，2023年，2月20日，星期一2.对脱氧核糖核酸（DNA）影响DNA可受到不同途径的损伤，如正常细胞活动、紫外线和放射性物质的直接损伤、外源化合物及其代谢产物与DNA结合等（表2－6），细胞本身具有DNA修复的能力，但如果损伤的DNA不能被修复，则产生DNA结构和功能的影响细胞死亡细胞突变，畸形、癌变基因突变，产生遗传疾病第26页，共103页，2023年，2月20日，星期一（1）切除修复1）碱基切除修复（baseexciserepair，BER）BER可以去除因脱氨基或碱基丢失，无氧射线辐射或内源性物质引起的环氮类的甲基化等因素产生的DNA损伤BER是维持DNA稳定的重要修复方式，其步骤是N-糖苷键水解，从而切除发生变化的碱基。碱基释放过程是由DNA糖苷酶催化的第27页，共103页，2023年，2月20日，星期一第28页，共103页，2023年，2月20日，星期一第29页，共103页，2023年，2月20日，星期一2）核苷酸切除修复（nucleotideexciserepair,NER）NER可以修复UV照射形成的嘧啶二聚体以外，还能消除体内产生的各种嘌呤和嘧啶加合物。NER的关键特征是对损伤的DNA链的两端进行切割NER在已研究过的真核生物中都很相似，说明其在进化过程中高度保守第30页，共103页，2023年，2月20日，星期一第31页，共103页，2023年，2月20日，星期一第32页，共103页，2023年，2月20日，星期一（2）直接（回复）修复直接修复即简单地把损伤的碱基回复到原来状态的修复，可分为以下几种：1）O6-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶直接修复通过从O6-甲基鸟嘌呤上把甲基直接转移到酶的半胱氨酸残基上来直接回复DNA的损伤第33页，共103页，2023年，2月20日，星期一第34页，共103页，2023年，2月20日，星期一2）光解酶复活酶学光复活过程是修复UV导致的环丁烷嘧啶二聚体的直接机制，这种修复具有高度的专一性3）单链断裂修复DNA单链断裂是损伤的一种常见形式，可以通过DNA连接酶的重接而修复第35页，共103页，2023年，2月20日，星期一（3）错配修复错配修复可以纠正几乎所有的错配。此外对于插入或删除引起的DNA遗传信息的改变也有作用错配修复是以底物链上的信息为模板进行的，因此这个系统有区分底物链和新合成链的机制，细胞通过识别DNA链的甲基化状态来区分底物链和新合成的链。整个修复过程可以分为识别、切除和修补等步骤第36页，共103页，2023年，2月20日，星期一第37页，共103页，2023年，2月20日，星期一第38页，共103页，2023年，2月20日，星期一第39页，共103页，2023年，2月20日，星期一（4）交联修复链间交联是由多种多样的致癌剂和化疗药物等引起的。大肠杆菌和哺乳动物细胞内都存在这种修复机制，但细节还不清楚（5）双链断裂修复双链断裂（DSB）发生在体细胞重组和转座的生理条件下，也是电离辐射和氧化应激的主要损伤形式。依赖DNA的蛋白激酶对哺乳动物细胞中的双链断裂重接是必需的第40页，共103页，2023年，2月20日，星期一（6）转录和修复修复发生于转录的整个过程，如激活、起始和延伸都与修复有关。在转录激活过程中，主要是AP-1和NF-KB两种转录因子可能参与转录－偶联修复。在转录起始过程中转录辅助因子TFIIH也是一种修复因子。转录的延伸过程中，转录的序列修复比非转录的序列更迅速第41页，共103页，2023年，2月20日，星期一第42页，共103页，2023年，2月20日，星期一第43页，共103页，2023年，2月20日，星期一（7）大肠杆菌的挽回系统挽回系统（retrievalsystem）也称“复制后修复”（post-replicationrepair）因为它们在复制后起作用，也称为“重组修复”（recombination-repair）。此系统在处理复制含有损伤碱基模板后产生的子代二倍体的缺陷中起作用第44页，共103页，2023年，2月20日，星期一第45页，共103页，2023年，2月20日，星期一第46页，共103页，2023年，2月20日，星期一（8）SOS系统许多损伤DNA或抑制大肠杆菌复制的手段引起一系列综合的表现型改变，称为SOS反应。这是由RecA蛋白和LexA抑制物相互作用而引起的SOS反应表现为修复损伤DNA的能力增强,

这是通过诱导长补丁修复系统和RecA重组修复系统组分的合成来实现的第47页，共103页，2023年，2月20日，星期一第48页，共103页，2023年，2月20日，星期一（三）脂质过氧化（LiquidPeroxidation）一些污染物在细胞内代谢形成自由基（radical,是带有未配对电子的原子和基团），攻击不饱和脂肪酸，导致细胞和亚细胞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，使细胞膜结构损伤，通透性、流动性发生改变，线粒体崩溃，光面内质网扩张，粗面内质网上核糖体脱落已发现多种污染物导致脂质过氧化，如O3、NO2、CCl4、PCB、Cd等脂质过氧化作用对机体的损伤中间产物自由基导致蛋白质分子的聚合终产物丙二醛导致蛋白质分子的交联脂质过氧化对膜的损害：直接结果是膜不饱和脂肪酸减少，膜脂的流动性降低脂质过氧化与动脉粥样硬化有一定联系脂质过氧化与衰老有关第49页，共103页，2023年，2月20日，星期一第二节污染物在细胞和器官水平上的影响第50页，共103页，2023年，2月20日，星期一一、对细胞的影响（一）对细胞膜的影响污染物引起的膜脂过氧化作用导致细胞膜的损伤

大气污染物S02

经气孔进入叶组织后溶于浸润细胞壁的水分中,

产生SO32-或HSO3-,后被细胞氧化成SO42-，这一过程产生了自由基，引起脂膜的过氧化，伤害膜系统污染物可影响细胞膜的离子通透性

拟除虫菊酯杀虫剂和DDT均可作用于细胞膜的Na+通道，干扰Na+通过细胞膜，影响神经传导污染物与细胞膜上的受体结合，干扰了受体正常

第51页，共103页，2023年，2月20日，星期一一、对细胞的影响（一）对细胞器的影响1.线粒体线粒体是细胞供能的场所污染物不仅可以引起细胞线粒体膜和嵴的形态结构地改变,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光面内质网和糙面内质网是进行激素和外源性化合物的代谢场所某些污染物经代谢活化产生自由基，可导致光面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多种化学致癌物如黄曲霉毒素等，能引起糙面内质网上附着核糖体脱落，导致蛋白质合成控制的改变

3.微管、微丝、高尔基体、溶酶体等其它细胞器第52页，共103页，2023年，2月20日，星期一二、对组织器官的影响（一）靶器官概念：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

(TargetOrgan)。例如,放射性碘积累在哺乳动物的甲状腺中,可能引起甲状腺癌靶器官不一定是效应器官：污染物的毒作用不直接由靶器官表现出来，而由另一个效应器官表现出来。如有机磷农药的靶器官是神经系统，而效应器官则是瞳孔、唾液腺和横纹肌等靶器官也不同于蓄积器官：蓄积器官是污染物毒物在体内的蓄积部位。污染物在蓄积器官内的浓度高于其他器官，但对蓄积器官并不一定显示毒作用。如DDT等有机氯农药的靶器宫虽是中枢神经系统和肝脏，但这类农药主要蓄积在脂肪组织中

第53页，共103页，2023年，2月20日，星期一二、对组织器官的影响靶器官可以是接触、吸收毒物的器官，也可以是远离接触、吸收部位的器官。如大气污染物中的铅经肺吸收后,却主要作用于神经系统和造血器官（二）对组织器官的影响氟化氢污染时植物吸收的

F-随蒸腾流转移到叶尖和叶缘，在那里积累至一定浓度后就会使组织坏死，出现叶片脱落对动物组织器官影响复杂。以重金属污染为例。铅

(Pb)可损害动物造血器官骨髓和神经系统。对造血器官的损害是通过干扰血红素合成

,引也贫血。对神经系统制损害是引起末梢神经炎

,出现运动和感觉障碍

第54页，共103页，2023年，2月20日，星期一第三节污染物在个体水平上的影响

第55页，共103页，2023年，2月20日，星期一一、死亡污染物对植物在个体水平上的影响：主要表现为生长减慢、发育受阻、失绿黄化、早衰污染物对动物在个体水平上的影响：主要表现为死亡、行为改变、繁殖下降、生长和发育抑制、疾病敏感性增加、代谢率变化

第56页，共103页，2023年，2月20日，星期一一、死亡衡量死亡的指标死亡率：死亡比例的大小，为评价污染物毒性大小的生物学指标致死剂量（LethalDose）或致死浓度（LethalConcentration）：能引起动物死亡的污染物的剂量或浓度半数致死剂量（LD50）或半数致死浓度（LC50）：能引起50％的动物死亡的污染物的剂量或浓度影响致死效应的主要因素：污染物的种类及其物理化学性质生物的种类作用时间、水质条件，如温度、硬度、溶解氧等多种污染物的综合作用

第57页，共103页，2023年，2月20日，星期一一、死亡不同污染物可引起同一种动物死亡率各不相同，同一种污染物也可导致不同动物不同得死亡率许多因素能影响污染物对动物的致死效应。污染物的种类及其物理化学性质、生物种类、污染物作用的时间、水质条件和多种污染物的综合作用不同生物种类及其生理状态、年龄、发育阶段等也影响污染物的致病作用第58页，共103页，2023年，2月20日，星期一二、对行为的影响（一）对水生生物的影响1.回避行为

指水生动物，特别是游泳能力强的水生动物，能主动避开受污染的水区，游向未受污染的清洁水区的行为对污染物产生回避反应的水生动物主要是各种鱼、虾、蟹,此外,水生昆虫也有一定的回避能力不同的水生动物对同种污染物的回避能力差异很大水生生物对污染物的回避阀值低于污染物对水生生物的致死浓度水生生物的回避能力在实验室和野外也存在差异性第59页，共103页，2023年，2月20日，星期一二、对行为的影响（一）对水生生物的影响2.捕食行为

污染物可影响水生动物的胃口

,最终导致捕食的停止。例如拒食可能是由于缺乏味觉而不能证实这一被捕猎物是否可食3.警惕行为警惕行为的破坏，就导致容易被捕食，这样就增加了死亡率，使种群数量下降。例如，电离辐射和汞可以增加食蚊鱼被鲈鱼捕食的危险性第60页，共103页，2023年，2月20日，星期一二、对行为的影响（二）对鸟类行为的影响有机磷农药可以抑制鸟类的乙酷胆碱靡酶

(AchE)的活性,引起神经系统中毒。

导致了鸟的平衡和协调性的损害鸟类行为改变还表现在对领地的失控和不能照顾它们的后代第61页，共103页，2023年，2月20日，星期一三、对繁殖的影响污染物对繁殖的影响主要表现：产卵数、孵化率、幼体存活率下降以及繁殖行为下降。如

DDT能引起某些鸟类的蛋壳变薄

,使得蛋易碎和易破,导致鸟类繁殖损害环境激素（EnvironmentalEndocrineDisrupters）指具有动物和人体激素的活性，能干扰和破坏野生动物繁殖障碍、诱发人类重大疾病的天然物质或人工合成物质。也叫做外源性雌激素或环境内分泌干扰物环境激素的种类包括：天然雌激素、合成雌激素、植物雌激素、具有雌激素活性的环境化学物质具有雌激素活性的环境化学物质：如杀虫剂、多氯联苯、多环芳烃、洗涤剂、塑料添加剂、食品添加剂等，工业废水和生活污水往往含有上述物质第62页，共103页，2023年，2月20日，星期一三、对繁殖的影响1.天然雄激素和合成雌激素

天然雌激素是从动物和人尿中排出的一些性激素,如孕酮。这些物质主要来自口服避孕药和促家畜生长的同化激素2.植物雌激素

这类物质是某些植物产生,并具弱激素活性的化合物,以非甾体结构为主。产生这些化合物的植物有豆科植物、茶和人参等。这些植物激素对内源雌激素和脂肪酸的代谢及其生物活性产生影响,如抗激素活性、抗癌和抗有丝分裂作用等3.具有雌激素活性的环境化学物质

杀虫剂.

如

DDT多氯联苯

(PCBs)和多环芳烃(PAHs)非离子表面活性剂中烷基苯酚化合物。这类非离子表面活性剂大量用于洗涤剂、油漆、杀虫剂和化妆品第63页，共103页，2023年，2月20日，星期一三、对繁殖的影响3.具有雌激素活性的环境化学物质

塑料添加剂,如邻苯二甲酸醋

食品添加剂

(抗氧化剂

),如丁苯工业废水和生活污水,如漂白纸浆废水、石油化工废水和城市污水等4.环境激素的作用机制与生物体内的激素竞争靶细胞的受体阻碍作用影响内分泌系统与其他系统的协调性5.环境激素危害环境激素可使野生动物性发育和雄性生殖器官异常环境激素对人体有严重的危害。危害之一是引起多种形式的雄性生殖系统发育障碍，环境激素与人类许多重大疾病发生有关,如高血压、肿瘤等第64页，共103页，2023年，2月20日，星期一化合物的内分泌干扰作用引起人们的高度关注与四个报告有关：

在1950－1960年间，给怀孕妇女开剂量较大的己烯雌酚(diethylstilbestrol,DES)，以预防流产。在服用己烯雌酚(diethylstilbestrol,DES)妇女的女儿中，显现出逆向的生殖健康效1994年，Guillette的研究报告了美洲鳄鱼生殖异常的情况，包括小尺寸的生殖器、其水体被DDT污染第65页，共103页，2023年，2月20日，星期一1992年,丹麦Carlsen,卡尔森等人通过对20多个国家的15000人调查得出结论:从1940年到1990年这50年间,人类精子质量不断下降,精子密度下降50%,精液量减少25%。他们提出,人类生殖系统功能下降是环境污染造成的1996年Arnold的研究指出，环境化学品与雌激素受体的结合能够在人体内产生协同作用第66页，共103页，2023年，2月20日，星期一OurStolenFuture第67页，共103页，2023年，2月20日，星期一四、对生长和发育的影响P=A-(R+U)P——SFG（生长指示器）A——从食物获得的能量R——呼吸作用的能量损失U——排泄作用的能量损失尽管有些污染物不会危害生物机体摄食率和生理代谢，但由于机体对污染物的解毒，消耗了大量的能量，仍然能导致生长发育障碍。例如，频繁地蜕皮避免金属的储藏

第68页，共103页，2023年，2月20日，星期一第四节污染物在种群和群落水平的影响第69页，共103页，2023年，2月20日，星期一一、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第70页，共103页，2023年，2月20日，星期一一、对生物种群的影响种群密度是指单位面积或单位空间内的个体数量污染物可导致个体数量的减少

,种群密度下降。如有毒污染物引起生物个体死亡率增加、繁殖率下降,最终导致种群密度下降。但污染物也能导致个体数量的增加和种群密度上升。如富营养化污染物能影响种群的性别比例和年龄结构（性逆转，种群老化）第71页，共103页，2023年，2月20日，星期一二、对生物群落的影响群落是指在一定时间内，居住在一定区域或生境内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第72页，共103页，2023年，2月20日，星期一二、对生物群落的影响（一）优势种在群落中优势度大的即为群落优势种，它在群落功能中占重要的位置，也称之为建群种（二）耐污种是指只在某一污染条件下生存的物种。如颤蚓、蜂蝇幼虫（三）敏感种指对环境条件变化反应敏感的物种。这类生物对环境因素的适应范围比较狭窄第73页，共103页，2023年，2月20日，星期一二、对生物群落的影响（四）对群落组成和结构改变一般是耐污种在污染环境中增多，而敏感种逐渐消失，狭污性种群被广污性种群所代替，群落组成和结构发生改变（五）对物种多样性的影响群落中所含种类数越多，群落的物种多样性就越大。群落中各个种的相对密度越均匀，群落的异质性就越大。污染物可导致敏感种的消失，群落中物种的数量下降，严重污染时将导致物种的绝迹，使物种多样性下降第74页，共103页，2023年，2月20日，星期一第五节化学污染物对生物的联合作用第75页，共103页，2023年，2月20日，星期一一、协同作用协同作用（SynergisticEffect）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时所产生的生物学作用的总和如农药马拉硫磷和苯硫磷,抑制了肝脏中降解马拉硫磷的酯酶

,使马拉硫磷的降解受阻,毒性增强如稻疽净与马拉硫磷，臭氧与硫酸气溶胶等

M>M1+M2第76页，共103页，2023年，2月20日，星期一二、相加作用相加作用(AdditiveEffect)

是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。当化学物质的化学结构相近,性质相似

,靶器官相同或毒性作用机理相同时

,其生物学效应往往呈相加作用M=M1+M2第77页，共103页，2023年，2月20日，星期一三、独立作用独立作用(IndependentEffect)是指多种化学污染物各自对机体产生毒性作用的机理不同

,互不影响常出现在一种有毒物质作用后使机体的抵抗力下降，而使另一种毒物再作用时毒性明显增强M＝M1+M2(1-M1)或M＝l-(1-M1)(1-M2)第78页，共103页，2023年，2月20日，星期一四、拮抗作用拮抗作用(AntagonisticEffect)

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如在酸雨地区的土壤中加入钙,防治酸雨的危害；如二氯甲烷与乙醇、铁和锰、Zn-Cd互有拮抗、Zn-PdM<M1+M2第79页，共103页，2023年，2月20日，星期一五、联合作用的研究方法①过筛试验②等效应图法③计算法④统计学方法⑤如实验结果非常明显

,可直接描述,综合分析,作出判断第80页，共103页，2023年，2月20日，星期一联合作用类型的评定（1）毒性指数法

MTI=(logM0-LogM)/LogM0MTI效应类型<0拮抗作用=0独立作用0~1部分可加性=1可加性>1效应加强第81页，共103页，2023年，2月20日，星期一（2）联合作用系数法a,b,c....n—混合物中A,B...N化合物所占的重量百分比K与联合作用类型方法拮抗作用相加作用协同作用Smyth法<0.40.4~2.7>2.7Keplinger法<0.570.57~1.75>1.75第82页，共103页，2023年，2月20日，星期一只能评定两个化合物的联合作用，方法：相同试验条件和接触途径下分，求化合物甲、乙的LD50及其95%可信限，作等效应线相同条件下求甲、乙的等毒性剂量(如各取0.5LD50)混合物的LD50以混合物中甲、乙的实际剂量在图中各做垂线，以交点位置评价类型(3)等效应线图法第83页，共103页，2023年，2月20日，星期一联合作用的等效应曲线1—拮抗作用2—相加作用3—协同作用甲化合物(mg/kg)乙化合物(mg/kg)LD50LD50上限上限下限下限321第84页，共103页，2023年，2月20日，星期一第六节转基因生物的环境行为及生物安全生物技术（biotechnology）的迅猛发展，在解决人类面临的食物、健康、资源、环境等重大问题上形成强大的后发趋势，体现出巨大的经济、社会和环境效益。其中转基因技术是生物技术领域的核心技术它可以突破物种间的界限，使远缘物种之间发生发生基因交换将有特定形状的基因转移到受体生物，使生物发生定向变异，成为人们需要的新品种第85页，共103页，2023年，2月20日，星期一一、转基因生物遗传改良生物（geneticallymodifiedorganism,GMOs）或遗传工程生物(GEOs)指人类按照自己的意愿有目的、有计划、有预见的运用重组DNA技术，将外源基因整合到受体生物基因组而产生的生物受体类型：转基因植物、动物、微生物用途：抗虫、抗病、抗盐碱、抗除草剂第86页，共103页，2023年，2月20日，星期一转基因植物带来的经济效益

当遇到虫害和杂草危害时，常规品种减产幅度较大，转基因作物品种相对增产减少杀虫剂和除草剂等农药用量，降低生产成本减少害虫和杂草防治的工作量，节省劳力成本第87页，共103页，2023年，2月20日，星期一转基因植物带来的环境效益：保护动物：增加有益昆虫和动物种群的数量。1996年开始推广抗病虫作物以来，美国各种鸟类的数量均有明显增加降低农药污染

1996年开始推广种植抗虫和耐除草剂玉米、大豆和棉花后，1998年与1997年相比，这３种作物的农药施用面积约减少了1910万英亩，相当于这3种