第四章 物理性污染的毒性效应

第四章物理性污染的毒性效应第1页，共38页，2023年，2月20日，星期三第一节紫外辐射的生物效应第2页，共38页，2023年，2月20日，星期三1.1紫外线及其生物吸收

UV-A：320～400nm，增强UV-B危害UV-B：280～320nm，极端有害(臭氧层)UV-C：200～280nm，被O3吸收特点：较高的光子能量，引起明显的生物学效应；穿透能力差第3页，共38页，2023年，2月20日，星期三UV-B对光合作用的影响Smith等直接测量了南极臭氧洞内外UV-B的变化，在南极边缘冰区范围内，臭氧减少导致其初级生产力减少达6％～12％第4页，共38页，2023年，2月20日，星期三类菌孢素氨基酸MAAs第5页，共38页，2023年，2月20日，星期三图2大型溞第一、二及三龄期于不同剂量UVC暴露后的死亡率

第6页，共38页，2023年，2月20日，星期三第7页，共38页，2023年，2月20日，星期三1.2紫外辐射对躯体的损伤（1）急性损伤

皮肤：细胞增生、晒斑、晒黑

眼睛：引起光感性角膜炎和结膜炎白内障（293～297nm）（2）皮肤慢性损伤表皮与真皮皮炎、溃疡肿瘤第8页，共38页，2023年，2月20日，星期三1.3紫外辐射对生物大分子的损伤（1）对DNA的损伤

①嘧啶二聚体的形成，是可逆的；

长波(280nm)－形成；短波(240nm)－解聚

②抑制DNA的合成和复制过程10J/m2第9页，共38页，2023年，2月20日，星期三/olc/dl/120082/micro18.swf第10页，共38页，2023年，2月20日，星期三第11页，共38页，2023年，2月20日，星期三（2）对蛋白质的损伤

①光化敏感性

胱氨酸254nm②酶的光化学钝化

氨基酸残基的改变活性中心的氢键被破坏

③光离解

色氨酸第12页，共38页，2023年，2月20日，星期三第二节红外辐射的生物效应光子能量低，不引起光化学反应加热效应（1）对眼睛的损伤

角膜的感觉神经末梢长期接受诱发白内障第13页，共38页，2023年，2月20日，星期三（2）对皮肤的损伤（近红外）灼伤、色素沉积加深小动脉系统的血管舒张增加酶失活

第14页，共38页，2023年，2月20日，星期三（3）其他伤害作用

①呼吸道损伤慢性鼻炎②神经损伤③雄性生殖损伤④免疫损伤⑤遗传损伤第15页，共38页，2023年，2月20日，星期三第三节电离辐射的生物效应个体、细胞、生物大分子电离辐射α、β射线中子电磁波γ射线间接电离直接电离第16页，共38页，2023年，2月20日，星期三（1）对躯体的影响1）对动物躯体的影响①致死效应

造血系统和胃肠道黏膜紊乱机体状态、个体差异②急性放射病骨髓性急性放射病、肠型急性放射病、脑型急性放射病第17页，共38页，2023年，2月20日，星期三2）对植物的损伤

耐受能力强，低等>高等形状异常、生长缓慢、产量降低、枯萎、死亡个体发育阶段、生长情况、种属差异第18页，共38页，2023年，2月20日，星期三3）低剂量电离辐射的刺激作用

①打破休眠、促进萌发、加速生长和发育、增加产量、提高抗病性

②有利于动物的生长发育、生殖、健康及寿命

③假说：进化、修复酶第19页，共38页，2023年，2月20日，星期三（2）对细胞的损伤1）细胞杀伤细胞核改变、染色体畸变、细胞器改变、形成多倍体或巨核细胞2）影响细胞周期阻断或延长进入下一细胞周期的时间

细胞周期延长，细胞变性、坏死、增殖能力下降第20页，共38页，2023年，2月20日，星期三（3）生物化学效应1）对DNA的损伤碱基、脱氧戊糖的破坏和分解DNA链的断裂、交联2）对生物膜的影响改变膜的组分、脂质过氧化3）对能量代谢的影响线粒体、细胞核氧化磷酸化第21页，共38页，2023年，2月20日，星期三（4）生物辐射敏感性的影响因素1）辐射本身剂量、能量2）受试生物染色体数目及大小、有丝分裂周期长短、个体大小、年龄和发育阶段、健康与营养状况、种属3）自然环境因子季节、温度、湿度、日光、生存竞争第22页，共38页，2023年，2月20日，星期三第四节电磁辐射的生物效应

太阳热辐射、地球热辐射、宇宙辐射和雷电

广播、电视、雷达、理疗机、微波通讯电磁辐射人工的：天然的：第23页，共38页，2023年，2月20日，星期三（1）生物体对电磁能量的吸收1）机体吸收电磁能量机体形状大小电磁波的频率电磁波的功率机体吸收速率连续波或脉冲波第24页，共38页，2023年，2月20日，星期三2）电磁波在生物组织中的传播与吸收①生物体大小、形状、组织介电性质、电磁波的频率、极化方向有关②微波>短波>中长波第25页，共38页，2023年，2月20日，星期三（2）热效应和非热效应1）热效应（10mW/cm2)

①体温升高、呼吸和心率加快烧伤、出血、组织损伤和死亡②机制：电场偶极子取向作用碰撞、摩擦生热第26页，共38页，2023年，2月20日，星期三2）非热效应产生的热量很少常年在低场强电磁环境中工作会表现出多种生理变化，如血压下降或升高、心电图、脑电图的变化等第27页，共38页，2023年，2月20日，星期三（3）对机体机构和功能的影响1）对感觉器官的影响眼睛：热效应晶状体、角膜、前房损伤，严重的视力完全丧失听觉器官：听觉功能障碍2）对生殖系统的影响性腺不育（暂时性）第28页，共38页，2023年，2月20日，星期三3）对神经系统的影响①神经元细胞空泡形成、轴突不规则、皮层神经元树突棘减少、结构和功能性的改变②破坏动物的血脑屏障4）对行为的影响警觉5）对内分泌与代谢的影响第29页，共38页，2023年，2月20日，星期三6）对造血系统和免疫功能的影响对造血系统影响不明显对免疫系统有刺激作用7）其他影响血压、心率、呼吸频率、心电图、皮肤、嗅觉第30页，共38页，2023年，2月20日，星期三（4）电磁波的三致作用1）微波致畸作用在动物胚胎发育的不同时期给予一定功率密度的微波照射，可以导致畸形出现或对出生后幼体的生长产生影响。2）微波致突变作用染色体畸变和微核细胞率的增加第31页，共38页，2023年，2月20日，星期三3）电磁辐射致癌作用高压线、变电站儿童白血病手机辐射诱发脑瘤累积效应10年后就会出现4）电磁辐射对植物的诱变作用高强度热效应；低强度非热效应损伤染色体形成微核第32页，共38页，2023年，2月20日，星期三第五节超声波的生物效应（1）生物组织中超声波传播与吸收界面之间的反射（0.1％）超声衰减特性骨组织（2）超声波对生物体的影响动物：致畸植物：空化作用第33页，共38页，2023年，2月20日，星期三（3）超声波对生物细胞的影响①致死效应②结构效应③功能效应（4）超声波对生物大分子的影响空化作用诱发的自由基化学效应大分子的机械性降解第34页，共38页，2023年，2月20日，星期三第六节噪声的生物效应（1）听力损伤听觉疲劳、听力损失（2）视力损伤>90dB视觉细胞敏感性下降>95dB瞳孔放大视觉模糊>115dB对光亮度的适应减弱第35页，共38页，2023年，2月20日，星期三（3）其他生理效应

对人：心脏病、高血压、消化系统疾病、中枢神经系统疾病、内分泌机能

对动物：器官损伤、致死效应

>170dB豚鼠6分钟就死亡第36页，共38页，2023年，2月20日，星期三（4）对生长发育的影响子宫收缩，影响胚胎发育损伤胎儿或幼仔的听