第二章污染物的环境生态行为详解演示文稿

第二章污染物的环境生态行为详解演示文稿当前第1页\共有63页\编于星期三\8点优选第二章污染物的环境生态行为当前第2页\共有63页\编于星期三\8点污染物的环境生态行为定义：

污染物在环境中的迁移与转化、在生物体内的生物转运与转化，以及在生物体内的蓄积与放大。路径、化学反应当前第3页\共有63页\编于星期三\8点第一节污染物在环境中的

迁移和转化1.1污染物在环境中的迁移污染物在环境中发生空间位置的相对移动过程，结果是使局部环境中的污染物种类、数量和综合毒性强度降低或增高，污染物所处的局部条件重新发生或大或小的变化。当前第4页\共有63页\编于星期三\8点污染物在环境中的迁移方式：①机械迁移：水、大气、重力②物理－化学迁移

无机污染物：溶解－沉淀、吸附－解析、氧化－还原、水解、配位等有机污染物：上述以及化学分解、光化学分解、生物化学分解等③生物迁移

通过生物体的吸附、吸收、代谢、死亡等过程当前第5页\共有63页\编于星期三\8点当前第6页\共有63页\编于星期三\8点1.2污染物在环境中的形态和分布1.2.1污染物在环境中的形态指污染物的外部形状、化学组成和内部结构在环境中的表现形式。

Cr6+>Cr3+

甲基汞>无机汞六六六（7）γ型杀虫力最强

外部形状：固体、流体、射线；化学组成和内部结构：单质、化合态当前第7页\共有63页\编于星期三\8点1.2.2污染物的分布环境介质：大气、水、土壤、生物形态、相态当前第8页\共有63页\编于星期三\8点1.3污染物在环境中的转化污染物在环境中通过物理的、化学的、生物学的作用改变形态，或者转变成另一种物质的过程—污染物的转化迁移、转化同时进行影响污染物转化的因素：①污染物本身的物理化学性质；②环境条件当前第9页\共有63页\编于星期三\8点污染物转化形式：物理转化（只有形态的改变）化学转化（通过化学反应生成新的物质）

大气：CH、NOX、SO2—光化学氧化

水体：氧化—还原、水解、配位反应等

土壤：吸附催化、自由基、pH生物转化（吸收和代谢）微生物、植物、动物当前第10页\共有63页\编于星期三\8点第二节外源化学物在生物体内的转运和转化生物转运：化学污染物通过生物膜的过程生物转化：化学物在组织细胞中发生的结构和性质的变化过程当前第11页\共有63页\编于星期三\8点当前第12页\共有63页\编于星期三\8点2.1生物膜的基本结构糖脂当前第13页\共有63页\编于星期三\8点1、侧向扩散；2、旋转运动；3、摆动运动；4、伸缩运动；5、翻转运动；6、旋转异构当前第14页\共有63页\编于星期三\8点2.2物质的跨膜运输被动转运(passivetransport)特殊转运(specializedtransport)膜动转运(cytosis)当前第15页\共有63页\编于星期三\8点特点：①在转运过程中生物膜不具有主动性，是一种纯物理化学过程；②不需要消耗代谢能；③被转运的物质只能由高浓度向低浓度运输（1）被动转运①分子量大小①化学物浓度梯度由高到低（主

要因素）②脂/水分配系数③外源化学物的离解或电离状态简单扩散滤过生物膜的孔状结构当前第16页\共有63页\编于星期三\8点主动转运：在载体或运载系统的参与下，由低浓度处向高浓度处转运特点：①需要有载体参加－－生物膜上的蛋白质；②逆浓度转运需要消耗一定的能量；③载体对转运的化学物具有选择性；④载体有容量限制；⑤竞争性抑制，如铝利用钙的载体；钴和锰利用铁的载运系统易化扩散：不易溶于脂质的化学物，利用载体由高浓度处向低浓度处移动的过程，又称帮助扩散或载体扩散。不需要细胞供给能量。（2）特殊转运/载体转运当前第17页\共有63页\编于星期三\8点（3）膜动转运细胞与环境进行的一些大分子物质(颗粒物)的交换过程，主要特点是在转运过程中生物膜的结构发生变化。具有特异性，并要消耗一定的能量。胞吞作用：吞噬作用（固体）胞饮作用（液体）胞吐作用：由内到外的过程当前第18页\共有63页\编于星期三\8点2.3环境化学物的吸收与分布体液环境化学物通过各种途径透过生物机体的生物膜进入体液的过程称为吸收细胞内液(2/3)细胞外液(1/3):血浆、组织液、淋巴液当前第19页\共有63页\编于星期三\8点当前第20页\共有63页\编于星期三\8点(1)陆生动物的吸收1）消化道：最主要的吸收途径，主要通过简单扩散少数通过主动转运；胃、小肠pH2）呼吸道：肺（表面积大、细胞膜薄－1.5μm）主要通过简单扩散影响因素：①肺泡和血浆中的浓度差；②气体的溶解度；③肺的通气量和血流量通气/血流比；④颗粒物大小3)皮肤接触：简单扩散影响因素：环境化学物本身的分子结构；物种表皮屏障的完整性；环境条件当前第21页\共有63页\编于星期三\8点当前第22页\共有63页\编于星期三\8点当前第23页\共有63页\编于星期三\8点当前第24页\共有63页\编于星期三\8点(2)环境化学物在动物体内的运输与分布运输途径：循环系统（血管+淋巴管）器官的差异性：消化管、呼吸道、口腔、皮肤左心室（此时为动脉血）－主动脉－各级动脉－毛细血管（物质交换）－（物质交换后变成静脉血－各级静脉－上下腔静脉系－右心房－右心室－肺动脉－肺部毛细血管（物质交换）－（物质交换后变成动脉血）－肺静脉－左心房－左心室血液循环路线：当前第25页\共有63页\编于星期三\8点呼吸道：肺循环，即静脉血－右心房－右心室－肺动脉－肺部毛细血管（物质交换）－（物质交换后变成动脉血）－肺静脉－左心房－左心室消化道：食物消化－小肠绒毛上皮细胞－毛细血管－小静脉－肠系膜静脉－肝门静脉－肝脏（吸收或解毒）－右心房－右心室－肺循环－左心房－左心室－大动脉输送至全身皮肤：体液－毛细血管－（物质交换后变成静脉血）－各级静脉－右心房－右心室－肺循环－左心房－左心室当前第26页\共有63页\编于星期三\8点影响环境化学物分布的因素：①血流量：肝脏、肾脏②亲和力：

铅染毒，2h50％分布在肝脏；1个月后，90％分布在骨中

TCDD5min15％肺，1％脂肪；24h，20％分布在脂肪组织③体内屏障：血脑屏障、胎盘屏障、血眼屏障当前第27页\共有63页\编于星期三\8点贮存贮存：进入血液的环境化学物大部分与血浆蛋白或体内不同组织成分结合，积聚在特定部位贮存库：积聚有高浓度的外源化学物，但并不显示毒性。动物体内的贮存库主要有：血浆蛋白；肝和肾；脂肪组织；骨骼组织当前第28页\共有63页\编于星期三\8点(2)植物的吸收1）根部吸收当前第29页\共有63页\编于星期三\8点影响植物根部对环境化学物吸收的因素植物本身的生活习性环境因素：温度；根际环境的通气状况；土壤溶液中的离子浓度；pH值；离子之间的相互作用当前第30页\共有63页\编于星期三\8点2）地上部分的吸收从叶子进入通道：①气孔；②角质层(裂缝－细胞壁－外连丝－细胞膜)当前第31页\共有63页\编于星期三\8点影响叶片吸收的因素：①表面张力；②温度；③呼吸抑制剂；

④与溶液的接触时间；⑤植物的内在因素利用指示植物来监控环境的大气污染状况当前第32页\共有63页\编于星期三\8点3)环境化学物在植物体内的运输与分布运输途径：维管系统木质部导管：向上，根部吸收韧皮部筛管：向下，叶片吸收分布：①与运输距离的远近有关②与物质是否参与循环利用有关凯氏带：某些重金属当前第33页\共有63页\编于星期三\8点当前第34页\共有63页\编于星期三\8点课程重点了解生物转化重点掌握排泄的主要途径(肾、肝)理解生物蓄积、生物富集、生物放大3个概念的区别当前第35页\共有63页\编于星期三\8点2.4生物转化（biotransformation）外源化学物通过不同途径进入生物机体，在体内酶系统的作用下，发生各种化学反应，代谢转变成水溶性高而易于排出体外的化合物的过程称为生物转化或代谢转化。当前第36页\共有63页\编于星期三\8点外源化学物生物转化的阶段：第一相反应（phaseⅠreaction）：氧化、还原、水解；形成一些极性基团第二相反应（phaseⅡreaction）：结合反应：第一相反应的代谢中间产物与某些内源化学物的中间代谢产物相互反应，生成极性较强的亲水化合物当前第37页\共有63页\编于星期三\8点生物转化的特点:①同一外源化学物可能存在多种转化途径②不同的反应可先后进行，可在同一组织器官，也可在不同组织器官③一般经过代谢后毒性降低（生物失活或解毒作用），但也有例外（生物活化）④外源化学物的生物转化过程均为酶促反应⑤转化过程主要在肝脏中进行当前第38页\共有63页\编于星期三\8点2.4.1生物转化的反应类型氧化反应：(非)微粒体混合功能氧化酶系还原反应：次要的，主要在肠道进行水解反应：水解酶，农药结合反应：GSH，肝、肾核糖核蛋白体当前第39页\共有63页\编于星期三\8点2.4.2外源化学物对生物转化酶的诱导和抑制酶的诱导外源化学物使某些代谢酶系的活力增强或酶的含量增加，并因此促进外源化学物的转化过程，这种现象称为酶的诱导效应苯巴比妥、DDTP450当前第40页\共有63页\编于星期三\8点酶的抑制能使酶的活力减弱、含量减少或催化反应速率减慢的现象称为抑制作用；可逆性抑制作用非可逆性抑制作用非竞争性抑制竞争性抑制与酶是否稳定结合当前第41页\共有63页\编于星期三\8点2.4.3生物转化的物种和个体差异物种差异：酶的种类、活性个体差异：酶活性不同性别差异：毒害雄性<雌性年龄差异：微粒体酶单胺氧化酶(大鼠)当前第42页\共有63页\编于星期三\8点2.5排泄外源化学物及其代谢产物由机体向外转运的过程，是物质代谢过程中最后一个重要环节。经肾脏随同尿液排泄经肝脏随同胆汁排泄经肺随同呼出气排泄其他排泄途径高等动物当前第43页\共有63页\编于星期三\8点（1）经肾脏随同尿液排出1）肾小球滤过毛细血管壁有直径7～10nm的微孔;<6万Da2）肾小管重吸收3）肾小管的排泌作用当前第44页\共有63页\编于星期三\8点（1）肾小球滤过当前第45页\共有63页\编于星期三\8点近曲小管（75％）远曲小管当前第46页\共有63页\编于星期三\8点（2）肾小管重吸收被动重吸收：水、无机离子、外源化学物

主动重吸收：葡萄糖、氨基酸、肽类以及小分子蛋白质当前第47页\共有63页\编于星期三\8点（3）肾小管的排泌作用

排泄：来自血浆的某些代谢物经肾小管细胞的转运进入肾小管管腔，需借助转运系统

分泌：肾小管上皮细胞本身代谢的产物也进入肾小管管腔肾小管排泄也存在竞争以及竞争抑制作用，如影响尿酸的主动排泄，则诱发痛风症当前第48页\共有63页\编于星期三\8点（2）经肝脏随同胆汁排出第二重要的排泄途径随同胆汁进入小肠的化学物：

①混入粪便直接排出体外

②肠肝循环意义：①机体需要的物质可被重新利用②延长外源化学物在体内的停留时间，使其毒性作用增强当前第49页\共有63页\编于星期三\8点胆固醇胆汁酸当前第50页\共有63页\编于星期三\8点（3）经肺随同呼出气排泄CO2、进入肺部但未被吸收的物质机理：简单扩散影响排泄速率的因素：

血/气分配系数、呼吸量、血流量当前第51页\共有63页\编于星期三\8点（4）其他排泄途径经乳汁排泄

脂溶性高、半衰期长；单纯扩散，如666、DDT、乙醇、金属经胃肠排泄随同汗液和唾液排泄

未电离的脂溶性化学物随同毛发和指甲脱落排出

重金属卵细胞排泄当前第52页\共有63页\编于星期三\8点（5）植物的排泄常以分泌的形式进行舍弃蓄积有大量外源化学物的植物组织器官，长出新叶代替当前第53页\共有63页\编于星期三\8点第四节外源化学物的生物蓄积

与生物放大当前第54页\共有63页\编于星期三\8点生物蓄积：指生物有机体在生长发育过程中直接从环境介质或所消耗的食物中吸收并积累外源化学物的现象生物浓缩：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，特别是水介质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，又称生物学浓缩或生物(学)富集生物放大：指在生态系统中，高营养级生物以低营养级生物为食，使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当前第55页\共有63页\编于星期三\8点生物浓缩系数

(bioconcentrationfactor)

一般指浓缩与排泄平衡时的系数BCF=

物质在环境介质中的浓度物质在生物体内的浓度当前第56页\共有63页\编于星期三\8点超量蓄积现象生物体能够蓄积高含量外源化学物而不产生毒害的现象。具有这种能力的生物称为超量蓄积者。吸收量大；清除半衰期长应用:

土壤修复;400多种植物重金属当前第57页\共有63页\编于星期三\8点第五节外源化学物代谢动力学用数学的方法研究外来物质在机体内的行为规律，即研究外来物质进入机体的吸收、分布、生物转化和排泄等过程随