污染物在生物体内的浓缩积累和放大课件

第四节污染物在生物体内的浓缩、积累和放大一、生物浓缩（Bioconcentration）1、概念：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。（体内/环境中）第四节污染物在生物体内的浓缩、积累和放大12、特点是物化过程直接吸收，基本属于简单扩散与体内亲和力、外界条件有关3、生物浓缩系数KBCF

⑴、KBCF＝生物体内/环境介质中⑵、污染物达到平衡时的比值2、特点2二、生物积累（Bioaccumulation）1、概念：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。（体内后期/体内前期）2、特点：不同生物，比例不同二、生物积累（Bioaccumulation）3三、生物放大（Biomagnification）1、概念：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，称生物学放大。（体内/食物内）2、特点间接吸收生物学过程达到平衡时间长，有波动。 与年龄、脂肪量有关三、生物放大（Biomagnification）43、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？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。4、思考：三个概念有何区别？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

3、思考：许多生物外源性物质在环境中的含量很低，通常在ppb5四、生物浓缩系数1、概念：生物体内某种元素或难分解的化合物的浓度同它所生存的环境中该物质的浓度比值，可用以表示生物浓缩的程度，又称浓缩系数、生物富集系数、生物积累率等。2、平衡浓缩系数：物质交换达到动态平衡时的浓缩系数。四、生物浓缩系数63、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，技术难度大，时间周期长动力学方法：节省试验时间，更适合大个体生物4、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3、测定方法：7表1－2汞在水生物富集表1－2汞在水生物富集8qvCBiVBCBVTCTK2CTqvCBo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。五、生物浓缩机理qvCBiVBCBVTCTK2CTqvCBo血液9六、外来物动力学

0级动力学过程：物质的转运速率与浓度无关，是恒定值。 一级动力学过程：物质的转运速率与所在部位的量（或浓度）的一次方成正比。二级动力学过程：两种物质参与反应，非线形。 速率：mg/min. 速率常数：K=总量（浓度）/速率=mg/（mg/min.）=min.-1

六、外来物动力学10七、生物浓缩模型水cw生物cfK1K-1七、生物浓缩模型水生物K1K-1111、从以上讨论可以看出，生物浓缩系数由分配系数K和速度常数组合而成，这种组合可分三种情况：a.K1》K-1，t∞，KBCF为分配系数Kb.K1≈K-1，t

∞，KBCF为分配系数的一半K/2c.K1《K-1，t

∞，KBCF为K/K-11、从以上讨论可以看出，生物浓缩系数由分配系数K和速度常数组12八、影响生物浓缩的因素1、生物种的生物学特征2、不同组织器官的影响3、不同生育期4、与性别的关系5、污染物的性质6、污染物浓度和作用时间7、环境条件八、影响生物浓缩的因素1、生物种的生物学特征13

第五节生物对污染物环境行为的影响

一、生物污染（BiologicalPollution）1、环境中的病原微生物，例如：沙门氏菌、霍乱弧菌、肠道病毒等2、水体的富营养化概念：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：

第五节生物对污染物环境行为的影响

一、生物污染（Bi143、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4、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。3、微生物代谢产物产生的污染15酸性矿水（p61）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（p61）成因16二、金属的生物转化1、金属的毒性影响因素：金属的浓度、金属的形态例如，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。2、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。二、金属的生物转化1、金属的毒性173、汞的转化a、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。3、汞的转化a、汞的存在形式18b、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。b、汞化合物的毒性19c、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

-CH3c、汞的甲基化汞的甲基化是由微生物形成的。Hg2+Hg+20d、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。小结生物意义：汞的甲基化与脱甲基化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。d、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214、其它重金属的转化a、与汞相似，重金属（砷、铅、锡、镉等）普遍可被微生物甲基化，毒性提高。b、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，是微生物的自我保护