考研学习笔记 《环境生物学》笔记和课后习题（含考研真题）详解

校(包括科研机构)指定为环境科学与工程考研参考书目。(均提供免费下载，免费升级):1.孔繁翔《环境生物学》笔记和课后习题(含考研真题)详解2.孔繁翔《环境生物学》配套题库【名校考研真题+课后习题+章节题库+模拟试题】(1)梳理知识脉络，浓缩学科精华。本书每章的复习笔记均对该章的重难点进行了整理，(2)详解课后习题，巩固重点难点。本书参考大量相关辅导资料，对孔繁翔主编的《环境(3)精编考研真题，培养解题思路。本书从历年考研真题中挑选最具代表性的部分，并对(4)免费更新内容，获取最新信息。本书定期会进行修订完善，补充最新的考研真题和答|理工类()提供全国各高校环境科学与工程类专业考研考博辅导班【一对一辅导(面授/网授)、网授精讲班等】、3D电子书、3D题库(免费下载，免费升级)、全套资料(历年1.互动学习：摇一摇，找学友，交友学习两不误频、语音等形式),交友学习两不误；学习圈内有学霸解答本书学习中的问题，并配有专职2.720度立体旋转：好用好玩的全新学习体验3.质量保证：每本电子书都经过图书编辑队伍多次反复修改，年年升级4.手机扫码即可阅读，精彩内容，轻松分享扫码即可在手机阅读，随处随学。可以不用客5.免费升级：更新并完善内容，终身免费升级6.功能强大：记录笔记、答案遮挡等十大功能(1)知识点串联列举——相同知识点内容列表呈现，便于读者记忆和复习，举一反三，触(2)划线添加笔记——使用颜色笔工具，划一条线，写笔记，提交纠错。【独家推出】(3)答案遮挡先看题后看答案，学习效果好。【独家推出】(4)全文检索输入关键词，本书相关内容一览无余。【独家推出】7.多端并用：电脑手机平板等多平台同步使用本书一次购买，多端并用，可以在PC端(在线和下载)、手机(安卓和苹果)、平板(安卓和苹果)等多平台同步使用。同一本书，使用不同终端登录，可实现云同步，即更换不同()是一家为全国各类考试和专业课学习提供辅导方案【保过班、网授班、3D电子书、3D题库】的综合性学习型视频学习网站，拥有近100种考试(含418个考试科目)、194种经典教材(含英语、经济、管理、证券、金融等共16大类),合计近万小时的面授班、网授于时间和水平，书中难免存有不足之处，敬请广大读者批评指正!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1.1复习笔记第二章污染物对生物的影响2.2课后习题详解第三章污染物的生物效应检测3.2课后习题详解第四章环境质量的生物监测与生物评价4.1复习笔记第二篇环境污染的生物净化第五章环境污染生物净化的原理5.1复习笔记5.2课后习题详解5.3考研真题与典型题详解第六章环境污染物的生物净化方法6.1复习笔记6.3考研真题与典型题详解第七章现代生物技术与环境污染治理7.1复习笔记7.2课后习题详解7.3考研真题与典型题详解第八章污染环境的生物修复8.1复习笔记0.1复习笔记【知识框架】环境科学与环境问题定义环境污染生态破坏重大环境问题酸雨生态环境破坏环境生物学概述【重点难点归纳】一、环境科学概述1.环境科学与环境问题(1)定义环境科学是一门综合性学科，涉及到自然科学、人文社会科学和工程技术等广泛领域。环境科学是一门由环境问题导向所形成的学科。环境科学包括了相当广泛的、由各学科相互渗透而产生的许多新的研究方向，如环境化学、环境生物学、环境地理学、环境物理学、大气环(2)环境问题的由来①环境污染a.第一次工业革命开始，新的环境问题随之而来，如工业生产过程中排放的废水、废气和废渣，在环境中难以降解和净化，造成了严重的环境污染；与大工业相伴而来的都市化、交通运输以及农业的发展，引起了许多环境问题，使人类生存的环境进一步恶化。b.在工业发达国家，大气、水体和土壤及农药、噪声和核辐射等环境污染对人类生存安全造成了严重威胁，经济发展也受到了严重挑战。②生态破坏随着农业和畜牧业的出现，人类改造自然环境的能力有所加强，对人类的发展起到了重要作用，同时也产生了相应的环境问题，如砍伐森林、破坏草原，引起了水土流失、水旱灾害和沙漠化。(3)重大的环境问题(见表绪-1)表绪-1重大的环境问题(4)环境问题的实质2.环境科学的发展历史(1)相关学科的探索1847年德国植物学家C.N.弗拉斯出版《各个时代的气候和植物界》,美国学者G.P.马什在1864年出版《人与自然》,达尔文在1859年出版《物种起源》,1897年英国建立了(2)环境科学的形成与发展环境科学作为一门独立的学科是在20世纪50年代环境问题成为全球性重大问题后形成的。a.1972年英国经济学家B.沃德和美国微生物学家R.杜博斯主编出版了《只有一个地球》b.要有效地保护环境，必须对人类社会自身的经济发展行为加强管理，综合运用经济的、方法。由此又产生了环境评价学、环境经济学、环境法学等一系列新的交叉边缘学科。自此，环境科学发展到了一个新的阶段。c.1992年联合国环境与发展大会上在所通过的《里约环境与发展宣言》中提出了“可持续发展”的概念，在这一新发展观的指导下，环境科学又进入一个更高的新境界。二、环境生物学概述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，是环境科学的一个分支学科。2.环境生物学形成与发展①19世纪工业革命时期，发达国家开始研究水污染对水生生物的影响，随后又开展了水污染的生物监测和生物处理的研究；②60年代，环境微生物学发展成为一个独立的学科，70年代，高等院校设立了环境生物学或与之有关的专业及专业方向。3.环境生物学研究对象与任务(1)研究对象及目的①研究对象环境生物学是研究生物与受人类干扰的环境间的相互关系。这里的人类干扰包括两个方面：一是指人类活动对生态系统造成的污染；二是指人类活动对生态系统的影响和破坏，即对自然资源的不合理利用。②研究目的为人类维护生态健康，保护和改善人类生存与发展的环境，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利于人类的生存和社会的可持续发展。(2)任务①阐明环境污染的生物学或生态学效应；②探索生物对环境污染的净化原理，提高生物对污染净化的效率；③探讨自然保护生物学和恢复生态学的原理与方法。(3)研究内容①环境污染的生物效应；②环境污染的生物净化；③保护生态学。4.环境生物学的研究方法①野外调查和试验；②实验室试验；③模拟研究。5.环境生物学的发展趋势环境生物学目前的发展趋势是进一步认识环境问题的实质，提高解决环境问题、有效控制环境污染的能力；同时，在由污染控制和治理转向污染防治、污染最小化方面，充分利用生物的巨大能力，配合其他技术途径，对传统的工业生产工艺进行改造，以“清洁生产”逐步取代(1)生态毒理学研究①分子生态毒理学或生物标志物的研究；②在污染单因素研究的基础上，加强对污染综合效应和多组分复合污染的环境效应及其机理的研究。(2)环境污染的生物净化废水生物处理技术发展趋势主要表现在如下几个方面：①发展各种对水量、水质和毒物等冲击负荷耐受能力强的工艺；②开发各种具有高生物相浓度、高传质速度的反应器，以及高负荷条件下的运转方式；③将好氧与厌氧过程在同一反应器中进行；(3)环境生物技术的发展(4)保护生态学②恢复生态学5.环境生物学与相关学科的关系(1)环境生物学与生态学(2)环境生物学与毒理学0.2课后习题详解1.你认为环境科学的形成及其研究范畴与传统学科有哪些异同?答：(1)环境科学的形成环境科学作为一门独立的学科从兴起到形成只有三四十年的历史。20世纪60年代进行了一些零星、分散的工作；到70年代初，才初步汇集成一门具有广泛领域和丰富内容的学科。(2)环境科学的研究范畴许多新的研究方向，如环境化学、环境生物学、环境2.环境生物学的研究对象与目的是什么?答：(1)环境生物学的研究对象(2)环境生物学的研究目的3.环境生物学在环境科学研究中有哪些作用?4.如何开展环境生物学的研究?答：(1)环境生物学的研究对象及目的(2)环境生物学的任务(3)环境生物学的研究内容(4)环境生物学的研究方法1.环境问题一般可以分为两大类，一类是,另一类是_。[南京大学200【答案】环境污染；生态破坏查看答案2.一般将pH小于_的雨称为酸雨。[南京大学2009年研]【答案】5.6查看答案合而形成的。酸雨中所含有的主要成分是硫酸和硝酸，这些强酸pH下降，一般将pH小于5.6的雨称为酸雨。3.环境生物学是研究生物与受人类干预的环境之间相互作用的规律及其机理的科学。人类4.1962年，美国生物学家R.卡逊写的科普作品,详细描述了滥用化学农药造成的生1.生态毒理学的主要研究内容。[南京大学2014年研](1)用生物体有关酶的活性作为机体功能和器官损伤的标志；研究污染物对生物体内解毒使污染物效应的研究已深入到生物遗传物质DNA的损伤、修复，建立了快速测态系统影响的方法。在污染生态风险评价方面，美国90年代后，改变了污染物终端控制的(2)在污染单因素研究的基础上，加强对污染综合效应和多组分复合污染的环境效应及其总之，环境生物学正向宏观和微观两极方向深入发展。在宏观领域主要研究对象已由个体、2.什么是环境生物学?(1)环境生物学的定义(2)环境生物学的研究对象及目的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【知识框架】【重点难点归纳】1.环境污染(1)环境污染的定义(2)环境污染的类型(见表1-1)表1-1环境污染的类型(3)环境污染衍生的各类环境效应(见表1-2)表1-2环境效应2.污染源质的场所、设备和装置。污染源的分类如表1-3所示。表1-3污染源的类型3.污染物的是人类活动产生的。污染物的类型如表1-4所示。表1-4污染物的类型4.优先污染物我国水中优先控制污染物如表1-5所示。表1-5我国水中优先控制污染物黑名单二、污染物在环境中的迁移与转化1.污染物进入环境的迁移途径①人类活动过程中无意释放，如交通事故和火灾；②废物的排放，如工业废水、废气和固体废物排放；③人类活动过程中故意的应用，如杀虫剂的应用。2.污染物在环境中的迁移方式污染物的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、分散和消失过程。由于污染物的迁移作用，使得污染物可以传送到很远的距离，由局部性污染引起区域性污染、甚至造成全球性的污染。迁移方式如表1-6所示。表1-6污染物在环境中的迁移方式3.影响迁移的因素污染物在环境中的迁移受到两方面因素的制约：一方面是污染物自身的物理化学性质，另一方面是外界环境理化条件和区域自然地理条件。(1)内部因素(2)外部因素影响污染物迁移的外部因素主要是环境的酸碱条件、氧化—还原条件、胶体4.污染物的形态和分布(1)污染物的形态(见表1-7)表1-7污染物的形态(2)污染物的分布污染物的分布是指污染物在环境多组分间分布。图1-1为汞在生态系统的分布。图1-1汞在生态系统的分布5.污染物的转化(1)转化形式(见表1-8)表1-8污染物的转化形式(2)大气中的转化②光化学氧化过程的一次污染物和二次污染物的混合物(其中有气体污染物，也有气溶胶)(3)水体中的转化b.在河流受到大量有机物污染时，由于有机物这种氧化分解作用，水体溶解氧发生变化，c.根据有机物在水体中分解水平和溶解氧的变化，把受有机污染物天然水体中存在许多无机配位体，如OH、Cl-、C(4)土壤中的转化为取决于污染物和土壤的理化性质，土壤的pH、温度、湿度、通气和微生物种群等是污染6.污染物的生物地球化学循环(1)生物合成生物(主要是绿色植物)将所吸收的环境化学物质转变成为生物体本身的有机物质，这个过(2)生物分解生物通过代谢作用(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(3)循环过程(4)循环机理在被污染的环境中，污染物质随着营养物被生物吸入体内，污染物在环境(水、土、气)与1.生物转运(1)污染物透过细胞膜的方式(见表1-9)表1-9污染物透过细胞膜的方式(2)污染物的吸收a.以气体和蒸气存在的化合物，到达肺泡后主要经过被动扩散，通过呼吸膜吸a.污染物经皮肤吸收的两条途径b.污染物经皮肤吸收的两个阶段b.暴露在空气中的植物地上部分，主要通过植物叶片上的气孔从周围空气中吸收污染物；c.有机化合物蒸气经过植物地上部表皮渗透而摄入体内。(3)污染物的体内分布①和血浆蛋白质(主要是白蛋白)结合，而不易透过生物膜；(4)污染物的排泄泄方式如表1-10所示。表1-10污染物的排泄方式2.污染物在体内的生物转化(1)生物转化的概念(2)生物转化的过程生物体内的生物转化一般分为I、Ⅱ两个连续的作用过程(见图1-2)。图1-2生物转化过程示意图①相I反应a.氧化反应。氧化反应是在混合功能氧化酶系的催化下进行的。这些b.还原反应。包括微粒体还原以及非微粒体还原反应。c.水解作用。许多污染物(主要为酯、酰胺和硫酸酯化合物)都有可以被水解的酯键。哺生物转化中的结合反应由于结合物种类的不同可分不同类型，如表1-11所示。表1-11结合反应的主要类型(1)概念1.生物浓缩(1)概念(2)浓缩系数、富集因子2.生物积累(1)概念(2)发生条件(3)影响因素3.生物放大(1)概念(2)生物放大的影响4.生物浓缩系数(BCF)生物浓缩系数是指生物体内某种元素或难分解的化合物的浓度同(2)浓缩系数求法①平衡法②动力学的方法此方程的r=0.948,n=8。(3)影响因素5.生物浓缩机理和浓缩模型(1)生物浓缩机理(2)生物浓缩的模型表1-12生物浓缩模型1.生物引起的环境污染(1)环境中的病原微生物水体中的病原体主要来自人、禽、畜的粪便，病原体的种类如表1-13所示。表1-13病原体的种类a.用未经彻底无害处理的人、畜粪便施肥；b.用未经处理的生活污水、医院污水和含有病原体的工业废水进行农田灌溉和利用其污泥(2)水体的富营养化盛增殖，从而破坏水体的生态平衡的现象。水体的富营养化产生一系列不良后果如表1-14表1-14水体富营养化的不良后果(3)微生物代谢产物种类a.微生物代谢硫化氢的途径b.微生物代谢硫化氢的危害酸性矿水产生具体的过程如下(均在微生物作用下进行):a.由于农田氮肥的下渗，使地下水中的硝酸根的浓度很高。亚硝酸盐可以由硝酸盐的还原产生，也可以由化能自养硝酸化菌氧化NH₃产生。我国腌制食品中常常含有大量的亚硝酸b.当饮用水中硝酸根过高时，能使婴儿患高铁血红蛋白症；亚硝酸盐在人体内可同蛋白质c.pH对硝化作用与亚硝化作用的影响较大，硝化杆菌属细菌最适pH为5～8,亚硝化单胞指微生物在其生长、代谢过程中所产生的毒素。霉菌毒素分类和细菌毒素分类如表1-15和表1-15霉菌毒素分类表1-16细菌毒素分类2.金属的生物转化(1)汞的氧化、还原和甲基化在有O₂条件下，某些细菌，如柠檬酸细菌、枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌使元素(2)砷的氧化、还原和甲基化②砷的甲基化(3)硒的氧化、还原和甲基化度很小。紫色硫细菌把元素硒氧化为硒酸盐，毒性增强；群交裂细菌、黑曲(4)其他重金属的生物转化(见表1-17)表1-17重金属的生物转化(5)重金属生物转化的环境效应1.解释下列基本概念环境污染、环境生物效应、污染源、污染物、优先控答：(1)环境污染，是指有害物质或因子进入环境，并在环境中扩散、迁移、转化，使环(2)环境生物效应，是指各种环境因素变化而导致生态系统变异的效果。生物效应按引起(3)污染源，是指向环境排放有害物质或对环境产生有害物质的场所、设备和装置。或造(4)污染物，是指进入环境后是环境的正常组成结构、状态和性质发生变化，直接或间接(5)优先控制污染物，是指由于有毒物质品种繁多，不可能对每一种污染物都制定控制标(6)污染物形态，是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(7)污染物迁移，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、消(8)污染物转化，是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为另2.污染物在环境中的迁移方式和转化途径。答：(1)污染物在环境中的迁移方式(2)污染物在环境中的转化途径3.什么是生物转运?污染物透过细胞膜的方式。答：(1)生物转运的概念(2)污染物透过细胞膜的方式有被动转运、特殊转运、胞饮作用。b.滤过过程，是指环境污染物通过生物膜上的亲水性孔道的转运过程。滤过是分子直径小a.主动转运，是指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b.易化扩散，又称促进扩散或载体扩散，是指环境污染物与生物膜的载体结合，由生物膜4.什么是污染物在体内的生物转化?生物转化过程和主要反应。答：(1)污染物在体内的生物转化(2)生物转化过程一般分为I、Ⅱ两个连续的作用过程，如图1-1所示。在过程I(相I反应)中，外源化合物一步使这些活性基因暴露。在过程Ⅱ(又称相Ⅱ反应)中，相I反应产生的一级代谢物在另(3)主要反应a.氧化反应氧化反应是在混合功能氧化酶系的催化下进行的。这些氧化物位于b.还原反应c.水解反应许多污染物(主要为酯、酰胺和硫酸酯化合物)都有可以被水解的酯键，哺乳动物组织中有②相Ⅱ反应生物转化中的结合反应由于结合物种类的不同可分不同类型，如表1-1所示。表1-1结合反应的主要类型5.什么是生物浓缩、生物积累、生物放大和浓缩系散，生物浓缩的机理。答：(1)生物浓缩(2)生物积累(3)生物放大(4)浓缩系数(BCF)浓缩系数是指生物体内某种元素或难分解的化合物的浓度同它所生(5)生物浓缩的机理6.生物对环境有哪些污染效应?其污染后果如何?答：(1)生物对环境的污染效应(2)生物对环境的污染后果H₂S气体难闻且使人中毒，酸性矿水危害7.阐述微生物对金属汞、砷的生物转化。答：(1)微生物对金属汞Hg的生物转化在有O₂条件下，某些细菌，入柠檬酸细菌、枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌使元素(2)微生物对砷的生物转化一、选择题1.在生态系统中，由于高营养级生物以低营养级生物为食，某种元素或难分解化合物在有机体中的浓度随着营养级的提高而逐步增大的现象，称为()。[南京大学2009年研]A.生物浓缩B.生物放大C.生物积累D.生物富集【答案】B查看答案[南京大学2008年研]A.生物积累B.生物放大C.生物浓缩D.生物蓄积【答案】A查看答案细胞的方式是()。A.主动运输B.被动运输C.简易扩散D.基团转运【答案】A查看答案4.大多数外源性化学物质在胃肠道吸收的主要方式是()。A.胞饮B.主动转运C.简单扩散【答案】C查看答案二、填空题器官是,其他器官还有_。[南京大学2008年研]【答案】相I反应；相Ⅱ反应；肝脏；肺、胃、肠和皮肤查看答案【解析】代谢反应过程分为两相：①在过程I中(又称相I反应),外源性化合物在有关酶-COOH、-NH₂等)或进一步使这些活性基团暴露；②在过程Ⅱ中(又称相Ⅱ反应)相I反应产生的一级代谢物在另外的一些酶系统催化下通过上述活性基因物结合，生成结合产物(一级代谢物)。结合产物的极性(亲水性)一般有所增强，利于排2.水体受重金属污染后，通过饮用水或食物链便会造成中毒，如世界八大公害_病和 病是分别由甲基汞污染和镉污染引起的。【答案】水俣病；痛痛病(骨痛病)查看答案3.环境中微生物对金属的转化，主要是通过和作用。【答案】氧化还原；甲基化查看答案4.污染物在环境中的迁移方式主要有-0【答案】机械迁移；物理—化学迁移；生物迁移查看答案5.体内的生物转化I相过程主要进行反应，Ⅱ相主要是I相产物与_过程。最【答案】氧化、还原或水解；细胞内物质结合反应查看答案【解析】相I反应外源性化合物在有关酶系统的催化下经由氧化、还原或学结构，形成某些活性基团或进一步使这些活性基团暴露。相Ⅱ反应又称结合反应，是指1.生物浓缩系数[南京大学2010年研]2.温室效应[南京大学2009年研]3.优先污染物[南京大学2009年研]优先污染物的特征是：①具有较大生产量(或排放量),并广泛存在于环境中；②毒性效应4.外源化合物[南京大学2009年研]5.相Ⅱ反应[南京大学2009年研]1.简述苯在生物体内的生物转化过程。(1)氧化反应(2)还原反应(3)结合反应结合反应。首先是形成一个活化的中间体，此过程一般需要ATP。继而由多种转移酶将活化的中间体的一个化学基团，作为供体转移到另一个化学物(受体),形成结合物。2.简述微生物对金属汞、砷的生物转化。答：(1)微生物对汞Hg的生物转化最低水平。但是，在有机污染严重、pH值较低的环境中容易形成和释放甲基汞，对生物的(2)微生物对砷As的生物转化物的这种活性是湖泊中亚砷酸盐氧化为砷酸盐的主要尽管As⁵+被认为是热力学上最稳定的形式，而实际上海水中三价砷的氧化作3.什么是优先控制污染物?我国规定了哪些种类?答：(1)优先控制污染物(2)我国规定的优先控制污染物(见表1-1)4.说明污染物在生物体内转化反应的主要类型及相互关系。(1)污染物在生物体内转化反应的主要类型①相I反应活性基团(如-OH、-SH、-COOH、-NH₂等)或进一步使这些活性基团暴露。相I反应产生的一级代谢物在另外的一些酶系统催化下通过上述活性基因团与细胞内的某些化合物结合，生成结合产物(一级代谢物)。结合产物的极性(亲水性)一般有所增强，用。此外，也有一些外源性化合物本身已含有相应的活性基团，(2)污染物在生物体内转化反应的相互关系5.简述污染物经皮肤吸收的两条途径和吸收的两个不同阶段。答：(1)污染物经皮肤吸收的两条途径膜(最薄的表皮只有角质层和生发层)—真皮。在这一吸收过程中，污染物需要通过许多细表面积仅占表皮面积的0.1%～1%,故此途径不占主要地位，但有些电解质和某些金属能经(2)污染物经皮肤吸收的两个不同阶段分子质量>300的更不易通过。接近1的化合物最容易经皮肤吸收。6.水体富营养化后，可采取哪些方法修复水体?(1)工农业废水控制(2)洗涤剂禁磷生活污水中的磷25%来自含磷洗涤剂，许多国家均有禁止或限制使用含磷洗涤剂的政策，(3)城市污水除氮除磷和生物法2种，化学法以絮凝剂沉淀溶解性磷，再通过硝化和反硝微生物除氮脱磷，常用的有AO、AAO(A₂O)、OAO(AO₂)(4)分污引水验表明，污水分流和引水冲污难以取得预期效果，藻类繁殖在短暂受抑制(3个月)后又恢1.论述环境生物学在气候问题方面的作用。[南京大学2010年研]水文、土壤等)的制约，其中气候条件对污染物迁移的影响最为(2)研究污染对各类生态系统结构和功能的影响，建立生态系统的生物模拟(包括受控生态系统的实验)和数学模型研究方法，制作污染生态模型，预测和预(3)进一步研究各个生态系统(如工矿、农田、森林、草原和水生生态系统)内部和相互(4)进一步加强对有关生物净化和生物降解的基础理论研究，建立和完善污染物生物效应数据库和生物样品库，加强毒物对生物(包括人类)的致毒机理以及环境因素引起畸变、突2.什么是生物污染?说明水体富营养化的实质和后果。[南京大学2009年研]答：(1)生物污染(2)水体富营养化的实质增。另外一种水体富营养化形式是大量的漂浮植物(如凤眼莲)生长，覆盖水面，影响水体(3)水体富营养化的后果水厂生产，而且水中的气味以及毒素有时难以除尽，会严重陡降，影响居民用水和116家工厂的生产，直接经济损失达1.3亿元。富营养化水体中藻类主要为蓝细菌(蓝藻)和绿藻，有鱼腥藻属、微囊藻属、颤藻等。营养、水体水文、地理、第二章污染物对生物的影响【知识框架】【重点难点归纳】1.对生物机体酶的影响(1)酶活性的诱导①混合功能氧化酶(MFO)表2-1混合功能氧化酶的活性诱导剂类型内抗氧化防御系统不能消除这些活性氧时，它们可使DNA链活等，从而引起机体氧化应激或氧毒性。抗氧化防御系统酶的种类如表2-2所示。表2-2抗氧化防御系统酶(2)酶的抑制作用①酶活性的抑制作用分类(见表2-3)表2-3酶活性的抑制作用分类②污染物对酶的抑制作用(见表2-4)表2-4污染物对酶的抑制作用2.对生物大分子的影响(见表2-5)表2-5污染物对生物大分子的影响1.对细胞的影响(1)对细胞膜的影响(2)对细胞器的影响2.对组织器官的影响(1)靶器官(2)对组织器官的影响2.对行为的影响(1)对水生生物行为的影响水生生物所有的行为都易受到污染物的影响。当一种污染物或其他因素(如温度、光照、辐射)使得动物一种行为改变超过正常变化的范围时，就产生了行为毒性。图2-1水生生物捕食行为组成示意图(2)对鸟类行为的影响3.对繁殖的影响①环境污染可对生物机体繁殖产生影响。一般表现为产卵(仔)数、孵化率和幼体存活率下4.对生长和发育的影响1.对生物种群的影响2.对生物群落的影响1.联合作用(见表2-6)表2-6化学污染物对生物的联合作用2.联合作用的研究方法(1)过筛试验将联合作用物按相加作用预测的半数致死剂量给予试验生物，其死亡率大于或等于80%为协同作用，小于或等于30%为拮抗作用，在两者之间为相加作用。(2)等效应图法(3)计算法运用相加作用的数学模式，计算出混合毒物的半数致死剂量预期值P,并求出它与实测值Q的比值。当P/Q比值在1左右的一定范围内为相加作用，小于此范围为拮抗作用，大于此(4)统计学方法1.何为酶的抑制和诱导作用?举例说明污染物对酶的抑制和诱导作用。答：(1)酶的抑制作用举例：DDT对Na+/K*ATPase(腺三磷酶)和Mg-ATPase有抑制作用；有机磷农药对胆碱(2)酶的诱导作用①线粒体2.阐述污染物对生物大分子的影响。(1)对蛋白质的影响(2)对脱氧核糖核酸的影响修复能力，一旦损伤发生，修复能力迅速被诱导，各种修复酶增加DNA不能被修复，则产生DNA结构和功能影响，导致细胞死亡或细胞突变，产生遗传疾②外源性化合物及其活性代谢产物能引起DNA损伤。外源性化合物及其活性代谢产物与DNA相互作用形成DNA加合物是产生DNA损伤最早期的作用，随后产生的最重要的影响是DNA结构改变，包括碱基置换、碱基丢失、链断裂等。③外源性化合物及其活性代谢产物与DNA作用形成DNA加合物和其他化学损伤，最终产生DNA突变和基因功能的改变，受损的DNA可以被机体自身修复。(3)对脂质的影响3.污染物在细胞水平上的影响有哪些?(1)对细胞膜的影响(2)对细胞器的影响体，控制蛋白质合成。多种结构的化学致癌物，如黄曲霉毒素、芳香胺和PAH等，能引起4.什么是靶器官?污染物对生物组织器官的影响。答：(1)靶器官的定义(2)污染物对生物组织器官的影响植物吸收大气污染物后，导致叶组织的坏死，表现为5.什么是行为毒性?污染物对水生生物行为的影响。答：(1)行为毒性是指当一种污染物或其他因素(温度、光照、辐射等)使得动物一种行为改变超过正常变化(2)水环境污染可影响的水生生物行为主要有：对污染物的回避行为、捕食行为、学习行6.环境激素有哪几类?环境激素的危害。答：(1)环境激素的种类离子表面活性剂中烷基苯酚化合物；食品添加剂(抗氧化剂);工业废水和生活污水。(2)环境激素的危害7.何为优势种、敏感种和种的多样性?(2)敏感种(3)种的多样性指群落中物种多样性是指群落中物种的数目(丰富度)和各个物种的相对密度(群落的异质性)。群落中所含种类数越多，群落的物种多样性就越大。污染8.何为协同作用、相加作用、独立作用和拮抗作用?答：(1)协同作用(2)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其中(3)独立作用(4)拮抗作用9.什么是抗氧防御系统，其作用是什么?答：(1)抗氧防御系统指需氧生物在长期进化中发展出的防御过氧化损害的系统(由GSH,VC,VE,GPx,SOD,Ct等组成),抗氧化防御系统可以消除活性氧对机体的伤害作用。系统具体的酶包括：①超氧化物歧化酶(SOD)。超氧化物歧化酶在抗氧化防御系统中起重要的作用，催化O₂生成H₂O₂这类高诱导性酶。②谷胱甘肽过氧化酶(GSH-Px)。谷胱甘肽过氧化酶是以H₂O₂作为底物，催化形成H₂O消除H₂O₂。它也能催化有机过氧化氢物还原成相应的醇，例如ROOH→ROH。③过氧化氢酶(Ct)。过氧化氢酶通过反应去除H₂O₂。(2)抗氧防御系统的作用一、选择题1.属于混合功能氧化酶组成的是()。[南京大学2009年研]D.细胞色素P450【答案】D查看答案【解析】混合功能氧化酶是污染物在体内进行生物转化相化酶的组成包括细胞色素P450、NADPH细胞色素P450还原酶(或NADH细胞色素b₅还原酶)和磷脂。2.()是一种易错修复，可以在修复过程中引入DNA的突变。[南京大学2008年研]A.光复活B.切除修复C.重组修复【解析】SOS修复(又称易错修复)是指DNA受到严重损伤、细胞处于危急状态时所诱导的一种DNA修复方式，修复结果只是能维持基因组的完整性，提高细胞的二、填空题1.污染物对群落的影响表现在污染物可导致群落和_的改变。【答案】组成；结构查看答案2.MFO是污染物在体内进行生物转化相过程中的关键酶系，它们对人工化学品解毒【答案】I查看答案3.污染物进入机体后导致的生物化学变化包括反应和反应。【答案】防护性生化反应；非防护性生化反应查看答案【解析】污染物进入机体后，首先将导致机体一系列的生物化学变化，可分为两种：①防护性生化反应，用来保护生物体抵抗污染物的伤害；②非防护性生化反应，不起保护作用。4.多种化学污染物的联合作用通常分为协同作用、和4种类型。【答案】相加作用；独立作用；拮抗作用查看答案【解析】多种化学污染物的联合作用包括：①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时所产生的生物学作用的总和。②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其中各化学污染分别产生的作用强度的总和。③独立作用，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。④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。5.黄曲霉毒素对细胞的影响体现在对影响。【答案】蛋白质合成控制查看答案【解析】多种结构的化学致癌物，如黄曲霉毒素、芳香胺和PAH等，能引起核糖体脱落，导致蛋白质合成控制的改变。6.污染物在动物个体水平上的影响主要有：死亡：改变：下降：_抑制及其疾病敏感性增加和代谢率变化。【答案】行为；繁殖；生长和发育查看答案【解析】污染物对动物个体水平的影响主要有死亡、行为改变、繁殖下降、生长和发育抑制、疾病敏感性增加和代谢率变化。对植物的影响主要表现为生长减慢、发育受阻、失绿黄化、早衰等。三、名词解释1.线粒体[南京大学2014年研]答：线粒体是指在真核细胞中，氧化磷酸化的部位，是细胞能量提供的场所。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.光复活修复[南京大学2010年研]答：光复活修复是最简单、最特异性的酶催化修复过程。由可见光(波长310～500nm)提供能量，光复活酶与嘧啶二聚体结合，催化解聚，使DNA恢复到原来状态，酶即释放，继续参与下次修复。在原核细胞和真核细胞中均发现光复活酶。3.行为毒性[南京大学2010年研]答：行为毒性是指一种污染物或其他因素(温度、光照、辐射等)使得动物一种行为改变超过正常变化范围的现象。水环境污染可影响的行为主要有对污染物的回避行为、捕食行为、学习行为、警惕行为和社会行为。4.SOD[南京大学2009年研]答：SOD是指超氧化物歧化酶，是一类高诱导性酶，在抗氧化防御系统中起重要的作用。其主要功能是催化O₂生成H₂O₂。SOD活性诱导不仅可提示污染物的作用机理，而且可以监测和评价污染物对生态系统的损害。5.敏感种[南京大学2009年研]答：敏感种是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，环境条件稍有变化即不能忍受而死亡，常见的有石蝇稚虫、石蚕蛾幼虫和蜉蝣稚虫等。1.污染物在细胞水平上对机体有哪些影响?[南京大学2010年研](1)对细胞膜的影响(2)对细胞器的影响体，控制蛋白质合成。多种结构的化学致癌物，如黄曲霉毒素、芳香胺和PAH等，能引起2.什么是环境激素?可分为几大类?[南京大学2010年研]答：(1)环境激素的定义(2)环境激素分类构相似的类固醇衍生物，如二甲基已烯酚(DES)、己烷雌酚、乙炔基雌二醇、炔雌醚等，有异酮类(如染料木横酮、染料木苷、黄豆黄原、黄豆苷、鸡豆苷素、口一谷甾醇架)、木也是常见污染物。这类物质主要包括：杀虫剂，如DDT、氯丹、3.什么是化学污染物的联合作用?其主要有哪些类型?[南京大学2009年研]答：(1)化学污染物的联合作用它们对机体同时作用产生的生物学效应与任何一单独化学(2)化学污染物联合作用类型相加作用是指多种化学荇染物混合所产生的生物学作用强度等于其③独立作用4.有关毒作用分子机理的主要学说有哪些?请举例说明其主要研究进展。[南京大学2008(1)靶位点学说(2)受体学说分子蛋白质。受体在识别相应配体(毒物)并与之结合后所需要细胞内第二信使将获得的信(3)共价结合学说在生物体内，污染物或其代谢产物可以与生物大分子发生共价结合，从而改变生物大分子的结构与功能，引起一系列的有害生物效应。该学说认为，机体重要的生物大分子，如DNA、RNA、酶和其他多种生物活性物质，都可与污染物或其代谢产物发生不可逆的共价结合。(4)自由基作用学说自由基是具有不成对电子的原子或分子，主要是由于共价键耗能均裂形成，也可通过俘获电子形成。大多是自由基都很活泼，反应性极强，容易反应生成稳定分子，多数自由基，寿命5.简述污染物对生物群体和个体的影响。答：(1)污染物对种群的影响①对种群结构的影响，污染物可能引起种群密度下降性比和年龄结构改变。②对种群数量影响，污染物的出现，可能使种群数量减少，也可能使种群数量增多。③对群落结构影响，引起优先种的变化，耐污种易成为优势种。④对群落功能的影响，污染物可能使群落功能稳定性降低。⑤对物种多样性的影响，污染物一般会使物种多样性减少，导致某些物种的灭绝，也会产生新的物种。(2)对个体的影响①死亡，在一定的剂量和浓度作用下污染物可引起死亡。②对行为的影响，影响水生物的回避行为、捕食行为、警惕行为等，还会导致鸟类的姿态效应改变、对领地的失控、不能照顾后代。③对繁殖的影响，减少生殖细胞数量、降低活性，影响胚胎发育幼体成长。④对生长和发育的影响，环境污染可影响生物体的摄食率和生理代谢的危害，导致生长和发第三章污染物的生物效应检测3.1复习笔记【知识框架】【重点难点归纳】1.生物测试的定义2.生物测试的方式(1)生物测试的分类(见表3-1)表3-1生物测试的分类90d的算做中期。③长期生物测试(2)受试生物必须符合的条件3.生物测试的标准化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。1.生物毒性的基本概念(1)毒物与中毒①毒物②中毒a.毒性作用或毒效应b.无损害作用c.损害作用d.效应与反应f.危害性①毒性试验常用参数(见表3-2)b.毒性分级为I(高毒)、Ⅱ(中毒)、Ⅲ(低毒)。2.急性毒性试验急性毒性试验是指研究化学物质大剂量一次染毒或24h内多次染毒动物所引起的毒性试验。(1)哺乳动物急性毒性试验①先查阅文献中与受试物的类似物的LDso(LCs₀),以3倍之差的三个剂量组进行预试验，每组3只动物(大鼠或小鼠),求出动物全活、全死剂量；②在预试验的全活全死剂量之间设5～6个剂量组，各组间距按1.2～1.5等比级数设计；选③剖检死亡和濒死动物及部分存活动物，做大体病理解剖检查，计算LD₅o或LC₅0;(2)水生生物急性毒性试验①鱼类毒性试验(见表3-3)表3-3鱼类急性毒性实验(3)蚯蚓急性毒性试验a.蚯蚓急性毒性试验的目标b.蚯蚓急性毒性试验分类3.亚慢性和慢性毒性试验(1)亚慢性毒性试验亚慢性毒性试验是指在相当于动物生命周期的1/30～1/20时间内使动物每日或反复多次接应。至少设3个剂量组和一个对照组。求或动物不同而异，大鼠可90d,较大的动物可4～6月。亚慢性试验中动物接触外来化合物的途径为经胃肠道(经口)、呼吸道及皮肤接触。④观察指标a.一般综合指标；b.血液及生(2)慢性毒性试验a.试验动物及分组。试验动物的年龄应低于亚慢性试验，选用断乳的动物，试验动物的性别一般要求雌雄各半。设置3～4剂量组和1对照组，其他要求同亚慢性实验。b.染毒剂量和实验期限。高剂量组应引起明显的毒性反应，低剂量组应不引起毒性作用，试验期限为1～12个月，如包括致癌实验应18～24个月。c.染毒途径。同亚慢性毒性试验。d.观察指标。基本同亚慢性实验。需对病变程度分级评分，见表3-4。表3-4病理形态改变分级评分表e.试验评价。通过慢性毒性试验所获得的结果，对受试物在低剂量长时间接触机体时所引a.水生生物慢性毒性试验可以指示干扰水生生物的正常生长、发育和繁殖能力的化学物质b.收集这些定量的生物学数据后，表示为最大可接受毒物浓度(MATC)是一个假设的浓度，有一定限范围，其最低限是不产生影响的最高浓度(NOEC),最高限是产生影响的最低浓度(LOEC),因此可用NOEC<MATC<LOEC来表示。c.为了把化学物质对水生生物急性毒性和慢性毒性联系起来，人们提出了应用因子(AF)的概念。它表示一种化学物质的慢性试验浓度4.蓄积毒性试验(1)基本概念②蓄积毒性作用产生的原因a.环境污染物不断进入机体内，其吸收量大于排出量，使其在体内的量逐渐积累增多，此b.不断进入机体内的环境污染物，反复作用机体，引起机体一定结构或功能的变化，并逐(2)试验方法蓄积系数是指分次给受试物后引起50%受试动物出现某种毒效应的总剂量(以示),与一次给受试物后引起50%受试动物出现同一毒效应的剂量(以LDs₀(1)表示)的比表3-5蓄积作用强度分级②20天蓄积试验法按LD₅o的1/20、1/10、1/5、1/2及0(溶剂对照)随机分成5组，每天对动物进行染毒，连续20d,各组总剂量分别为1、2、4、10LD₅o,观察停药后7d内的死亡情况。生物半减期(T₁/2)是指一种外来化合物在体内消除到原有浓度(或量)的一半所需要的时1.加合物测定(1)DNA—加合物的测定DNA—加合物是化学物经生物转化后的亲电活性产物与DNA链特异位点上的共价结合物。DNA—加合物测定方法如表3-6所示。(2)蛋白加合物①血红蛋白(Hb)在一定程度上可以代替DNA用于检测加合物，虽然化合物与Hb的加合并不具有致癌作用，但由于Hb也具有亲核中心，可与亲电物质反应形成稳定的Hb—加合物，因而Hb—加合物可间接反映连接于DNA的加合物。②Hb—加合物最常用的测定方法为色谱—质谱(GC-MS)法和免疫法检测，灵敏度因化学2.一般代谢酶的活性测定生物受到亚致死剂量毒物的暴露时，不仅可借助于酶指(1)乙酰胆碱酯酶①乙酰胆碱酯酶(AChE)是生物中一种重要酶，也是一个很经典的毒理指标。一般认为20%以上的AChE抑制表明暴露作用的存在，50%以上的AChE抑制表明对生物的生存有危害。②测定AChE活性最常用的方法是比色法。(2)腺三磷酶腺三磷酶(ATPase)是生物体内重要的酶，存在于所有的细胞中。它的作用是水解高能化P/mg/h)表示。3.解毒系统酶类诱导作用的检测(1)混合功能氧化酶(MFO)的诱导作用在毒理学中常采用多种检测分析方法，从不同角度进行MFO作用的评定，混合功能氧化酶①直接法。直接测定MFO的各组成成分，如细胞色素P-450含量等。②代谢法。通过测定MFO催化反应中的底物消耗量或产物生成量。(2)谷胱甘肽硫转移酶(GST)4.抗氧化防御系统检测(1)过氧化氢酶(Ct)①Ct生物学作用Ct广泛存在于各种生物的细胞内，它能催化分解细胞代谢产生的H₂O₂,在调节细胞免于死测量由H₂O₂分解所释放出的氧，在240nm波长测定过氧化氢的吸光度、电化学法测量过氧(2)谷胱甘肽过氧化酶(GPx)清除脂类过氧化物，并在过氧化氢酶含量很少的组织(如脑与精虫中)或H₂O₂产量很低的组织中，可代替过氧化氢酶清除H₂O₂,可防止畸变，预防衰老及参与前列腺素合成等重要②GPx活力常用测定方法a.直接法。直接测定GSH减少量，GSH在255nm处呈最大吸收，故可从255nm光吸收减少量计算GSH消耗量，从而判断酶活性。该方法灵敏度差，仅适用于纯酶活性测b.间接法。其原理是利用H₂O₂或有机氢过氧化物氧化GSH,同时加入NADPH及谷胱甘肽还原酶，使氧化的GSH重新转变为GSH,NADPH转变为NADP+,测定NADP+在340nm1.致突变效应(1)基本概念a.基因突变只涉及染色体的某一部分的改变，且不能用光学显微镜直接观察。b.染色体畸变可涉及染色体的数目或结构发生改变，故可用光学显微镜直接观察。a.突变细胞不能与异性细胞结合，导致胚胎出现死亡，它发生于子代，为显性，这种突变(2)试验方法致突变试验是为了确定某种外来化合物(或环境污染物)对生物体是否具有致突变作用所进a.鼠伤寒沙门氏菌/哺乳动物微粒体酶试验法(Ames试验)试验的缺点是微生物的遗传信息仅为哺乳动物的1/6,微生物的DNA修复系统没有哺乳动b.哺乳动物体细胞株突变试验a.染色体畸变试验体畸变分析，本法为体内试验法。试验动物为出生8～15周左右的健b.微核试验表3-7微核试验的类型及步骤③体内基因突变试验(见表3-8)④DNA损伤试验(见表3-9)2.致畸效应(1)基本概念a.畸形是指胚胎在发育过程中，由于受到某种因素的影响，使胚胎的细胞分化和器官形成不能正常进行，而造成器官组织上的缺陷，并出现肉眼可见的形态结构异常者。b.有畸形的胚胎或胎仔称为畸胎。广义的畸胎还应包括生化、生理功能及行为的发育缺陷。c.凡能引起胚胎发育障碍而导致胎儿发生畸形的物质称为致畸物或致畸原。②致畸作用的毒理学特点a.胚胎与致畸物发生接触时，可因胚胎所处的发育阶段不同而呈现不同的敏感性。一般在器官形成期，胚胎对致畸物最敏感，故此期称为敏感期或危险期。b.种属差异在致畸作用中较为明显，不同种系的动物呈现不同的敏感性。③化学致畸作用机理有很多因素有致畸作用，但主要是外来化合物的致畸作用。外来化合物致畸作用的机理有下列几种可能：a.突变引起胚胎发育异常；b.对细胞的生长分化较为重要的酶类受到抑制；c.母体正常代谢过程被破坏；d.细胞分裂过程的障碍。(2)试验方法致畸试验是检测某些环境污染物(即受试物)能否通过妊娠母体引起胚胎畸形的一种动物试验方法。①动物选择致畸试验中所用的动物对受试物的代谢过程应基本上与人类相似，并具有人类胚胎构造相似的胎盘，其妊娠孕期应较短，且每窝产仔数较多。此外，还应符合试验动物的一般要求，如体型小、驯服、易繁殖、价廉等。a.若对受试物只作有无致畸作用的定性检测时，剂量组数可较少；若不仅观察致畸作用的剂量关系，而且还探讨与作用的靶器官之间的关系，此时剂量分组应相对增多。b.若试验期间只给一次受试物，此时剂量应较大，反之则应较小。高剂量组的设计，宜以不使受试物对母体产生明显中毒而导致流产为限度。c.如事先未作预备试验≤确定实际所需的试验剂量范围，一般可以LDso的1/3～1/2为最高③受试动物的处理选择一批性成熟，未交配过的雌鼠和雄鼠，按一雄一雌或二雌一雄比例，同笼过夜，次日清晨检查雌鼠是否受孕。发现阴栓或精虫，则表示动物受孕，查到日为孕期“0”天，次日为第一天，以此推算孕龄。④试验动物的剖检a.胎仔外部检查；b.胎仔的骨骼检查；c.胎仔内脏检查。3.致畸作用的评价在受试物对动物致畸试验中，只观察胚胎生长迟缓、畸形和死亡，而胚胎功能不全则须进行特别的观测才能发现。因此，应注意从下列方面进行分析对受试物有无致畸作用给予评定。①试验结果中出现的畸形率高低，须从出现畸胎的孕仔率、胎仔发生畸形率、单项畸形率、总畸形率等多方面进行统计综合分析，比较试验组与对照组有无显著性差异、有无剂量—反应关系。③在试验中要注意变异(或畸形),如椎骨、肋骨、前趾和后趾、尾椎骨等的增多或减少；4.致癌效应(1)基本概念a.化学致癌作用是指化学物质引起肿瘤的过程。化学致癌物是指能诱发肿瘤的化学物质。②细胞癌变学说(见表3-10)表3-10细胞癌变学说③癌变过程及其机理(见表3-11)表3-11癌变过程及其机理(2)试验方法致癌试验是检验受试物及其代谢产物是否具有致癌作用或诱发肿瘤已知的许多致癌物(约85%以上)经检测都具有致突变作用，快速筛检外来化合物是否具a.试验动物及饲料要求b.剂量分组及染毒途径和期限第一，设对照、最大耐受剂量和两个中间剂量耐受剂量3个组，每组雌雄各74只动物，每组动物体重变化不应超过平均体重的±20%。第三，通过喂食或饮水染毒时，每周给7天；通过吸入、灌胃或皮肤染毒时，每周给5天。实验期限为24个月。c.观察指标第一，一般情况实验头3个月每周称一次动物体重，以后每两周称一d.结果判断1.微宇宙法简介a.自然微宇宙部土壤等；b.人工微宇宙③微宇宙还可以根据生态系统的类别来分类，目前主要2.标准化水生微宇宙(见表3-12)表3-12标准化水生微宇宙的试验设计条件3.烧杯水生微宇宙烧杯水生微宇宙又称混合烧杯培养，是一种较小的淡水水生微宇宙，体积大约为IL。经过6周的建立稳定期后，进行12～14周的试验期。与标准化的水生微宇宙相比，烧杯水生微试验设计条件如表3-13所示。表3-13烧杯水生微宇宙试验设计条件4.室外水生微宇宙宇宙和Fifra微宇宙，设计条件如表3-14所示。表3-14为评价农药对非靶生物影响的室外水生微宇宙设计条件5.土壤核心微宇宙表3-15陆生土壤核心微宇宙试验设计条件6.模拟农田生态系统这类生态系统是模拟农田条件，而没有陆生动物。应用最广泛的是纳什等发展的农业生态系统，它是为同时测定农药在土壤、植物、水溶液和空气中的残留而设计的。该系统能用于测量下列变化：①单次或重复多次使用后，测定农药从植株上或土壤中的挥发性；②模拟下雨对农药迁移的影响；③农药在土壤中的残留；④农药被植株摄入和在植物体内的滞留。该系统缺少预定空气流速、温度和湿度的功能，代谢产物也没有从空气中回收。3.2课后习题详解1.什么是生物测试?生物测试的基本类型。答：(1)生物测试的定义指系统地利用生物的反应测定一种或多种污染物或环境要素单独或联合存在时，所导致的影响或危害。(2)生物测试基本类型①短期生物测试短期的生物测试是被测试的生物在短时间内暴露于高浓度的污染物下，测定污染物对生物机体的影响。主要用于测定半数致死浓度(LC₅o)或半数抑制浓度(ICs₀)或半数效应浓度(ECso)。②中期生物测试中期生物测试是介于短期和长期之间的一类生物测试。一般来说，8d之内算做短期，8d到90d的算做中期。③长期生物测试2.受试生物选择的条件。(1)生物对试验毒物或因子具有敏感性；地理分布广泛，数量多，易获得；(2)生物种类具有重大生态学价值；(3)受试生物易于培养和繁殖；(4)生物学背景资料丰富，已被清楚了解；(5)生物体对试验毒物或因子的反应能被测定，并有标准测定方法或技术；(6)具有重要经济价值和旅游价值并考虑与人类食物链的联系；(7)考虑受试生物的个体大小和生活史长短；(8)考虑受试生物的个体大小和生活史的长短，以前曾否有过接触待测试物等异常情况，3.解释下列基本概念答：(1)半数致死剂量LC₅0半数致死剂量是指能引起一群动物的50%死亡的最低剂量。(2)蓄积系数蓄积系数是指分次给受试物后引起50%受试动物出现某种毒效应的总剂量(ZLDso(n))与一次给受试物后引起50%受试动物出现同一效应的剂量(LDs₀(1)的比值，蓄积系数K=ZLD₅o (3)最大无作用剂量(4)最小有作用剂量4.急性毒性试验和慢性试验的一般程序。答：(1)急性毒性试验一般程序①先查阅文献中与受试物的类似物的LDso(LCso),以3倍之差的三个剂量组进行预试验，每组3只动物(大鼠或小鼠),求出动物全活、全死剂量；②在预试验的全活全死剂量之间设5～6个剂量组，各组间距按1.2～1.5等比级数设计；选(2)慢性毒性试验一般程序一般要求雌雄各半。设置3～4剂量组和1对照组，其他要求同亚慢性实验。验期限为1～12个月，如包括致癌实验应18～24个月。③染毒途径。主要是经胃肠道(经口)、呼吸道及皮肤接触。5.致突变、致畸效应和致癌效应的基本概念。答：(1)致突变(3)致癌效应指环境中的物理、化学、生物等因素作用于生物体引起生物体发生肿瘤的作用。6.致畸物的致畸作用具有什么毒理学特点，这些特点在致畸试验中有什么意义?答：(1)致畸物的致畸作用毒理学特点引起胚胎死亡的最低剂量仅相差2～3倍。(2)致畸物致畸作用毒理学特点在致畸试验中的意义7.微宇宙的基本概念，举例说明微宇宙试验的设计。答：(1)微宇宙的基本概念(2)标准化水生微宇宙试验设计举例间为64d,试验设计的条件列于表3-1。试验容器为4L的玻璃广口瓶，10种藻、4种无脊椎动物和一种细菌被移入3L无菌的已知培养液，沉积物由200g二氧化硅砂和0.5g土壤几丁质组成，被分成二层。有机体数量、溶解氧和pH每2周测一次，营养盐(硝酸盐、亚硝酸盐、氨和磷)在前4周每2周取样和测定一次，自第5周开始每周测定一次。试验温度为(20±2)℃,光照强度为79.2μEm~²s-²PhAR(78.6～80.4),光暗比为12h光照：12h黑暗。试验在一个0.85m×2.6m控温工作台上进行，光源距工作台面为0.56m。试验设置6个平行试验组，每组3个处理组和1个对照组。计算的参数包括溶解氧、溶解氧增加和损失、营养物的浓度、光合作用与呼吸作用比率(P/R)、pH、藻类的密度、水蚤繁殖率和藻的生物1.短期生物测试中，一般来说，藻类<72h,水蚤类<48h,鱼类()。[南京大学2009【答案】D查看答案对生物机体的影响。水污染的短期生物测试中，一般来说，藻类<72h,水蚤类<48h、鱼类<96h,其最长不超过8d。2.某化合物对虾的LCso是10mg/L,并根据鱼类实验得知该化学物质的AF值是0.05,那是()。[南京大学2009年研]【解析】最大可接受毒物浓度的计算公式为3.微核试验是一种()。[南京大学2008年研]A.急性毒性试验C.致突变试验D.致癌试验【解析】微核是由染色单体、染色体的无着丝点断片或因纺锤体受4.通过()可确定最大无作用剂量。A.急性毒性实验B.蓄积毒性实验C.慢性毒性实验D.亚慢性毒性实验【答案】D查看答案作用表现为引起机体发生某种生物学变化。最大无作用剂量是根据亚慢性试验的结果确定的，是评定毒物对机体损害作用的主要依据。5.某化学物蓄积毒性试验给毒情况为：每次给毒20mg/kg,在第五次给毒后，引起50%受试动物死亡，已知该化合物LDso为50mg/kg,则该毒物属于()A.高度蓄积B.明显蓄积D.轻度蓄积【答案】B查看答案【解析】,当蓄积系数小于1时，为高度蓄积；蓄积系数为1～3时为明显蓄积；蓄积系数为3~5时，为中度蓄积；蓄积系数大于5时，为轻度蓄积。本题中，K=(20×5)÷50=2,为明显蓄积。二、填空题1.突变可分为和。[南京大学2009年研]【答案】基因突变；染色体畸变查看答案【解析】突变可分为：①基因突变，只涉及染色体的某一部分的改变，且不能用光学显微镜直接观察；②染色体畸变，涉及染色体的数目或结构发生改变，可用光学显微镜直接观察。上述的两种突变在本质上并无差别。因此，狭义的突变通常仅指基因突变，而广义的突变则包括染色体畸变和基因突变。2.微宇宙可以分成二大类，即和_。[南京大学2009年研]【答案】自然微宇宙；人工微宇宙查看答案【解析】微宇宙可以分成二大类：①自然微宇宙，直接来自自然生态系统的一部分。它们是自然生态系统的断面，例如土壤核心区，河流和湖泊底部土壤等。②人工微宇宙，是研究者根据他们所需研究的生态系统的特征在实验室组建的人工生态系统。3.在水生生物急性毒性试验中，通常要求对照组的死亡率。[南京大学2008年研]【答案】<10%查看答案【解析】在水生生物急性毒性试验中，要求对照组死亡率小于10%,设置3～5个平行样，不少于30个受试生物。4.微宇宙法，是研究污染物在和水平上的生物效应的一种方法，又称为模型生态系统法。【答案】生物种群；群落；生态系统；生物圈查看答案【解析】微宇宙法是研究污染物在生物种群、群落、生态系统和生物圈水平上的生物效应的一种方法，又称模型生态系统法。微宇宙是自然生态系统的一部分，包含有生物和非生物的组成及其过程，能提供自然生态系统的群落结构和功能，但又不完全等同于自然生态系统。5.Ames试验是一种利用微生物进行基因突变的体外试验法。【答案】致突变查看答案【解析】Ames试验是一种利用微生物进行基因突变的体外致突变试验法。其基本原理是利用一种突变型微生物菌株与被检化学物质接触，如该化学物具有致突变性，则可使突变性微生物发生回复突变，重新成为野生型微生物。6.生物测试根据时间长短可分为：和-0【答案】短期测试方式；中期测试方式；长期测试方式查看答案存在时，所导致的影响或危害。根据生物测试所经历1.微核试验[南京大学2010、2009年研]2.生物测试[南京大学2009年研]在时所导致的影响或危害的方法。所利用的生物反应3.中毒阈剂量[南京大学2009年研]答：鼠伤寒沙门氏菌/哺乳动物微粒体酶试验法(Ames试验)是一种利用微生物进行基因1.影响毒作用的主要因素。[南京大学2014年研](1)化学物因素大小的顺序为，静脉注射>腹腔注射肌肉注射>经口>经皮。(2)毒物—机体所处的环境条件(3)机体因素(4)化学物的联合作用②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2.基因突变的定义及类型。[南京大学2014年研]答：(1)基因突变的定义(2)基因突变的类型①按照基因结构改变的类型，突变可分为碱基置换、移码、缺失和插入4种。3.最大无作用剂量定义及应用。[南京大学2014年研]答：(1)最大无作用剂量定义(2)最大无作用剂量的应用许摄入量(ADI)和最高容许浓度(MAC)。所谓每日容许摄入量系指人类终生每日摄入4.Ames实验的基本原理。[南京大学2010年研](1)利用一种突变型微生物菌株与被检化学物质接触，如该化学物具有致突变性，则可使(2)因野生型具有合成组氨酸的能力，可在低营养的培养基(即不含或少含组氨酸的培养基)上生长，而突变型不具合成组氨酸的能力，故不能在低营养的培(3)为使受试物在体外测试中受到同活体类似的代谢活化作用，在试验中采用了将哺乳动(4)研究报道，利用本法检测已知致癌物的结果，与对动物致癌性相符率较高(约90%),假阳性和假阴性较低(约10%),一般于48h内可得出结果，费用亦低，因而是检测受试乳动物的1/6;微生物的DNA修复系统没有哺乳动物复杂而精巧；微生物无免疫功能，而哺乳动物则具有复杂的免疫监视机能。此外，少数不在本法不能检出其突变性，如苏铁素。但Ames试验具有简便、灵敏、快速、费用低等优点，5.什么是化学致癌物?其有什么特点?说明主要癌变学说。[南京大学2009年研]答：(1)化学致癌物(2)化学致癌物的特点(3)主要癌变学说近年来有的学者认为所有细胞DNA分子中都存在有癌基因的遗传信息，在正常情况下这种1.试述影响外来化合物毒作用的主要生物学因素。[南京大学2008年研](1)外来化合物的结构、理化性质及毒性效应烷(甲烷、乙烷例外，为惰性气体)起，随着碳原子数增多，麻醉作用增强。但达到9个碳合物的一些取代基不同，可以影响磷原子上的电荷密度，使其毒性发生变化。保与R₂基团为二乙氧基，其P原子电荷为+1.041e,大鼠经LDso为16mg/kg。而当用二乙基取代二乙氧基，形成保棉磷时，P原子电荷为+0.940e,则其毒性大为下降，大鼠经LDso为1000mg/kg,二者毒性相差达60倍。(2)外来化合物的理化性质与毒性效应①脂水分配系数是指化合物在脂(油)相和水相的溶解分配率，即化合物的水溶性与脂溶性②电离度即化合物的pKa值，对于弱酸性或弱碱性的有机化合物，只有在pH条件适宜，使在一定pH条件下呈离子型的比例越高，虽易溶于水，但难于吸收，且易随尿排出。(3)外来化合物的纯度和异构体与毒性效应内吸磷含有硫联型和硫离型二种同分异构体，二者比重不同，溶解度可相差30倍，大鼠经LDso也相差3倍。三邻甲苯磷酸酯，即TOCP,是致迟发性神经病化合物，但当其甲基转至2.污染物致突变作用检测方法有哪些?简述体外基因突变试验的基本原理。答：(1)污染物致突变作用检测方法a.鼠伤寒沙门氏菌/哺乳动物微粒体酶试验法(Ames试验):它是一种利用微生物进行基野生型具有合成组氨酸的能力，可在低营养的培养基(即不含或少含组氨酸的培养基)上生b.哺乳动物体细胞株突变试验：基因点突变试验除采用微生物外，还可利用哺乳动物突变a.染色体畸变试验：染色体畸变试验是利用光学显微镜直接观察生物体细胞在受致突变物体外染色体畸变试验多以中国地鼠卵巢细胞(CHO细胞)作为检测细胞。该细胞分裂速度b.微核试验：微核是由染色单体或染色体的无着丝点断片或因纺锤体受伤而失去的整个染a.显性致死突变试验：本试验是检测外来化合物对动物生殖细胞染色体的致突变作用。与本试验系观察胎鼠的成活情况。因为哺乳动物生殖细胞染色体发生突变时(染色体断裂或重组),往往不能与异性生殖细胞结合，或使受精卵在着床前死亡和胚胎早期死亡。b.果蝇伴性隐性致死试验：果蝇的性染色体和人类一样，雌蝇有一对X染色体，雄蝇则为XY。伴性隐性致死突变试验的遗传学原理，在于致突变物可能在雄性果蝇配子x染色体上a.姐妹染色单体交换试验(SCE):每条染色体是由两个染色单体组成，一条染色体的两个染色单体之间DNA的相互交换，即同源位点复制产物间的DNA互换，称姐妹染色单体互换，它可能与DNA断裂和重联相关，但其形成的分子基础仍然不明。b.DNA修复合成试验(UDS):细胞对其DNA损伤具有修复能力。细胞与化学物质接触后，若能诱导DNA修复合成，即可据此推断该化学物质具有损伤DNA的潜力。c.单细胞凝胶电泳(SCGE):单细胞凝胶电泳又称彗星试验。是将分散悬浮的单个细胞与85μL1%低温琼脂糖(LMP-Agarose)液混合后在冰冻玻片上制成琼脂板，细胞经过水解和碱化处理后，在较高pH的环境下进行电泳。(2)体外基因突变试验的基本原理养的培养基(即不含或少含组氨酸的培养基)上生长，而突变型不具合成组氨酸的能力，故第四章环境质量的生物监测与生物评价4.1复习笔记【知识框架】【重点难点归纳】1.环境质量定义及其基本内涵(1)环境质量定义(2)环境质量的基本内涵①环境质量的分类(见表4-1)表4-1环境质量分类环境质量基准是指环境因素在一定条件下作用于特定对象(人或生物)而不产生不良或有害(3)环境质量调查、监测及评价(4)环境质量调控与环境质量预测a.狭义的调控是采取合理有效的措施，调节和控制向环境中排放的污染物不超出允许的容b.广义的调控采取人工手段，使环境要素变化不超过或能够达到一定的标准。2.生物监测的概念(1)生物监测的优点②能综合反映环境质量状况；③具有连续监测的功能；④监测灵敏度高；⑤价格低廉，不需购置昂贵的精密仪器；⑥不需要繁琐的仪器保养及维修等工作；⑦可以在大面积或较长距离内密集布点，甚至在边远地区也能布点进行监测。(2)生物监测的缺点①不能像理化监测仪器那样迅速作出反应；②不能像仪器那样能精确地监测出环境中某些污染物的含量，通常只是反映各监测点的相对污染或变化水平。(3)生物监测应具备重要条件①对比性，有已建立的标准可供对照；②重复性，在一定观测点上每隔一定时间采样分析。(4)生物监测参数选择困难原因①污染的发生总是综合性的，各种污染物对生态系统各组分并非产生同样的影响；②生物在不同生活史阶段的反应不同；③系统受污染后的效应往往在初期不易测出；④对生态系统尚无法确定一个最基本的标准。生物监测的精度不高，有些场合只能半定量，在不同的自然条件下没有可比性，且在季节上和地理上都受到较大的限制。二、生物监测与评价1.大气污染生物监测与评价大气污染生物监测是指利用生物对大气污染物的反应，监测有害气体的成分和含量以了解大气的环境质量状况。包括动物监测和植物监测。(1)大气污染的植物监测方法大气污染的植物监测是指利用植物对大气污染的反应，监测有害气体的成分和含量以了解大气环境质量状况。①指示植物法大气污染指示生物是指对大气污染反应灵敏，用来监测和评价大气污染状况的生物。大气污染指示植物应具备的条件有：对污染物反应敏感，受污染后的反应症状明显，且干扰症状少；生长期长