第二章 污染物在環(huán)境中的行為

1、第二章第二章 環(huán)境污染物在環(huán)境污染物在生態(tài)系統(tǒng)中的行為生態(tài)系統(tǒng)中的行為本章將討論以下內(nèi)容：本章將討論以下內(nèi)容：污染物在環(huán)境中的遷移與轉(zhuǎn)化污染物在環(huán)境中的遷移與轉(zhuǎn)化污染物在生物體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化污染物在生物體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化1.污染物在生物體內(nèi)的富集污染物在生物體內(nèi)的富集環(huán)境污染概述1.1什么是環(huán)境污染？環(huán)境污染環(huán)境污染（Environmental Pollution）是指有害物質(zhì)或因子進(jìn)入環(huán)是指有害物質(zhì)或因子進(jìn)入環(huán)境，并在環(huán)境中擴(kuò)散、遷移、轉(zhuǎn)化，使生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能發(fā)境，并在環(huán)境中擴(kuò)散、遷移、轉(zhuǎn)化，使生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能發(fā)生變化，對(duì)人類以及其他生物的生存和發(fā)展產(chǎn)生不利影響的現(xiàn)生變化，

2、對(duì)人類以及其他生物的生存和發(fā)展產(chǎn)生不利影響的現(xiàn)象。象。環(huán)境污染的分類環(huán)境污染的分類生物污染生物污染化學(xué)污染化學(xué)污染物理污染物理污染按污染物性質(zhì)按污染物性質(zhì)廢氣污染廢氣污染廢水污染廢水污染 固體廢棄物污染固體廢棄物污染噪聲污染噪聲污染輻射污染輻射污染按污染物形態(tài)按污染物形態(tài)環(huán)境效應(yīng)環(huán)境效應(yīng)環(huán)境污染所導(dǎo)致的環(huán)境變化環(huán)境污染所導(dǎo)致的環(huán)境變化環(huán)境生物效應(yīng)：環(huán)境生物效應(yīng)：指各種環(huán)境因素變化而導(dǎo)致指各種環(huán)境因素變化而導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)變異的結(jié)果。生態(tài)系統(tǒng)變異的結(jié)果。如：恐龍的滅絕、水利工程、如：恐龍的滅絕、水利工程、森林砍伐、急性與慢性效應(yīng)。森林砍伐、急性與慢性效應(yīng)。環(huán)境化學(xué)效應(yīng)：環(huán)境化學(xué)效應(yīng)：環(huán)境污染導(dǎo)致環(huán)境

3、化學(xué)因素環(huán)境污染導(dǎo)致環(huán)境化學(xué)因素發(fā)生改變。發(fā)生改變。如：酸雨、光化學(xué)煙霧、土壤酸化等。如：酸雨、光化學(xué)煙霧、土壤酸化等。環(huán)境物理效應(yīng)：環(huán)境物理效應(yīng)：環(huán)境污染導(dǎo)致環(huán)境物理因素環(huán)境污染導(dǎo)致環(huán)境物理因素發(fā)生改變。發(fā)生改變。如：熱島效應(yīng)、溫室效應(yīng)、顆粒物的污染、如：熱島效應(yīng)、溫室效應(yīng)、顆粒物的污染、噪聲污染等。噪聲污染等。污染源（Pollution Source）造成環(huán)境污染的污染物發(fā)生源稱為污染源。造成環(huán)境污染的污染物發(fā)生源稱為污染源。它通常指向環(huán)境排放有害物質(zhì)或?qū)Νh(huán)境產(chǎn)生有害它通常指向環(huán)境排放有害物質(zhì)或?qū)Νh(huán)境產(chǎn)生有害物質(zhì)的場(chǎng)所、設(shè)備和裝置。物質(zhì)的場(chǎng)所、設(shè)備和裝置。 污染物的自然來源（污染物的自然來

4、源（Natural Source ） : 自然界向環(huán)境排自然界向環(huán)境排放，如：活動(dòng)的火山或礦床。放，如：活動(dòng)的火山或礦床。交通工業(yè)農(nóng)業(yè)污染物的人為來源（污染物的人為來源（Artificial Source ） : 來自人類活動(dòng)，影來自人類活動(dòng)，影響范圍廣、危害大，如工業(yè)三廢響范圍廣、危害大，如工業(yè)三廢污染源示意圖工業(yè)污染源工業(yè)污染源（點(diǎn)源、三廢）（點(diǎn)源、三廢）農(nóng)業(yè)污染源農(nóng)業(yè)污染源（面源、農(nóng)用化學(xué)品）（面源、農(nóng)用化學(xué)品）交通運(yùn)輸污染源交通運(yùn)輸污染源（線源、水氣污染、噪聲）（線源、水氣污染、噪聲）生活污染源生活污染源（三廢、固廢）（三廢、固廢）污染物（污染物（Pollutant）污染物污染物指進(jìn)入

5、環(huán)境后使環(huán)境的正常組成結(jié)構(gòu)、狀態(tài)和性質(zhì)發(fā)生變化，指進(jìn)入環(huán)境后使環(huán)境的正常組成結(jié)構(gòu)、狀態(tài)和性質(zhì)發(fā)生變化，直接或間接有害于人類的生存和發(fā)展的物質(zhì)。直接或間接有害于人類的生存和發(fā)展的物質(zhì)。生產(chǎn)性污染物和生活污染物生產(chǎn)性污染物和生活污染物當(dāng)某種物質(zhì)（有用的或必須的）成為污染物時(shí)，必須當(dāng)某種物質(zhì)（有用的或必須的）成為污染物時(shí)，必須在特定的環(huán)境中達(dá)到一定數(shù)量或濃度，并且持續(xù)一定在特定的環(huán)境中達(dá)到一定數(shù)量或濃度，并且持續(xù)一定的時(shí)間。的時(shí)間。 一次污染物和二次污染物：一次污染物和二次污染物： 一次污染物：一次污染物：由人類活動(dòng)直接產(chǎn)生，自污染源直由人類活動(dòng)直接產(chǎn)生，自污染源直接排入環(huán)境后，其物理和化學(xué)性狀未發(fā)

6、生變化的污染接排入環(huán)境后，其物理和化學(xué)性狀未發(fā)生變化的污染物。物。二次污染物：二次污染物：排入環(huán)境的一次污染物，由于自然排入環(huán)境的一次污染物，由于自然界的物理、化學(xué)和生物因子的影響，其性質(zhì)和狀態(tài)界的物理、化學(xué)和生物因子的影響，其性質(zhì)和狀態(tài)發(fā)生變化而形成的新的污染物。發(fā)生變化而形成的新的污染物。如光化學(xué)煙霧、酸雨等如光化學(xué)煙霧、酸雨等環(huán)境污染的特點(diǎn)環(huán)境污染的特點(diǎn)影響范圍大影響范圍大作用時(shí)間長(zhǎng)作用時(shí)間長(zhǎng)污染物濃度低、情況復(fù)雜污染物濃度低、情況復(fù)雜污染容易、治理難污染容易、治理難第一節(jié)第一節(jié) 污染物在環(huán)境中的遷移與轉(zhuǎn)化污染物在環(huán)境中的遷移與轉(zhuǎn)化 一、 污染物在環(huán)境中的遷移遷移的定義：遷移的定義：遷移

7、是指污染物在環(huán)境中發(fā)生的空間位置的移動(dòng)及其引遷移是指污染物在環(huán)境中發(fā)生的空間位置的移動(dòng)及其引起的富集、分散和消失的過程。起的富集、分散和消失的過程。污染物進(jìn)入環(huán)境的途徑包括：污染物進(jìn)入環(huán)境的途徑包括：（1）人類活動(dòng)過程中無意排放，）人類活動(dòng)過程中無意排放， 如火災(zāi)如火災(zāi)（2）工業(yè)三廢）工業(yè)三廢（3）人類活動(dòng)過程中故意應(yīng)用（）人類活動(dòng)過程中故意應(yīng)用（pesticide）注：注：進(jìn)入環(huán)境的污染物可以在各個(gè)環(huán)境要素（水、氣、土）進(jìn)入環(huán)境的污染物可以在各個(gè)環(huán)境要素（水、氣、土）中發(fā)生遷移并輸送到很遠(yuǎn)的距離。污染物的長(zhǎng)距離傳送，中發(fā)生遷移并輸送到很遠(yuǎn)的距離。污染物的長(zhǎng)距離傳送，往往由局部性污染引發(fā)區(qū)域性

8、污染甚至全球性污染，這往往由局部性污染引發(fā)區(qū)域性污染甚至全球性污染，這也是環(huán)境污染成為當(dāng)代主要環(huán)境問題的原因之一。如也是環(huán)境污染成為當(dāng)代主要環(huán)境問題的原因之一。如PCBs，CFCs運(yùn)輸?shù)侥蠘O運(yùn)輸?shù)侥蠘O污染物在環(huán)境中的三種遷移方式污染物在環(huán)境中的三種遷移方式機(jī)械遷移機(jī)械遷移（1）水的機(jī)械遷移作用）水的機(jī)械遷移作用（2）氣的機(jī)械遷移作用）氣的機(jī)械遷移作用（3）重力的機(jī)械遷移作用）重力的機(jī)械遷移作用物理化學(xué)遷移物理化學(xué)遷移 污染物在環(huán)境中遷移的最重要的形式。污染物在環(huán)境中遷移的最重要的形式。（1）溶解沉淀作用、絡(luò)合螯合作用、吸附解吸作用、氧化還）溶解沉淀作用、絡(luò)合螯合作用、吸附解吸作用、氧化還原作用

9、、水解作用原作用、水解作用（2）化學(xué)分解、光化學(xué)分解、生物化學(xué)分解）化學(xué)分解、光化學(xué)分解、生物化學(xué)分解生物遷移生物遷移通過生物的吸收、代謝、生長(zhǎng)、死亡等過程所實(shí)現(xiàn)的遷移，是一種非常通過生物的吸收、代謝、生長(zhǎng)、死亡等過程所實(shí)現(xiàn)的遷移，是一種非常復(fù)雜的遷移形式復(fù)雜的遷移形式 例：生物通過食物鏈對(duì)重金屬的放大積累作用例：生物通過食物鏈對(duì)重金屬的放大積累作用影響遷移的因素影響遷移的因素內(nèi)部因素內(nèi)部因素污染物自身的物理化學(xué)性質(zhì)：組成該物質(zhì)的元素所具有的組成化污染物自身的物理化學(xué)性質(zhì)：組成該物質(zhì)的元素所具有的組成化合物的能力、形成不同的電價(jià)離子能力、水解能力、形成絡(luò)合物合物的能力、形成不同的電價(jià)離子能力、

10、水解能力、形成絡(luò)合物的能力、被膠體吸附的能力的能力、被膠體吸附的能力原子的電負(fù)性、離子半徑、電價(jià)、離子電位和化合物的鍵性、溶原子的電負(fù)性、離子半徑、電價(jià)、離子電位和化合物的鍵性、溶解度等都是影響遷移的主要理化參數(shù)。解度等都是影響遷移的主要理化參數(shù)。外部因素外部因素 酸堿條件酸堿條件 氧化還原條件氧化還原條件 膠體的種類、數(shù)量膠體的種類、數(shù)量 絡(luò)合配位體的數(shù)量、性質(zhì)絡(luò)合配位體的數(shù)量、性質(zhì)二、 污染物的形態(tài)和分布（Form and Distribution of Pollutant）污染物的形態(tài)污染物的形態(tài)定義：指環(huán)境中污染物的外部形狀、化學(xué)組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)定義：指環(huán)境中污染物的外部形狀、化學(xué)組成和

11、內(nèi)部結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)形式。的表現(xiàn)形式。污染物的存在形態(tài)包括（環(huán)境污染化學(xué)研究范疇）污染物的存在形態(tài)包括（環(huán)境污染化學(xué)研究范疇）價(jià)態(tài)，如價(jià)態(tài)，如Cr（VI）、）、 Cr（III）化合態(tài)，如有機(jī)汞和無機(jī)汞化合態(tài)，如有機(jī)汞和無機(jī)汞結(jié)構(gòu)態(tài)，如同分異構(gòu)體結(jié)構(gòu)態(tài)，如同分異構(gòu)體 型，型，型六六六，型六六六，PAHs結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)絡(luò)合態(tài)絡(luò)合態(tài)幾種重要的形態(tài)分類幾種重要的形態(tài)分類離子態(tài)：離子態(tài)：活性大、毒性強(qiáng)、易于遷移活性大、毒性強(qiáng)、易于遷移代換態(tài)：代換態(tài)：受質(zhì)量法則制約，濃度高的離子可以受質(zhì)量法則制約，濃度高的離子可以將濃度低的離子代換出來。將濃度低的離子代換出來。膠體：膠體：氣溶膠（飄塵、煙氣）、水溶膠、固溶氣溶膠（飄

12、塵、煙氣）、水溶膠、固溶膠膠有機(jī)結(jié)合態(tài)：有機(jī)結(jié)合態(tài)：生物吸收累積起來的污染物：農(nóng)生物吸收累積起來的污染物：農(nóng)殘、甲基汞殘、甲基汞難溶態(tài)：難溶態(tài)：風(fēng)化和生物分解釋放出來風(fēng)化和生物分解釋放出來污染物的分布污染物的分布污染物的分布污染物的分布定義：主要是指污染物在環(huán)境多組分間分布，定義：主要是指污染物在環(huán)境多組分間分布，不僅指在環(huán)境空間的濃度分布，而且還指污染不僅指在環(huán)境空間的濃度分布，而且還指污染物不同形態(tài)、不同相態(tài)之間的分配。物不同形態(tài)、不同相態(tài)之間的分配。例：圖例：圖1-2和圖和圖1-3表明了污染物在水生生態(tài)系表明了污染物在水生生態(tài)系統(tǒng)和陸生生態(tài)系統(tǒng)各組分間的分布。統(tǒng)和陸生生態(tài)系統(tǒng)各組分間的分

13、布。三、三、 污染物在環(huán)境中的轉(zhuǎn)化污染物在環(huán)境中的轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化的定義轉(zhuǎn)化的定義指污染物在環(huán)境中通過物理、化學(xué)或生物的作用改指污染物在環(huán)境中通過物理、化學(xué)或生物的作用改變形態(tài)或轉(zhuǎn)變成另一種物質(zhì)的過程。變形態(tài)或轉(zhuǎn)變成另一種物質(zhì)的過程。轉(zhuǎn)化的形式轉(zhuǎn)化的形式物理轉(zhuǎn)化：蒸發(fā)、滲透、吸附物理轉(zhuǎn)化：蒸發(fā)、滲透、吸附化學(xué)轉(zhuǎn)化：氧化還原、水解、光化學(xué)化學(xué)轉(zhuǎn)化：氧化還原、水解、光化學(xué)最為普遍、最為普遍、常見常見生物轉(zhuǎn)化：通過生物的吸收和代謝作用而發(fā)生的變生物轉(zhuǎn)化：通過生物的吸收和代謝作用而發(fā)生的變化化轉(zhuǎn)化的結(jié)果：轉(zhuǎn)化的結(jié)果：兩種可能：兩種可能：u污染物轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)或易降解結(jié)構(gòu)污染物轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)或易降解結(jié)構(gòu)u污染物

14、的毒性增強(qiáng)或轉(zhuǎn)化為難降解結(jié)構(gòu)污染物的毒性增強(qiáng)或轉(zhuǎn)化為難降解結(jié)構(gòu)大氣中的轉(zhuǎn)化：以光化學(xué)氧化、催化氧化反應(yīng)為主大氣中的轉(zhuǎn)化：以光化學(xué)氧化、催化氧化反應(yīng)為主例一：光化學(xué)煙霧（例一：光化學(xué)煙霧（Photochemical Smog）光化學(xué)煙霧是大氣中氮氧化物和碳?xì)浠衔镌谧贤夤饣瘜W(xué)煙霧是大氣中氮氧化物和碳?xì)浠衔镌谧贤饩€照射下反應(yīng)生成的多種污染物的混合物。線照射下反應(yīng)生成的多種污染物的混合物。光化學(xué)煙霧最具危害的兩種物質(zhì)是臭氧光化學(xué)煙霧最具危害的兩種物質(zhì)是臭氧(O3)和和過氧乙酰硝酸酯過氧乙酰硝酸酯(peroxyacetylnitrates , PAN)。例二：酸雨（例二：酸雨（Acid Rain）大

15、氣中的轉(zhuǎn)化大氣中的轉(zhuǎn)化 NO2（微量） NO2 + UV NO2 NO2 NO + O O + O2 O3 O3 + NO NO2 + O2 O3 O3 + HC 醛類及其它氧化物 醛類 復(fù)雜的有機(jī)化合物 刺激眼睛 NO 汽車排氣 HC NO2 太陽 紫外光 紫外光 HC + O2 + NO2 + UV O3 + 甲醛 + PAN + 氧化產(chǎn)物 O3 PAN 甲醛、 丙稀醛等 傷害植物 傷害植物 刺激眼睛 刺激眼睛 氧化產(chǎn)物 聚合與核長(zhǎng)大 氣溶膠 光霧 *圖圖1-31-3光化學(xué)煙霧形成過程光化學(xué)煙霧形成過程自然源、電廠自然源、電廠以及內(nèi)燃機(jī)等以及內(nèi)燃機(jī)等排放出的污染排放出的污染物在大氣中發(fā)物在

16、大氣中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生導(dǎo)致酸沉降生導(dǎo)致酸沉降的化學(xué)物質(zhì)。的化學(xué)物質(zhì)。圖圖1 14 4 酸沉降形成示意圖酸沉降形成示意圖水體中的轉(zhuǎn)化水體中的轉(zhuǎn)化水體中主要的轉(zhuǎn)化途徑：水體中主要的轉(zhuǎn)化途徑：氧化還原作用、氧化還原作用、配合作用、配合作用、生物降解作用生物降解作用氧化還原作用氧化還原作用天然水體本身是一個(gè)氧化還原體系，含有多種天然水體本身是一個(gè)氧化還原體系，含有多種無機(jī)、有機(jī)氧化劑和還原劑，如無機(jī)、有機(jī)氧化劑和還原劑，如DO、Fe3+、Mn4+、S2、有機(jī)化合物等，對(duì)污染物的轉(zhuǎn)化起、有機(jī)化合物等，對(duì)污染物的轉(zhuǎn)化起重要作用。重要作用。如重金屬：如重金屬：Cr3+ Cr6+ ;As3+ As

17、5+Cr3+大多數(shù)被底泥吸附，遷移能力弱；大多數(shù)被底泥吸附，遷移能力弱；Cr6+在堿性水體中較為在堿性水體中較為穩(wěn)定，以溶解狀態(tài)存在，遷移能力強(qiáng)。穩(wěn)定，以溶解狀態(tài)存在，遷移能力強(qiáng)。CH4、NH4+、H2S、Fe2+CO2、NO3-、SO42-、Fe(OH)3 水體中的氧化還原類型、速率和平衡，在水體中的氧化還原類型、速率和平衡，在很大程度上決定了水中重要污染物的性質(zhì)。如：很大程度上決定了水中重要污染物的性質(zhì)。如：厭氧性湖泊。厭氧性湖泊。水體中的許多氧化還原反應(yīng)均為微生物催化反應(yīng)。水體中的許多氧化還原反應(yīng)均為微生物催化反應(yīng)。氧垂曲線（氧垂曲線（Oxygen Sag Curve）氧垂曲線的定義氧垂

18、曲線的定義在河流受到有機(jī)物污染時(shí)，由于有機(jī)物的氧化分解作用，水體的在河流受到有機(jī)物污染時(shí)，由于有機(jī)物的氧化分解作用，水體的DO發(fā)生變化。從污染源到河流下游一定距離內(nèi)，可繪制一條發(fā)生變化。從污染源到河流下游一定距離內(nèi)，可繪制一條DO逐漸變逐漸變化的曲線，稱之為氧垂曲線?；那€，稱之為氧垂曲線。根據(jù)有機(jī)物在水體中分解根據(jù)有機(jī)物在水體中分解變化和變化和DO的變化，可把受污河流的變化，可把受污河流分成幾段分成幾段:清潔區(qū)：未受污染，清潔區(qū)：未受污染，DO接近飽和接近飽和分解區(qū)分解區(qū): 耗氧分解，耗氧分解，DO下降下降腐敗區(qū)：厭氧分解，腐敗區(qū)：厭氧分解，DO接近零接近零恢復(fù)區(qū)：分解完成，恢復(fù)區(qū)：分解完

19、成，DO上升上升 L（km）飽和DO線DO（mg/L）0DO min圖58 氧垂曲線示意圖n排入河水中的有機(jī)物經(jīng)微生物降解，一方面消耗水中排入河水中的有機(jī)物經(jīng)微生物降解，一方面消耗水中的的DODO；另一方面，空氣中的氧通過河流水面不斷地溶；另一方面，空氣中的氧通過河流水面不斷地溶入水中，會(huì)使入水中，會(huì)使DODO逐步增加直至得到恢復(fù)，故耗氧與復(fù)逐步增加直至得到恢復(fù)，故耗氧與復(fù)氧是同時(shí)進(jìn)行的。氧是同時(shí)進(jìn)行的。 污染河水中污染河水中DODO、BODBOD的濃度變化如下圖的濃度變化如下圖 配合作用配合作用無機(jī)配位體：無機(jī)配位體：OH、Cl、CO32-、HCO3等等水中水中Zn2+濃度濃度0.861mg

20、/l；生成生成Zn（OH）2,水中總鋅量水中總鋅量160mg/l有機(jī)配位體：腐殖酸與汞（軟體動(dòng)物、魚有機(jī)配位體：腐殖酸與汞（軟體動(dòng)物、魚類）清潔劑、洗滌劑、農(nóng)藥等類）清潔劑、洗滌劑、農(nóng)藥等生物降解作用（第五節(jié)）生物降解作用（第五節(jié)） 如汞的轉(zhuǎn)化如汞的轉(zhuǎn)化土壤中的轉(zhuǎn)化土壤中的轉(zhuǎn)化土壤由固、液、氣三相構(gòu)成，所以土壤狀況比土壤由固、液、氣三相構(gòu)成，所以土壤狀況比水、氣中復(fù)雜。污染物在土壤中的轉(zhuǎn)化及其行水、氣中復(fù)雜。污染物在土壤中的轉(zhuǎn)化及其行為取決于污染物和土壤的理化性質(zhì)。為取決于污染物和土壤的理化性質(zhì)。土壤是環(huán)境中微生物最活躍的場(chǎng)所，故生物降土壤是環(huán)境中微生物最活躍的場(chǎng)所，故生物降解起重要作用。解起

21、重要作用。土壤中的固、液、氣三相的分布是控制污染物土壤中的固、液、氣三相的分布是控制污染物運(yùn)動(dòng)和微生物活動(dòng)的重要因素。運(yùn)動(dòng)和微生物活動(dòng)的重要因素。土壤的土壤的pH、溫度、濕度、通氣狀況和微生物、溫度、濕度、通氣狀況和微生物種群等是污染物轉(zhuǎn)化的條件。種群等是污染物轉(zhuǎn)化的條件。四、四、 污染物的生物地球化學(xué)循環(huán)污染物的生物地球化學(xué)循環(huán)生物地球化學(xué)循環(huán)的概念指生物的合成作用合成作用和礦化作用礦化作用所引起的污染物周而復(fù)始的循環(huán)運(yùn)動(dòng)過程。注：合成作用合成作用指生物（主要是綠色植物）將吸收的環(huán)境化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)樯矬w本身的有機(jī)物質(zhì)的過程。礦化作用礦化作用指生物通過代謝作用（包括微生物的分解作用）將生物體的

22、有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無機(jī)物質(zhì)或簡(jiǎn)單的有機(jī)物。第二節(jié)第二節(jié) 污染物在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)和轉(zhuǎn)化污染物在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)和轉(zhuǎn)化一、生物轉(zhuǎn)運(yùn)生物轉(zhuǎn)運(yùn)（生物轉(zhuǎn)運(yùn)（Bio-transport）的概念）的概念生物轉(zhuǎn)運(yùn)：生物轉(zhuǎn)運(yùn)：環(huán)境污染物經(jīng)各種途徑和方式同機(jī)環(huán)境污染物經(jīng)各種途徑和方式同機(jī)體接觸而被吸收、分布和排泄等過程的總稱。體接觸而被吸收、分布和排泄等過程的總稱。這這些過程一般都需要通過細(xì)胞的膜結(jié)構(gòu)。些過程一般都需要通過細(xì)胞的膜結(jié)構(gòu)。細(xì)胞膜（生物膜）有多種：細(xì)胞質(zhì)膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、線粒體細(xì)胞膜（生物膜）有多種：細(xì)胞質(zhì)膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、線粒體膜、核膜等；膜、核膜等； 它們基本的化學(xué)組成、分子結(jié)構(gòu)、功能有它們基本的化學(xué)組成、分子

23、結(jié)構(gòu)、功能有共同的特征。共同的特征。一般細(xì)胞膜由蛋白質(zhì)分子和脂質(zhì)分子（主要是磷脂類）組一般細(xì)胞膜由蛋白質(zhì)分子和脂質(zhì)分子（主要是磷脂類）組成成環(huán)境污染物的毒性往往與生物膜結(jié)構(gòu)直接有關(guān)；有些環(huán)境中的專一受環(huán)境污染物的毒性往往與生物膜結(jié)構(gòu)直接有關(guān)；有些環(huán)境中的專一受體就是生物膜上的某些特殊蛋白質(zhì)：如有機(jī)磷農(nóng)藥的專一受體就是體就是生物膜上的某些特殊蛋白質(zhì)：如有機(jī)磷農(nóng)藥的專一受體就是乙乙酰膽堿酯酶酰膽堿酯酶。細(xì)胞質(zhì)膜結(jié)構(gòu)圖親水基親水基疏水基疏水基生物膜的骨架是磷脂類雙分子層，蛋白質(zhì)分子以不同的方式鑲生物膜的骨架是磷脂類雙分子層，蛋白質(zhì)分子以不同的方式鑲嵌其中。細(xì)胞膜的表面還有糖類分子，形成糖脂、糖蛋白嵌

24、其中。細(xì)胞膜的表面還有糖類分子，形成糖脂、糖蛋白; ;共共同特征，即鑲嵌性、蛋白質(zhì)極性、流動(dòng)性、相變性和更新態(tài)。同特征，即鑲嵌性、蛋白質(zhì)極性、流動(dòng)性、相變性和更新態(tài)。污染物透過細(xì)胞膜的方式污染物透過細(xì)胞膜的方式（與污染物性質(zhì)、結(jié)構(gòu)及膜結(jié)構(gòu)有關(guān)）（與污染物性質(zhì)、結(jié)構(gòu)及膜結(jié)構(gòu)有關(guān)）方式方式 特點(diǎn)特點(diǎn)濃度梯度濃度梯度有無有無載體載體是否是否耗能耗能其它特點(diǎn)其它特點(diǎn)被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)簡(jiǎn)單擴(kuò)散簡(jiǎn)單擴(kuò)散高濃度高濃度低濃低濃度（順）度（順）無無否否脂溶性有機(jī)化合物的主要脂溶性有機(jī)化合物的主要轉(zhuǎn)運(yùn)方式轉(zhuǎn)運(yùn)方式濾過濾過通過膜上的親水性孔道；通過膜上的親水性孔道；分子直徑小的水溶性化合分子直徑小的水溶性化合物的主要

25、方式物的主要方式(0.4-4.0nm)(0.4-4.0nm) 特殊轉(zhuǎn)運(yùn)特殊轉(zhuǎn)運(yùn)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)低濃度低濃度高濃高濃度（逆）度（逆）有有耗能耗能水溶性大分子化合物的主水溶性大分子化合物的主要方式；污染物的體內(nèi)排要方式；污染物的體內(nèi)排出，如腎、肝等出，如腎、肝等易化擴(kuò)散易化擴(kuò)散高濃度高濃度低濃低濃度（順）度（順）有有否否也是污染物的體內(nèi)排出的也是污染物的體內(nèi)排出的一種方式一種方式胞飲作用胞飲作用胞飲作用胞飲作用內(nèi)吞物質(zhì)為液體內(nèi)吞物質(zhì)為液體吞噬作用吞噬作用內(nèi)吞物質(zhì)為固體物質(zhì)內(nèi)吞物質(zhì)為固體物質(zhì)污染物的吸收（污染物的吸收（Absorption of Pollutant）：指污染物在：指污染物在多種因素影

26、響下，自接觸部位透過體內(nèi)細(xì)胞膜進(jìn)入血液循環(huán)或體液多種因素影響下，自接觸部位透過體內(nèi)細(xì)胞膜進(jìn)入血液循環(huán)或體液的過程。的過程。動(dòng)物吸收的主要途徑有：呼吸系統(tǒng)、消化管和動(dòng)物吸收的主要途徑有：呼吸系統(tǒng)、消化管和皮膚皮膚（1）呼吸系統(tǒng)吸收特點(diǎn)）呼吸系統(tǒng)吸收特點(diǎn):吸收對(duì)象主要針對(duì)氣體、蒸汽、氣溶膠等形吸收對(duì)象主要針對(duì)氣體、蒸汽、氣溶膠等形式的污染物。式的污染物。吸收方式多以吸收方式多以被動(dòng)擴(kuò)散被動(dòng)擴(kuò)散的方式，通過呼吸膜的方式，通過呼吸膜吸收入血。吸收入血。主要部位例如：肺，肺泡數(shù)量多，表面積大，主要部位例如：肺，肺泡數(shù)量多，表面積大，遍布毛細(xì)血管，便于污染物經(jīng)肺迅速吸收進(jìn)遍布毛細(xì)血管，便于污染物經(jīng)肺迅速吸

27、收進(jìn)入血管。入血管。（2）消化管吸收特點(diǎn)：）消化管吸收特點(diǎn)：吸收對(duì)象主要為飲水和由大氣、水、土壤進(jìn)入食物吸收對(duì)象主要為飲水和由大氣、水、土壤進(jìn)入食物鏈中的污染物。鏈中的污染物。吸收方式多以吸收方式多以簡(jiǎn)單擴(kuò)散方式簡(jiǎn)單擴(kuò)散方式通過細(xì)胞膜而被吸收。通過細(xì)胞膜而被吸收。主要部位如胃和小腸。主要部位如胃和小腸。脂溶性物質(zhì)較易吸收。脂溶性物質(zhì)較易吸收。（3）皮膚吸收）皮膚吸收到血液：如有機(jī)磷農(nóng)藥可透過完整皮膚到血液：如有機(jī)磷農(nóng)藥可透過完整皮膚引起中毒。引起中毒。CCl4通過皮膚吸收引起肝損害。通過皮膚吸收引起肝損害。 穿透相（脂溶性污染物）與吸收相（真皮進(jìn)入乳頭層毛細(xì)穿透相（脂溶性污染物）與吸收相（真皮

28、進(jìn)入乳頭層毛細(xì)血管，水溶性吸收），一般污染物油水分配系數(shù)接近血管，水溶性吸收），一般污染物油水分配系數(shù)接近1 的的化合物易吸收化合物易吸收植物吸收的主要途徑：植物吸收的主要途徑：（1）根部吸收以及隨后隨蒸騰流而輸送到植物各部分（有主動(dòng)）根部吸收以及隨后隨蒸騰流而輸送到植物各部分（有主動(dòng)吸收和被動(dòng)吸收兩種方式）；吸收和被動(dòng)吸收兩種方式）；（2）通過植物葉片上的氣孔從周圍空氣中吸收污染物，是植物）通過植物葉片上的氣孔從周圍空氣中吸收污染物，是植物對(duì)大氣污染物吸收的主要方式；對(duì)大氣污染物吸收的主要方式；SO2， NOx，O3（3）有機(jī)化合物的蒸汽經(jīng)過植物地上部分表皮滲透而攝入體內(nèi)）有機(jī)化合物的蒸汽經(jīng)

29、過植物地上部分表皮滲透而攝入體內(nèi)生育期生育期吸收鎘總量吸收鎘總量（ g盆盆1）相對(duì)相對(duì)%（成熟期為（成熟期為100%）分蘗期分蘗期2360.1抽穗、開抽穗、開花期花期57091.1灌漿期灌漿期201794.2成熟期成熟期2715100投鎘量投鎘量（mgkg-1）土壤pH4.55.27.4葉片干重含鎘量（葉片干重含鎘量（mgkg-1）0.01.61.80.80.58.45.23.01.014103.71.5183.94.62.0167.25.3污染物的體內(nèi)分布污染物的體內(nèi)分布指環(huán)境污染物隨血液或其它體液的流動(dòng)，分散到全身各指環(huán)境污染物隨血液或其它體液的流動(dòng)，分散到全身各組織細(xì)胞的過程。組織細(xì)胞的

30、過程。血液中，一部分可以和血漿蛋白質(zhì)血液中，一部分可以和血漿蛋白質(zhì)(主要是白蛋白主要是白蛋白)結(jié)合，結(jié)合，而不易透過生物膜；另一部分呈游離狀態(tài)，可以到達(dá)一而不易透過生物膜；另一部分呈游離狀態(tài)，可以到達(dá)一定的組織細(xì)胞定的組織細(xì)胞 ；動(dòng)態(tài)平衡。；動(dòng)態(tài)平衡。 被吸收的環(huán)境污染物，有些可在脂肪組織或骨組織中被吸收的環(huán)境污染物，有些可在脂肪組織或骨組織中蓄蓄積和沉積積和沉積。如鉛有。如鉛有90沉積在骨骼中；沉積在骨骼中；DDT和六六六等和六六六等有機(jī)氯化合物則大量蓄積在脂肪組織中。有機(jī)氯化合物則大量蓄積在脂肪組織中。 當(dāng)出現(xiàn)饑餓時(shí)，當(dāng)出現(xiàn)饑餓時(shí)，又會(huì)出現(xiàn)二次污染。又會(huì)出現(xiàn)二次污染。體內(nèi)還存在一些能阻止或

31、簡(jiǎn)化外來污染物由血液向組織體內(nèi)還存在一些能阻止或簡(jiǎn)化外來污染物由血液向組織器官分布的屏障：器官分布的屏障： 如如血腦屏障和胎盤屏障血腦屏障和胎盤屏障等。初生動(dòng)物等。初生動(dòng)物的血腦屏障尚未完全建立，污染物對(duì)幼小動(dòng)物危害大。的血腦屏障尚未完全建立，污染物對(duì)幼小動(dòng)物危害大。污染物的排泄污染物的排泄指進(jìn)入機(jī)體的環(huán)境污染物及其代謝產(chǎn)物被機(jī)體清除的過程。指進(jìn)入機(jī)體的環(huán)境污染物及其代謝產(chǎn)物被機(jī)體清除的過程。排泄的主要途徑：排泄的主要途徑：通過腎臟進(jìn)入尿液（腎小球的濾過和腎小管的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)）通過腎臟進(jìn)入尿液（腎小球的濾過和腎小管的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)）通過肝臟的膽汁進(jìn)入糞便（主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)）通過肝臟的膽汁進(jìn)入糞便（主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)）有的

32、環(huán)境污染物還可隨同呼出的氣體、汁液等排出體外有的環(huán)境污染物還可隨同呼出的氣體、汁液等排出體外有些還可通過乳汁排泄，對(duì)嬰兒可能造成不良影響。有些還可通過乳汁排泄，對(duì)嬰兒可能造成不良影響。 植物的排泄方式比較簡(jiǎn)單：分泌與葉類植物脫葉植物的排泄方式比較簡(jiǎn)單：分泌與葉類植物脫葉 二、 污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)化生物轉(zhuǎn)化是指污染物在生物體內(nèi)各種酶的催化生物轉(zhuǎn)化是指污染物在生物體內(nèi)各種酶的催化作用下發(fā)生化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的變化而轉(zhuǎn)化為新的衍作用下發(fā)生化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的變化而轉(zhuǎn)化為新的衍生物的過程。生物的過程。研究環(huán)境污染物生物轉(zhuǎn)化是生態(tài)毒理學(xué)研究環(huán)境污染物生物轉(zhuǎn)化是生態(tài)毒理學(xué)(Eco-toxicology)研究的重

33、要組成部分研究的重要組成部分它有助于闡明污染物對(duì)生物機(jī)體作用機(jī)理，對(duì)解它有助于闡明污染物對(duì)生物機(jī)體作用機(jī)理，對(duì)解釋環(huán)境污染物的聯(lián)合作用，判斷或評(píng)價(jià)環(huán)境中外釋環(huán)境污染物的聯(lián)合作用，判斷或評(píng)價(jià)環(huán)境中外源性物質(zhì)對(duì)機(jī)體的危害程度，環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的建源性物質(zhì)對(duì)機(jī)體的危害程度，環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的建立等，均具有十分重要的意義。立等，均具有十分重要的意義。 注1：外源化合物外源化合物（Xenobiotic compounds）指除了營(yíng)養(yǎng)元素及維持正常生理功能和生命所必需的物質(zhì)以外，存在于環(huán)境之中，可與機(jī)體接觸并進(jìn)入機(jī)體引起機(jī)體發(fā)生生物學(xué)變化的物質(zhì)。又叫外來化合物或外源性生物活性物質(zhì)。例如：藥物、日用化學(xué)品、食品添加

34、劑、環(huán)境污染物等。生物外源性物質(zhì)是指那些人工合成的，具有不被現(xiàn)有降解酶系所識(shí)別和作用的分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵序列的化合物，簡(jiǎn)而言之，就是不能被生物降解的化合物。如DDT、六六六、多氯聯(lián)苯、染料、塑料、合成橡膠等。注2：內(nèi)源性化合物內(nèi)源性化合物指生物機(jī)體正常的生理活動(dòng)產(chǎn)生的物質(zhì)。注3：酶（酶（Enzyme）是由活細(xì)胞產(chǎn)生的，能在體內(nèi)和體外起同樣催化作用的一類具有活性中心和特殊構(gòu)象的生物大分子，包括蛋白質(zhì)和核酸。注4：生物轉(zhuǎn)化的主要場(chǎng)所是肝臟，其它有肺、胃、腸、皮膚等。排出體外外源性化合物一級(jí)代謝物 結(jié)合產(chǎn)物（二級(jí)代謝物）毒害作用過程I （相I反應(yīng)）圖圖1-5 生物轉(zhuǎn)化過程示意圖生物轉(zhuǎn)化過程示意圖過程I

35、I （相II反應(yīng)）生物轉(zhuǎn)化過程生物體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)化一般分為生物體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)化一般分為,兩個(gè)連續(xù)過程兩個(gè)連續(xù)過程相相過程（反應(yīng)）過程（反應(yīng)）外源性化合物在有關(guān)酶系統(tǒng)的催化下經(jīng)由氧化、還原或水解反應(yīng)改變外源性化合物在有關(guān)酶系統(tǒng)的催化下經(jīng)由氧化、還原或水解反應(yīng)改變其其暴露或形成極性基團(tuán)暴露或形成極性基團(tuán)，如：，如：OH、SH、COOH、NH2等，等，水水溶性增強(qiáng)溶性增強(qiáng)，并成為適合于相并成為適合于相反應(yīng)的底物反應(yīng)的底物。相相過程（反應(yīng)）過程（反應(yīng)）在另外的酶系統(tǒng)催化下，在另外的酶系統(tǒng)催化下，具有一定極性的具有一定極性的相相I反應(yīng)的反應(yīng)的產(chǎn)產(chǎn)物物或或外源性化外源性化學(xué)物質(zhì)與內(nèi)源性輔因子學(xué)物質(zhì)與內(nèi)源性輔因

36、子(結(jié)合基團(tuán)結(jié)合基團(tuán))進(jìn)行化學(xué)結(jié)合的反應(yīng)。進(jìn)行化學(xué)結(jié)合的反應(yīng)。形成的二級(jí)代謝物的極性（親水性）一般增強(qiáng)，利于排出形成的二級(jí)代謝物的極性（親水性）一般增強(qiáng)，利于排出一級(jí)代謝物可以直接排出或?qū)C(jī)體產(chǎn)生毒害。一級(jí)代謝物可以直接排出或?qū)C(jī)體產(chǎn)生毒害。一些外源化合物本身有相應(yīng)的活性基團(tuán)，不經(jīng)過相一些外源化合物本身有相應(yīng)的活性基團(tuán)，不經(jīng)過相I過程過程直接與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)結(jié)合而完成生物轉(zhuǎn)化直接與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)結(jié)合而完成生物轉(zhuǎn)化相相反應(yīng)的主要類型：反應(yīng)的主要類型：1) 氧化反應(yīng)：氧化反應(yīng)：微粒體微粒體混合功能氧化酶參與的反應(yīng)混合功能氧化酶參與的反應(yīng)非微粒體反應(yīng)非微粒體反應(yīng):有些外源性化合物也可被位于線粒體部有些外源性

37、化合物也可被位于線粒體部分的非微粒體氧化還原酶所催化分的非微粒體氧化還原酶所催化2) 還原反應(yīng)還原反應(yīng)3) 水解反應(yīng)水解反應(yīng) 微粒體微粒體(microsomes)是細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)的膜結(jié)構(gòu)破裂后自己重新封閉起來的小是細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)的膜結(jié)構(gòu)破裂后自己重新封閉起來的小囊泡囊泡(主要是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體主要是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體), 這些小囊泡的直徑大約這些小囊泡的直徑大約100 nm左右。左右?；旌瞎δ苎趸富旌瞎δ苎趸?mixed-functional oxidase 又稱多功能氧化酶，它存在于人體和動(dòng)物的肝臟、肺臟細(xì)胞的微粒體中。又稱多功能氧化酶，它存在于人體和動(dòng)物的肝臟、肺臟細(xì)胞的微粒體中?；旌瞎δ苎?/p>

38、化酶系包括細(xì)胞色素混合功能氧化酶系包括細(xì)胞色素P-450、NADPH細(xì)胞色素細(xì)胞色素 P-450還原酶、細(xì)還原酶、細(xì)胞色素胞色素b-5、NADH細(xì)胞色素細(xì)胞色素 b-5還原酶、芳烴羥化酶、環(huán)氧化物水化酶以及還原酶、芳烴羥化酶、環(huán)氧化物水化酶以及磷脂等。其中以細(xì)胞色素磷脂等。其中以細(xì)胞色素P-450最為重要最為重要,它與分子氧形成它與分子氧形成“活性氧活性氧”復(fù)合體，復(fù)合體，能氧化進(jìn)入肝、肺的外源性化學(xué)物質(zhì)。能氧化進(jìn)入肝、肺的外源性化學(xué)物質(zhì)。 氧化反應(yīng)酶系：氧化反應(yīng)酶系： 1、加單氧酶系、加單氧酶系: 此酶系存在于微粒體中，能催化烷烴、烯此酶系存在于微粒體中，能催化烷烴、烯烴、芳烴和類固醇等多種

39、物質(zhì)進(jìn)行氧化。烴、芳烴和類固醇等多種物質(zhì)進(jìn)行氧化。 2、胺氧化酶系、胺氧化酶系: 此酶系存在于肝細(xì)胞線粒體中，可催化活此酶系存在于肝細(xì)胞線粒體中，可催化活性物質(zhì)胺類的氧化脫氫，生成相應(yīng)醛類。性物質(zhì)胺類的氧化脫氫，生成相應(yīng)醛類。 3、醇脫氫酶系和醛脫氫酶系：、醇脫氫酶系和醛脫氫酶系：分布于肝細(xì)胞微粒體和胞分布于肝細(xì)胞微粒體和胞液中的醇脫氫酶（液中的醇脫氫酶（ADH）和醛脫氫酶（）和醛脫氫酶（ALDH），均以），均以NAD+為輔酶，可催化醇類氧化成醛，醛類氧化成酸。為輔酶，可催化醇類氧化成醛，醛類氧化成酸。還原反應(yīng)酶系還原反應(yīng)酶系 1、硝基還原酶、硝基還原酶 2、偶氮還原酶、偶氮還原酶水解反應(yīng)酶系

40、水解反應(yīng)酶系 1、酯酶、酯酶 2、酰胺酶、酰胺酶 3、糖苷酶、糖苷酶NPH3CCH3OOPNH3CCH3ONNH3CCH3CH3H3CNPH3CCH3OOPNH3CCH3ONNH3CCH2OHCH3H3C八甲磷N-羥甲基八甲磷ONH2NH2OH+NH2OHNHOH相相反應(yīng)：反應(yīng)：結(jié)合反應(yīng)一方面可使有毒化合物某些功能基團(tuán)失活結(jié)合反應(yīng)一方面可使有毒化合物某些功能基團(tuán)失活另一方面大多數(shù)化合物通過結(jié)合反應(yīng)，水溶性增加，很快另一方面大多數(shù)化合物通過結(jié)合反應(yīng)，水溶性增加，很快由肝臟排出，因此結(jié)合反應(yīng)是一種解毒反應(yīng)。由肝臟排出，因此結(jié)合反應(yīng)是一種解毒反應(yīng)。 結(jié)合反應(yīng)的過程分為兩個(gè)階段：結(jié)合反應(yīng)的過程分為兩個(gè)

41、階段：首先是形成一個(gè)活化的中間體，此過程一般需要首先是形成一個(gè)活化的中間體，此過程一般需要ATPATP。繼而由多種轉(zhuǎn)移酶將活化的中間體的一個(gè)化學(xué)基團(tuán)，作為供體繼而由多種轉(zhuǎn)移酶將活化的中間體的一個(gè)化學(xué)基團(tuán)，作為供體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)化學(xué)物轉(zhuǎn)移到另一個(gè)化學(xué)物( (受體受體) )，形成結(jié)合物。，形成結(jié)合物。外源性化合物及其代謝產(chǎn)物一般為受體，而細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)為供體。外源性化合物及其代謝產(chǎn)物一般為受體，而細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)為供體。細(xì)胞內(nèi)結(jié)合物質(zhì)主要是細(xì)胞內(nèi)結(jié)合物質(zhì)主要是各種核苷酸衍生物各種核苷酸衍生物，如尿苷二磷酸葡，如尿苷二磷酸葡萄糖醛酸萄糖醛酸(UDPGA)(UDPGA)，3 3磷酸腺苷酸硫酸磷酸腺苷酸硫酸(PAP

42、S)(PAPS)，腺苷蛋氨，腺苷蛋氨酸酸(SAM(SAM，甲基供體，甲基供體，M M甲基甲基) )，乙酰輔酶，乙酰輔酶A(CH3COA(CH3COScoAScoA，乙?；w，乙酰基供體，CH3CH3COCO二乙?；阴；? )。此外，某些氨基酸此外，某些氨基酸( (如甘氨酸、谷氨酰胺如甘氨酸、谷氨酰胺) )及其衍生物及其衍生物( (如谷胱如谷胱甘肽甘肽) )也是重要的結(jié)合物。供體都是也是重要的結(jié)合物。供體都是細(xì)胞細(xì)胞代謝的正常產(chǎn)物。代謝的正常產(chǎn)物。相反應(yīng)的主要類型UDPGA尿苷二磷酸葡萄糖醛酸，提供葡萄糖醛酸基團(tuán)；尿苷二磷酸葡萄糖醛酸，提供葡萄糖醛酸基團(tuán)；PAPS3-磷酸腺苷酸硫酸，提供硫

43、酸基團(tuán)；磷酸腺苷酸硫酸，提供硫酸基團(tuán)；SAM腺苷蛋氨酸，提供甲基。腺苷蛋氨酸，提供甲基。解毒作用（失活）：使外源性化合物毒性降低，易于排出，或使其轉(zhuǎn)變解毒作用（失活）：使外源性化合物毒性降低，易于排出，或使其轉(zhuǎn)變?yōu)橐子诒黄渌⑸锼到獾幕衔?。如：甲基?duì)硫磷經(jīng)為易于被其它微生物所降解的化合物。如：甲基對(duì)硫磷經(jīng)O-脫烷基反應(yīng)生成脫烷基反應(yīng)生成一甲基對(duì)硫磷，而解除毒性；農(nóng)藥一甲基對(duì)硫磷，而解除毒性；農(nóng)藥DDT氧化脫氯生成氧化脫氯生成DDE，失去殺菌能力而，失去殺菌能力而解毒。解毒。增毒作用（活化）：使其毒性增加增毒作用（活化）：使其毒性增加例如：例如：2 2一乙酰氨基芴一乙酰氨基芴(AAF(AA

44、F，一種前致癌物，即不具活性的致癌物質(zhì)，一種前致癌物，即不具活性的致癌物質(zhì)) ) 經(jīng)氧經(jīng)氧化還原反應(yīng)及硫酸化結(jié)合反應(yīng)后生成硫酸化還原反應(yīng)及硫酸化結(jié)合反應(yīng)后生成硫酸AAF(AAF(終致癌物終致癌物) )；對(duì)硫磷對(duì)硫磷對(duì)氧磷；樂果對(duì)氧磷；樂果 氧化樂果氧化樂果。生物轉(zhuǎn)化酶的誘導(dǎo)及其活性升高可加速內(nèi)源性化合物的代謝，導(dǎo)致機(jī)體生物轉(zhuǎn)化酶的誘導(dǎo)及其活性升高可加速內(nèi)源性化合物的代謝，導(dǎo)致機(jī)體生理功能的異常。生理功能的異常。例如：某些外源性化合物誘導(dǎo)體內(nèi)葡萄糖苷轉(zhuǎn)移酶，使其活性升高，加速體例如：某些外源性化合物誘導(dǎo)體內(nèi)葡萄糖苷轉(zhuǎn)移酶，使其活性升高，加速體內(nèi)性激素的代謝而排出體外，從而影響體內(nèi)性激素水平，導(dǎo)致

45、繁殖功能的傷內(nèi)性激素的代謝而排出體外，從而影響體內(nèi)性激素水平，導(dǎo)致繁殖功能的傷害。害。生物轉(zhuǎn)化的結(jié)果生物轉(zhuǎn)化的結(jié)果 ：影響生物轉(zhuǎn)化的因素影響生物轉(zhuǎn)化的因素物種差異和個(gè)體差異物種差異和個(gè)體差異由各自的遺傳因素決定，主要表現(xiàn)在體內(nèi)酶的種類和由各自的遺傳因素決定，主要表現(xiàn)在體內(nèi)酶的種類和活力不同上?；盍Σ煌?。飲食營(yíng)養(yǎng)狀況飲食營(yíng)養(yǎng)狀況蛋白質(zhì)、無機(jī)鹽、維生素等營(yíng)養(yǎng)缺乏時(shí)會(huì)不同方式地蛋白質(zhì)、無機(jī)鹽、維生素等營(yíng)養(yǎng)缺乏時(shí)會(huì)不同方式地影響生物轉(zhuǎn)化作用。影響生物轉(zhuǎn)化作用。生理因素生理因素年齡因素年齡因素性別因素性別因素激素和晝夜規(guī)律：機(jī)體在每日不同時(shí)間的生物轉(zhuǎn)化能激素和晝夜規(guī)律：機(jī)體在每日不同時(shí)間的生物轉(zhuǎn)化能力

46、有高低差異，與內(nèi)分泌功能的晝夜規(guī)律有關(guān)。力有高低差異，與內(nèi)分泌功能的晝夜規(guī)律有關(guān)。代謝酶的抑制和誘導(dǎo)代謝酶的抑制和誘導(dǎo)小結(jié)小結(jié)任何一種外源性化合物的生物轉(zhuǎn)化方式不是簡(jiǎn)單的，它們?nèi)魏我环N外源性化合物的生物轉(zhuǎn)化方式不是簡(jiǎn)單的，它們可同時(shí)進(jìn)行不同的氧化還原或水解反應(yīng)，此后又可繼續(xù)進(jìn)可同時(shí)進(jìn)行不同的氧化還原或水解反應(yīng)，此后又可繼續(xù)進(jìn)行不同類型的結(jié)合反應(yīng)。行不同類型的結(jié)合反應(yīng)。生物轉(zhuǎn)化的結(jié)果有兩方面：生物轉(zhuǎn)化的結(jié)果有兩方面：解毒作用（失活）：使外源性化合物毒性降低，易于排出，或使解毒作用（失活）：使外源性化合物毒性降低，易于排出，或使其轉(zhuǎn)變?yōu)橐子诒黄渌⑸锼到獾幕衔?。其轉(zhuǎn)變?yōu)橐子诒黄渌⑸锼到?/p>

47、的化合物。增毒作用（活化）：使其毒性增加增毒作用（活化）：使其毒性增加第三節(jié) 環(huán)境污染物在生物體內(nèi)的累積放大各種物質(zhì)進(jìn)入生物體內(nèi)后。各種物質(zhì)進(jìn)入生物體內(nèi)后。經(jīng)過體內(nèi)的分布、循環(huán)和代謝經(jīng)過體內(nèi)的分布、循環(huán)和代謝其中生命必需的物質(zhì)，部分參與了生物體內(nèi)的構(gòu)其中生命必需的物質(zhì)，部分參與了生物體內(nèi)的構(gòu)成成多余的必需物質(zhì)和非生命所需的物質(zhì)中，易分解多余的必需物質(zhì)和非生命所需的物質(zhì)中，易分解的經(jīng)代謝的作用很快排出體外的經(jīng)代謝的作用很快排出體外不易分解、脂溶性較強(qiáng)、與蛋白質(zhì)或酶有較高親不易分解、脂溶性較強(qiáng)、與蛋白質(zhì)或酶有較高親和力的，和力的，就會(huì)長(zhǎng)期殘留在生物體內(nèi)。就會(huì)長(zhǎng)期殘留在生物體內(nèi)。如如DDTDDT和狄

48、氏劑等農(nóng)藥，多氯聯(lián)苯和狄氏劑等農(nóng)藥，多氯聯(lián)苯(PCBs)(PCBs)、多環(huán)芳烴、多環(huán)芳烴(PAHs)(PAHs)和一些重和一些重金屬金屬一、生物富集生物富集（生物富集（Bio-concentration）的概念）的概念指生物機(jī)體或處于同一營(yíng)養(yǎng)級(jí)上的許多生物種群，從周指生物機(jī)體或處于同一營(yíng)養(yǎng)級(jí)上的許多生物種群，從周圍環(huán)境中蓄積某種元素或難分解化合物，使生物體內(nèi)該圍環(huán)境中蓄積某種元素或難分解化合物，使生物體內(nèi)該物質(zhì)的濃度超過環(huán)境中的濃度的現(xiàn)象，又稱生物濃縮。物質(zhì)的濃度超過環(huán)境中的濃度的現(xiàn)象，又稱生物濃縮。生物富集系數(shù)生物富集系數(shù)KBCF （Bio-concentration Factor）KBCF

49、物質(zhì)在生物體內(nèi)的濃度物質(zhì)在生物體內(nèi)的濃度/物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中的濃度物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中的濃度生物濃縮程度的大小與物質(zhì)本身的性質(zhì)以及生物和環(huán)境等因生物濃縮程度的大小與物質(zhì)本身的性質(zhì)以及生物和環(huán)境等因素相關(guān)。素相關(guān)。一般來說，同一種生物對(duì)不同物質(zhì)的濃縮程度會(huì)有很大差別；一般來說，同一種生物對(duì)不同物質(zhì)的濃縮程度會(huì)有很大差別；不同種生物對(duì)同一種物質(zhì)也會(huì)有很大差別。例如褐藻對(duì)鉬的不同種生物對(duì)同一種物質(zhì)也會(huì)有很大差別。例如褐藻對(duì)鉬的濃縮系數(shù)是濃縮系數(shù)是11，對(duì)鉛的濃縮系數(shù)卻高達(dá)，對(duì)鉛的濃縮系數(shù)卻高達(dá)70 000，相差懸殊。，相差懸殊。二、二、 生物積累生物積累n生物積累（生物積累（Bioaccumulation

50、）的概念）的概念指生物在其整個(gè)代謝活躍期間通過吸收、吸附、吞食等指生物在其整個(gè)代謝活躍期間通過吸收、吸附、吞食等各種過程，從周圍環(huán)境中蓄積某些元素或難分解化合物，各種過程，從周圍環(huán)境中蓄積某些元素或難分解化合物，以致隨著生長(zhǎng)發(fā)育，濃縮系數(shù)不斷增大的現(xiàn)象，又稱生以致隨著生長(zhǎng)發(fā)育，濃縮系數(shù)不斷增大的現(xiàn)象，又稱生物學(xué)積累。物學(xué)積累。例如牡蠣暴霹于例如牡蠣暴霹于50pgL氯化汞溶液中，觀察到氯化汞溶液中，觀察到7d、14d、19d和和42d時(shí)牡蠣體內(nèi)汞含量的變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其濃縮系時(shí)牡蠣體內(nèi)汞含量的變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其濃縮系數(shù)分別為數(shù)分別為500、700、800和和1 200。因此，任何機(jī)體在任何時(shí)刻，機(jī)體

51、內(nèi)某種元素或難分解因此，任何機(jī)體在任何時(shí)刻，機(jī)體內(nèi)某種元素或難分解化合物的濃縮水平取決于化合物的濃縮水平取決于攝取和消除攝取和消除這兩個(gè)相反過程的這兩個(gè)相反過程的速率，當(dāng)攝取量大于消除量時(shí)，就發(fā)生生物積累。速率，當(dāng)攝取量大于消除量時(shí)，就發(fā)生生物積累。 生物積累（生物積累（Bioaccumulation）不同種生物，同一種生物的不同器官和組織，不同的生長(zhǎng)發(fā)不同種生物，同一種生物的不同器官和組織，不同的生長(zhǎng)發(fā)育階段對(duì)生物積累有很大的影響。育階段對(duì)生物積累有很大的影響。 當(dāng)一種黃鱔暴露于當(dāng)一種黃鱔暴露于0.1gL的多氯聯(lián)苯的多氯聯(lián)苯(PCB)相同時(shí)間，相同時(shí)間，水生生態(tài)系統(tǒng)中，攝取量是表面積的函數(shù)，

52、而不是生物量的水生生態(tài)系統(tǒng)中，攝取量是表面積的函數(shù)，而不是生物量的函數(shù)。對(duì)重金屬和有機(jī)鹵代化合物積累得最多的通常是單細(xì)函數(shù)。對(duì)重金屬和有機(jī)鹵代化合物積累得最多的通常是單細(xì)胞植物胞植物植食性動(dòng)物植食性動(dòng)物鳥類鳥類陸地環(huán)境中的生物積累速度通常不如水環(huán)境高，就生物積累陸地環(huán)境中的生物積累速度通常不如水環(huán)境高，就生物積累的速率而言，土壤無脊椎動(dòng)物傳遞系統(tǒng)較高。的速率而言，土壤無脊椎動(dòng)物傳遞系統(tǒng)較高。黃鱔體重黃鱔體重kgPCB平均濃度平均濃度mgL濃縮系數(shù)濃縮系數(shù)2.04112.37120 000三、三、 生物放大生物放大生物放大（生物放大（Bio-magnification）的概念）的概念指在生態(tài)系統(tǒng)

53、中，由于高營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物以低營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物指在生態(tài)系統(tǒng)中，由于高營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物以低營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物為食物，某元素或難分解化合物在生物機(jī)體中濃度隨為食物，某元素或難分解化合物在生物機(jī)體中濃度隨營(yíng)養(yǎng)級(jí)的提高而逐步增大的現(xiàn)象，又稱生物學(xué)放大。營(yíng)養(yǎng)級(jí)的提高而逐步增大的現(xiàn)象，又稱生物學(xué)放大。一個(gè)污染物生物放大作用的典型例子是一個(gè)污染物生物放大作用的典型例子是1966年報(bào)道的，年報(bào)道的，在美國(guó)圖爾湖和克拉馬斯南部保護(hù)區(qū)有機(jī)氯殺蟲劑在美國(guó)圖爾湖和克拉馬斯南部保護(hù)區(qū)有機(jī)氯殺蟲劑DDT對(duì)生物群落的污染。對(duì)生物群落的污染。汞在水生物中的富集生物類型生物類型汞濃度（汞濃度（ppm）濃縮系數(shù)濃縮系數(shù)食肉娃魚食肉娃魚1-210000-2

54、0000小魚小魚0.1-0.31000-3000低等動(dòng)物低等動(dòng)物0.02-0.05200-500植物植物0.01-0.02100-200海水海水0.0001污染物在最簡(jiǎn)單食物鏈上的放大污染物在最簡(jiǎn)單食物鏈上的放大根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)食物鏈的物質(zhì)流動(dòng)的原理，根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)食物鏈的物質(zhì)流動(dòng)的原理，100gA100gA物種全部被物種全部被B B物物種所食種所食, ,將在物種將在物種B B中被轉(zhuǎn)化為中被轉(zhuǎn)化為10g10g。同樣地，當(dāng)。同樣地，當(dāng)B B物種全部被物種全部被C C物種所食，則物種所食，則100gA100gA物種在物種在C C物種中被轉(zhuǎn)化為物種中被轉(zhuǎn)化為1g1g。假如：100g某物種A B物種所食（1

55、0g） C物種（g）物種中的DDT總量為0.1; 到達(dá)物種C，那么DDT的濃度增加到? mgkg。生態(tài)系統(tǒng)中食物鏈關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，而且污染物在食物鏈轉(zhuǎn)移過程中，由于生物機(jī)體代謝和排泄作用產(chǎn)生損失 各種生物對(duì)不同物質(zhì)的生物放大作用各種生物對(duì)不同物質(zhì)的生物放大作用例例1 1：汞和銀都能被：汞和銀都能被脂首魚脂首魚(Pimephales pronela)積累，但脂積累，但脂首魚對(duì)首魚對(duì)汞有生物放大作用，而對(duì)銀沒有。汞有生物放大作用，而對(duì)銀沒有。例例2 2：在一個(gè)海洋模式生態(tài)系統(tǒng)中研究藤壺、蛤、牡蠣、藍(lán)蟹和沙蠶：在一個(gè)海洋模式生態(tài)系統(tǒng)中研究藤壺、蛤、牡蠣、藍(lán)蟹和沙蠶等等5 5種動(dòng)物對(duì)于鐵、鋇、錳、鎘、硒

56、、砷、鉻、汞等種動(dòng)物對(duì)于鐵、鋇、錳、鎘、硒、砷、鉻、汞等1010種重金屬的生種重金屬的生物放大作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，藤壺和沙蠶的生物放大能力較大、牡蠣和蛤物放大作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，藤壺和沙蠶的生物放大能力較大、牡蠣和蛤次之，藍(lán)蟹最小。次之，藍(lán)蟹最小。 深入研究生物放大作用，特別是鑒別出食物鏈對(duì)深入研究生物放大作用，特別是鑒別出食物鏈對(duì)哪些污染物哪些污染物具有生物放大的潛力，對(duì)于研究污染具有生物放大的潛力，對(duì)于研究污染物在環(huán)境中遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，物在環(huán)境中遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，確定環(huán)境中污染物的確定環(huán)境中污染物的安全濃度、評(píng)價(jià)化學(xué)污染物的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和健康風(fēng)安全濃度、評(píng)價(jià)化學(xué)污染物的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和健康風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)等都有重要的理論和

57、現(xiàn)實(shí)意義等都有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義 影響生物濃縮的因素影響生物濃縮的因素生物種的生物學(xué)特征生物種的生物學(xué)特征不同組織器官的影響不同組織器官的影響不同生育期不同生育期與性別的關(guān)系與性別的關(guān)系污染物的性質(zhì)污染物的性質(zhì)污染物濃度和作用時(shí)間污染物濃度和作用時(shí)間環(huán)境條件環(huán)境條件1.5 生物對(duì)污染物在環(huán)境中行為的影響生物對(duì)污染物在環(huán)境中行為的影響1.5.1生物污染（生物污染（Biological Pollution）環(huán)境中的環(huán)境中的病原微生物病原微生物（Pathogenic Microorganism）例如：沙門氏菌、霍亂弧菌、腸道病毒等例如：沙門氏菌、霍亂弧菌、腸道病毒等水體的水體的富營(yíng)養(yǎng)化（富營(yíng)養(yǎng)化（

58、Eutrophication）概念：指大量的氮磷等營(yíng)養(yǎng)元素物質(zhì)進(jìn)入水體，使水中概念：指大量的氮磷等營(yíng)養(yǎng)元素物質(zhì)進(jìn)入水體，使水中藻類藻類等浮游生物旺盛增殖，從而破壞水體的生態(tài)平衡的現(xiàn)象。等浮游生物旺盛增殖，從而破壞水體的生態(tài)平衡的現(xiàn)象。不良后果：不良后果：微生物代謝產(chǎn)物微生物代謝產(chǎn)物產(chǎn)生的污染產(chǎn)生的污染硫化氫硫化氫（反硫化細(xì)菌將硫酸鹽還原為硫化氫或異養(yǎng)微生物分（反硫化細(xì)菌將硫酸鹽還原為硫化氫或異養(yǎng)微生物分解有機(jī)硫化物時(shí)釋放硫化氫。）解有機(jī)硫化物時(shí)釋放硫化氫。）酸性礦水酸性礦水（FeS2經(jīng)化學(xué)氧化和耐酸菌聯(lián)合作用生成經(jīng)化學(xué)氧化和耐酸菌聯(lián)合作用生成H2SO4）硝酸和亞硝酸硝酸和亞硝酸（硝酸鹽還原菌將硝酸鹽還原為亞硝酸鹽）（硝酸鹽還原菌將硝酸鹽還原為亞硝酸鹽）微生物毒素微生物毒素指微生物在其生長(zhǎng)、代謝過程中所產(chǎn)生的毒素，可污染食品指微生物在其生長(zhǎng)、代謝過程中所產(chǎn)生的毒素，可污染食品和環(huán)境，危害人類健康。如黃曲霉毒素、葡萄球菌腸毒素、和環(huán)境，危害人類健康。如黃曲霉毒素、葡萄球菌腸毒素、藻類毒素等。藻類毒素等。酸性礦水 反應(yīng)式？成因成因由黃鐵礦（由黃鐵礦（FeS2）氧化所產(chǎn)生的硫酸引起，微生物與）氧化所產(chǎn)生的硫酸引起，微生物與形成酸性礦水的整個(gè)過程密切相關(guān)。當(dāng)形成酸性礦水的整個(gè)過程密切相關(guān)。當(dāng)pH3.5時(shí)，鐵時(shí)，鐵細(xì)菌即氧化亞鐵硫桿菌可催化鐵的氧化，其它如氧化細(xì)菌即氧化亞鐵硫桿菌可