生物濃縮機理和模型

1、生物濃縮機理和模型生物濃縮機理和模型一、生物濃縮的定義： 生物機體或處于同一營養(yǎng)級上的許多生物生物機體或處于同一營養(yǎng)級上的許多生物種群，從周圍環(huán)境中蓄積某種元素或難分解的種群，從周圍環(huán)境中蓄積某種元素或難分解的化合物，是生物體內(nèi)該物質(zhì)的濃度超過環(huán)境中化合物，是生物體內(nèi)該物質(zhì)的濃度超過環(huán)境中濃度的現(xiàn)象，又稱生物學濃縮，生物學富集。濃度的現(xiàn)象，又稱生物學濃縮，生物學富集。二、生物濃縮機理 污染物通過生物呼吸，食物和皮膚吸收等多種途徑進入生物體內(nèi)，然后根據(jù)血液循環(huán)分散至身體的個各部位，被生物的多種組織和器官吸收濃縮。顯然，生物的各器官和組織對某污染物的濃縮程度，取決于該物質(zhì)在血液中的污染濃度，生物組

2、織與血液對該物質(zhì)親和性的差異以及生物組織對該物質(zhì)的代謝。如圖：qvcb1 qvcb0 k2ct 生物體內(nèi)某一組織生物濃縮的機理模型血液 vbcb組織 vtct（一）生物體某組織生物濃縮的機理模型 血液組織 血液通過該組織的流量 進入該組織的血中化合物濃度 出該組織血中化合物的濃度 血管和生物組織的體積 化合物在血液中和組織中的濃度 化合物的代謝速率常數(shù) 如果在一定條件下，血液流量qv進出生物組織的化合物濃度cb1,cb0恒定，則由物料平衡可得該組織的生物濃縮速率方程：vt=dct/dt=qv(cb1-cbo)-vtk2ct (1-1)dct/dt=qv(cb1-cb0)/vt-k2ct (1-

3、2)將（1-2）式積分可得：ct（t）=qv(cb1-cb0)(1-ek2t)/vtk2 (1-3) 可見，在qv,qvb1,cb0一定時，k2越小，持續(xù)時間越長，化合物在該組織中濃縮量越大。當t趨于無窮時： ct( 無窮大)=qv(cb1-cb0)/vtk2 (1-4) 此時生物組織中的化合物濃度，除了與該化合物在該組織中的代謝速率常數(shù)有關外，還與進出血液中的化合物濃度差成正比。而（cb1-cb0）恰恰反映了生物組織及血液對化合物親和性的差異。 事實上，生物組織和血液中的化合物不可能恒定不變的由于生物的代謝作用，生物組織和血液中的化合物濃度都會有變化。（二）生物濃縮模型為了探討生物濃縮的機理

4、和開展?jié)饪s理論的研究，常用模型來模擬生物濃縮自然過程，如：單一組合模型，食物鏈組合模型等，下面以水生生物濃縮為例來討論單一組合模型。 k1 k-1 化合物在水生生物體中的分配水cw生物cf（二）生物濃縮模型 dcf/dt=k1(kcw-k-1cf) (1-5)如果考慮化合物在生物體內(nèi)降解，則如果考慮化合物在生物體內(nèi)降解，則dfc=k1(kcw-cf)-(k-1+k2)cf (1-6)其中其中k2為化合物的降解效率常數(shù)。為化合物的降解效率常數(shù)。當水體足夠大時，水體中化合物的濃度當水體足夠大時，水體中化合物的濃度cw可視為可視為恒定，將（恒定，將（1-5）積分得：）積分得：cf=k1kcw(1-e-(k1+k-1)t)/(k1+k-1) (1-7)這就是水生生物中化合物的濃度隨時間變化的關這就是水生生物中化合物的濃度隨時間變化的關系。系。濃縮系數(shù)隨時間的延