污染物在環(huán)境中行為

1、關(guān)于污染物在環(huán)境中的行為第一張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月環(huán)境污染概述第二張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.1什么是環(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)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)象。環(huán)境污染的分類生物污染化學(xué)污染物理污染按污染物性質(zhì)廢氣污染廢水污染 固體廢棄物污染噪聲污染輻射污染按污染物形態(tài)第三張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月環(huán)境效應(yīng)環(huán)境污染所導(dǎo)致的環(huán)境變化環(huán)境生物效應(yīng)：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。如：恐龍的

2、滅絕、水利工程、森林砍伐、急性與慢性效應(yīng)。環(huán)境化學(xué)效應(yīng)：環(huán)境污染導(dǎo)致環(huán)境化學(xué)因素發(fā)生改變。如：酸雨、光化學(xué)煙霧、土壤酸化等。環(huán)境物理效應(yīng)：環(huán)境污染導(dǎo)致環(huán)境物理因素發(fā)生改變。如：熱島效應(yīng)、溫室效應(yīng)、顆粒物的污染、噪聲污染等。第四張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月污染源（Pollution Source）造成環(huán)境污染的污染物發(fā)生源稱為污染源。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。 第五張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月污染物的自然來(lái)源（Natural Source ） : 自然界向環(huán)境排放，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(lái)源（Artifi

3、cial Source ） : 來(lái)自人類活動(dòng)，影響范圍廣、危害大，如工業(yè)三廢污染源示意圖第六張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月工業(yè)污染源（點(diǎn)源、三廢）農(nóng)業(yè)污染源（面源、農(nóng)用化學(xué)品）交通運(yùn)輸污染源（線源、水氣污染、噪聲）生活污染源（三廢、固廢）第七張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月污染物（Pollutant）污染物指進(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)。生產(chǎn)性污染物和生活污染物第八張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月當(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)一定的時(shí)間。 一次

4、污染物和二次污染物： 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。二次污染物：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)發(fā)生變化而形成的新的污染物。如光化學(xué)煙霧、酸雨等第九張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第十張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月環(huán)境污染的特點(diǎn)影響范圍大作用時(shí)間長(zhǎng)污染物濃度低、情況復(fù)雜污染容易、治理難第十一張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 污染物在環(huán)境中的遷移與轉(zhuǎn)化第十二張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 一、 污染物在環(huán)境中的遷移遷移的定義：遷移是指污染物在環(huán)

5、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(guò)程。污染物進(jìn)入環(huán)境的途徑包括：（1）人類活動(dòng)過(guò)程中無(wú)意排放， 如火災(zāi)（2）工業(yè)三廢（3）人類活動(dòng)過(guò)程中故意應(yīng)用（pesticide）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）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(wèn)題的原因之一。如PCBs，CFCs運(yùn)輸?shù)侥蠘O第十三張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月污染物在環(huán)境中的三種遷移方式機(jī)械遷移（1）水的機(jī)械遷移作用（2）氣的機(jī)械遷移作用（3）重力的機(jī)械遷移作用物理化學(xué)遷移 污染物在環(huán)境中遷移的最重

6、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)分解生物遷移通過(guò)生物的吸收、代謝、生長(zhǎng)、死亡等過(guò)程所實(shí)現(xiàn)的遷移，是一種非常復(fù)雜的遷移形式 例：生物通過(guò)食物鏈對(duì)重金屬的放大積累作用第十四張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月影響遷移的因素內(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、溶解度等都是影響遷移的主要理化參數(shù)。外部因素 酸堿條件 氧化還原條件 膠體的種類、數(shù)量 絡(luò)合配

7、位體的數(shù)量、性質(zhì)第十五張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、 污染物的形態(tài)和分布（Form and Distribution of Pollutant）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)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）價(jià)態(tài)，如Cr（VI）、 Cr（III）化合態(tài)，如有機(jī)汞和無(wú)機(jī)汞結(jié)構(gòu)態(tài)，如同分異構(gòu)體 型，型六六六，PAHs結(jié)構(gòu)絡(luò)合態(tài)第十六張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月幾種重要的形態(tài)分類離子態(tài)：活性大、毒性強(qiáng)、易于遷移代換態(tài)：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(lái)。膠體：氣溶膠（飄塵、煙氣）、水溶膠、固溶膠有

8、機(jī)結(jié)合態(tài)：生物吸收累積起來(lái)的污染物：農(nóng)殘、甲基汞難溶態(tài)：風(fēng)化和生物分解釋放出來(lái)第十七張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月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，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。例：圖1-2和圖1-3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。第十八張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第十九張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二十張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二十一張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、 污染物在環(huán)境中的轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化的定義指污染物在環(huán)境中通過(guò)物理、化學(xué)

9、或生物的作用改變形態(tài)或轉(zhuǎn)變成另一種物質(zhì)的過(guò)程。轉(zhuǎn)化的形式物理轉(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)最為普遍、常見(jiàn)生物轉(zhuǎn)化：通過(guò)生物的吸收和代謝作用而發(fā)生的變化第二十二張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)化的結(jié)果：兩種可能：污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)毒物質(zhì)或易降解結(jié)構(gòu)污染物的毒性增強(qiáng)或轉(zhuǎn)化為難降解結(jié)構(gòu)第二十三張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月大氣中的轉(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（Photochemical Smog）光化學(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。光化學(xué)煙霧最具危害的兩種物質(zhì)是臭氧(O3)和過(guò)氧乙酰硝酸

10、酯(peroxyacetylnitrates , PAN)。例二：酸雨（Acid Rain）大氣中的轉(zhuǎn)化第二十四張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月圖12光化學(xué)煙霧實(shí)例第二十五張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月*圖1-3光化學(xué)煙霧形成過(guò)程第二十六張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月自然源、電廠以及內(nèi)燃機(jī)等排放出的污染物在大氣中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生導(dǎo)致酸沉降的化學(xué)物質(zhì)。圖14 酸沉降形成示意圖第二十七張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月水體中的轉(zhuǎn)化水體中主要的轉(zhuǎn)化途徑：氧化還原作用、配合作用、生物降解作用第二十八張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月氧化還原作用天然水體

11、本身是一個(gè)氧化還原體系，含有多種無(wú)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)化起重要作用。如重金屬：Cr3+ Cr6+ ;As3+ As5+Cr3+大多數(shù)被底泥吸附，遷移能力弱；Cr6+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)。第二十九張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月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。水體中的許多氧化還原反應(yīng)均為微生物催化反應(yīng)。第三十張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月氧垂曲線（

12、Oxygen Sag Curve）氧垂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DO逐漸變化的曲線，稱之為氧垂曲線。根據(jù)有機(jī)物在水體中分解變化和DO的變化，可把受污河流分成幾段:清潔區(qū)：未受污染，DO接近飽和分解區(qū): 耗氧分解，DO下降腐敗區(qū)：厭氧分解，DO接近零恢復(fù)區(qū)：分解完成，DO上升 L（km）飽和DO線DO（mg/L）0DO min圖58 氧垂曲線示意圖第三十一張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月排入河水中的有機(jī)物經(jīng)微生物降解，一方面消耗水中的DO；另一方面，空氣中的氧通過(guò)河流水面不斷地溶入水中，會(huì)使D

13、O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。 污染河水中DO、BOD的濃度變化如下圖 第三十二張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月配合作用無(wú)機(jī)配位體：OH、Cl、CO32-、HCO3等水中Zn2+濃度0.861mg/l；生成Zn（OH）2,水中總鋅量160mg/l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)藥等生物降解作用（第五節(jié)） 如汞的轉(zhuǎn)化第三十三張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月土壤中的轉(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)。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。

14、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。土壤的pH、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。第三十四張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月四、 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和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(guò)程。注：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(guò)程。礦化作用指生物通過(guò)代謝作用（包括微生物的分解作用）將生物體的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)物質(zhì)或簡(jiǎn)單的有機(jī)物。第三十五張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 污染物在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)和轉(zhuǎn)化第三十六張，PPT共七十七

15、頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、生物轉(zhuǎn)運(yùn)生物轉(zhuǎn)運(yùn)（Bio-transport）的概念生物轉(zhuǎn)運(yùn)：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(guò)程的總稱。這些過(guò)程一般都需要通過(guò)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、線粒體膜、核膜等； 它們基本的化學(xué)組成、分子結(jié)構(gòu)、功能有共同的特征。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酰膽堿酯酶。第三十七張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月細(xì)胞質(zhì)膜結(jié)構(gòu)圖親水基疏水基生物膜的骨架是磷脂類雙分子層，蛋

16、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;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)。第三十八張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月污染物透過(guò)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)）方式 特點(diǎn)濃度梯度有無(wú)載體是否耗能其它特點(diǎn)被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)簡(jiǎn)單擴(kuò)散高濃度低濃度（順）無(wú)否脂溶性有機(jī)化合物的主要轉(zhuǎn)運(yùn)方式濾過(guò)通過(guò)膜上的親水性孔道；分子直徑小的水溶性化合物的主要方式(0.4-4.0nm) 特殊轉(zhuǎn)運(yùn)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)低濃度高濃度（逆）有耗能水溶性大分子化合物的主要方式；污染物的體內(nèi)排出，如腎、肝等易化擴(kuò)散高濃度低濃度（順）有否也是污染物的體內(nèi)排出的一種方式胞飲作用胞飲

17、作用內(nèi)吞物質(zhì)為液體吞噬作用內(nèi)吞物質(zhì)為固體物質(zhì)第三十九張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月污染物的吸收（Absorption of Pollutant）：指污染物在多種因素影響下，自接觸部位透過(guò)體內(nèi)細(xì)胞膜進(jìn)入血液循環(huán)或體液的過(guò)程。動(dòng)物吸收的主要途徑有：呼吸系統(tǒng)、消化管和皮膚（1）呼吸系統(tǒng)吸收特點(diǎn):吸收對(duì)象主要針對(duì)氣體、蒸汽、氣溶膠等形式的污染物。吸收方式多以被動(dòng)擴(kuò)散的方式，通過(guò)呼吸膜吸收入血。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)入血管。第四十張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（2）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

18、鏈中的污染物。吸收方式多以簡(jiǎn)單擴(kuò)散方式通過(guò)細(xì)胞膜而被吸收。主要部位如胃和小腸。脂溶性物質(zhì)較易吸收。影響因素:pH值胃腸道內(nèi)容物多少、排空時(shí)間、蠕動(dòng)狀況第四十一張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（3）皮膚吸收到血液：如有機(jī)磷農(nóng)藥可透過(guò)完整皮膚引起中毒。CCl4通過(guò)皮膚吸收引起肝損害。主要經(jīng)表皮脂質(zhì)屏障，少量經(jīng)毛囊、汗腺、皮脂腺穿透相（脂溶性污染物）與吸收相（真皮進(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1 的化合物易吸收影響因素：脂/水分配系數(shù) 易溶于脂、難溶于水，易揮發(fā)：吸收少，如苯 易溶于脂、水，不易揮發(fā)：吸收多，如有機(jī)磷皮膚完整性第四十二張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作

19、于2022年6月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)吸收和被動(dòng)吸收兩種方式）；（2）通過(guò)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；SO2， NOx，O3（3）有機(jī)化合物的蒸汽經(jīng)過(guò)植物地上部分表皮滲透而攝入體內(nèi)生育期吸收鎘總量（g盆1）相對(duì)%（成熟期為100%）分蘗期2360.1抽穗、開(kāi)花期57091.1灌漿期201794.2成熟期2715100投鎘量（mgkg-1）土壤pH4.55.27.4葉片干重含鎘量（mgkg-1）0.01.61.80.80.58.45.23.01.014103.71.5183.94.62.0167.

20、25.3第四十三張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月污染物的體內(nèi)分布指環(huán)境污染物隨血液或其它體液的流動(dòng)，分散到全身各組織細(xì)胞的過(guò)程。血液中，一部分可以和血漿蛋白質(zhì)(主要是白蛋白)結(jié)合，而不易透過(guò)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 ；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蓄積和沉積。如鉛有90沉積在骨骼中；DDT和六六六等有機(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)，又會(huì)出現(xiàn)二次污染。體內(nèi)還存在一些能阻止或簡(jiǎn)化外來(lái)污染物由血液向組織器官分布的屏障： 如血腦屏障和胎盤屏障等。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。第四十四張，PPT共

21、七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月污染物的排泄指進(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(guò)程。排泄的主要途徑：通過(guò)腎臟進(jìn)入尿液（腎小球的濾過(guò)和腎小管的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)）通過(guò)肝臟的膽汁進(jìn)入糞便（主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)）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(guò)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 第四十五張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、 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(guò)程。研究環(huán)境污染物生物轉(zhuǎn)化是生態(tài)毒理學(xué)(Eco-toxicology)研究的重要組成部分它有助于

22、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。 第四十六張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月注1：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(lái)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

23、物。如DDT、六六六、多氯聯(lián)苯、染料、塑料、合成橡膠等。注2：內(nèi)源性化合物指生物機(jī)體正常的生理活動(dòng)產(chǎn)生的物質(zhì)。注3：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。第四十七張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月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(guò)程I （相I反應(yīng)）圖1-5 生物轉(zhuǎn)化過(guò)程示意圖過(guò)程II （相II反應(yīng)）第四十八張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月生物轉(zhuǎn)化過(guò)程生物體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)化一般分為,兩個(gè)連續(xù)過(guò)程相過(guò)程（反應(yīng)）外

24、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)改變其暴露或形成極性基團(tuán)，如：OH、SH、COOH、NH2等，水溶性增強(qiáng)，并成為適合于相反應(yīng)的底物。相過(guò)程（反應(yīng)）在另外的酶系統(tǒng)催化下，具有一定極性的相I反應(yīng)的產(chǎn)物或外源性化學(xué)物質(zhì)與內(nèi)源性輔因子(結(jié)合基團(tuán))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(guò)相I過(guò)程直接與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)結(jié)合而完成生物轉(zhuǎn)化第四十九張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月相反應(yīng)的主要類型：1) 氧化反應(yīng)：微粒體混合功能氧化酶參與的反應(yīng)非微粒體反應(yīng):有些外源性化合物也

25、可被位于線粒體部分的非微粒體氧化還原酶所催化2) 還原反應(yīng)3) 水解反應(yīng) 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(lái)的小囊泡(主要是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體), 這些小囊泡的直徑大約100 nm左右。混合功能氧化酶 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?；旌瞎δ苎趸赶蛋?xì)胞色素P-450、NADPH細(xì)胞色素 P-450還原酶、細(xì)胞色素b-5、NADH細(xì)胞色素 b-5還原酶、芳烴羥化酶、環(huán)氧化物水化酶以及磷脂等。其中以細(xì)胞色素P-450最為重要,它與分子氧形成“活性氧”復(fù)合體，能氧化進(jìn)入肝、肺

26、的外源性化學(xué)物質(zhì)。 第五十張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月氧化反應(yīng)酶系： 1、加單氧酶系: 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物質(zhì)進(jìn)行氧化。 2、胺氧化酶系: 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。 3、醇脫氫酶系和醛脫氫酶系：分布于肝細(xì)胞微粒體和胞液中的醇脫氫酶（ADH）和醛脫氫酶（ALDH），均以NAD+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 1、硝基還原酶 2、偶氮還原酶水解反應(yīng)酶系 1、酯酶 2、酰胺酶 3、糖苷酶第五十一張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第五十二張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于20

27、22年6月相反應(yīng)：結(jié)合反應(yīng)一方面可使有毒化合物某些功能基團(tuán)失活另一方面大多數(shù)化合物通過(guò)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)。 第五十三張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月結(jié)合反應(yīng)的過(guò)程分為兩個(gè)階段：首先是形成一個(gè)活化的中間體，此過(guò)程一般需要ATP。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(受體)，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。細(xì)胞內(nèi)結(jié)合物質(zhì)主要是各種核苷酸衍生物，如尿苷二磷酸葡萄糖醛酸(UDPGA)，3磷酸腺苷酸硫酸(PAPS)，腺苷蛋氨酸(SAM，甲基供體，M甲基)，乙酰輔酶A(CH3CO

28、ScoA，乙?；w，CH3CO二乙?；?。此外，某些氨基酸(如甘氨酸、谷氨酰胺)及其衍生物(如谷胱甘肽)也是重要的結(jié)合物。供體都是細(xì)胞代謝的正常產(chǎn)物。第五十四張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月相反應(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)；PAPS3-磷酸腺苷酸硫酸，提供硫酸基團(tuán)；SAM腺苷蛋氨酸，提供甲基。第五十五張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月解毒作用（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)O-脫烷基反應(yīng)生成一甲基對(duì)硫磷，而解除毒性；農(nóng)藥DDT氧化脫氯生成DDE，失去殺菌能力而解毒。增毒

29、作用（活化）：使其毒性增加例如：2一乙酰氨基芴(AAF，一種前致癌物，即不具活性的致癌物質(zhì)) 經(jīng)氧化還原反應(yīng)及硫酸化結(jié)合反應(yīng)后生成硫酸AAF(終致癌物)；對(duì)硫磷對(duì)氧磷；樂(lè)果 氧化樂(lè)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。生物轉(zhuǎn)化的結(jié)果 ：第五十六張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月影響生物轉(zhuǎn)化的因素物種差異和個(gè)體差異由各自的遺傳因素決定，主要表現(xiàn)在體內(nèi)酶的種類和活力不同上。飲食營(yíng)養(yǎng)狀況蛋白質(zhì)、無(wú)機(jī)鹽、維生素等營(yíng)養(yǎng)

30、缺乏時(shí)會(huì)不同方式地影響生物轉(zhuǎn)化作用。生理因素年齡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)第五十七張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月小結(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)。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，或使其轉(zhuǎn)變?yōu)橐子诒黄渌⑸锼到獾幕衔?。增毒作用（活化）：使其毒性增加第五十八張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三節(jié) 環(huán)境污染物在生物體內(nèi)的累積放大第五十九張，PPT共

31、七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月各種物質(zhì)進(jìn)入生物體內(nèi)后。經(jīng)過(guò)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)成多余的必需物質(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不易分解、脂溶性較強(qiáng)、與蛋白質(zhì)或酶有較高親和力的，就會(huì)長(zhǎng)期殘留在生物體內(nèi)。如DDT和狄氏劑等農(nóng)藥，多氯聯(lián)苯(PCBs)、多環(huán)芳烴(PAHs)和一些重金屬第六十張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、生物富集生物富集（Bio-concentration）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(guò)環(huán)境中的濃度的現(xiàn)象，又稱生物濃縮。

32、生物富集系數(shù)KBCF （Bio-concentration Factor）KBCF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)。一般來(lái)說(shuō)，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)鉬的濃縮系數(shù)是11，對(duì)鉛的濃縮系數(shù)卻高達(dá)70 000，相差懸殊。第六十一張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、 生物積累生物積累（Bioaccumulation）的概念指生物在其整個(gè)代謝活躍期間通過(guò)吸收、吸附、吞食等各種過(guò)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)

33、象，又稱生物學(xué)積累。例如牡蠣暴霹于50pgL氯化汞溶液中，觀察到7d、14d、19d和42d時(shí)牡蠣體內(nèi)汞含量的變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其濃縮系數(shù)分別為500、700、800和1 200。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攝取和消除這兩個(gè)相反過(guò)程的速率，當(dāng)攝取量大于消除量時(shí)，就發(fā)生生物積累。 第六十二張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月生物積累（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)育階段對(duì)生物積累有很大的影響。 當(dāng)一種黃鱔暴露于0.1gL的多氯聯(lián)苯(PCB)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)，而不是生物量

34、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)胞植物植食性動(dòng)物鳥(niǎo)類陸地環(huán)境中的生物積累速度通常不如水環(huán)境高，就生物積累的速率而言，土壤無(wú)脊椎動(dòng)物傳遞系統(tǒng)較高。黃鱔體重kgPCB平均濃度mgL濃縮系數(shù)2.04112.37120 000第六十三張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、 生物放大生物放大（Bio-magnification）的概念指在生態(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1966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(chóng)劑DDT對(duì)生

35、物群落的污染。第六十四張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第六十五張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月汞在水生物中的富集生物類型汞濃度（ppm）濃縮系數(shù)食肉娃魚1-210000-20000小魚0.1-0.31000-3000低等動(dòng)物0.02-0.05200-500植物0.01-0.02100-200海水0.0001第六十六張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月污染物在最簡(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，100gA物種全部被B物種所食,將在物種B中被轉(zhuǎn)化為10g。同樣地，當(dāng)B物種全部被C物種所食，則100gA物種在C物種中被轉(zhuǎn)化為1g。假如：100g某物種A

36、B物種所食（10g） 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(guò)程中，由于生物機(jī)體代謝和排泄作用產(chǎn)生損失 第六十七張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月各種生物對(duì)不同物質(zhì)的生物放大作用例1：汞和銀都能被脂首魚(Pimephales pronela)積累，但脂首魚對(duì)汞有生物放大作用，而對(duì)銀沒(méi)有。例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)蟹和沙蠶等5種動(dòng)物對(duì)于鐵、鋇、錳、鎘、硒、砷、鉻、汞等10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、牡蠣和蛤次之，藍(lán)蟹最小。

37、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，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)險(xiǎn)等都有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義 第六十八張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月影響生物濃縮的因素生物種的生物學(xué)特征不同組織器官的影響不同生育期與性別的關(guān)系污染物的性質(zhì)污染物濃度和作用時(shí)間環(huán)境條件第六十九張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.5 生物對(duì)污染物在環(huán)境中行為的影響1.5.1生物污染（Biological Pollution）環(huán)境中的病原微生物（Pathogenic Microorganism）例如：沙門氏菌、

38、霍亂弧菌、腸道病毒等水體的富營(yíng)養(yǎng)化（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。不良后果：微生物代謝產(chǎn)物產(chǎn)生的污染硫化氫（反硫化細(xì)菌將硫酸鹽還原為硫化氫或異養(yǎng)微生物分解有機(jī)硫化物時(shí)釋放硫化氫。）酸性礦水（FeS2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（硝酸鹽還原菌將硝酸鹽還原為亞硝酸鹽）微生物毒素指微生物在其生長(zhǎng)、代謝過(guò)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、藻類毒素等。第七十張，PPT共七十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月酸性礦水 反應(yīng)式？成因由黃鐵礦（FeS2）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(guò)程密切相關(guān)。當(dāng)pH3.5時(shí)