污染物在生物體內的濃縮積累和放大課件

第四節(jié)污染物在生物體內的濃縮、積累和放大一、生物濃縮（Bioconcentration）1、概念：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化合物，使生物體內該物質的濃度超過環(huán)境中的濃度的現象，又稱生物學濃縮、生物學富集。（體內/環(huán)境中）第四節(jié)污染物在生物體內的濃縮、積累和放大12、特點是物化過程直接吸收，基本屬于簡單擴散與體內親和力、外界條件有關3、生物濃縮系數KBCF

⑴、KBCF＝生物體內/環(huán)境介質中⑵、污染物達到平衡時的比值2、特點2二、生物積累（Bioaccumulation）1、概念：生物在其整個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，以致隨著生長發(fā)育，濃縮系數不斷增大的現象，又稱生物學積累。（體內后期/體內前期）2、特點：不同生物，比例不同二、生物積累（Bioaccumulation）3三、生物放大（Biomagnification）1、概念：指在生態(tài)系統中，由于高營養(yǎng)級生物以低營養(yǎng)級生物為食物，某元素或難分解化合物在生物機體中濃度隨營養(yǎng)級的提高而逐步增大的現象，稱生物學放大。（體內/食物內）2、特點間接吸收生物學過程達到平衡時間長，有波動。 與年齡、脂肪量有關三、生物放大（Biomagnification）43、思考：許多生物外源性物質在環(huán)境中的含量很低，通常在ppb級，為什么這么低的濃度還會引起嚴重的問題？這正是由于生物放大作用造成的，這樣的生物外源性物質必須滿足以下兩個條件：一、難以生物降解；二、具有親脂性。4、思考：三個概念有何區(qū)別？有何意義？生物濃縮：C體內>C環(huán)境生物積累：t（生長期）

，KBCF

生物放大：營養(yǎng)級

，KBCF

3、思考：許多生物外源性物質在環(huán)境中的含量很低，通常在ppb5四、生物濃縮系數1、概念：生物體內某種元素或難分解的化合物的濃度同它所生存的環(huán)境中該物質的濃度比值，可用以表示生物濃縮的程度，又稱濃縮系數、生物富集系數、生物積累率等。2、平衡濃縮系數：物質交換達到動態(tài)平衡時的濃縮系數。四、生物濃縮系數63、測定方法：優(yōu)缺點實驗室飼養(yǎng)法：條件易于控制，但數值不夠準確野外調查法：數值標準，技術難度大，時間周期長動力學方法：節(jié)省試驗時間，更適合大個體生物4、影響因素生理因素：如生物的生長、發(fā)育、大小、年齡環(huán)境因素：如污染物的濃度、化學形態(tài)、環(huán)境溫度、pH值、光照條件及季節(jié)3、測定方法：7表1－2汞在水生物富集表1－2汞在水生物富集8qvCBiVBCBVTCTK2CTqvCBo血液組織圖1－6生物體某一組織生物濃縮的機理模型由此可知：生物組織中化合物的濃度不僅與該化合物在該組織中的代謝速率有關，還與進出組織的血液中的化合物濃度差成正比。五、生物濃縮機理qvCBiVBCBVTCTK2CTqvCBo血液9六、外來物動力學

0級動力學過程：物質的轉運速率與濃度無關，是恒定值。 一級動力學過程：物質的轉運速率與所在部位的量（或濃度）的一次方成正比。二級動力學過程：兩種物質參與反應，非線形。 速率：mg/min. 速率常數：K=總量（濃度）/速率=mg/（mg/min.）=min.-1

六、外來物動力學10七、生物濃縮模型水cw生物cfK1K-1七、生物濃縮模型水生物K1K-1111、從以上討論可以看出，生物濃縮系數由分配系數K和速度常數組合而成，這種組合可分三種情況：a.K1》K-1，t∞，KBCF為分配系數Kb.K1≈K-1，t

∞，KBCF為分配系數的一半K/2c.K1《K-1，t

∞，KBCF為K/K-11、從以上討論可以看出，生物濃縮系數由分配系數K和速度常數組12八、影響生物濃縮的因素1、生物種的生物學特征2、不同組織器官的影響3、不同生育期4、與性別的關系5、污染物的性質6、污染物濃度和作用時間7、環(huán)境條件八、影響生物濃縮的因素1、生物種的生物學特征13

第五節(jié)生物對污染物環(huán)境行為的影響

一、生物污染（BiologicalPollution）1、環(huán)境中的病原微生物，例如：沙門氏菌、霍亂弧菌、腸道病毒等2、水體的富營養(yǎng)化概念：指大量的氮磷等營養(yǎng)元素物質進入水體，使水中藻類等浮游生物旺盛增殖，從而破壞水體的生態(tài)平衡的現象。不良后果：

第五節(jié)生物對污染物環(huán)境行為的影響

一、生物污染（Bi143、微生物代謝產物產生的污染硫化氫酸性礦水硝酸和亞硝酸4、微生物毒素指微生物在其生長、代謝過程中所產生的毒素，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。3、微生物代謝產物產生的污染15酸性礦水（p61）成因由黃鐵礦（FeS2）氧化所產生的硫酸引起，微生物與形成酸性礦水的整個過程密切相關。當pH<3.5時，鐵細菌即氧化亞鐵硫桿菌可催化鐵的氧化，其它如氧化硫硫桿菌和氧化亞鐵鐵桿菌都與酸性礦水的形成密切相關。危害酸性礦水中最有破壞性的組分是硫酸，有直接的毒性及其他不良影響。防治利用碳酸鈣礦石中和過量酸性礦水，但Fe(III)往往同時存在，反應后，pH上升，Fe(OH)3立即覆蓋在碳酸鈣礦石的表面成為不透水層，這種保護效應阻止了碳酸鈣對酸的進一步中和。酸性礦水（p61）成因16二、金屬的生物轉化1、金屬的毒性影響因素：金屬的濃度、金屬的形態(tài)例如，六價鉻比三價鉻毒得多；甲基汞的毒性比其他的汞化合物毒性大得多；有機錫比無機錫毒，有機錫中的烷基錫比芳香基錫毒，烷基錫中三烷基又比其他烷基錫毒。2、金屬的微生物轉化微生物對金屬的毒性轉化，主要是氧化、還原和甲基化作用。二、金屬的生物轉化1、金屬的毒性173、汞的轉化a、汞的存在形式無機汞：零價的金屬汞與一價汞鹽幾乎不溶;二價汞鹽除了硫化汞、碘化汞外幾乎均可溶解有機汞：汞易和有機基團形成化合物，通常是以共價鍵連接在碳原子上形成有機汞。3、汞的轉化a、汞的存在形式18b、汞化合物的毒性難溶的汞——生物吸收困難，毒性很小易溶的汞——容易吸收，毒性很強（其中甲基汞的毒性最強）毒性體現：生物的神經系統受到傷害，神經麻痹以致引起死亡。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。魚類體表粘液中有許多含有甲基化輔酶的微生物，他們將無機汞轉化為甲基汞，動物和人體腸道的細菌大部分也具有這種功能，因此甲基汞中毒是由微生物造成的。汞甲基化微生物：細菌——甲烷菌、匙形梭菌、熒光假單胞菌、大腸埃希氏菌、產氣腸桿菌、巨大芽孢桿菌真菌——粗糙鏈孢霉、黑曲霉、釀酒酵母等。過程如下：Hg2+

Hg+-CH3Hg(CH3)2

甲基化輔酶甲基化輔酶

-CH3

-CH3c、汞的甲基化汞的甲基化是由微生物形成的。Hg2+Hg+20d、甲基汞的降解事實上通常情況甲基汞在天然水體中的濃度十分低，這是由于不僅存在汞的甲基化，同時還存在甲基汞的降解，甲基汞可被生物還原為金屬汞。甲基汞降解微生物：檸檬酸桿菌、假單胞菌、節(jié)桿菌、隱球菌等。小結生物意義：汞的甲基化與脫甲基化保持著一個動態(tài)的平衡，從而使環(huán)境中的甲基汞濃度維持在低水平。但是，在有機污染嚴重、pH較低的環(huán)境中，容易形成和釋放甲基汞，對生物的危害較大。一方面甲基汞溶于水被魚、貝吸收濃縮，另一方面甲基汞還會逸出水體，進入大氣，使污染擴大。d、甲基汞的降解事實上通常情況甲基汞在天然水體中的濃度十分低214、其它重金屬的轉化a、與汞相似，重金屬（砷、鉛、錫、鎘等）普遍可被微生物甲基化，毒性提高。b、重金屬生物轉化的環(huán)境效應微生物通過分泌作用或呼吸作用排出形成的有機金屬化合物，是微生物的自我保護