第五章 生物体内污染物质的运动过程及毒性.jsp
生物体内污染物质的运动过程及毒性
从水中积累 污染物量
ci cwi ci
右式反应相应的生物积累 和生物放大在生物积累达 到平衡时贡献的大小。
ci ci 1
14
i.i 1 Wi.i 1
kei k gi
第四节 污染物质的生物转化
Biodegradation of Pollutants
CoQH2（还原型CoQ ）
23
4、细胞色素酶系的辅酶
细胞色素酶系是催化底物氧化的一类酶系，主要有细
胞色素b、c1、c、a、a3等几种。它们的酶蛋白部分不同，
但辅酶都是铁卟啉。 +e 3+ cytnFe -e
cytnFe2+
cyt——细胞色素酶系 n—— b、 c1、c、a、a3
24
5、辅酶A（简写为CoASH）
1、糖类的微生物降解
A、多糖水解成单糖
多糖 细胞外水解酶 二糖
糖类Cx(H2O)y
细胞内水解酶
单糖
B、单糖酵解成丙酮酸
C6H12O6 + 2 NAD＋ → 2CH3COCOOH + 2NADH + 2H+
C、丙酮酸的转化 有氧条件 无氧条件
33
C、丙酮酸的转化：有氧条件 丙酮酸通过酶促反应转化成乙酰辅酶A。乙酰辅酶A与草酰乙酸 反应转化成柠檬酸。柠檬酸通过一系列转化最后生成草酰乙酸， 接着进行新一轮的转化。这种生物转化的途径称为TCA循环。
NAD＋/NADP＋ NADH/NADPH （氧化型 （还原型 NAD＋/NADP＋ ） NAD＋/NADP＋ ） R——NAD/NADP的其余部分 NADP+（烟酰胺膘嘌呤二核苷酸 ）磷酸 22
3、辅酶Q（又称泛醌）
第五篇生物体内污染物质的运动过程与毒性
根据作用性质，毒物可分为刺激性、腐蚀性、窒息性、致突变、 致癌、致畸、致敏的毒物等。
2020/12/5
15
污染物质毒性--毒性影响因素
（1）毒物的化学结构及理化性质 （2）毒物所处的基体因素 （3）机体暴露于毒物状况 （4）生物因素 （5）生物所处环境
生物转化、化学转化和光化学转化构成污染物质在环 境中的主要转化类型。
水环境微生物的类群
细菌、真菌和藻
细菌的分类
自养生物和异养生物 好氧细菌及厌氧细菌
2020/12/5
13
污染物质生物转化
生物转化酶
酶是一类由细胞制造和分泌的、以蛋白质为主要成分的、 具有催化活性的生物催化剂。
酶的种类有2103多种。 酶分为胞外酶和胞内酶两大类。
2020/12/5
17
污染物质毒性
急性毒作用以半数有效剂量(ED50)或半数有效浓度(EC50)表示。
ED50和EC50分别是毒物引起一群受试生物的半数产生同一毒作用 所需的毒物剂量或毒物浓度。
ED50或EC50数值越小，受试物质的毒性越高，反之，则毒性越低 。
半数有效剂量或半数有效浓度，若以死亡率作为毒作用的观察指 标，则称为半数致死剂量(LD50)或半数致死浓度(LC50)。
生物放大的程度用生物浓缩系数表示。
生物积累
生物从周围环境(水、土壤、大气)和食物链蓄积某种元素或难降 解物质，使其在机体中的浓度超过周围环境中浓度的现象。
生物积累也用生物浓缩系数表示。
2020/12/5
12
污染物质生物转化
物质在生物作用下的化学变化称为生物转化或代谢(转化)。 微生物可以催化转化或降解有机污染物。
生物体内污染物的运动过程及毒性
第三节污染物质的生物富集、放大和积累一、生物富集1、概念：指生物通过非吞食方式，从周围环境（水、土壤、大气）蓄积某种元素或难降解的物质，使其在机体内浓度超过周围环境中浓度的现象。
2、生物浓缩系数（Biological Concentration Factoar）达稳态时： BCF = Cb /CeCb——某种元素或难降解物质在机体中的浓度Ce——某种元素或难降解物质在机体周围环境中的浓度物质性质（降解性、脂溶性和水溶性）、生物特征（生物种类、大小、性别、器官、生物发育阶段）和环境条件（温度、盐度、水硬度、氧含量和光照情况）都会影响BCF 值大小。
3、生物富集的动力学描述：dCf /dt=kaCw-keCf-kgCfka 、ke、kg——水生生物吸收、消除（排泄和生物体内分解）、生长的速率常数Cw 、Cf——水及生物体内瞬时物质浓度当水生生物质量增长不明显时， kg 可忽略； Cw又通常可视为恒定，又设t=0时，Cf(0)=0，则可解方程得：Cf =kaCw/ke· [1-exp(-ke)t]当t→∞时， BCF=ka /ke（达稳态，吸收、消化速率符合一级动学）4、BCF与Kow的关系复杂过程：动力学，热力学lgBCF = a lgKow+ b 适用于水生生物，对陆生植物不适用。
二、生物放大1、概念指在同一食物链上的高营养级生物，通过吞食低营养级生物蓄积某种元素或难降解物质，使其在机体内的浓度随营养级数提高而增大的现象。
2、生物放大并不是在所有条件下都能发生。
据文献报道，有些物质只能沿食物链传递，不能沿食物链放大；有些物质既不能沿食物链传递也不能沿食物链放大。
三、生物积累1、概念指生物从周围环境（水、土壤、大气）和食物链蓄积某种元素或难降解物质，使其在有机体中的浓度超过周围环境中浓度的现象。
生物放大和生物富集是生物积累的一种情况。
2、微分速率方程——生物生存水中某物质浓度；式中：cwci ——食物链 i 级生物中该物质的浓度；——摄食率；Wi，i-1α——同化率；i，i-1—— i 级生物对该物质的吸收速率常数；kai—— i级生物中该物质的消除速率常数；keik—— i级生物的生长速率常数。
环境化学 生物体内污染物质的运动过程及毒性
第五节
污染物质的毒性
四、毒作用的过程 自机体暴露于某一毒物至其出现毒性，一般 要经过以下三个过程： 过程1，毒物被机体吸收进入体液后，经分布、 代谢转化，并有某一程度的排泄。 过程2，毒物或活性代谢产物与其受体进行原 发反应，使受体改性，随后引起生物化学效 应。 过程3，接着引起一系列病理生理的继发反应。 出现在整体条件下可观察到的毒作用的生理 和(或)行为的反应，即致毒症状。
第五节
污染物质的毒性
毒理学把毒物剂量（浓度）与引起 个体生物学的变化，如脑电、心电、血 象、免疫功能、酶活性等的变化称为效 应； 把引起群体的变化，如肿瘤或其他 损害的发生率、死亡率等变化成为反应。
第五节
污染物质的毒性
物剂量关系到毒物毒作用的快慢。根据剂量 大小所引起毒作用快慢的不同，将毒作用分 为急性、慢性和亚急（亚慢）性三种。 急性毒作用一般用半数有效剂量（ED50）或 半数有效浓度（EC50）来表示。ED50 和EC50分 别是毒物引起一群受试生物的半数产生统一 毒作用所需的毒物剂量和毒物浓度。半数有 效剂量或半数有效浓度，若以死亡率作为毒 作用的观察指标，则称为半数致死剂量 （LD50）或半数致死浓度（LC50）。
第二节污染物质在机体内的转运
二、分布 分布指污染物质被吸收后或其代谢转化物质 形成后，由血液转送至机体各组织，与组织成 分结合，从组织返回血液，再反复等过程。 三、排泄 排泄是污染物质及其代谢物质向机体外的 转运过程。主要排泄器官有肾、肝胆、肠、 肺、外分泌腺等，尤以肾和肝胆为主。 四、蓄积 蓄积指机体长期接触某污染物，若吸收 超过排泄及其代谢转化，则会出现该污染物 在体内逐增的现象，称为生物蓄积。
一、物质通过生物膜的方式 物质通过生物膜的方式主要有五大类： 1.膜孔滤过 2.被动扩散 3.被动易化扩散 4.主动转运 5.胞饮和胞吞
环境化学第五章生物体内污染物的运动及毒性
C 污染物质常与血液中的血浆蛋白质结合。这种结合呈可逆
性 , 结合与解离处于动态平衡。只有未与蛋白结合的污染 物质才能在体内组织进行分布。
D 有些污染物质可与血液的红细胞或血管外组织蛋白相结合 , 也会明显影响它们在体内的分布。如肝、肾细胞内有一类 含疏基氨基酸的蛋白 , 易与锌、镉、 汞、铅等重金属结合
3 污染物质的生物富集、放大和积累
3.1生物富集 生物富集是指生物通过非吞食方式 , 从周围环境 ( 水、土壤、大 气 ) 蓄积某种元素或难降解的物质 , 使其在机体内浓度超过周围环 境中浓度的现象。
生物富集用生物浓缩系数表示 , 即 :
BCF= Cb / Ce (5-2)
式中 :BCF-生物浓缩系数 ; Cb -某种元素或难降解物质在机体中的浓度 ; Ce -某种元素或难降解物质在机体周围环境中的浓度。
1.2物质通过生物膜的方式
物质通过生物膜的方式根据机制可分为以下五类 : 1. 膜孔滤过 直径小于膜孔的水溶性物质 , 可借助膜两侧静水压及渗透压 经膜孔滤过。 2. 被动扩散 脂溶性物质从高浓度侧向低浓度侧、即顺浓度梯 度扩散通过有类脂层屏障的生物膜。扩散速率服从费克定律 : （5-1） dθ/dt - 物质膜扩散速率 , 即 dt 间隔时间内垂直向扩散通过膜 的物质的量 ; Δx -膜厚度 ;Δc -膜两侧物质的浓度梯度 ;A- 扩散 面积 ;D -扩散系数。 一般 , 脂 / 水分配系数越大 , 分子越小 , 或在体液 pH 条件下 解离越少的物质 , 扩散系数也越大 。被动扩散不需耗能 , 不需 载体参与 , 不会出现特异性选择、竞争性抑制及饱和现象。
动力学： 水生生物对水中难降解物质的富集速率 , 是生物对其吸 收速率、消除速率及由生物机体质量增长引起的物质稀释速率的代 数和。吸收速率 (Ra) 、消除速率 (Re) 及稀释速率 (Rg) 的表示 式为 : （5-3）
2020年(生物科技行业)第五章生物体内污染物质的运动过程及毒性
（生物科技行业）第五章生物体内污染物质的运动过程及毒性第五章生物体内污染物质的运动过程及毒性本章重点：1、污染物的生物富集、放大和积累2、耗氧和有毒有机物的微生物降解3、元素的微生物转化4、微生物对污染物的转化速率5、毒物的毒性、联合作用、致突变、致癌及抑制酶活性等作用第壹节物质通过生物膜的方式壹、生物膜的结构：1、生物膜是由磷脂双分子层和蛋白质镶嵌组成的、厚度为75-100Å的流动变动复杂体。
2、蛋白质的生理功能：载体作用，转运膜内外物质催化作用，如酶能量转换作用3、膜孔：带极性，含水的微小孔道二、物质通过生物膜的方式（共5种）：1、膜孔滤过动力：膜俩侧静水压及渗透压限制条件：直径小于膜孔的水溶性物质2、被动扩散脂溶性物质顺浓度梯度（高低）扩散通过生物膜。
3、被动易化扩散：有些物质可在高浓度侧和膜上特异性蛋白质载体结合，通过生物膜，至低浓度侧解离出原物质。
该过程受载体及其数量制约，呈现特异性选择4、主动转运：和被动易化扩散相反特征：消耗代谢能量，具有特异性选择5、胞吞和胞饮：物质和膜上特定蛋白质有特殊亲和力，当其和膜接触后，膜的表面张力改变，引起膜外包或内陷进入膜内。
固体胞吞液体胞饮小结：物质以何种方式通过生物膜，主要决定于机体各组织生物膜的特性和物质的结构、理化性质。
（1）理化性质包括物质的脂溶性、水溶性、解离度、分子大小等。
（2）营养物质和代谢物质主要以被动易化扩散和主动转运进入生物膜（3.）大多数物质以被动扩散方式通过生物膜第二节污染物质在机体内的转运吸收转污染物质在机体内分布运的运动过程排泄消生物转化除小结：毒物吸收、分布、排泄、蓄积图解呼吸摄吸出入入收尿第三节污染物质的生物富集、放大和积累一、生物富集生物富集：生物通过非吞食方式从周围环境蓄积某种元素或难降解的物质，使其在机体内浓度超过周围环境中的浓度。
生物浓缩系数BCF=C b/Ce影响BCF的因素：物质性质、生物特性、环境因素富集速率的计算：BCF=Cf/Cw=Ka/Ke说明在壹定条件下生物浓缩系数有壹阈值，此时水生生物富集达到动态平衡。
第5章：生物体内污染物质的运动过程及毒性
例如实际测定，黄瓜茎叶中Cd含量15.74ug/g鲜组织，根部285.25ug/g 鲜组织，菠菜茎叶中Cd含量1.13ug/g鲜组织，根部193.34ug/g鲜组织,所 以一些块茎类植物果实中污染物的浓度较高（土豆、山芋、红薯）
如果增加土壤中的阳离子交换量，一些重金属可以被交换到土壤胶体 上，而减少毒性，或者增加土壤中有机质的含量，能提供更多的沉淀络 合基团，对污染物的吸附能力越强，重金属的毒性就越小。
生物对环境进行监测和净化，提供重要的科学依据。
三、氮的微生物转化
氮是构成生物有机体的必须元素。 氮在环境中主要有三种形态：空气中的分子态氮、生物体内的蛋白质 核酸等有机氮化合物、氨盐和硝酸盐等无机氮化合物（无机氮化合物 又分为硝酸盐氮、亚硝酸盐氮和氨氮）。 上述三种形态的氮通过生物作用：同化、氨化、硝化、反硝化、固氮 作用不断发生相互转化。 同化：绿色植物和微生物吸收硝态氮和氨态氮，转变为有机体内的 含氮有机物过程； 氨化：有机体内的含氮有机物，经过微生物分解，转变为氨态氮的 过程；
Hale Waihona Puke 所以有：dCf/dt= KaCw-KeCf-KgCf
p ( x ) dx p ( x ) dx p ( x ) dx y Ce e q ( x ) e dx 相当于y’+p(x)y=q(x)的形式，通解
dCf/dt+(KeCf+KgCf )= KaCw
所以可得到：Cf=Ce-(Ke+Kg)t+KaCw/(Ke+Kg) t=0 时 ， Cf=0, 所 以 C=-KaCw/(Ke+Kg) ， 所 以 Cf= KaCw/(Ke+Kg){1-e(Ke+Kg)t}
呼吸管 吸收大气污染物的主要途径。成人每天吸入10立方-12立方的空气。 其中的大颗粒部分停留在鼻腔、咽喉等部位，通过喷嚏、进食、吐痰等 排出。 细颗粒部分可以进入肺部不易复出，其主要吸收部位是肺泡。 肺泡的膜很薄，数量众多，四周布满壁膜极薄、结构疏松的毛细血管， 因此细颗粒中的可溶性部分经过肺部毛细血管转运进入血液循环。 皮肤 由于皮肤角质层的阻隔，皮肤吸收污染物的能力较差，许多污染物不能 直接通过皮肤吸收或吸收甚微，皮肤只是一些污染物质进人机体的途径。
第五章 生物体内污染物质的运动过程及毒性解答.doc
第五章生物体内污染物质的运动过程及毒性一、概念1、生物富集 (bio-concentration)，又称生物浓缩，是生物有机体或处于同一营养级上的许多生物种群，从周围环境中蓄积某种元素或难分解化合物，使生物有机体内该物质的浓度超过环境中的浓度的现象。
2、生物浓缩系数：生物富集常用富集系数或浓缩系数即生物体内污染物的平衡浓度与其生存环境中该污染物浓度的比值来表示。
3、生物放大：生物放大指某些在自然界不能降解或难降解的化学物质，在环境中通过食物链的延长和营养级的增加在生物体内逐级富集，浓度越来越大的现象。
4、生物积累（bioaccumulate）：生物在其整个代谢活跃期内都在通过吸收、吸附、吞食等各种过程，从周围环境中蓄积某些元素或难分解的化合物，以致随生物的生长发育，浓缩系数不断增大，这种现象称为生物积累（又称生物学积累），生物积累的程度用浓缩系数表示。
生物积累、生物浓缩和生物放大三个概念，既有联系，又有区别。
生物积累指同一生物个体在其整个代谢活跃期中的不同阶段，机体内来自环境的元素或难分解化合物的浓缩系数不断增加的现象；生物浓缩指生物机体通过对环境中元素或难分解化合物的浓缩，使这种物质在生物体内的浓度超过环境中浓度的现象；生物放大指在同一食物链上，高位营养级生物机体内来自环境的元素或难分解化合物的浓缩系数比低位营养级生物增加的现象。
5、汞的甲基化：汞的甲基化分为生物甲基化和非生物甲基化两种途径。
生物甲基化是指在微生物的存在下，通过甲基钴胺素作用将无机汞转化为甲基汞的过程；非生物甲基化是指在光的作用下，甲基供体(乙酸根、碘甲烷和氨基酸等)将无机汞转化为甲基汞的过程。
甲基汞的毒性比无机汞大，并会在生物体内积累，经食物链的富集而威胁人类健康。
另外，汞的甲基化过程还会引起水质的恶化。
指能导致中毒人员或动物半数死亡6、半致死剂量：又称半数致死剂量，LD50的剂量。
通过呼吸道吸入的半致死剂量单位是毫克•分/升（mg.min/l）；通过口服和皮肤吸收的半致死剂量单位均是毫克/千克（mg/kg）。
环境化学 第五章 生物体内污染物质的运动过程及毒性
一.生物富集（Bioconcentration）
生物富集——是指生物通过非吞食方式，从 周围环境（水、土壤、大气）蓄积某种元素
或难降解的物质，使其在机体内浓度超过周
围环境中浓度的现象。 生物浓缩系数： BCF= Cb/Ce
二.生物放大（ Biomagnification ）
生物放大——是指在同一食物链上的高营养 级生物，通过吞食低营养级生物蓄积某种元
四、毒作用的过程 (Process of Toxic Action) 1、进入体液 2、毒物与受体进行原发反应 3、引发一系列的病理生理的继发反应
五、毒作用的生物化学机制
(Biochemical Mechanism of Toxic Action)
1、酶活性的抑制
有些有机化合物与酶的共价结合 有些金属离子与含巯基的酶强烈结合 某些金属取代金属酶中的不同金属
损害的最高剂量（浓度）。
毒性单位：
空气中：mg/m3、mg/L，水中： mg/m3、 μg/L 哺乳动物：mg/kg(体重）或mL/kg(体重） 表5-3 化学物质急性毒性分级
毒性分级 小鼠一次经口LD50量/
[mg.(kg小鼠) -1] 小鼠吸入染毒2hLD50 量/[mg.(kg小鼠) -1] 兔经皮LD50量 /[mg.(kg兔) -1]
第五章
生物体内污染物质
的运动过程及毒性
第一节
物质通过生物膜的方式
一．生物膜的结构 二．物质通过生物膜的方式
第一节
物质通过生物膜的方式
一．生物膜的结构 生物膜的构成：是由磷脂双分子层和蛋白质镶 嵌掺杂所形成的流动变动的复杂体。 油脂：
一．生物膜的结构
二．物质通过生物膜的方式 1. 膜孔滤过
第五章 生物体内污染物质的运动过程及毒性.
（4）
（5） （7 （ ） 8）
（9）
（6）
（10） 酶
酶
CH2COOH
（11途径）
(11)三羧酸循环； （12） NO2- ； CO2,H2O （13）硝化。
7.试学作用机理。
8.解释下列名词概念
• 被动扩散：脂溶性物质从高浓度侧向低浓 度侧转移且不需要能量的方式。 • 主动转运：在需要一定的代谢能量下，一 些物质可在低浓度侧与膜上高浓度特异性 蛋白载体结合，通过生物膜，至高浓度侧 解离出原物质。 • 肠肝循环：呈高脂溶性的这些物质由胆汁 排泄，在肠道运行中又重新被吸收的现象 成为肠肝循环。
稳态浓度为 : k a CW
ke kaCW kaCW 0.95 [1 exp(ket )] 得：0.95 × ke = 1－ exp(-2.38k e 10-2t) 0.05 = exp(2.38×10-2t) ;两边取ln得：-2.996 = 2.38×10-2 t ,解得：t = 125.88(h) = 5.25(d)。
第五章 生物体内污染物质 的运动过程及毒性
课后习题讲解
1.解：∵A在鱼体内的起始浓度为零，且在水 中的浓度可视为不变，相当于t→∞时， BCF = Cf/Cw = ka/ke ∴ BCF = ka/ke = 18.76/2.38×10-2 =788.2；
k a CW C f [1 exp(k e t )] ke
2.在通常天然水中微生物讲解丙氨酸的过程如下， 在其括号内填写化学式和生物转化途径名称，并说 明这一转化过程将对水质带来什么影响？
O2 CH3CH(NH2)COOH (1) (3)+(2)
(1) CO2 ；(2) CH3COOH (3) NH3； (4) CoASH; 途 (5) H2O(6)CH3COSCoA 径 (7) HOOCCH2COCOOH ； ） (8) H2O ； (9) CoASH ； (10) CH2COOH ； (13 HOCCOOH
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2、肝胆 • 污染物质的另一个重要排泄途径，是胆汁排泄。 • 胆汁排泄是指主要由消化管及其他途径吸收的污染 物质，经血液到达肝脏后，与胆汁一起分泌→十二 指肠→小肠→大肠→排出体外的过程。 • 少数是原形物质，多数是原形物质在肝脏经代谢转 化而形成的产物。 • 一般水溶性大、脂溶性小的化合物，胆汁排泄好。 • 有些物质由胆汁排泄，在肠道运行中又重新被吸收， 称为肠肝循环。
（2）呼吸管
• 吸收大气污染物的主要途径。
• 其中的大颗粒部分停留在鼻腔、咽喉等部位，通 过喷嚏、进食、吐痰等排出。 • 细颗粒部分可以进入肺部不易复出，其主要吸收 部位是肺泡。
• 肺泡的膜很薄，数量众多，四周布满壁膜极薄、 结构疏松的毛细血管，因此细颗粒中的可溶性部 分经过肺部毛细血管转运进入血液循环。
第二节 污染物质在机体内的转运
• 污染物质在机体内的运动过程包括吸收、 分布、排泄和生物转化。
一、吸收
（1）消化管：
• 是吸收污染物质最主要的途径。
• 一般通过摄取食物和饮水进入体内。
• 消化管的主要吸收部位在小肠，其次是胃。 • 一般污染物脂溶性越强，浓度越高，被消化道吸收 越快。 • 另外，由于胃酸的分泌，一些弱碱性的有机污染物 在胃中呈极性离子态，水溶性增强，脂溶性变差， 不易被吸收，但是弱酸性的有机污染物在胃中容易 被吸收。
沈国舫院士：加快环境污染与健康研究迫在眉睫 • 中国工程院副院长沈国舫院士在2005年11
月8日由中国工程院主办、中国环境监测总 站承办的“环境污染与健康国际研讨会” 开幕式上指出，环境污染不仅影响到我国 经济社会的可持续发展，也突出的影响到 人民群众的健康和生活质量。加快环境污 染与健康的研究已迫在眉睫。
生物浓缩系数：
BCF cb / ce
Cb—某种元素或难降解物质在机体中的 浓度; Ce—某种元素或难降解物质在机体周围 环境中的浓度。
• 影响生物浓缩系数的有关因素： 1、在物质性质方面
主要影响因素是降解性、脂溶性和水溶性。 一般，降解性小、脂溶性高、水溶性低的物 质，生物浓缩系数高。 2、在生物特征方面 影响因素有生物种类、大小、性别、器官、 生物发育阶段等。
• 在一个海洋模式生态系统中研究藤胡、牡 蛎、蛤、蓝蟹和沙蚕等5种动物对钛、锰、 镉、硒、砷、铬、汞等10种重金属的放大 作用，发现藤胡和沙蚕的生物放大能力较 大，牡蛎和蛤次之，蓝蟹最小。
• 生物放大并不是在所有条件下都能发生 如汞和银都被脂首鱼积累，但脂首鱼对汞 有生物放大作用，而对银没有。
三、生物积累
二、分布
• 污染物质常与血液中的血浆蛋白质结合。这种结 合呈可逆性，结合与解离处于动态平衡 。 • 血脑屏障：高脂溶性低解离度的污染物质，容易 通过血脑屏障，由血液迸人脑部，如甲基汞化合 物。 • 污染物质由母体转运到胎儿体内，必须通过由数 层生物膜组成的胎盘，称为胎盘屏障。 • 有些污染物质可与血液的红细胞或血管外组织蛋 白相结合，也会明显影响它们在体内的分布。
吸收速率常数Ka越大，越容易富积，吸收 速率Ra越大，Ra=KaCw 排泄速率常数Ke越大，越不易富积，排泄 速率Re越大，Re=-KeCf 生长速率常数Kg越大，富积浓度越小，稀 释速率Rg越大，Rg=-KgCf
• 所以有：dCf/dt= KaCw-KeCf-KgCf
dCf/dt+(KeCf+KgCf )= KaCw 可得到：Cf=Ce-(Ke+Kg)t+KaCw/(Ke+Kg)
（3）糖类 • 生物膜中含有一定的寡糖类物质。它们大 多与膜蛋白结合，少数与膜脂结合。 • 糖类在膜上的分布是不对称的，全部都处 于细胞膜的外侧。生物膜中组成寡糖的单 糖主要有半乳糖、半乳糖胺、甘露糖、葡 萄糖和葡萄糖胺等。 • 生物膜中的糖类化合物在信息传递和相互 识别方面具有重要作用。
二、物质通过生物膜的方式
t→∞时
• 对于有较高脂溶性和较低水溶性的、以被 动扩散通过生物膜的难降解有机物质，发 现有机物在辛醇-水两相分配系数的对数 (lgKow)与其在生物体中浓缩系数的对数 (lgBCF)间有良好线性关系。 通式为:lgBCF=algKow+b,
二、生物放大
• 生物放大：同一食物链上的高营养级生物， 通过吞食低营养级生物富集某种元素或难 降解物质，使其在机体内的浓度随营养级 数提高而增大的现象。
• 环境铅污染物进入人体的途径有两种：“吸 入”和“食入”。 • 环境中的铅能以粉尘或烟尘的形式经呼吸道 作用于人体，其吸收量与粒径大小有关。 • 在水体和土壤中的铅主要通过饮水和食物经 消化道被人体吸收。进入消化道的铅,仅5— 10%被吸收后经内静脉到达肝脏,一部分由胆 汁排列肠道,随粪排出,一部分进入血循环。
• 生物积累：生物从周围环境和食物链蓄积 某种元素或难降解物质，使其在机体中的 浓度超过周围环境中浓度的现象。 • 水生生物的积累微分速率方程：
dci kaicw ai ,i 1 wi ,i 1ci 1 (kei k gi )ci dt
三、排泄
• 排泄是污染物质及其代谢物质向机体外的转运过 程。排泄器官有肾、肝胆、肠、肺、外分泌等， 而以肾和肝胆为主。 1、肾排泄 • 一般来说，肾排泄是污染物质的一个主要排泄途 径。 • 肾小球毛细血管壁有许多较大的膜孔，大部分污 染物质都能从肾小球滤过;但是，分子量过大的或 与血浆蛋白结合的污染物质，不能滤过仍留在血 液内。这就是一些高分子污染物（PCB）长期富 积人体的原因。
（1）叶片吸附
• 可吸附一些颗粒态污染物，植物叶片越粗糙，比 表面积越大，越能吸附大量污染物。 • 一些植物叶片分泌一些油脂性物质，增加了对气 态污染物的吸附作用。例如云杉、油松、马尾松 能分泌油脂性物质，杨梅、草莓等叶片粗糙，比 表面积大。
（2）叶孔吸收
• 植物呼吸主要通过叶片气孔进行，大量污染物由
（3）皮肤 ：
• 由于皮肤角质层的阻隔，皮肤吸收污染物的能力 较差，只是一些污染物质进人机体的途径。 • 一般水溶性强，分子量低的污染物（例如酚、苯 胺）才可以通过皮肤吸收。
• 但是当皮肤毛孔张开时，一些大分子污染物也可 以通过毛孔进入人体。
对植物而言：主要是叶片吸附、叶孔吸收、根部 吸收三个途径
• 1、膜孔滤过（气态和小分子物质） • 2、被动扩散（高浓度向低浓度） dQ c 费克定律： dt DA x 扩散系数取决于通过物质和膜的性质 • 3、被动易化扩散 • 4、主动转运（钾离子、钠离子） • 5、胞吞和胞饮
被动转运特点：
• 物质从高浓度的一侧，通过膜转运到低浓 度的另一侧。������ • 通过被转运物质本身的扩散作用进行的， 是一个不需要外加能量的自发过程。������ • 许多物质的被动转运过程需要特殊的蛋白 载体帮助。
第五章：生物体内污染物质的运动过程 及毒性
本章重点
• • • • • 污染物的生物富集、放大和积累 耗氧和有毒有机物的微生物降解 元素的微生物转化 微生物对污染物的转化速率 毒物的毒性、联合作用、致突变、致癌及 抑制酶活性
大气圈
水圈
环境污染物
生物圈
人体
土壤圈
环境污染与人体健康之间有哪些联系呢？
美研究称Байду номын сангаас界上40%的死亡缘于环境污 染
四、蓄积
• 机体长期接触某污染物质，若吸收超过排 泄及其代谢转化，则会出现该污染物质在 体内逐增的现象，称为生物蓄积。 • 机体的主要蓄积部位：血浆蛋白、脂肪组 织和骨骼。 • 污染物的蓄积部位与毒性部位不一定相同。 • 蓄积部位中的污染物质，常同血浆中游离 型污染物质保持相对稳定的平衡。
铅污染
《国家环境与健康行动计划(2007年～ 2015年)》
• 2007年11月12日，卫生部、环保总局、发 展改革委和教育部等18个部门联合公布 《计划》中，中国将在环境与健康监测、 健康风险预警和突发事件应急处置等方面 采取多种措施，防控环境污染。并着力展 开环境污染损害赔偿法律制度研究，研究 制订环境污染损害程度鉴定、赔偿程序和 范围等具体赔偿办法及对污染者的法律援 助办法。
此进入植物体内，例如二氧化硫通过通过气孔进 入叶片，被叶肉组织吸收，高浓度的二氧化硫能 导致气孔的开闭功能瘫痪； • 氟化物、臭氧、光化学烟雾有害成分、一些农药 等都能通过气孔进入植物体内；
（3）根部吸收
• 大部分通过植物根部细胞膜的被动扩散吸收，即 当外部污染物浓度大时，可以扩散进入根部细胞， 然后通过蒸腾作用进入植物全身。 • 但是一般在植物根部累积的污染物浓度最大。
• 吸收入人体的铅主要随尿排出,血循环中的 铅进入毛发,测定发铅量可以估计体内铅负 荷水平。
• 铅集中于骨骼，而毒性部位在造血系统、 神经系统及胃肠道等。
第三节 污染物质的生物富集、放大和积 累 一、生物富集
• 生物富集：生物通过非吞食方式，从周围环境蓄 积某种元素或难降解的物质，使其在机体内浓度 超过周围环境中浓度的现象。 • 生物富集作用的研究，在阐明物质在生态系统内 的迁移和转化规律、评价和预测污染物进入生物 体后可能造成的危害，以及利用生物体对环境进 行监测和净化等方面，具有重要的意义。
• 美国康奈尔大学的生态学与农业科学教授 大卫· 皮尔门特带领一支由康奈尔大学研究 生组成的研究队伍详细研究了120篇公开发 表的论文,他们对这些关于人口过剩、营养 失调和环境恶化等因素引发人类疾病的论 文进行了精确的数据统计,之后他们得出了 这个惊人的结论———世界上高达40%的 临床死亡病例是由环境污染所引起的。
4.生物膜的组成： 主要由脂质（主要是磷脂和胆固醇）、 蛋白质和多糖类组成。另有少量的水和金 属离子。 生物膜的组成，因膜的种类不同而有较 大的差别。
（1）磷脂双分子层 磷脂双分子层既有疏水基团，又有亲水基团。 亲水的头部处于水相，疏水的尾部朝向中央 。
（2）蛋白质 • 生物膜中的蛋白质约占细胞蛋白总量的 20%～30%，它们或是单纯的蛋白质,或是 与糖、脂结合形成的结合蛋白。 • 根据它们与膜脂相互作用的方式及其在膜 中的排列部位，可以大体分为两类：外在 蛋白与内在蛋白 。 • 不同生物膜所具有的不同生物学功能主要 是由于所含膜蛋白的种类和数量的不同。