环境生物学(南开大学) 第二章 污染物在生态系统中的行为
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环境生物学
环境生物学环境生物学复习大纲绪论一、环境与环境问题二、环境科学概述三、环境生物学概述重点：掌握环境生物学的定义，环境生物学任务、研究对象及研究方法。
第一章环境污染物在生态系统中的行为第一节环境污染概述第二节污染物在环境中的迁移与转化第三节污染物在生物体内的生物转运和生物转化一、生物转运二、污染物在体内的生物转化第四节环境污染物在生物体内的浓缩、积累与放大一、生物浓缩二、生物积累三、生物放大四、生物浓缩系数第五节生物对污染物在环境中行为的影响一、生物引起的环境污染二、金属的生物转化重点：要求掌握环境污染物在环境中的迁移与转化、在生物体内的生物转运和生物转化以及在生物体内的浓缩、积累与放大。
思考题1.名词解释：环境污染、环境生物效应、污染源、污染物、优先控制污染物、污染物形态、污染物迁移、污染物转化、生物污染、生物转运、生物浓缩、生物积累、生物放大。
2.污染物在环境中的迁移方式和转化途径。
3.什么是生物转运？污染物透过细胞膜的方式。
4.什么是污染物在体内的生物转化？生物转化过程和主要反应。
5.什么是生物浓缩、生物积累、生物放大和浓缩系数，前三者有何区别。
6.生物对环境有哪些污染效应？其污染后果如何？第二章污染物对生物的影响第一节污染物在生物化学和分子水平上的影响一、对生物机体酶的影响二、对生物大分子的影响第二节污染物在细胞和器官水平上的影响第三节污染物在个体水平上的影响第四节污染物在种群和群落水平的影响第五节化学污染物对生物的联合作用重点：要求掌握环境污染物在不同水平上对生物体的影响规律；污染物对生物体的联合作用。
思考题1.名词解释：酶的诱导作用、靶器官、环境激素、行为毒性、优势种、敏感种、种的多样性、协同作用、相加作用、独立作用、拮抗作用2.何为酶的诱导和抑制作用？目前研究较多的诱导酶有哪一些？酶的抑制作用可以分为几种类型，举例说明酶的抑制作用。
3.污染对生物大分子蛋白质、DNA和脂肪的影响如何？金属硫蛋白有哪些作用？4.污染物在细胞水平上的影响有哪些？5.什么是行为毒性？污染物对水生生物行为的影响。
环境生物学-2污染物的生物转运与生物转化
15
二、污染物在体内的生物转化
（二）生物转化的过程
外源性化合物
过程I （相I反应） 排出体外 一级代谢物 过程II （相II反应）
结合产物 （二级代谢）
毒害作用
图1－5 生物转化过程示意图
16
二、污染物在体内的生物转化
（二）生物转化的过程 1. 相I反应 微粒体 （1）氧化反应：在混合功能氧化酶系的催化下进行的反应。 （Microsome）
细
菌 ——假单胞菌、邻单胞菌、黄单胞菌、产碱单胞菌、
产碱杆菌、微球菌、大多数固氮菌
放线菌——诺卡氏菌
B.
降解途径
COOH C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C 末端氧化 β -氧化、脱磺基 苯甲酸 CH2COOH SO3
-
开环分解
CO2 + H2O
苯乙酸
25
3）典型含氮有机物
种类：氰化物、乙腈、丙腈、正丁腈、丙烯腈等腈类化合 物及硝基化合物 水中来源：化工腈纶废水、国防工业废水、电镀废水等。 危害：生物毒害 、环境积累
环境生物学
环境污染物在生态系统中的行为
1
详细介绍污染物进入生物机体途径、在体 内的生物转化、浓缩、积累、放大及其机 理
教材：孔繁翔
主编，环境生物学，2000，高等教育出版社，北京
2
第三节 污染物在生物体内 的生物转运和生物转化
3
生物转运（Bio-transport）——指环境污染物经 各种途径和方式同生物机体接触而被吸收、分布 和排泄等过程的总称。
用途：稳定剂（润滑油、绝缘油、增塑剂、油漆、热 载体、油墨等都含有）
危害：急性中毒；是一种致癌因子。 降解菌：产碱杆菌、不动杆菌、假单胞菌、芽孢杆菌 以及沙雷氏菌的突变体。 降解机理：如，对二氯苯的微生物转化，酶的催化脱 氯是关键步骤
第二章污染物在生态系统中的行为
可使有毒化合物某些功能基团失活。 大多数化合物通过结合反应，水溶性增加，
很快由肾脏排出，是一种解毒反应。
结合反应的主要类型
结合反应类型 结合物 葡萄糖醛酸化 UDPGA
异物或一级代谢物
酚、醇、羧酸、胺、磺胺、 硫醇
硫酸化
PAPS
酚、芳香胺、醇
甲基化
SAM
多元酚、硫醇、胺、N-杂环
化合物
乙酰化
乙酰辅酶A 胺、芳香胺、氨基化合物
KBCF＝物质在生物体内的浓度/物质在环境 介质中的浓度
2. 生物积累（Bioaccumulation）
指生物在其整个代谢活跃期间通过吸收、吸 附、吞食等各种过程，从周围环境中蓄积某 些元素或难分解化合物，以致随着生长发育， 浓缩系数不断增大的现象，又称生物学积累。
牡蛎在50µg／L氯化汞中，7d、14d、19d、 42d的浓缩系数 500、700、800、1200
一、生物转化
（一）概念biotransformation
生物转化指外源化合物进入生物机体后在有关酶 系统的催化作用下的代谢变化过程。
（二）生物转化的过程
排出体外
外源性化合物
过程I （相I反应）
一级代谢物
毒害作用
过程II （相II反应）
结合产物 （二级代谢物）
图 生物转化过程示意图
相I过程（反应）
胞内转移
四、生物吸收的机制：跨膜运输
透过细胞膜的方式
1、扩散：不消耗能量
简单扩散：高—低，脂溶性 滤过：亲水性孔道（通道蛋白），水溶性 协助扩散：载体，高—低
2、主动运输：生物膜有主动选择性、载 体
低—高，消耗能量
3、胞吞（吞噬）和胞饮作用
污染物透过细胞膜的方式
很快由肾脏排出，是一种解毒反应。
结合反应的主要类型
结合反应类型 结合物 葡萄糖醛酸化 UDPGA
异物或一级代谢物
酚、醇、羧酸、胺、磺胺、 硫醇
硫酸化
PAPS
酚、芳香胺、醇
甲基化
SAM
多元酚、硫醇、胺、N-杂环
化合物
乙酰化
乙酰辅酶A 胺、芳香胺、氨基化合物
KBCF＝物质在生物体内的浓度/物质在环境 介质中的浓度
2. 生物积累（Bioaccumulation）
指生物在其整个代谢活跃期间通过吸收、吸 附、吞食等各种过程，从周围环境中蓄积某 些元素或难分解化合物，以致随着生长发育， 浓缩系数不断增大的现象，又称生物学积累。
牡蛎在50µg／L氯化汞中，7d、14d、19d、 42d的浓缩系数 500、700、800、1200
一、生物转化
（一）概念biotransformation
生物转化指外源化合物进入生物机体后在有关酶 系统的催化作用下的代谢变化过程。
（二）生物转化的过程
排出体外
外源性化合物
过程I （相I反应）
一级代谢物
毒害作用
过程II （相II反应）
结合产物 （二级代谢物）
图 生物转化过程示意图
相I过程（反应）
胞内转移
四、生物吸收的机制：跨膜运输
透过细胞膜的方式
1、扩散：不消耗能量
简单扩散：高—低，脂溶性 滤过：亲水性孔道（通道蛋白），水溶性 协助扩散：载体，高—低
2、主动运输：生物膜有主动选择性、载 体
低—高，消耗能量
3、胞吞（吞噬）和胞饮作用
污染物透过细胞膜的方式
第二章环境污染物在生态系统中的行为 第一节环境污染概述
¾ 一氧化碳与血红蛋白中的Fe2+具有高度亲和力
外来化合物在体内的贮存库
长期接触毒物时，若吸收＞解毒+排泄速 度，将出现毒物在体内逐渐增多的现象， 当毒物对蓄积地点相对无害时，此时蓄积 地点就被称为贮存库如铅蓄积与骨骼，但其作用
部位是造血系统、神经系统和胃肠道
对急性毒性有保护作用，但成为慢性中毒的一个 重要条件
各种途径透过机体的生物膜而进入血液的
过程
环境化学物
消化道 呼吸道
皮肤
注射
毒理学试验
复
习
消化道吸收 最主要的途 径，饮水和进
入食物链的环 境污染物
消化道
部位：可在消化道的任何部位，主要在小肠（有机
碱）、胃（有机酸）
方式：主要胃简单扩散，也有滤过与主动运输 影响因素：
消化道中的酶类、菌丛、pH 胃肠运动 消化道中食物 化合物物理性质：浓度、脂溶性、水溶性
外来化合物在体内的四种贮存库
血浆蛋白：亲脂性的有机物（特别是具有大的亲脂性
基团的有机酸、有机碱），结合可逆（主要是氢键、离子键、 范氏键），并且平衡会被打破
肝、肾：浓度远超过血浆，肝脏富集毒物的能力与其主
动转运系统和肝细胞内蛋白结合能力有关。举例含巯基蛋白
脂肪组织：脂/水分配系数大的毒物，如DDT、PCB
高铁血红蛋白nhoh苯胺n羟基苯胺2乙酰氨基芴的代谢产物n羟2乙酰氨基芴可与硫酸结合形成致癌作用较强的硫烷基金属脱烷基反应pbc可引起与脑组织中5羟色胺积聚毒性增强s氧化rsrrsorrso某些有机磷化合物可进行如杀虫剂内吸磷甲拌磷氨基甲酸酯类杀虫剂药物氯丙嗪等脱硫反应rorororo某些有机磷化合物可进行将ps变为po氧化脱卤反应hxrchohrcho卤代烃类化合物可先形成不稳定的中间代谢产物即卤代醇类化合物再脱去卤族元素如ddt可脱卤反应生产dde和dda氧化脱氨邻近氮原子的碳原子经mfos氧化脱去氨基形成丙酮类化合物其中间代谢产物为甲醇胺类化合物21醇类氧化醇脱氢酶rchohnadrchonadh醇类醛类醛类氧化醛脱氢酶rchorcoohnad醛类酸类乙醇的毒性主要来自于乙醛如体内醛脱氢酶较低可导致饮酒后乙醛聚积引起酒精中毒单胺和二胺氧化胺氧化酶rch主要存在于线粒体中可催化单胺类和二胺类氧化反应形成醛类1硝基还原nhohnh硝基苯亚硝基苯苯胺含氮基团还原反应2偶氮还原反应3n氧化物还原烟碱和吗啡形成烟碱n氧化物吗啡n氧化物致癌含卤素基团还原反应还原脱卤ccl在体内被nadph细胞色素p450还原酶催化还原形成三氯甲烷自由基ccl
外来化合物在体内的贮存库
长期接触毒物时，若吸收＞解毒+排泄速 度，将出现毒物在体内逐渐增多的现象， 当毒物对蓄积地点相对无害时，此时蓄积 地点就被称为贮存库如铅蓄积与骨骼，但其作用
部位是造血系统、神经系统和胃肠道
对急性毒性有保护作用，但成为慢性中毒的一个 重要条件
各种途径透过机体的生物膜而进入血液的
过程
环境化学物
消化道 呼吸道
皮肤
注射
毒理学试验
复
习
消化道吸收 最主要的途 径，饮水和进
入食物链的环 境污染物
消化道
部位：可在消化道的任何部位，主要在小肠（有机
碱）、胃（有机酸）
方式：主要胃简单扩散，也有滤过与主动运输 影响因素：
消化道中的酶类、菌丛、pH 胃肠运动 消化道中食物 化合物物理性质：浓度、脂溶性、水溶性
外来化合物在体内的四种贮存库
血浆蛋白：亲脂性的有机物（特别是具有大的亲脂性
基团的有机酸、有机碱），结合可逆（主要是氢键、离子键、 范氏键），并且平衡会被打破
肝、肾：浓度远超过血浆，肝脏富集毒物的能力与其主
动转运系统和肝细胞内蛋白结合能力有关。举例含巯基蛋白
脂肪组织：脂/水分配系数大的毒物，如DDT、PCB
高铁血红蛋白nhoh苯胺n羟基苯胺2乙酰氨基芴的代谢产物n羟2乙酰氨基芴可与硫酸结合形成致癌作用较强的硫烷基金属脱烷基反应pbc可引起与脑组织中5羟色胺积聚毒性增强s氧化rsrrsorrso某些有机磷化合物可进行如杀虫剂内吸磷甲拌磷氨基甲酸酯类杀虫剂药物氯丙嗪等脱硫反应rorororo某些有机磷化合物可进行将ps变为po氧化脱卤反应hxrchohrcho卤代烃类化合物可先形成不稳定的中间代谢产物即卤代醇类化合物再脱去卤族元素如ddt可脱卤反应生产dde和dda氧化脱氨邻近氮原子的碳原子经mfos氧化脱去氨基形成丙酮类化合物其中间代谢产物为甲醇胺类化合物21醇类氧化醇脱氢酶rchohnadrchonadh醇类醛类醛类氧化醛脱氢酶rchorcoohnad醛类酸类乙醇的毒性主要来自于乙醛如体内醛脱氢酶较低可导致饮酒后乙醛聚积引起酒精中毒单胺和二胺氧化胺氧化酶rch主要存在于线粒体中可催化单胺类和二胺类氧化反应形成醛类1硝基还原nhohnh硝基苯亚硝基苯苯胺含氮基团还原反应2偶氮还原反应3n氧化物还原烟碱和吗啡形成烟碱n氧化物吗啡n氧化物致癌含卤素基团还原反应还原脱卤ccl在体内被nadph细胞色素p450还原酶催化还原形成三氯甲烷自由基ccl
环境生物学环境污染物在生态系统中行为
• 物理－化学迁移
– ★污染物在环境中迁移的最重要的形式。 – （1）溶解－沉淀作用、络合－螯合作用、吸
附－解吸作用、氧化－还原作用、水解作用 – （2）化学分解、光化学分解、生物化学分解
• 生物迁移
– 例：生物通过食物链对重金属的放大积累作用
影响迁移的因素：
• 内部因素
– 污染物自身的物理化学性质：组成该物质的元 素所具有的组成化合物的能力、形成不同的电 价离子能力、水解能力、形成络合物的能力、 被胶体吸附的能力
– 主要针对下列污染物：有毒有机化学污染物、生
1989年4月我国环保局提出了适合中国国情的“水中 优先控制污染物”名单，包括14类68种有毒化学污染 物，其中58种有机毒物见表。
邻苯二甲酸酯
• 邻苯二甲酸酯，是邻苯二甲酸形成酯类的 统称，常用种类达20余种，常温下为无色 透明的油状液体，难溶于水，易溶于甲醇、 乙醇、乙醚等多种有机溶剂。邻苯二甲酸 酯可通过呼吸道、消化道和皮肤吸收进入 人体。
•
污 染 物 在 水 生 生 态 系 统 中 的 分 布
•
污 染 物 在 陆 生 生 态 系 统 中 的 分 布
•
汞 形 态 的 分 布
1.2.3 污染物在环境中的转化 （Transformation of Pollutant）
• 转化的定义 – 指污染物在环境中通过物理、化学或生物的作用改变形 态或转变成另一种物质的过程。
– 有害物质或因子进入环境，并在环境中扩散、迁移、转化， 使环境系统结构与功能发生变化，对人类以及其他生物的生 存和发展产生不利影响的现象。
– 通常指人类活动所引起的环境质量下降而有害于人类及其它 生物的正常生存和发展的现象。
– 自然过程引起的同类现象称为自然突变或异常。
– ★污染物在环境中迁移的最重要的形式。 – （1）溶解－沉淀作用、络合－螯合作用、吸
附－解吸作用、氧化－还原作用、水解作用 – （2）化学分解、光化学分解、生物化学分解
• 生物迁移
– 例：生物通过食物链对重金属的放大积累作用
影响迁移的因素：
• 内部因素
– 污染物自身的物理化学性质：组成该物质的元 素所具有的组成化合物的能力、形成不同的电 价离子能力、水解能力、形成络合物的能力、 被胶体吸附的能力
– 主要针对下列污染物：有毒有机化学污染物、生
1989年4月我国环保局提出了适合中国国情的“水中 优先控制污染物”名单，包括14类68种有毒化学污染 物，其中58种有机毒物见表。
邻苯二甲酸酯
• 邻苯二甲酸酯，是邻苯二甲酸形成酯类的 统称，常用种类达20余种，常温下为无色 透明的油状液体，难溶于水，易溶于甲醇、 乙醇、乙醚等多种有机溶剂。邻苯二甲酸 酯可通过呼吸道、消化道和皮肤吸收进入 人体。
•
污 染 物 在 水 生 生 态 系 统 中 的 分 布
•
污 染 物 在 陆 生 生 态 系 统 中 的 分 布
•
汞 形 态 的 分 布
1.2.3 污染物在环境中的转化 （Transformation of Pollutant）
• 转化的定义 – 指污染物在环境中通过物理、化学或生物的作用改变形 态或转变成另一种物质的过程。
– 有害物质或因子进入环境，并在环境中扩散、迁移、转化， 使环境系统结构与功能发生变化，对人类以及其他生物的生 存和发展产生不利影响的现象。
– 通常指人类活动所引起的环境质量下降而有害于人类及其它 生物的正常生存和发展的现象。
– 自然过程引起的同类现象称为自然突变或异常。
《环境生物学》_课后习题答案及复习重点
环境生物学第一章环境污染的生物效应1.概念解释环境污染：有害物质或因子进入环境，并在环境中扩散、迁移、转化，使环境系统的结构和功能发生改变，对人类以及其它生物的生存和发展产生不利影响的现象。
环境生物效应：各种环境因素变化而导致生态系统变异的效果。
污染源：向环境排放有害物质或对环境产生有害物质的场所、设备和装置。
或造成环境污染的污染物发生源。
污染物：进入环境后使环境的正常组成结构、状态和性质发生变化，直接或间接有害于人类生存和发展的物质，是造成环境污染的重要物质组成。
优先控制污染物：由于有毒物质品种繁多，不可能对每一种污染物都制定控制标准，因而提出的在众多污染物中筛选出潜在危险大的作为优先研究和控制的对象。
污染物形态：环境中污染物的外部形状、化学组成和内部结构的表现形式。
污染物迁移：污染物在环境中发生的空间位置的移动及其引起的富集、分散、消失的过程。
污染物转化：污染物在环境中通过物理、化学或生物的作用改变形态或转变为另一种物质的过程。
2.污染物在环境中的迁移方式和转化途径。
迁移方式：机械迁移（水、气、重力）；物理化学迁移（最重要的形式）；生物迁移（吸收、代谢、生长、死亡等）。
转化途径（转化形式有物理、化学、生物转化）在大气中，以光化学氧化、催化氧化反应为主；在水体中，氧化还原作用，配合作用，生物降解作用；在土壤中，生物降解为主。
3.什么是生物转运？污染物透过细胞膜的方式。
生物转运：环境污染物经各种途径和方式同生物机体接触而被吸收、分布和排泄等过程的总称。
方式：被动转运（简单扩散和滤过）；特殊转运（主动运输和易化扩散）；胞饮作用（吞噬作用）。
4.什么是污染物在体内的的生物转化？生物转化过程和主要反应。
污染物在体内的的生物转化：外源化合物进入生物机体后在有关酶系统的催化作用下的代谢变化过程。
过程：一般分为I、II两个连续的作用过程。
在过程I（相I反应）中，外源化合物在有关酶系统的催化下经由氧化、还原或水解反应改变其化学结构，形成某些活性基团或进一步使这些活性基团暴露。
环境生物学南开大学第二章污染物在生态系统中的行为
23
相Ⅰ反应 相Ⅱ反应 （相Ⅲ反应）
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12
生物转化过程示意图
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13
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14
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15
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16
பைடு நூலகம்
3. 钝化与活化
解毒：一般规律 增毒：普遍存在
4. 转化的生物学差异：酶体系不同
个体，性别，年龄，健康； 物种
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17
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二、形态与分布 1、 形态：外部形态、化学组成及内部结构；
form：外观（形式）；species：内在 2、 分布：在环境空间的浓度分布和不同形态、不 同相态之间的分布。
动态平衡 扩散：离开某系统
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6
第二节 污染物的迁移与转化
三、 转化 transformation 通过物理、化学、生物作用改变形态或转变 成另一种物质的过程。 1、 大气中转化：主要是化学作用 2、 水体中转化：主要是生化作用 3、 土壤中转化：生物降解起重要作用
环境生物学
第二章 污染物在生态系统中的行为
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1
第一节 概述
一、环境污染
1、定义：人类活动 质量下降 有害于人和生物 2、类型与特点：据目的、角度划分 3、环境效应：分为环境生物效应、环境化学效应
和环境物理效应
4、公害与公害病：public nuisance (disease)
严重污染，可引起生态和人健康损害。 公害病特点：疾患，长期，新病种，法律意义
完整版课件ppt
4
第二节 污染物的迁移与转化
一、污染物的迁移 空间位置的相对移动及其引起的富集、分散和消失 过程。也称转运（移）--一般指近距离 1、 迁移方式
第二章污染物的环境生态行为
3) 皮肤接触：简单扩散 1个月后，90％分布在骨中 第四节 外源化学物的生物蓄积 与生物放大 环境化学物通过各种途径透过生物机体的生物膜进入体液的过程称为吸收
➢影响污染物转化的因素：①污染物本身 转运进入肾小管管腔，需借助转运系统
第二章污染物的环境生态行为 外源化学物及其代谢产物由机体向外转运的过程，是物质代谢过程中最后一个重要环节。 主动重吸收：葡萄糖、氨基酸、肽类以及
一种物质的过程—污染物的转化 外源化学物使某些代谢酶系的活力增强或酶的含量增加，并因此促进外源化学物的转化过程，这种现象称为酶的诱导效应
指污染物的外部形状、化学组成和内部结构在环境中的表现形式。 影响植物根部对环境化学物吸收的因素 物质在环境介质中的浓度 影响因素：①肺泡和血浆中的浓度差；
➢迁移、转化同时进行 氧化反应：(非)微粒体混合功能氧化酶系
• 呼吸道：肺循环，即静脉血－右心房－右心室－
肺动脉－肺部毛细血管（物质交换）－（物质交换 后变成动脉血）－肺静脉－左心房－左心室
• 皮肤：体液－毛细血管 －（物质交换后变成静脉
血）－各级静脉－右心房－右心室－肺循环－左心 房－左心室
影响环境化学物分布的因素：
①血流量：肝脏、肾脏 ②亲和力：
铅染毒， 2h 50％分布在肝脏；1个月后，90 ％分布在骨中
动
经肺随同呼出气排泄
物
其他排泄途径
（1）经肾脏随同尿液排出
➢1）肾小球滤过
毛细血管壁有直径7～10nm的微孔; < 6万Da
➢2）肾小管重吸收 ➢3）肾小管的排泌作用
➢（1）肾小球滤过
远曲小管
近曲小管 （75％）
➢（2）肾小管重吸收
被动重吸收：水、无机离子、外源化学物 主动重吸收：葡萄糖、氨基酸、肽类以及
➢影响污染物转化的因素：①污染物本身 转运进入肾小管管腔，需借助转运系统
第二章污染物的环境生态行为 外源化学物及其代谢产物由机体向外转运的过程，是物质代谢过程中最后一个重要环节。 主动重吸收：葡萄糖、氨基酸、肽类以及
一种物质的过程—污染物的转化 外源化学物使某些代谢酶系的活力增强或酶的含量增加，并因此促进外源化学物的转化过程，这种现象称为酶的诱导效应
指污染物的外部形状、化学组成和内部结构在环境中的表现形式。 影响植物根部对环境化学物吸收的因素 物质在环境介质中的浓度 影响因素：①肺泡和血浆中的浓度差；
➢迁移、转化同时进行 氧化反应：(非)微粒体混合功能氧化酶系
• 呼吸道：肺循环，即静脉血－右心房－右心室－
肺动脉－肺部毛细血管（物质交换）－（物质交换 后变成动脉血）－肺静脉－左心房－左心室
• 皮肤：体液－毛细血管 －（物质交换后变成静脉
血）－各级静脉－右心房－右心室－肺循环－左心 房－左心室
影响环境化学物分布的因素：
①血流量：肝脏、肾脏 ②亲和力：
铅染毒， 2h 50％分布在肝脏；1个月后，90 ％分布在骨中
动
经肺随同呼出气排泄
物
其他排泄途径
（1）经肾脏随同尿液排出
➢1）肾小球滤过
毛细血管壁有直径7～10nm的微孔; < 6万Da
➢2）肾小管重吸收 ➢3）肾小管的排泌作用
➢（1）肾小球滤过
远曲小管
近曲小管 （75％）
➢（2）肾小管重吸收
被动重吸收：水、无机离子、外源化学物 主动重吸收：葡萄糖、氨基酸、肽类以及
环境生物学污染物环境行为-精选文档
1
Cf Cw
∞时则 =
K 1K K1 K
1
K
1
K
五 生物对污染物在环境中行为的影响
一、微生物能降解污染物可以减轻污染物对环 境的影响 微生物定义：是指体积很微小的生物的总称。 以um计量, 只有在显微镜下才能看到。包括细 菌、真菌、藻类、病毒物.
二、微生物的分布
(1)大气中：存在着各种各样的病原性微生物和 细菌。乙肝病毒，结合杆菌，流感病毒。(2)水 体中：江、河、湖、海、沼泽、池塘、地下水 中也存在大量的细菌，藻类和病毒。霍乱、痢 疾、伤寒主要流行病是由于水中病源微生物引 起的水传播疾病。 (3)土壤：微生物大本营 (4)生物体内、体外：如牛皮鲜，香港脚是由于 真菌寄生于人体表皮而形成的。地球表层任何 地方都有它们的“足迹”。
污染物在生物体内的分布
一、生物污染的途径 （一）表面附着 （二）生物吸收 1.植物吸收 2.动物吸收
二、污染物在生物体内的分布和蓄积
（一）污染物在植物体内的分布 （二）污染物在动物体内的分布
分布规律： （1）能溶解于体液的物质，如钠、钾、锂、氟、 氯、溴等离子，在体内分布比较均匀。 （2）镧、锑、钍等三价和四价阳离子，水解后 生成胶体，主要蓄积于肝或其他网状内皮系统。 （3）与骨骼亲和性较强的物质，如铅、钙、钡、 锶、镭、铍等二价阳离子在骨骼中含量较高。 （4）对某一种器官具有特殊亲和性的物质，则 在该种器官中蓄积较多。如碘对甲状腺，汞、铀 对肾脏有特殊亲和性。 （5）脂溶性物质，如有机氯化合物（六六 六、 DDT等），易蓄积于动物体内的脂肪中。
和环境中该物质浓度的比值。
生物浓缩程度的大小与物质本身的性质以 及生物和环境等因素相关。
Cf Cw
∞时则 =
K 1K K1 K
1
K
1
K
五 生物对污染物在环境中行为的影响
一、微生物能降解污染物可以减轻污染物对环 境的影响 微生物定义：是指体积很微小的生物的总称。 以um计量, 只有在显微镜下才能看到。包括细 菌、真菌、藻类、病毒物.
二、微生物的分布
(1)大气中：存在着各种各样的病原性微生物和 细菌。乙肝病毒，结合杆菌，流感病毒。(2)水 体中：江、河、湖、海、沼泽、池塘、地下水 中也存在大量的细菌，藻类和病毒。霍乱、痢 疾、伤寒主要流行病是由于水中病源微生物引 起的水传播疾病。 (3)土壤：微生物大本营 (4)生物体内、体外：如牛皮鲜，香港脚是由于 真菌寄生于人体表皮而形成的。地球表层任何 地方都有它们的“足迹”。
污染物在生物体内的分布
一、生物污染的途径 （一）表面附着 （二）生物吸收 1.植物吸收 2.动物吸收
二、污染物在生物体内的分布和蓄积
（一）污染物在植物体内的分布 （二）污染物在动物体内的分布
分布规律： （1）能溶解于体液的物质，如钠、钾、锂、氟、 氯、溴等离子，在体内分布比较均匀。 （2）镧、锑、钍等三价和四价阳离子，水解后 生成胶体，主要蓄积于肝或其他网状内皮系统。 （3）与骨骼亲和性较强的物质，如铅、钙、钡、 锶、镭、铍等二价阳离子在骨骼中含量较高。 （4）对某一种器官具有特殊亲和性的物质，则 在该种器官中蓄积较多。如碘对甲状腺，汞、铀 对肾脏有特殊亲和性。 （5）脂溶性物质，如有机氯化合物（六六 六、 DDT等），易蓄积于动物体内的脂肪中。
和环境中该物质浓度的比值。
生物浓缩程度的大小与物质本身的性质以 及生物和环境等因素相关。
1环境污染物在生态系统中的行为
屏障
2.2 污染物的生物转运
• 污染物的排泄：进入机体的污染物及其代谢
转化产物被机体清除的过程 – 肾脏排泄 – 随同胆汁排泄 – 其它排泄途径 • 呼出气体、汁液，乳汁排出等
2.3 污染物的生物转化
• 生物转化（Biotransformation）：
– 外源化合物（Xenobiotic）进入生物机体后 在有关酶系统的催化作用下的代谢变化过程。
• 浓缩系数（Bioconcentration Factor, BCF）：
– 某种物质在生物机体内的浓度和环境的浓度的比值
3.2 生物积累
• 生物积累（Bioaccumulation）：
– 生物在其代谢活跃期蓄积的某些元素或难分解的化 合物，随着生长发育，浓缩系数不断增大的现象。
• 生物积累只有当摄取量（吸收）大于消除量
• 生活污染源
– 消耗能源排除的废气 – 生活污水 – 垃圾等固体废弃物
1.3 污染物
• 污染物（Pollutant）：
– 进入环境后使环境的正常组成结构、状态和 性质发生变化、直接或间接有害于人类生存 和发展的物质
产品 生产资料 自然界
劳动 科技 劳动 科技 消费
废物
废物 生活资料
人的消费 新陈代谢
. 生 物 放 大
第四节 生物对污染物在环境中行为的影响
• 生物污染的概念
• 环境中的病原微生物
– 空气和水体中的微生物污染
• 水体的富营养化
• 微生物代谢产物与环境污染 • 微生物毒素
• 金属的生物转化
4.1 生物污染的概念
• 生物污染（Biological Pollution）：
– 对人和生物有的微生物、寄生虫等病原体 污染水、气、土壤和食品，影响生物产量和 质量，危害人类健康，即生物引起的污染。
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第五节 生物对污染物环境行为的影响
一、生物污染
1. 病原微生物：病毒、细菌 2. 水体富营养化：原因、现象、后果 3. 花粉：过敏反应 4. 生物产物：代谢（转化）物、毒素
二、金属的生物转化
1. 氧化、还原：不同微生物（生态位） 2. 有机化：生物的自身保护机制 甲（乙）基化、金属硫（巯）蛋白（metallothionein)
第一节 概述
二、污染源
1、特点：污染源和环境资源相互依存、相互 转化、是利用环境资源的主要场所 2、类型：点源 面源(非点源)
第一节 概述
三、优先(控制)污染物：潜在危害大（生态风险大） 1、环境中存在量较大 2、 高毒性污染物（非急性毒性） 难降解、具有生物积累性 三致效应(致癌、致畸、致突变) 3、环境激素 微量，效应复杂 效应时间长，影响种群 “非优先”－新型污染物
一、生物浓缩(BC) 1、概念：体内/环境中 2、特点 是物化过程 直接吸收，基本属于简单扩散 与体内亲和力、外界条件有关 3. BCF：达到平衡时的比值
？生物浓缩 简单扩散
第四节 污染物在生物体内的浓缩、 积累与放大
二、生物放大(BM) 1、概念：体内/食物内 2、特点 间接吸收 生物学过程 达到平衡时间长，有波动。 与年龄、脂肪量有关
环境生物学
第二章 污染物在生态系统中的行为
第一节 概述
一、环境污染
1、定义：人类活动 质量下降 有害于人和生物 2、类型与特点：据目的、角度划分 3、环境效应：分为环境生物效应、环境化学效
应和环境物理效应
4、公害与公害病：public nuisance (disease)
严重污染，可引起生态和人健康损害。 公害病特点：疾患，长期，新病种，法律意义
第二节 污染物的迁移与转化
三、 转化 transformation 通过物理、化学、生物作用改变形态或转变 成另一种物质的过程。 1、 大气中转化：主要是化学作用 2、 水体中转化：主要是生化作用 3、 土壤中转化：生物降解起重要作用
第三节 体内的转运和转化
一、生物转运 环境污染物经各种途径和方式同生物体 接 触而被吸收、分布和排泄等过程的总称。 1、穿膜过程
第四节 污染物在生物体内的浓缩、 积累与放大
三、生物积累(BA)
1. 概念：体内后期/体内前期（浓缩 + 放大） 2. 特点：不同动物，比例不同
四、外来物动力学
0级动力学过程：物质的转运速率与浓度无关，是恒定值。 一级动力学过程：物质的转运速率与所在部位的量（或浓 度）的一次方成正比。 二级动力学过程：两种物质参与反应，非线形。 速率：mg/min. 速率常数：K=总量（浓度）/速率= mg/（mg/min.）=min.-1 一室模型：
第三节 体内的转运和转化
二、转化 1、概念：外源化合物进入生物体后在有关 酶系统的催化作用下的代谢变化过程。 2、过程 相Ⅰ反应 相Ⅱ反应 （相Ⅲ反应）
生物转化过程示意图
3. 钝化与活化
解毒：一般规律
增毒：普遍存在
4. 转化的生物学差异：酶体系不同
个体，性别，年龄，健康；
物种
第四节 污染物在生物体内的浓缩、 积累与放大
a、被动转运：物理作用 ，简单扩散，滤过 b、特殊转运：生物作用，异化扩散，主动转运 c、内吞作用（endocytosis）：生物膜变形，胞 饮，吞噬
第三节 体内的转运和转化
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第三节 体内的转运和转化
第三节 体内的转运和转化
2、 吸收 污染物透过生物膜进入血液循环的过程，或指污染物透 过细胞膜进入细胞的过程（相对于吸附）。 生物可利用性(Bioavailability): 环境化学/环境生物学 化学物被生物体吸收和可能产生毒性的机会（Alexander, 2000) 生物有效性（Bioeffectivity): 环境生物学 3、 分布 环境污染物随血液或其它液体的流动，分散到全身个组 织细胞的过程。 屏障：细胞多层、密致 4、 排泄：肾脏排泄为主，还有胆汁排泄（乳化作用）。
第二节 污染物的迁移与转化
一、污染物的迁移 空间位置的相对移动及其引起的富集、分散和消失 过程。也称转运（移）--一般指近距离 1、 迁移方式 a、机械迁移 b、物-化迁移 c、生物迁移：个体内（生物转运）
沿食物链
? 生物携带
第二节 污染物的迁移与转化
2、 影响因素 a、内部：污染物自身的性质 b、外部：环境条件、颗粒物、有机质、气候等 二、形态与分布 1、 形态：外部形态、化学组成及内部结构； form：外观（形式）；species：内在 2、 分布：在环境空间的浓度分布和不同形态、不 同相态之间的分布。 动态平衡 扩散：离开某系统