生态毒理学中环境污染物的生物转化和分解机制
第三章 生态毒物在环境中的迁移和转化
三、生物过程： 生物体吸收、生物代谢等。 汞在环境中迁移转化过程
5、吸附作用 吸附作用是发生在固体或液体表面对其他物 质的一种吸着现象，也是影响污染物在环境 中迁移转化的重要作用力。
如胶体颗粒吸附作用
表面吸附、离子交换吸附和专属吸附等
表面吸附： 表面吸附 物理吸附 ，由于胶体表面具有巨大的比表 面和表面能，因此固液界面存在表面吸附作用。胶 体表面积越大，吸附作用越强。 离子交换吸附： 离子交换吸附：环境中大部分胶体带负电荷，容易吸 附各种阳离子。胶体每吸附一部分阳离子，同时也 放出等量的其他阳离子，这种作用称为离子交换吸 附作用，属于物理化学吸附。该反应是可逆反应， 不受温度影响，交换能力与溶质的性质、浓度和吸 附剂的性质有关。
2、水的机械性迁移 包括在水中的自由扩散作用和被水流搬运的 作用。 3、重力的机械迁移作用 指污染物及其搬运载体在重力作用下的迁移 运动。 如空气、水中颗粒物的沉降
二、物理-化学性迁移 是污染物在环境中最基本的迁移过程 1、风化淋溶作用 指环境中的水在重力作用下运动时通过水解 作用使岩石、矿物中的化学元素溶于水中的 过程，其作用的结果是产生 游离态的元素离 子。这些游离态离子具有较大的生物活性。
第三章 毒物在环境中的 迁移和转化
第一节 概述
毒物的迁移和转化（tansport and transformation) 即指毒物在环境中发生的各种变化过程。也称为环 境行为(environmental behavior)或环境转化 (environmental fate)。 研究毒物在环境中的迁移和转化过程和规律，对阐 明生物在环境中接触的是什么毒物，以及接触的时 间、途径、浓度、方式和条件等都具有十分重要的 毒理学意义，而且对有效防治环境污染和生态破坏， 保护和促进生态平衡都是很有必要的。
环境毒理学简答题
环境毒理学简答题第一章1、试述环境毒理学的研究对象、任务及内容。
（1）环境毒理学的研究对象主要是对各种生物特别是对人体产生危害的各种环境污染物。
环境污染物主要是人类的生产和生活活动所产生的化学性污染物。
（2）环境毒理学的主要任务是研究环境污染物对人体的损害作用及其机理，探索环境污染物对人体健康的损害的早期检测指标和生物标志物，从而为制定环境卫生标准和有效防治环境污染对人体健康的危害提供理论依据；止匕外，根据环境污染物对其他生物（包括动物、植物、微生物等）个体、种群及生态系统的危害，甚至在特定环境中对整个生物社会的危害，研究其损害作用和机理、早期损害指标及防治理论和措施。
环境毒理学的最终任务是保护包括人类在内的各种生物的生存和持续健康的发展。
（3）环境毒理学的主要内容是研究环境污染物及其在环境中降解和转化产物对机体相互作用的一般规律，包括毒物在体内的吸收、分布和排泄等生物转运过程和代谢转化等生物转化过程，剂量与作用的关系，毒物化学结构和毒性以及影响毒作用的各种有关因素。
2、简述环境毒理学的主要研究方法及其发展进展。
环境毒理学的研究方法主要分体外试验和体内试验。
（1）体外试验：器官水平（包括器官灌流和组织培养，基本保持器官完整性，常用于毒物代谢研究）；细胞水平（应用的细胞包括已建株的细胞系（株）和原代细胞（可用不同的器官进行制备），可用于外来化合物的毒性和致癌性的各种过筛试验，也可用来研究化合物的代谢和中毒机理的探讨）；亚细胞水平：（研究中毒机理、毒物引起损伤的亚细胞定位以及化合物代谢）；分子水平（如研究毒物对生物体内酶的影响）。
体外试验的优点：简单、快速、经济、条件易于控制，缺点：缺乏神经一体液调节因素等的控制，不能全面反映整体状况下的生物学效应。
（2）体内试验：急性毒性实验（指一次染毒或24h内重复染毒的毒性实验研究）；亚急性毒性实验（或称为亚慢性毒性实验一般认为1〜3个月为宜，但具体实验期限随实验要求而异）慢性毒性实验（一般指六个月以上到终身染毒的毒性实验）。
有机污染物在水稻中的吸收转化及其生态毒理效应
有机污染物在水稻中的吸收转化及其生态毒理效应水稻是全世界最主要的粮食作物之一，其种植面积和产量占据了全球农业的重要地位。
然而，现代农业生产中广泛使用的化肥、农药、污水以及废弃物等，含有各种有机污染物，这些有机污染物会被水稻吸收和转化，对水稻的生态环境和人类健康造成一定的威胁。
本文将讨论有机污染物在水稻中的吸收转化及其生态毒理效应。
一、有机污染物在水稻中的吸收转化水稻作为水生植物，其根系和根周土壤受到了许多源头的污染，如粪便、废水、污泥等，这些污染源中含有大量的有机污染物。
在水稻生长过程中，有机污染物会经过吸附、吸收、降解等过程，在水稻体内发生转化。
1. 吸附和吸收水稻根系主要通过吸附和吸收来摄取水中的有机污染物。
有机污染物在土壤和水中的存在形式有溶解态和颗粒态两种，其中溶解态易被水稻根系吸收。
水稻根系上有大量的伸展生长和吸附根，其吸附能力强，能够与水中有机污染物发生物理和化学作用，使其对水稻的吸收增强。
相较于其他植物，水稻根系吸附能力相对较弱，因此水稻容易吸收水中的铅、镉、汞等重金属，但对有机污染物的吸收能力则较小。
2. 降解和代谢吸收到有机污染物的水稻，有些会在体内发生降解和代谢反应。
这些降解和代谢反应通过一系列的化学反应、酶催化等机制，在水稻体内逐步转化为无毒物质。
水稻体内的细胞壁、叶绿体、线粒体等结构内都含有不同的酶，可将有机污染物降解成小分子结构，如醛类、酮类、甲苯类等。
此外，植物体内也存在另一种化学反应机制，即酸性高氧化还原能力（AOX），含有氧化性较强的化学物质能在该机制下被还原为无毒物质。
二、有机污染物对水稻的毒理效应有机污染物的存在会对人类和生物环境产生危害，水稻是水生物种中最受污染影响的植物之一，受到污染的水稻更容易溢出有毒物质，对环境和人类健康造成潜在的风险。
1. 污染源对水稻的影响对水稻的污染主要来自污水、废弃物以及污染地块，这些污染源中含有各种有机污染物，中长期暴露于污染源下的水稻，会吸收、转化和积累大量的有机污染物，这些物质会对水稻生理和代谢过程产生影响。
《环境生物毒理学》课程期末复习.doc
《环境毒理学》课程期末复习一、应掌握的概念1.环境毒理学研究的试验材料:植物、微生物、非哺乳类动物和哺乳类动物2.生物性迁移：污染物通过生物体的吸附、吸收、代谢、死亡等过程而发生的迁移。
3.物理转化作用：通常指污染物通过蒸发、渗透、凝聚、吸附以及放射性核素的蜕变等过程。
污染物的物理转化与空间迁移和生物有效性等密切相关。
4.化学转化主要反应：水解反应、氧化-还原反应、光化学反应等5.污染物的主要吸收途径：污染物的吸收时污染物通过各种途径透过体膜进入血液循环的过程。
化合物主要通过呼吸道、消化道和皮肤三种途径吸收。
6.影响污染物生物转化的因素：分为生物机体（机体种类和品种的差异、个体差异、年龄差异、性别、健康状况、动物的营养状况也可引起体内代谢水平和酶活性的变化、体温）和污染物本身两方面的因素。
7.联合作用：两种或两种以上的外来化合物对机体的交互作用。
（相加作用、协同作用、拮抗作用、独立作用）8.毒理学实验中实验动物的选择：动物物种、品系、微生物控制情况和个体选择。
9.复合污染的类型：a.重金属复合污染（拮抗作用、协同作用、加和作用）、b.重金属与非金属无机物复合污染、c.无机-有机复合污染（有机螯合剂与重金属复合污染、农药-重金属复合污染、普通有机污染物与重金属复合污染）、d.有机复合污染、e.有机污染物与病原微生物构成的复杂污染。
10.实验动物的个体差异与何因素有关：遗传因素、性别、年龄、生理状态、健康状态等因素。
11.实验动物常用的经口染毒方法：经口染毒即经胃肠道染毒。
常用的有喂饲、灌胃、吞咽胶囊等方式。
12.呼吸道染毒：经呼吸道染毒可分为吸入染毒和气管内注入染毒。
气态和易挥发的液态化学物以及气溶胶可经呼吸道吸入染毒，气管内注入一般仅用于粉尘染毒，主要观察粉尘的肺毒性。
吸入染毒根据染毒装置的不同，可分为静式吸入染毒和动式吸入染毒。
13.吸入染毒：气态和易挥发的液态混合物以及气溶胶可经呼吸道吸入染毒。
环境毒理学生物转运和转化
环境毒理学生物转运和转 化
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高丽丽 环境毒理学基础
影响因素： （1）分子量大小、脂/水分配系数及角质层厚度 （2）种属不同：可能与角质层厚度不同有关。 （3）高温：易于吸收 （4）角质层损失因子：角质层被损坏，可使环 境化学物通透性增加。
4、骨骼 Pb、Si、Ba可取代骨质中的Ca而蓄积在骨质中。
有毒物质在体内贮存的生理意义： 1、保护作用；2、可能成为慢性中毒的来源。
环境毒理学生物转运和转 化
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高丽丽 环境毒理学基础
五、化学物的排泄
排泄是外来化合物及其代谢产物向机体外转 运的过程。
主要途径：肾——尿液，肝——胆汁； 其他：汗液、乳汁、唾液、泪液及胃肠道分 泌物、呼吸道。肾脏是主要的排泄器官。
环境毒理学生物转运和转 化
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高丽丽 环境毒理学基础
2、呼吸道吸收：主要在肺。吸收最快的是气体、小 颗粒气溶胶和脂/水分配系数高的物质。
吸收特点：吸收的外来化合物直接进入血液循环
而分布全身，与胃肠道吸收不同。
主要方式：环境简毒单理扩学生散物转运和转
化
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高丽丽 环境毒理学基础
气态物质吸收的影响因素： （1）分压差和血/气分配系数——主要决定因素
环境毒理学生物转运和转 化
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高丽丽 环境毒理学基础
3、 吞噬和胞饮——膜动转运 cytosis
吞噬作用 phagocytosis：一些固态颗粒物与细胞膜上 的某种蛋白质发生作用，引起膜的外包或内凹，将异物 包围进入细胞。
吞入物通常是较大的颗粒。吞噬作用只限于几种特殊 的细胞类型 ，如巨噬细胞和中性粒细胞。
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环境毒理学第三章污染物在体内的转化
如苯，苯胺，3， 4苯并芘，黄曲霉 毒素都以此种方 式转化。某些芳 族化合物如苯可 形成环氧化合物， 经重排后生成酚。
环境毒理学第三章污染物在体内的 转化
③N-羟化
左边少个苯环！
芳香胺，伯胺和仲 胺类化合物，氨基 甲酸乙酯，乙酰氨 基芴以及药物磺胺 都以此种方式转化。
环境毒理学第三章污染物在体内的 转化
如农药内吸磷经S-氧 化转化为亚砜或砜性 内吸磷，毒性增强
又如农药对硫磷经S氧化后生成对氧磷， 毒性增强
环境毒理学第三章污染物在体内的 转化
毒性增强 毒性增强
⑧氧化性脱烷基
在许多N-，O-，S-上带短链烷基的化学物易被羟化，脱去烷基 生成相应的醛和脱烷基产物。
(i)N-脱烷基 (ii)O-脱烷基 (iii)S-脱烷基
致癌致突变
毒性减小
再如四乙基铅脱烷基后生成 三乙基铅，毒性增强。
环境毒理学第三章污染物在体内的 转化
⑨氧化性脱氨
胺类化合物在氧化的同时脱去一个氨基，例如苯丙胺被转化为 苯丙酮。
② 通过对生物转化作用的研究，可以探求有毒污染物活性基 因、活性分子的重要规律，为防治其对机体损伤有重要意 义。
③ 通过对有毒污染物在机体的生物转化过程的研究，有利于 探求其损伤机制，作用的靶器官、靶组织、靶细胞乃至靶 分子。
④ 有毒污染物经过生物转化会形成新的代谢间产物、终产物， 存在于血液和组织中，或被排出体外，可为中毒诊断，程 度判断，治疗效果评价提供有意义的生物学材料。
第三章 污染物在体内的转化
3.2 污染物的生物转化 3.2.1 生物转化的类型 3.2.2 影响生物转化的因素
环境毒理学第三章污染物在体内的 转化
3.2.1 污染物生物转化
氧化 生 还原 物 转 化 水解
吉大环境毒理学第二章污染物的迁移和转化共48页PPT资料
2.2.1.2 水的机械迁移作用
水的迁移作用包括污染物在水中的自由扩散作用和 被水流搬运的作用。
➢ 水中自由扩散主要发生在水体呈静止或缓流湖泊和 地下水等环境。
➢ 水流的搬运作用主要发生在水体较快的小溪和河流 环境。
➢ 水流能把降水淋溶的污染物搬运到江，河，湖泊和 地下水中，并最终汇入大海。
水的机械性迁移举例：污水灌溉与地下水污染
污染物的迁移可导致 环境中污染物的种类， 数量和综合毒性的强 度发生变化，引起污 染范围的扩大或缩小， 污染物浓度的增高或 降低等。
2.2. 环境污染物的迁移
机械性迁移
气的机械性迁移 水的机械性迁移
扩散迁移 干沉积和颗粒物湿沉积
重力的机械性迁移
物理-化学性迁移
风化淋溶作用 溶解挥发作用 酸碱作用
➢其影响程度与地形地物的形状，高低和体积有关。
➢封闭的山谷盆地，不利于大气污染物扩散。
➢城市中的高大建筑物，阻碍污染物迅速扩散。
➢建筑物背风区风速北 下降，污染物浓度增高。
燕山
北京雾霾
太行山
② 干沉积和颗粒物的湿沉积
➢ 干沉积
干沉积指大气污染物通过重力沉降或被地 面建筑物，树木等阻留而沉积在地面的过 程，或者进入人体或动物呼吸道并积留于
2.2.2.2溶解-挥发作用
降水可以将各种固体废弃物中的水溶性污染物溶解， 造成土壤和水体的污染。低沸点。低分子量的有机污 染物可以通过挥发散逸到大气中。污染物的挥发程度
取决于污染物的物理性质和环境条件等。
例子： ➢大气中 SO2，NO2 等酸性气体在高空遇到水蒸气形成酸
雨（pH<5.6）,酸性降水可以使土壤中的重金属游离出来， 造成严重的环境健康问题。
环境污染物的生物效应和毒理学机制
环境污染物的生物效应和毒理学机制当我们开车行驶在城市的马路上时，我们时常被那浓厚的尾气所包围，感到呼吸困难。
这是全球范围内环境污染的一个例子。
随着城市化和工业的快速发展，环境污染已经成为人类社会所面对的最大挑战之一。
环境污染物对人类和生态系统的健康带来了不可估量的影响。
污染物的毒性可通过多种方式影响生物。
在这篇文章中，我们将讨论环境污染物的生物效应和毒理学机制。
污染物来源环境污染物可以来自多个来源。
例如，空气污染物包括汽车尾气、工厂排放和燃烧柴油等。
水污染物包括工业废水、农业和人类排放的废水。
土壤污染物包括工业废弃物和有害废弃物等。
污染物可以在空气、水和土壤中相互传播和转化，对生态系统和人的健康产生影响。
污染物对生物的生物效应当生物暴露在环境污染物中时，会受到许多不同的生物效应，这取决于暴露时间、剂量和毒性。
暴露于污染物的生物可能会遭受短期或长期健康影响，这些影响包括细胞、组织、器官和系统水平的生理和生化改变。
例如，长期暴露于大气细颗粒物和二氧化硫等空气污染物可导致呼吸系统疾病，并加重心血管和代谢问题。
水中常见的多环芳烃类污染物和硝基苯类污染物可影响水生生物和人类的生殖系统。
土壤中的重金属和化学物质可以在食物链中积累，对动物和人类产生危险。
机体对污染物的反应机体对环境污染物的反应是多种多样的，主要是由于毒性和修复能力不同。
这些反应可以分为3种类型：生物化学、细胞和组织、器官和系统级别。
暴露于污染物的生物可能会出现一系列的生化反应，包括生物转化、代谢和解毒。
此外，污染物还可以导致细胞和组织水平的损害，同时也可能产生多种器官和系统性影响。
这种复杂的生物反应导致了多种疾病的发生，从轻微的过敏症状和呼吸问题到严重的癌症和心血管疾病等。
污染物的毒理学机制了解环境污染物的毒理学机制在预测它们的生物效应方面至关重要。
毒理学是研究毒物与生物体相互作用的学科，旨在预测和描述毒性。
污染物的毒理学机制可由以下几个层面来考虑：1.分子与信号级别毒理学在分子和信号级别上研究毒理学是研究化学物质与生物体互动的关键。
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生态毒理学中环境污染物的生物转化和分解
机制
环境污染是一个全球性问题，人类对现代化生活的追求大大增加了环境污染的
风险。
许多污染物都被确认为人类健康和生态系统健康的威胁。
为了减少环境污染的危害，了解环境污染物的生物转化和分解机制，成为生态毒理学和环境科学领域的重要研究方向。
一、生物转化机制
生物转化是指有机污染物在生物体内与生物组织接触后，被微生物、植物、动
物或微生物群体转化成其它物质的过程。
生物转化过程中，有机污染物在生物体内形成多种有机化合物原料和最终产物，如无毒化物和低毒化物。
而有机污染物的生物转化机制主要可以分为化学转化和生化转化两个方面，有机污染物的化学和微生物转化主要通过两类反应进行：氧化还原反应和水解反应。
1.氧化还原反应
有机化合物的氧化还原过程，可以使分子发生化学性质的变化及其它生化反应。
在环境中，生物有机污染物必须被氧化还原以使其更好地被生物体生物代谢，这可能是化学和微生物转化的第一个步骤。
在微生物和植物等生物体内，有机物被氧化还原可以通过一些特殊的酶系统和其它的微生物群体的作用进行，对生物转化的影响很大。
2.水解反应
水解反应是指有机化合物分解为小分子化合物，使化合物使化合物发生化学性
质的变化和其他可能的生化反应。
水解反应是有机化合物的最初分解步骤，对于环境中的有机污染物具有重要作用。
同时，水解反应在环境污染物的生物转化方面也具有重要意义。
二、分解机制
污染物的分解通常由微生物和植物的生长可以拆分成有机物。
微生物在分解有机污染物方面起着非常重要的作用，它们能够寻找，接受和代谢这些有机化合物。
微生物通过重构其出现在环境中的化合物结构，使环境中的有机化合物保持平衡，这些化合物可能是有害的，对人类健康或环境造成损害。
1.微生物分解
微生物的分解能力广泛，它们可以分解有机污染物和污染物的混合物，其中一些化合物涉及到有毒代谢物。
这些微生物包括绝大多数厌氧细菌、好氧细菌和放线菌等，这些微生物通过分解有机化合物的碳-碳和碳-氧化学键，可将其转换为有机酸、醇和少量的甲烷。
2.植物分解
除了微生物，植物对环境污染物的分解也有积极作用。
植物通过其根系分泌出的特异性酶质，吸收有机污染物中的营养物质，将其代谢成其它有机物或能量，降低有机污染物的浓度。
同时，植物中存在的分解厌氧菌和好氧菌，还能将有机污染物转化为无害的物质。
结论
环境污染对人类和自然环境几乎造成了无法消除的危害。
而生态毒理学的发展和环境科学的研究成果，为环境污染物的生物转化和分解机制提供了有力支持。
通过了解有机污染物在生物体内的转化和分解机制，可以帮助我们更好地理解环境污染现象的发生和演化。
同时，了解污染物的生物转化和分解机制，也有助于我们制定环境污染控制和治理的策略，保护生命和环境的健康。