環(huán)境毒理學第七章

環(huán)境毒理學的分支科學

大氣污染的環(huán)境毒理學土壤污染的環(huán)境毒理學水污染的環(huán)境毒理學

大氣污染的環(huán)境毒理學大氣由氣體、液體、固體組成各種固體或液體微粒均勻地分散在空氣中形成的一個龐大的分散體系，稱為氣溶膠體系。氣溶膠體系中分散的各種粒子稱為大氣顆粒物。大氣污染：大氣中污染物或其二次污染物的濃度達到有害程度。大氣污染的形式：氣體，90%顆粒物：液體固體

大氣顆粒物按其粒徑可分為

（環(huán)境保護分類）：總懸浮顆粒物（TSP）：用標準大容量顆粒采樣器在濾膜上所收集到的顆粒物的總質量，常稱為總懸浮顆粒物。其粒徑多在100μm以下，小于10μm的最多。飄塵：可在大氣中長期飄浮的懸浮物。其粒徑主要是小于10μm的懸浮物。降塵：能用采樣罐采集到的大氣顆粒物。多指大于10μm的粒子。可吸入粒子：易于通過呼吸過程而進入呼吸道的粒子。ISO建議DP＜＝10μm大氣污染物的來源天然源：火山爆發(fā)、森林著火人為源：固體污染源（工業(yè)企業(yè)、生活爐灶、采暖鍋爐）流動污染源（火車、飛機、輪船、汽車等交通工具）影響因素大氣污染物的種類、理化性質、生物學作用、濃度、持續(xù)時間；人體暴露于大氣污染物的時間、進入人體內有害物質的量、滯留在呼吸道的部位和個體的敏感性及抵抗力。

1飄塵【理化性質】

成分復雜，包括細小的粉塵、煤煙、煙氣和霧，吸附有水蒸氣和各種有害氣體形成的煙霧，還含有SiO2、石棉等無機物以及各種金屬，如：Pb、Hg、Cr、Cd、V、Fe及其氧化物等；具有催化作用，能促進其吸附的SO2NO2等氣體變成硫酸霧和硝酸霧。飄塵還能吸附致癌性很強的多環(huán)芳烴類物質。天然源：

風沙塵土、火山爆發(fā)、森林著火等飄塵人為源：

火力發(fā)電、鋼鐵、有色金屬、水泥和石油化工企業(yè)的生產過程、垃圾焚燒、鍋爐采暖煙囪和家庭爐灶等排出的煤層和粉塵。來源

體內代謝過程d>5um:95%被鼻腔阻留、氣管粘附和被纖毛細胞清掃出來1um<d<5um:

在下呼吸道，由于支氣管逐級分支、分流速度減慢和方向改變，增加了在支氣管各部沉降的可能飄塵粘在氣管、支氣管壁纖毛上皮擺動→推出→咳嗽

90％（1h)

咽部咳出咽部→胃部飄塵肺泡肺泡和支氣管表面液體流動→排出體外

d<1um:

肺泡，沉積在終末支氣管壁和肺泡壁。飄塵→肺泡→吞噬細胞吞噬排出支氣管肺泡壁→肺間質隨淋巴流動淋巴結吞噬細胞吞噬（80％d<2um不易溶）

石棉纖維→隨氣流→肺泡巨噬細胞難吞入，難清除肺部顆粒→溶解→血液→各個氣管毒作用及其機理

對呼吸系統(tǒng)的損害

上呼吸道炎癥、肺炎、肺肉芽腫、塵肺、過敏性肺部疾病、慢性支氣管炎、肺結核、肺氣腫、肺性高血壓、肺心病、肺癌。塵肺?。洪L期吸入粉塵，在肺內逐漸沉積，肺部產生彌漫性的纖維組織增生，出現呼吸機能和其他器官機能障礙的一種全身性疾病。其他危害粉塵堵塞皮脂腺、機械性刺激皮膚、角膜混濁、結膜炎、放射性損傷。大量飄塵散射太陽輻射和紫外線，降低大氣透明度、減少紫外線強度，易使兒童患佝僂病【環(huán)境標準】

清潔大氣飄塵量：10－20ug/m32大氣中的硫化合物【類型】H2S，CH3SCH3(硫醚)

,CS2，COS羰基硫，SO2，H2SO4等

【來源】天然源：生物過程、火山等人為源：工業(yè)排放全球硫排放其中人為排放總量估計值為73~80Tg(S)/a，天然總排放量為25~40Tg(S)/a。SO2的氧化氣相氧化：直接光氧化、自由基氧化

液相氧化：O3、H2O2、金屬離子等因素對氧化反應的影響【SO2環(huán)境轉歸】SO2的氣相氧化直接光氧化SO2+hv(290-340nm)1SO2

SO2+hv(340-400nm)

3SO23SO2+O2SO3與O2(1△)、O、O3反應SO2+.OH+MHOSO2.+MHOSO2.+O2

HO2.+SO3SO3+H2O+MH2SO4+MHO2+NONO2+HOSO2的間接光氧化—自由基氧化其它自由基反應：HO2、CH3O2SO2的液相氧化金屬離子的催化氧化：Mn2+、Fe3+強氧化劑的氧化O3、H2O2自由基氧化

H2S到SO2的反應

硫酸煙霧型污染（倫敦煙霧）由燃煤而排放出來的SO2、顆粒物以及由SO2氧化所形成的硫酸鹽顆粒物所造成的大氣污染現象。SO2轉變?yōu)镾O3的氧化反應主要靠霧滴中錳、鐵及氨的催化作用而加速完成。當然還會受其他污染物、溫度等氣候因素影響。項目倫敦型煙霧洛杉機煙霧概況污染物燃料氣象條件季節(jié)氣溫濕度日光臭氧濃度出現時間毒性發(fā)生較早1873年，顆粒物、SO2、硫酸霧礦物燃料冬低4°C以下高弱低日夜連續(xù)對呼吸道有刺激，嚴重時導致死亡發(fā)生較晚1946年，光化學反應CH、NOx、O3、PAN、醛類等汽油、煤氣、石油夏、秋高24°C以上低強高白天對眼和呼吸道有刺激，O3等有強氧化破壞作用，嚴重時導致死亡兩種煙霧對比2003年全國降水酸度分布【SO2體內代謝過程】SO2

呼吸道機體

上呼吸道黏膜表面吸收（40-90%）血液+蛋白質全身SO2亞硫酸氧化酶

SO32-

+蛋白質或小分子物質的硫化物鍵

R-S-

SO3

亞硫酸氧化酶+O2SO42-

尿

肝臟中亞硫酸氧化酶最多，鉬是其活性不可缺少的元素

SO2+維生素B1

破壞VB1和VC結合，干擾體內維生素平衡。【毒作用及其機理】對呼吸道的刺激作用

SO2

+H2O（上呼吸道粘膜）→H2SO4/H2SO3作用于上呼吸道，產生強烈的刺激和腐蝕作用

人對SO2的嗅覺閾為1mg/m3SO2吸附在飄塵上進入呼吸道深部，毒性較單獨存在時高3-4倍。飄塵含Fe2O3等金屬硫化物，起催化作用，其刺激作用較SO2的單獨作用大10倍對感覺器官和反射功能的影響

短時間接觸SO2

，可刺激眼粘膜、嗅覺細胞、抑制暗適應能力和腦波以及腦電條件反射。閾濃度0.6-2.8mg/m3

對代謝功能的影響

SO2

吸收

H2SO3

+輔酶及底物（加成反應、置換反應、還原反應等）磺酸基團的反應物

影響機體的代謝功能

致突變作用SO2

吸收

H2SO3SO32-極強的親核劑

SO32-

+核酸分子中的尿嘧啶、胞嘧啶5，6-二氧尿嘧啶-6-磺酸

5，6-二氫胞嘧啶-6-磺酸改變DNA或RNA的結構，導致突變。

SO32-

+O2

形成自由基，DNA鏈斷裂損傷【環(huán)境標準】居民區(qū)大氣一次排放的最高容許濃度：0.20mg/m3日均最高容許濃度：0.15mg/m3世界衛(wèi)生組織（WHO）推薦的長期目標：0.06mg/m3

美國二級大氣質量標準：0.06mg/m3

加拿大二級大氣質量標準：0.03mg/m33碳氧化物【CO2】

無毒氣體，溫室氣體天然源：海洋脫氣、甲烷轉化、動植物呼吸作用，生物殘體自然氧化人為源:主要是礦物燃料燃燒CO2（約340ppm）和CO（0.04～0.20ppm）【CO】

人為源：主要來源于冶金工業(yè)的煉焦、煉鋼、煉鐵、礦井放炮，化學工業(yè)的合成氨、合成甲醇，碳素廠石墨電極制造。汽車尾氣、煤氣爐以及所有碳物質（包括家庭用煤爐）的不完全燃燒均可產生CO氣體。天然源甲烷的轉化海水中CO揮發(fā)植物排放HC經大氣轉化植物葉綠素分解森林、草原火災

理化性質

一氧化碳(carbonmonoxide)純品為無色、無臭、無刺激性的氣體。分子量28.01，密度0.967g/L，冰點為-207℃，沸點-190℃。在水中的溶解度甚低，但易溶于氨水。空氣混合爆炸極限為12.5%～74%。

【CO】

【CO體內代謝過程】CO

肺泡

血液＋紅細胞中血紅蛋白(Hb)的Fe配位鍵結合CO+肌肉中肌紅蛋白的Fe2+配位鍵結合影響O2從毛細血管彌散到細胞內的線粒體，損害線粒體的功能CO＋還原型細胞色素氧化酶的Fe2+

影響酶的活性，抑制細胞呼吸和氧化過程CO＋HbCO-HbCO與Hb的結合力比O2與Hb的結合力大200－300倍；CO-Hb的解離速度是O2-Hb的1/3600;CO可與O2在Hb分子的四個部位上發(fā)生競爭性結合，生成穩(wěn)定的CO-Hb。影響了紅細胞與O2的結合，同時抑制了O2-Hb的正常解毒過程。導致組織細胞缺O(jiān)2，造成低氧血癥影響血液中CO-Hb濃度的因素：吸入氣體中的CO的濃度血液中CO-Hb濃度接觸時間肺通氣量等

停止接觸CO后，血液中的CO-Hb的可以解離而釋放出CO，以原形經肺排出。CO-Hb的半減期:128－409min,平均320min,與環(huán)境中的氧分壓呈反比【毒作用機理】

對神經系統(tǒng)的影響

由于腦組織對O2的需求高，中樞神經系統(tǒng)對缺O(jiān)2的耐受性最差，故首先受影響。連續(xù)呼吸含CO12.5mg/m3的空氣，血液中CO-Hb含量超過2％，腦功能下降；吸入37.5mg/m3

CO，CO-Hb約5％，視覺、聽覺器官功能障礙，高級智力活動開始下降；

CO-Hb>8％,主動脈和頸動脈的化學感受器的刺激隨之增強，出現呼吸急促癥狀；CO-Hb>10％,出現明顯中毒現象；CO-Hb達到40－50％，中毒癥狀加重，CO-Hb>50％，深度昏迷或去大腦皮層狀態(tài)等，死亡率高對心血管系統(tǒng)的影響

CO-Hb>2.5％,出現心血管功能改變；CO-Hb5％,心冠血流增加20％；CO-Hb>50％,心臟擴大和心肌增厚等。對代謝功能的影響CO＋細胞色素P-450結合降低微粒體混合功能氧化酶的活力；

CO＋細胞色素a3

影響在細胞呼吸鏈上的正常傳遞過程；對胚胎的影響

吸煙孕婦的胎兒出生時出現體重偏低和智力遲緩?！经h(huán)境標準】

CO日標準最高容許濃度1mg/m3

一次最高容許濃度3mg/m34大氣中的含氮化合物

【氮氧化合物（NOX）

】

N2O、NO、NO2、NH3、HNO2、HNO3、NO3－、N2O5

【NOx(NO和NO2)

】主要人為源是礦物燃料高溫燃燒產生。NOx最終轉化為硝酸（HNO3）和硝酸鹽微粒，經濕沉降和干沉降從大氣中除去【毒作用及其機理】NO

吸入高濃度的NO可導致麻痹和痙攣等，脫離接觸后可很快恢復正常。吸入NO>13.50mg/m3，NO與Hb(血紅蛋白)的結合力比CO更強，能在血液中形成NO-Hb，然后大部分被氧化成NO-2、

NO-3，并以NO-3形式從尿中排出體外。NO2NO2的毒性比NO高4-5倍，對肺部的損害最大。在深部呼吸道

NO2+H2OHNO2/HNO3+血紅蛋白高鐵血紅蛋白結果

HNO2/HNO3強烈刺激和腐蝕肺組織細胞，導致肺泡及毛細管損害、通透性增加，產生肺充血、出血和水腫。高鐵血紅蛋白的形成導致組織缺氧

肺功能降低HNO2/HNO3強烈刺激和腐蝕肺組織細胞導致肺組織細胞的脂質過氧化、飽和脂肪酸比例下降、肺膠原纖維變形。NO2造成下列影響呼吸器官形態(tài)改變

肺形態(tài)學改變纖毛脫落，粘膜上皮細胞變性、壞死、脫落，細支器官及肺泡上皮細胞增加，分泌亢進，肺泡壁腫脹、泡壁擴大與肺氣腫變損呼吸頻率、潮氣量、免疫學和生物化學參數的明顯改變人吸入NO2

20mg/m3

，

6分鐘出現呼吸道刺激癥狀和胸痛；100mg/m3

，急性肺損傷、細支器官炎；200mg/m3

，肺氣腫生化指標異常不同劑量的NO2導致GSH-Px活性增高引起谷胱甘肽還原酶、還原性輔酶、葡萄糖－6硝酸脫氫酶活性明顯升高肺細胞脂質過氧化肺、肝、腎等中的乳酸脫氫酶和醛縮酶活性增加對全身的危害致死作用免疫抑制作用

對肺炎桿菌、肺炎球菌和流感病毒抵抗力降低血液性狀改變白細胞數、血清膽紅素、高鐵血紅蛋白增加【環(huán)境標準】NO2大氣最高一次排放濃度的容許標準：0.15mg/m3

WHO短期NO2（1h)暴露的容許濃度：0.19－0.32mg/m3

土壤污染的環(huán)境毒理學土壤自然凈化作用

自凈化作用

在自然界，當出現污染物質時，在一定限度下（容量與時間），自然界有一定的消除或降低污染程度的自凈化能力，這就是自然凈化作用。水體、大氣、土壤均有此功能。

土壤凈化

是指土壤本身通過吸附、分解、遷移、轉化而使土壤污染物的濃度降低直至消失的過程。

土壤凈化表現在三個方面：1、土壤中有各種各樣的微生物和土壤動物，能分解轉化外界進入土壤的各種物質。2、土壤中存在復雜的有機和無機膠體體系，通過吸附、解吸、代換等過程，對外界進入土壤中的各種物質起著“蓄積作用”，使污染物發(fā)生形態(tài)變化。3、土壤是綠色植物生長的基地，通過植物的吸收作用，土壤中的污染物被轉化。土壤中吸附作用較強的礦物：

氫氧化鐵{Fe(OH)3·nH2O}

氫氧化亞鐵{Fe(OH)2·nH2O}

氫氧化鋁{Al(OH)3·nH2O}

二氧化錳{MnO2·H2O}

沸石類礦物（鈉沸石、方沸石、菱沸石）

蛭石、蒙脫石、高嶺石、云母類含水針鐵礦{FeO2·nH2O}、針鐵礦{Fe2O3·H2O}土壤凈化：

a、土壤凈化是自然界生態(tài)平衡的一種自發(fā)調節(jié)方式，有其自然能力與自然規(guī)律。

b、土壤自凈化作用是有限度的，只要污染物濃度未超過土壤的自凈容量，是不會造成污染。

c、土壤中污染物的積累與凈化是同時進行的，是兩種相反作用的對立統(tǒng)一過程，兩者處于一定的相對平衡狀態(tài)。當污染物的累積速度超過了自凈化速度，土壤正常功能就失調，土壤質量就下降。土壤污染：人類活動產生的污染物進入土壤并積累到一定程度，引起土壤質量惡化的現象。

特點：難消除、強屏蔽性

來源：化學農藥、重金屬、放射性物質，病原菌等。巖土污染源

1、特殊地質體:有害元素富集火山噴發(fā)物礦床地表風化2、工業(yè)污染:“三廢”不合適的處理3、農業(yè)污染:化學農藥化肥除草劑4、生活污染:排泄物生活垃圾污染物在土壤中的遷移、轉化和殘留重金屬在土壤中的遷移、轉化和殘留農藥在土壤中的轉化和殘留重金屬在土壤中的遷移、轉化和殘留土壤中重金屬元素的背景值：指一定區(qū)域內自然狀態(tài)下未受人為污染影響的土壤中重金屬元素的正常含量。土壤中重金屬元素的來源：地質、工業(yè)、農業(yè)、大氣、固體廢棄物等重金屬元素在土壤中不能被微生物分解，而極易與土壤中有機物、無機物生成穩(wěn)定的絡合物或螯合物，殘留在土壤中。影響重金屬在土壤－植物體系中的遷移因素：

土壤的理化性質土壤對重金屬的容納量

土壤pH、土壤膠體的吸附作用、土壤還原狀態(tài)、重金屬的絡合或螯合作用。1、土壤pH

重金屬一般以氫氧化物、離子和鹽類的形式存在。酸性土壤，重金屬以離子和鹽類的形式；堿性土壤，難溶氫氧化物重金屬溶解度隨pH降低而升高，易于遷移和被作物吸收。

土壤的理化性質2、土壤膠體的吸附作用

取決于粘土礦物的種類、腐殖質的含量及金屬的種類等粘土礦物對金屬離子吸附程度的順序：Cu2+>Pb2+>Ni2+>Co2+>Zn2+>Ba2+>Rb2+>Sr2+>Ca2+>Mg2+>Na1+>Li1+3、土壤的氧化還原狀態(tài)土壤的氧化還原條件控制重金屬的轉化狀態(tài)和存在形式。水田：還原狀態(tài)，亞砷酸鹽（As3+

）毒性大；旱田：氧化狀態(tài)，砷酸鹽（As5+

）。4、重金屬的絡合和螯合作用羥基與重金屬的絡合作用可以大大提高重金屬氫氧化物的溶解度。Pb2+、Cr2+、Hg2+重金屬與腐殖酸作用生成穩(wěn)定的可溶性螯合物。Fe、Al、V、Ti螯合物易溶于中性、酸性、弱堿性土壤溶液中而遷移。土壤環(huán)境容量

土壤所允許承納污染物質的最大數量稱為土壤環(huán)境容量;或不使土壤生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能受到損害的條件下，土壤中所能承納污染物的最大數量。土壤臨界容量是確定土壤環(huán)境容量的一個很重要的因素，決定土壤的容納能力。

土壤環(huán)境容量的確定

土壤靜容量

從靜止的觀點度量土壤的容納能力，由下式表示，

Cs=M（Ci-CB1）M:每畝耕地土壤重，kg；

Ci

:為i元素的土壤臨界含量，mg/kg；CBi:為i元素的土壤背景值，mg/kg。

現存容量：

CSP=M（Ci-CB1-CP）CP是土壤中人為污染而增加的量。

土壤環(huán)境容量粗略估計公式：

Q=（CX-B）150Q:土壤環(huán)境容量，g/畝；CX:為土壤環(huán)境標準值，mg/kg；B:為區(qū)域土壤背景值，mg/kg。影響因素：土壤性質、重金屬的物化性質、種植作物種類。農藥在土壤中的轉化和殘留

農藥污染土壤的主要途徑：施用于田間的各種農藥大部分落入土壤中，附著于植物體上的部分農藥，也因風吹雨淋落入土壤中，這就是造成土壤污染的主要原因。使用浸種、拌種、毒谷等施藥方式，或是將農藥直接撒至土壤中，造成污染的累積。噴射方法，大量農藥撒在或蒸發(fā)到空氣中，它們粘附在飄塵上，隨氣流擴散，最后沉降進入土壤。農藥在土壤中的殘留量農藥在土壤中的存留時間常用兩種概念來表示：即半衰期和殘留期.半衰期：指施入土壤中的農藥因降解等原因使其濃度減少一半所需要的時間；殘留量：指土壤中的農藥因降解等原因含量減少而殘留在土壤中的數量，單位是mg／kg土壤，殘留量R可用下式表示：R=c-kt影響農藥在土壤中的殘留的因素化學農藥性質：如揮發(fā)性、溶解性、土壤性質：粘粒和有機膠體的影響，pH水分

農藥在土壤中的吸附土壤對化學農藥的吸附作用：農藥通過物理吸附、化學吸附、氫鍵結合和配價鍵結合等形式吸附在土壤顆粒表面。物理吸附：土壤膠體上擴散層的陽離子通過“水橋”吸附極性農藥分子，如物理化學吸附：因土壤膠體帶有電荷，能吸附呈離子態(tài)的農藥，凡是帶R3H+－、－OH、CONH2、－NH2COR、－NHR、－OCOR官能團的農藥，都能增強被土壤吸附的能力，特別是帶－NH2的農藥被土壤吸附能力更為強烈。

氫鍵作用農作物對農藥的吸收

農作物吸收農藥，經過體內轉移、轉化和再分配，一些分解為其他物質；還有一些部分或全部以殘留形式蓄積在植物體的各個部分；

不同種植物對同一種農藥的吸收量不同有機氯農藥的艾氏劑和狄氏劑的吸收量：洋蔥<萵苣<黃瓜<蘿卜<胡蘿卜

同一作物的各個部位吸收農藥的量不同根系>莖葉>殼皮>耔實金字塔型急劇變小化學農藥在土壤中的揮發(fā)和擴散

大量資料證明，不僅非常易揮發(fā)的農藥，而且不易揮發(fā)的農藥（如有機氯），都可以從土壤、水及植物表面大量揮發(fā)。對于低水溶性和持久性的化學農藥來說，揮發(fā)是農藥進入大氣中的重要途徑，資料表明，在空氣中的農藥是以氣態(tài)為主的。影響化學農藥在土壤中的揮發(fā)速度的因素：農藥本身的溶解度、蒸氣壓近地表空氣層的擴散速度溫度、農藥在地表的濃度、吸附強度、農藥劑型、移動到地表一空氣間農藥的轉移率、蒸發(fā)潛熱的供給，地表上方空氣流動速度等。

影響農藥在土壤中擴散的因素土壤含水量、吸附、孔隙度等。

農藥隨水的遷移形式有兩種：

在水中溶解度大的農藥可直接隨水遷移；難溶性農藥附著于土壤顆粒表面進行水的機械遷移農藥在土壤中的降解

光化學降解：土壤表面接受太陽輻射能和紫外線光譜等能流而引起農藥的分解作用?；瘜W降解：以水解和氧化最為重要，水解是最重要的反應過程之一。微生物降解：土壤中的微生物（包括細菌、霉菌、放線菌等各種微生物），能夠通過各種生物化學作用參與分解土壤中的有機農藥。主要有：脫氯作用、氧化還原作用，脫烷基作用、水解作用、環(huán)裂解作用等。主要農藥類型的降解

有機氯農藥的降解：DDT是比較難降解的農藥，但在土壤中仍能被某些微生物分解。許多微生物能使DDT脫氫、脫氯變成DDE，也可使DDT變成DDD。

在環(huán)境中持久性最強的有機氯類農藥，在土壤中也可以發(fā)生脫氯、水解、還原和羥基化作用，經微生物作用主要產生環(huán)氧化作用，七氯和艾氏劑的環(huán)氧化合物仍為殺蟲劑，它們在土壤中生物活性很長。土壤微生物可以把艾氏劑氧化為狄氏劑。有機磷類農藥的降解：

有機磷類農藥除了少數為除草劑（如地散磷）以外，大部分都是對膽堿酯酶有抑制作用的殺蟲劑。它們在土壤中降解較快，其降解速度隨土壤濕度、溫度和酸度的增高而加快。這些因素通過化學降解、揮發(fā)作用以及微生物的作用而使有機磷農藥損失。如3911（甲拌磷）在土壤中直接被氧化，同時主要受到細菌、螢光桿菌、氧化硫桿菌等微生物的氧化作用而形成甲拌磷亞砜、甲拌磷砜以及其他的代謝產物。

氨基甲酸酯類農藥的降解：

此類農藥是有機農藥中用途最廣的一種農藥。其中有除草劑、殺菌劑、殺蟲劑，殺線蟲劑、殺螨蟲劑和殺螺劑在土壤中殘留時間短，易被多種微生物分解。農藥在土壤中經生物降解和非生物降解作用的結果，化學結構發(fā)生明顯地改變，有些劇毒農藥，一經降解就失去了毒性；而另一些農藥，雖然自身的毒性不大，但它的分解產物可能增加毒性；還有些農藥，其本身和代謝產物都有較大的毒性。所以，在評價一種農藥是否對環(huán)境有污染作用時，不僅要看藥劑本身的毒性，而且還要注意降解產物是否有潛在危害性。農藥在土壤中的行為遷移擴散：以汽態(tài)發(fā)生或以非汽態(tài)發(fā)生（于溶液中，汽－液或汽－固界面上）質流：由水或土壤微?；騼烧吖餐饔靡M農藥流動吸附：主要吸附于粘土礦物和有機質表面植物吸收：吸收后積累于植物體內，或被植物體代謝光化學降解降解化學降解生物化學降解農藥在土壤中行為的影響因素農藥自身理化性質結構及化學性質，影響吸附、移動及化學反應性能物理性質蒸氣壓，影響揮發(fā)性

水溶解度，影響吸附性，移動性與富集性

分配系數，影響水相與有機相間分配和在生物

體內蓄積能力土壤結構，影響擴散、揮發(fā)

粘土含量，影響吸附

金屬離子含量，影響非生化反應速率影響吸附

影響微生物種類與數量

間接影響生化降解pH值，影響化學降解速度和微生物降解

離子交換容量，影響淋溶過程

微生物種類、數量，影響微生物降解有機質含量土壤性質環(huán)境性質溫度、濕度，影響化學降解和生物降解

日照情況，影響光化學分解

耕作方式，影響土壤結構，間接影響揮發(fā)、擴散等物理變化

作物種植，影響因植物吸收造成的消失速度

灌水情況，影響光分解與生物降解土壤污染對人體的危害污染物→土壤→植物→人體；污染物→土壤→水→人體。

土壤中殘留農藥對人體健康的影響

農藥在土壤中易分解難分解植物殘毒性大土壤質地影響植物對農藥的吸收植物從砂質土壤中吸收農藥>粘土農藥溶解度大，植物吸收多土壤重金屬污染對人體健康的影響

土壤中有機質、粘土礦物含量越多，鹽基代換量越大；土壤的pH越高，則金屬在土壤中活動性越弱，重金屬對植物的有效性越低，即植物對重金屬的吸收量越小。農作物主要是通過根部從被污染的土壤中吸收重金屬。土壤放射性物質污染對對人體健康的影響土壤放射性物質→土壤→植物→食物鏈→

消化道→人體內照射呼吸道→人體90Sr、137Cs

病原體污染對人體健康的影響帶菌者糞便土壤直接接觸病人衣物、器皿洗滌的污水土壤蔬菜地下水、地表水人體水污染的環(huán)境毒理學第一節(jié)水體污染物與水體污染源水體是指河流、湖泊、池塘、水庫、沼澤、海洋以及地下水等水的聚集體。水體不僅包括水本身，還包括了水中的懸浮物、溶解物質、膠體物質、底質(泥)和水生生物等。

水體污染源

天然源：巖石或礦物的風化和水解火山爆發(fā)水流沖蝕地表大氣降塵的降水淋洗生物（主要是綠色植物）在地球化學循環(huán)中釋放物質人為源工業(yè)污染源

①工業(yè)廢水

A冶金工業(yè)所產生的廢水主要有冷卻水、洗滌水和沖洗水等。

B礦山工業(yè)所產生的廢水主要是開采礦山和選礦廢水。

C在煉焦廠和城市煤氣廠等的煉焦與煤氣發(fā)生過程酚、氨、硫化物、氰化物、焦油、吡啶等廢水。D輕工業(yè)所加工的原料硫化物和重金屬(如汞、鎘、砷等)。

E化學工業(yè)的產品。F在電力工業(yè)中，電廠冷卻水。

G在石油工業(yè)中石油開采廢水、煉油廢水和石油化工廢水等。

H造紙工業(yè)在生產過程中木質素糖類、纖維素、揮發(fā)有機酸等。

I紡織工業(yè)排出的含天然雜質、脂以及淀粉等有機物的廢水。J食品工業(yè)所排出含有機物的廢水。

②

固體廢物和廢氣

工廠除了排出的廢水直接進入水體引起污染外，固體廢物和廢氣也會污染水體，如加工過的殘渣和廢料直接投棄到河流中，或者將它們在廠區(qū)露天堆放被雨水淋溶沖刷，一部分物質進入河流，尤其是食品工業(yè)等有機殘渣多的工廠，這種情況更為嚴重。

從工廠煙囪排放的含有毒有害成分和粉塵廢氣降落和被雨水沖刷也會進入水體，特別是微量有毒成分，雖然量小，但危害很大。

此外，工廠的突發(fā)事故，如設備的損壞、原材料的泄漏、大量吸取地下水引起水位下降，使沿海地區(qū)的地下水鹽水化等都會引起水體污染。

農業(yè)污染源

主要是農村污水和灌溉水?？煞譃榛瘜W污染物和生物性污染物。

①化學污染物重金屬及其化合物、油類污染物、有機污染物、無機污染物、放射性污染物

②

固體廢物和廢氣

生物污染物、病原微生物、病毒、寄生蟲城市污染源

生活污水中的污染物，按其形態(tài)可分為：①不溶物質這部分約占污染物的40％，它們或沉積到水底，或懸浮在水中。②膠態(tài)物質約占污染物總量的10％。③溶解質約占污染物總量的50％。這些物質多為無毒，為含無機鹽類的氯化物、硫酸鹽、磷酸和鈉、鉀、鈣、鎂等重碳酸鹽。有機物質有纖維素、淀粉、糖類、脂肪、蛋白質和尿素等。其中含氮、磷和硫較高。此外，還含有各種微量金屬和各種洗滌劑、微生物等，其中一些病原體，如病菌、病毒、寄生蟲等，都對人的健康有較大危害。一般家庭污水相當混濁，其中有機物約占60%，pH值多大于7，BOD5為100～700mg/L。

一、水體的自凈作用

當水體中排入污染物后，通過一系列的物理、化學和生物變化，水中污染物的濃度逐漸會降低，這種過程稱為水體的自凈作用。水體的自凈作用需要一定的時間，一定范圍的水域以及適當的水文條件。另一方面，還決定于污染物的性質、濃度以及排放方式等。按作用方式，水體的自凈過程可分為

物理自凈、化學自凈和生物自凈第二節(jié)水體污染的自凈和污染物的轉歸物理自凈指污染物進入水體后，只改變其物理性狀、空間位置，而不改變其化學性質、不參與其生物作用包括水體中所發(fā)生的混合、稀釋、擴散、揮發(fā)、沉淀等過程物理自凈作用取決于水體的物理條件如溫度、流速、流量等污染物物理性質如密度、形態(tài)、粒度等。物理自凈對海洋和容量大的河段等水體的自凈起著重要作用。

化學自凈

指污染物在水體中以簡單或復雜的離子或分子狀態(tài)遷移，并發(fā)生了化學性質或形態(tài)、價態(tài)上的轉化，使水質亦發(fā)生了化學性質上的變化，但未參與生物作用。包括酸堿中和、氧化－還原、分解－化合、吸附－解吸、膠溶－凝聚等過程，這些過程能改變污染物在水體中的遷移能力和毒性大小，亦能改變水環(huán)境化學反應條件。影響的環(huán)境條件酸堿度、氧化還原電位、溫度、化學組分等，污染物自身的形態(tài)和化學性質生物自凈指水體中的污染物經生物吸收、降解作用而發(fā)生消失或濃度降低的過程。如污染物的生物分解、生物轉化和生物富集等作用。水體生物自凈作用也被稱為狹義的自凈作用。主要指懸浮和溶解于水體中的有機污染物在微生物作用下，發(fā)生氧化分解的過程。在水體自凈中，生物化學過程占主要地位。生物自凈與生物的種類、環(huán)境的水熱條件和供氧狀況等因素有關。

二水體中污染物的遷移和轉化

(1)分散在水體中，逐漸稀釋；(2)分解和轉化為其它物質；(3)沉淀在底泥中；(4)消耗水中的溶解氧，使水質惡化；(5)富營養(yǎng)化

1、碳氫化合物的降解

石油是水體中分布廣、危害較大的污染物。石油中含有烷烴、烯烴和芳香烴等。石油進入水體后，就浮于水面，在水面擴散、漂流。其中一部分揮發(fā)在大氣中，另一部分則隨海浪激蕩形成乳化油滴。這些油滴附著在水體中的顆粒物或水生生物上下沉或擴散，逐步擴展污染范圍。烴類在水中的變化主要有兩個：光照下氧化，這種方式作用緩慢；依靠微生物降解。通過微生物的作用將其轉化為酸類、醇類以及其它較易分解的化合物，然后再進一步降解。

2、重金屬的遷移轉化

重金屬在水體中的轉化方式

①水解、絡合和沉淀反應②膠體化學反應無機膠體的吸附；有機高分子的螯合；礦物微粒吸附；沉淀和重新溶入水中③重金屬的氧化還原反應汞在環(huán)境中的遷移循環(huán)

汞進入水體后，經過物理化學、化學、生物等作用，或沉于底泥，或溶于水中，或富集于生物體，或揮發(fā)到大氣中，從而構成汞在環(huán)境中的循環(huán)。隨著工農業(yè)生產的迅猛發(fā)展，人類向水體排放過量的有機污染物及含有氮、磷等營養(yǎng)物質的污水和廢水，尤其是農業(yè)徑流所攜帶的大量營養(yǎng)物質導致了藻類急劇和過量的生長。藻類死亡后，其分解作用就降低了水中溶解氧的含量而形成貧氧條件。水體富營養(yǎng)化作用的結果使水質質量下降，魚類生產受到嚴重影響。有機質在水體中降解需要消耗大量溶解氧，其結果是釋放出氮、磷等營養(yǎng)物質，促使藻類叢生，引起水質惡化，魚類大量死亡。營養(yǎng)物質不同來源的輸出率(g/m2·a)

3、水體富營養(yǎng)化作用

營養(yǎng)化是一種氮、磷等植物營養(yǎng)物質含量過多所引起的水質污染現象。在湖泊水體中磷的循環(huán)，大體上可以看作是一個動態(tài)的穩(wěn)定體系，其中在各個不同部分中磷含量的變化在穩(wěn)定環(huán)境條件下是很小的，并且是很緩慢的，它影響到湖泊水體中磷的有效狀態(tài)。

Pi為無機溶解磷；Po為有機溶解磷

湖泊水體中磷的循環(huán)與轉化過程示意圖

美國托馬斯等人對水體的富營養(yǎng)化程度進行了劃分一般來說，水域總磷>20mg/m3，無機氮>300mg/m3，就可以認為水體處于富營養(yǎng)化狀態(tài)。

水體富營養(yǎng)化的結果，破壞了水體生態(tài)系統(tǒng)原有的平衡。若水體中光合生成有機物的速度用P表示，呼吸消耗有機物的速度用R表示，二者應保持近似的平衡P≈R。這時藻類繁盛將形成P≥R的狀態(tài)，亦即在水體中有機物的生長遠大于其消耗，使有機物積蓄起來，表現在：①

促進細菌類微生物的繁殖，一系列異養(yǎng)生物的食物鏈都會有所發(fā)展，水體中耗氧量將大大增加；②

藻類只是在水體表層能接收陽光的范圍內生長，并排出氧氣，在深層的水中就無法進行光合作用而出現耗氧，在夜間或陰天也出現耗氧。藻類的死亡和沉淀都把有機物轉入深層或底層的水中，那里將聚集大量待分解的有機物，但卻沒有足夠的溶解氧供應，而變?yōu)閰捬醴纸鉅顟B(tài)，使大量的厭氧細菌發(fā)展起來；③有機氮的富集，開始是使硝化細菌繁殖，大量消耗溶解氧，在缺氧狀態(tài)下，又會轉為反消耗過程。這樣在底層建立起R>>P的腐化污染狀態(tài)，并逐步向表層發(fā)展。在嚴重時可使一部分水域區(qū)域完全變?yōu)楦瘏^(qū)。富營養(yǎng)化使水體中有機物大量增加的結果，會引起水質污染、藻類、植物及水生生物魚類衰亡甚至絕跡。這些現象可能周期性地交替出現，破壞水域生態(tài)平衡，并加速湖泊水域的衰亡過程。4、農藥的降解

1．非生物降解

①

水解作用有機磷和有機氯，在水體中易水解,是農藥一個重要降解過程。

②

光化作用

有機氯，有機磷及有機氮等農藥發(fā)生光化學反應。某些化學鍵斷裂，形成自由基，與水中物質作用，發(fā)生異構化、代換和氧化等作用。

③

觸媒作用

農藥在環(huán)境中有機和無機化合物觸媒作用下，發(fā)生氧化、還原、水解和異構化等作用。例如，在水體下層，腐殖質可引起農藥中某些官能團發(fā)生還原作用；基性氨基酸和還原性鐵卟啉能促使有機磷發(fā)生水解作用，DDT發(fā)生脫氫氯作用；鐵、錳和鈷的硫化物能催化農藥發(fā)生氧化和還原反應；銅離子能引起某些有機磷農藥水解。

2．生物降解

微生物對農藥在環(huán)境中的降解起極重要的作用

5、水體中有機物污染水環(huán)境中含有的有機物種類繁多，到目前為止，在飲用水中已發(fā)現的有機物質已達1000種以上。這些有機物是由污染源直接排放的，有些有機物則是在水體中相互反應形成的。它們含量雖然微量，但很多有致癌作用。水環(huán)境中還含有多種結構復雜的有機物質，其中較為穩(wěn)定的是腐殖酸，含有幾個至幾十個ppm，腐殖酸是不同分子量的高分子有機混合物，對于確切的分子組成和結構至今尚未搞清。一般認為天然水系及沉積物提取的腐殖酸是含有多種弱酸性官能團(如羥基、苯酚基等)高分子的有機物的混合物。

腐殖酸對金屬離子有很強的結合能力，主要以兩種絡合位即-COOH和-OH與金屬鍵結合.在淡水中對于汞來說，它與腐殖酸的絡合作用較強，形成某些配位化合物或螯合物。又因為腐殖酸物質主要是由在分子的三維空間方向上帶有很多活性基團的芳烴所組成，因此具有特別強的吸附表面。在河流表層沉積物中，腐殖酸鹽為細菌繁殖提供了營養(yǎng)基質，沉積物中某些微生物通過生物化學作用導致了汞的甲基化。如果在肥力高的底泥的河道中排放汞的化合物，則很容易被結合為腐殖酸汞而轉化為甲基汞。6、水體中污染物的生物放大作用水體中的污染物可通過食物鏈使處于高位營養(yǎng)級的別種生物受到損害而威脅人類健康。污染