第二章污染物的環(huán)境生態(tài)行為詳解演示文稿

第二章污染物的環(huán)境生態(tài)行為詳解演示文稿當(dāng)前第1頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)優(yōu)選第二章污染物的環(huán)境生態(tài)行為當(dāng)前第2頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)污染物的環(huán)境生態(tài)行為定義：

污染物在環(huán)境中的遷移與轉(zhuǎn)化、在生物體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)與轉(zhuǎn)化，以及在生物體內(nèi)的蓄積與放大。路徑、化學(xué)反應(yīng)當(dāng)前第3頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)第一節(jié)污染物在環(huán)境中的

遷移和轉(zhuǎn)化1.1污染物在環(huán)境中的遷移污染物在環(huán)境中發(fā)生空間位置的相對(duì)移動(dòng)過程，結(jié)果是使局部環(huán)境中的污染物種類、數(shù)量和綜合毒性強(qiáng)度降低或增高，污染物所處的局部條件重新發(fā)生或大或小的變化。當(dāng)前第4頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)污染物在環(huán)境中的遷移方式：①機(jī)械遷移：水、大氣、重力②物理－化學(xué)遷移

無機(jī)污染物：溶解－沉淀、吸附－解析、氧化－還原、水解、配位等有機(jī)污染物：上述以及化學(xué)分解、光化學(xué)分解、生物化學(xué)分解等③生物遷移

通過生物體的吸附、吸收、代謝、死亡等過程當(dāng)前第5頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)當(dāng)前第6頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)1.2污染物在環(huán)境中的形態(tài)和分布1.2.1污染物在環(huán)境中的形態(tài)指污染物的外部形狀、化學(xué)組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)在環(huán)境中的表現(xiàn)形式。

Cr6+>Cr3+

甲基汞>無機(jī)汞六六六（7）γ型殺蟲力最強(qiáng)

外部形狀：固體、流體、射線；化學(xué)組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)：單質(zhì)、化合態(tài)當(dāng)前第7頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)1.2.2污染物的分布環(huán)境介質(zhì)：大氣、水、土壤、生物形態(tài)、相態(tài)當(dāng)前第8頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)1.3污染物在環(huán)境中的轉(zhuǎn)化污染物在環(huán)境中通過物理的、化學(xué)的、生物學(xué)的作用改變形態(tài)，或者轉(zhuǎn)變成另一種物質(zhì)的過程—污染物的轉(zhuǎn)化遷移、轉(zhuǎn)化同時(shí)進(jìn)行影響污染物轉(zhuǎn)化的因素：①污染物本身的物理化學(xué)性質(zhì)；②環(huán)境條件當(dāng)前第9頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)污染物轉(zhuǎn)化形式：物理轉(zhuǎn)化（只有形態(tài)的改變）化學(xué)轉(zhuǎn)化（通過化學(xué)反應(yīng)生成新的物質(zhì)）

大氣：CH、NOX、SO2—光化學(xué)氧化

水體：氧化—還原、水解、配位反應(yīng)等

土壤：吸附催化、自由基、pH生物轉(zhuǎn)化（吸收和代謝）微生物、植物、動(dòng)物當(dāng)前第10頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)第二節(jié)外源化學(xué)物在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)和轉(zhuǎn)化生物轉(zhuǎn)運(yùn)：化學(xué)污染物通過生物膜的過程生物轉(zhuǎn)化：化學(xué)物在組織細(xì)胞中發(fā)生的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的變化過程當(dāng)前第11頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)當(dāng)前第12頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)2.1生物膜的基本結(jié)構(gòu)糖脂當(dāng)前第13頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)1、側(cè)向擴(kuò)散；2、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；3、擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)；4、伸縮運(yùn)動(dòng)；5、翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；6、旋轉(zhuǎn)異構(gòu)當(dāng)前第14頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)2.2物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)(passivetransport)特殊轉(zhuǎn)運(yùn)(specializedtransport)膜動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)(cytosis)當(dāng)前第15頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)特點(diǎn)：①在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中生物膜不具有主動(dòng)性，是一種純物理化學(xué)過程；②不需要消耗代謝能；③被轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)只能由高濃度向低濃度運(yùn)輸（1）被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)①分子量大?、倩瘜W(xué)物濃度梯度由高到低（主

要因素）②脂/水分配系數(shù)③外源化學(xué)物的離解或電離狀態(tài)簡單擴(kuò)散濾過生物膜的孔狀結(jié)構(gòu)當(dāng)前第16頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)：在載體或運(yùn)載系統(tǒng)的參與下，由低濃度處向高濃度處轉(zhuǎn)運(yùn)特點(diǎn)：①需要有載體參加－－生物膜上的蛋白質(zhì)；②逆濃度轉(zhuǎn)運(yùn)需要消耗一定的能量；③載體對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)的化學(xué)物具有選擇性；④載體有容量限制；⑤競爭性抑制，如鋁利用鈣的載體；鈷和錳利用鐵的載運(yùn)系統(tǒng)易化擴(kuò)散：不易溶于脂質(zhì)的化學(xué)物，利用載體由高濃度處向低濃度處移動(dòng)的過程，又稱幫助擴(kuò)散或載體擴(kuò)散。不需要細(xì)胞供給能量。（2）特殊轉(zhuǎn)運(yùn)/載體轉(zhuǎn)運(yùn)當(dāng)前第17頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)（3）膜動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)細(xì)胞與環(huán)境進(jìn)行的一些大分子物質(zhì)(顆粒物)的交換過程，主要特點(diǎn)是在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中生物膜的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。具有特異性，并要消耗一定的能量。胞吞作用：吞噬作用（固體）胞飲作用（液體）胞吐作用：由內(nèi)到外的過程當(dāng)前第18頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)2.3環(huán)境化學(xué)物的吸收與分布體液環(huán)境化學(xué)物通過各種途徑透過生物機(jī)體的生物膜進(jìn)入體液的過程稱為吸收細(xì)胞內(nèi)液(2/3)細(xì)胞外液(1/3):血漿、組織液、淋巴液當(dāng)前第19頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)當(dāng)前第20頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)(1)陸生動(dòng)物的吸收1）消化道：最主要的吸收途徑，主要通過簡單擴(kuò)散少數(shù)通過主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)；胃、小腸pH2）呼吸道：肺（表面積大、細(xì)胞膜薄－1.5μm）主要通過簡單擴(kuò)散影響因素：①肺泡和血漿中的濃度差；②氣體的溶解度；③肺的通氣量和血流量通氣/血流比；④顆粒物大小3)皮膚接觸：簡單擴(kuò)散影響因素：環(huán)境化學(xué)物本身的分子結(jié)構(gòu)；物種表皮屏障的完整性；環(huán)境條件當(dāng)前第21頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)當(dāng)前第22頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)當(dāng)前第23頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)當(dāng)前第24頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)(2)環(huán)境化學(xué)物在動(dòng)物體內(nèi)的運(yùn)輸與分布運(yùn)輸途徑：循環(huán)系統(tǒng)（血管+淋巴管）器官的差異性：消化管、呼吸道、口腔、皮膚左心室（此時(shí)為動(dòng)脈血）－主動(dòng)脈－各級(jí)動(dòng)脈－毛細(xì)血管（物質(zhì)交換）－（物質(zhì)交換后變成靜脈血－各級(jí)靜脈－上下腔靜脈系－右心房－右心室－肺動(dòng)脈－肺部毛細(xì)血管（物質(zhì)交換）－（物質(zhì)交換后變成動(dòng)脈血）－肺靜脈－左心房－左心室血液循環(huán)路線：當(dāng)前第25頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)呼吸道：肺循環(huán)，即靜脈血－右心房－右心室－肺動(dòng)脈－肺部毛細(xì)血管（物質(zhì)交換）－（物質(zhì)交換后變成動(dòng)脈血）－肺靜脈－左心房－左心室消化道：食物消化－小腸絨毛上皮細(xì)胞－毛細(xì)血管－小靜脈－腸系膜靜脈－肝門靜脈－肝臟（吸收或解毒）－右心房－右心室－肺循環(huán)－左心房－左心室－大動(dòng)脈輸送至全身皮膚：體液－毛細(xì)血管－（物質(zhì)交換后變成靜脈血）－各級(jí)靜脈－右心房－右心室－肺循環(huán)－左心房－左心室當(dāng)前第26頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)影響環(huán)境化學(xué)物分布的因素：①血流量：肝臟、腎臟②親和力：

鉛染毒，2h50％分布在肝臟；1個(gè)月后，90％分布在骨中

TCDD5min15％肺，1％脂肪；24h，20％分布在脂肪組織③體內(nèi)屏障：血腦屏障、胎盤屏障、血眼屏障當(dāng)前第27頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)貯存貯存：進(jìn)入血液的環(huán)境化學(xué)物大部分與血漿蛋白或體內(nèi)不同組織成分結(jié)合，積聚在特定部位貯存庫：積聚有高濃度的外源化學(xué)物，但并不顯示毒性。動(dòng)物體內(nèi)的貯存庫主要有：血漿蛋白；肝和腎；脂肪組織；骨骼組織當(dāng)前第28頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)(2)植物的吸收1）根部吸收當(dāng)前第29頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)影響植物根部對(duì)環(huán)境化學(xué)物吸收的因素植物本身的生活習(xí)性環(huán)境因素：溫度；根際環(huán)境的通氣狀況；土壤溶液中的離子濃度；pH值；離子之間的相互作用當(dāng)前第30頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)2）地上部分的吸收從葉子進(jìn)入通道：①氣孔；②角質(zhì)層(裂縫－細(xì)胞壁－外連絲－細(xì)胞膜)當(dāng)前第31頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)影響葉片吸收的因素：①表面張力；②溫度；③呼吸抑制劑；

④與溶液的接觸時(shí)間；⑤植物的內(nèi)在因素利用指示植物來監(jiān)控環(huán)境的大氣污染狀況當(dāng)前第32頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)3)環(huán)境化學(xué)物在植物體內(nèi)的運(yùn)輸與分布運(yùn)輸途徑：維管系統(tǒng)木質(zhì)部導(dǎo)管：向上，根部吸收韌皮部篩管：向下，葉片吸收分布：①與運(yùn)輸距離的遠(yuǎn)近有關(guān)②與物質(zhì)是否參與循環(huán)利用有關(guān)凱氏帶：某些重金屬當(dāng)前第33頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)當(dāng)前第34頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)課程重點(diǎn)了解生物轉(zhuǎn)化重點(diǎn)掌握排泄的主要途徑(腎、肝)理解生物蓄積、生物富集、生物放大3個(gè)概念的區(qū)別當(dāng)前第35頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)2.4生物轉(zhuǎn)化（biotransformation）外源化學(xué)物通過不同途徑進(jìn)入生物機(jī)體，在體內(nèi)酶系統(tǒng)的作用下，發(fā)生各種化學(xué)反應(yīng)，代謝轉(zhuǎn)變成水溶性高而易于排出體外的化合物的過程稱為生物轉(zhuǎn)化或代謝轉(zhuǎn)化。當(dāng)前第36頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)外源化學(xué)物生物轉(zhuǎn)化的階段：第一相反應(yīng)（phaseⅠreaction）：氧化、還原、水解；形成一些極性基團(tuán)第二相反應(yīng)（phaseⅡreaction）：結(jié)合反應(yīng)：第一相反應(yīng)的代謝中間產(chǎn)物與某些內(nèi)源化學(xué)物的中間代謝產(chǎn)物相互反應(yīng)，生成極性較強(qiáng)的親水化合物當(dāng)前第37頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)生物轉(zhuǎn)化的特點(diǎn):①同一外源化學(xué)物可能存在多種轉(zhuǎn)化途徑②不同的反應(yīng)可先后進(jìn)行，可在同一組織器官，也可在不同組織器官③一般經(jīng)過代謝后毒性降低（生物失活或解毒作用），但也有例外（生物活化）④外源化學(xué)物的生物轉(zhuǎn)化過程均為酶促反應(yīng)⑤轉(zhuǎn)化過程主要在肝臟中進(jìn)行當(dāng)前第38頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)2.4.1生物轉(zhuǎn)化的反應(yīng)類型氧化反應(yīng)：(非)微粒體混合功能氧化酶系還原反應(yīng)：次要的，主要在腸道進(jìn)行水解反應(yīng)：水解酶，農(nóng)藥結(jié)合反應(yīng)：GSH，肝、腎核糖核蛋白體當(dāng)前第39頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)2.4.2外源化學(xué)物對(duì)生物轉(zhuǎn)化酶的誘導(dǎo)和抑制酶的誘導(dǎo)外源化學(xué)物使某些代謝酶系的活力增強(qiáng)或酶的含量增加，并因此促進(jìn)外源化學(xué)物的轉(zhuǎn)化過程，這種現(xiàn)象稱為酶的誘導(dǎo)效應(yīng)苯巴比妥、DDTP450當(dāng)前第40頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)酶的抑制能使酶的活力減弱、含量減少或催化反應(yīng)速率減慢的現(xiàn)象稱為抑制作用；可逆性抑制作用非可逆性抑制作用非競爭性抑制競爭性抑制與酶是否穩(wěn)定結(jié)合當(dāng)前第41頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)2.4.3生物轉(zhuǎn)化的物種和個(gè)體差異物種差異：酶的種類、活性個(gè)體差異：酶活性不同性別差異：毒害雄性<雌性年齡差異：微粒體酶單胺氧化酶(大鼠)當(dāng)前第42頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)2.5排泄外源化學(xué)物及其代謝產(chǎn)物由機(jī)體向外轉(zhuǎn)運(yùn)的過程，是物質(zhì)代謝過程中最后一個(gè)重要環(huán)節(jié)。經(jīng)腎臟隨同尿液排泄經(jīng)肝臟隨同膽汁排泄經(jīng)肺隨同呼出氣排泄其他排泄途徑高等動(dòng)物當(dāng)前第43頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)（1）經(jīng)腎臟隨同尿液排出1）腎小球?yàn)V過毛細(xì)血管壁有直徑7～10nm的微孔;<6萬Da2）腎小管重吸收3）腎小管的排泌作用當(dāng)前第44頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)（1）腎小球?yàn)V過當(dāng)前第45頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)近曲小管（75％）遠(yuǎn)曲小管當(dāng)前第46頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)（2）腎小管重吸收被動(dòng)重吸收：水、無機(jī)離子、外源化學(xué)物

主動(dòng)重吸收：葡萄糖、氨基酸、肽類以及小分子蛋白質(zhì)當(dāng)前第47頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)（3）腎小管的排泌作用

排泄：來自血漿的某些代謝物經(jīng)腎小管細(xì)胞的轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入腎小管管腔，需借助轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)

分泌：腎小管上皮細(xì)胞本身代謝的產(chǎn)物也進(jìn)入腎小管管腔腎小管排泄也存在競爭以及競爭抑制作用，如影響尿酸的主動(dòng)排泄，則誘發(fā)痛風(fēng)癥當(dāng)前第48頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)（2）經(jīng)肝臟隨同膽汁排出第二重要的排泄途徑隨同膽汁進(jìn)入小腸的化學(xué)物：

①混入糞便直接排出體外

②腸肝循環(huán)意義：①機(jī)體需要的物質(zhì)可被重新利用②延長外源化學(xué)物在體內(nèi)的停留時(shí)間，使其毒性作用增強(qiáng)當(dāng)前第49頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)膽固醇膽汁酸當(dāng)前第50頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)（3）經(jīng)肺隨同呼出氣排泄CO2、進(jìn)入肺部但未被吸收的物質(zhì)機(jī)理：簡單擴(kuò)散影響排泄速率的因素：

血/氣分配系數(shù)、呼吸量、血流量當(dāng)前第51頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)（4）其他排泄途徑經(jīng)乳汁排泄

脂溶性高、半衰期長；單純擴(kuò)散，如666、DDT、乙醇、金屬經(jīng)胃腸排泄隨同汗液和唾液排泄

未電離的脂溶性化學(xué)物隨同毛發(fā)和指甲脫落排出

重金屬卵細(xì)胞排泄當(dāng)前第52頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)（5）植物的排泄常以分泌的形式進(jìn)行舍棄蓄積有大量外源化學(xué)物的植物組織器官，長出新葉代替當(dāng)前第53頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)第四節(jié)外源化學(xué)物的生物蓄積

與生物放大當(dāng)前第54頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)生物蓄積：指生物有機(jī)體在生長發(fā)育過程中直接從環(huán)境介質(zhì)或所消耗的食物中吸收并積累外源化學(xué)物的現(xiàn)象生物濃縮：指生物機(jī)體或處于同一營養(yǎng)級(jí)上的許多生物種群，從周圍環(huán)境，特別是水介質(zhì)中蓄積某種元素或難分解的化合物，使生物體內(nèi)該物質(zhì)的濃度超過環(huán)境中的濃度的現(xiàn)象，又稱生物學(xué)濃縮或生物(學(xué))富集生物放大：指在生態(tài)系統(tǒng)中，高營養(yǎng)級(jí)生物以低營養(yǎng)級(jí)生物為食，使某種元素或難分解化合物在生物機(jī)體中的濃度隨著營養(yǎng)級(jí)的提高而逐步增大的現(xiàn)象當(dāng)前第55頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)生物濃縮系數(shù)

(bioconcentrationfactor)

一般指濃縮與排泄平衡時(shí)的系數(shù)BCF=

物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中的濃度物質(zhì)在生物體內(nèi)的濃度當(dāng)前第56頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)超量蓄積現(xiàn)象生物體能夠蓄積高含量外源化學(xué)物而不產(chǎn)生毒害的現(xiàn)象。具有這種能力的生物稱為超量蓄積者。吸收量大；清除半衰期長應(yīng)用:

土壤修復(fù);400多種植物重金屬當(dāng)前第57頁\共有63頁\編于星期三\8點(diǎn)第五節(jié)外源化學(xué)物代謝動(dòng)力學(xué)用數(shù)學(xué)的方法研究外來物質(zhì)在機(jī)體內(nèi)的行為規(guī)律，即研究外來物質(zhì)進(jìn)入機(jī)體的吸收、分布、生物轉(zhuǎn)化和排泄等過程隨