重金属致毒的化学机理

武汉工业学院毕业论文论文题目：重金属对微生物毒性效应研究姓名学号院系化学与环境工程学院专业环境工程指导教师2010年5月15日目录中文摘要 (Ⅰ)英文摘要 (Ⅱ)1.前言 (1)1.1 重金属对微生物毒性研究现状 (1)1.2 本实验研究的目的和意义 (3)2．大肠杆菌、荧光假单胞菌和枯草芽孢杆菌的简介 (4)2.1 大肠杆菌的简介 (4)2.2 荧光假单胞菌的简介 (4)2.3 枯草芽孢杆菌的简介 (5)3．汞，铬，镉，铅对大肠杆菌，荧光假单胞菌，枯草芽孢杆菌毒性的实验研究 (7)3.1 细菌在重金属污染下存活数量 (7)3.1.1 实验材料和仪器 (7)3.1.2 实验步骤 (7)3.1.3 结果与分析 (7)3.2 细菌在受到重金属污染后在细胞水平上的研究 (9)3.2.1实验材料和仪器 (9)3.2.2 实验步骤 (9)3.2.3 结果与分析 (10)3.3 单细胞凝胶实验 (12)3.3.1 实验材料和仪器 (12)3.3.2 实验步骤 (12)3.3.3 结果与分析 (13)4．微生物和重金属相互作用的应用范围及发展前景 (15)4.1 微生物和重金属相互作用的应用范围 (15)4.1.1 重金属污染的微生物学评价 (15)4.1.2 微生物在环境保护中的应用 (15)4.2 重金属和微生物相互作用的发展前景...................．16 谢辞 (17)参考文献 (18)摘要微生物不仅种类繁多，数量极大，分布广泛，而且具有繁殖迅速，个体微小，比表面积大，对环境适应能力强等特点，因而成为人类最宝贵、最具开发潜力的资源库之一。

作为分解者，微生物在地球生态系统的物质循环过程中起着“天然环境卫士”的作用。

众所周知，重金属不能被微生物降解并且对它们有毒害作用，本次实验是以四种常见的重金属离子+2H g、+6Cd、+2P b对大肠杆菌、荧光假单Cr、+2胞菌、枯草芽孢杆菌三种细菌生长过程的毒性研究。

重金属原理
重金属污染原理及其影响
重金属是指相对密度大于4.5g/cm³的金属元素，如汞、铅、铬、镉、砷等。

由于其化学性质稳定，不易降解，且对环境和人体健康造成严重影响，被广泛认为是一种有害物质。

重金属的污染主要来源于工业排放、废水及废气排放等。

重金属的原理主要包括生物积累、迁移和转化。

一般情况下，重金属进入生物体后会经过一系列的转化作用，从而导致其积累在生物体内，进一步诱发各种健康问题。

重金属在土壤中的迁移主要取决于土壤pH值、含水量以及土壤中的有机质含量
等因素。

当重金属进入水体后，由于其不易挥发及分解，会沉积在河底或湖泊底泥中，对水生生物造成威胁。

重金属污染对环境和人体健康的影响是十分严重的。

重金属可以通过空气、水和食物等途径进入人体内部，对脑部、心血管系统、肝脏、肾脏等器官造成损害，并且还可能引发各种慢性病，如癌症、免疫系统疾病等。

此外，重金属还对环境的生物多样性和生态系统稳定性产生不可逆转的破坏。

为了解决重金属污染问题，需采取科学有效的措施。

首先，要加强对重金属污染的监测和预警工作，及时发现和防范重金属污染的潜在风险。

其次，应加强对工业生产过程的管控，减少重金属排放。

此外，还需加强土壤和水体的修复工作，降低重金属的含量。

对于已经受到重金属污染的区域，应采取有效的修复方法，恢复其生态系统的功能。

综上所述，重金属污染具有严重的危害性，引起了广泛的关注。

只有通过加强监测、管控和修复等措施，才能有效预防和治理重金属污染，保护环境和人体健康。

1、试述酸雨的主要成分、成因及危害，写出有关化学反应式。

主要成分：酸雨中绝大部分是硫酸和硝酸，以硫酸为主成因：酸雨的形成涉及一系列复杂的物理、化学过程，包括污染物迁移过程、成云成雨过程以及在这些过程中发生的均相或非均相化学反应等；危害：1.使水体酸化，造成江河湖泊的生态环境紊乱；2.使森林大片死亡。

酸雨侵入树叶气孔，妨碍植物的呼吸；3.造成土壤矿物质元素流失，导致土壤贫瘠化，使农作物大面积减产；4.使土壤的有毒金属溶解出来，一方面影响植物生长，另一方面造成有毒金属迁移； 5.腐蚀建筑物、文物等。

有关方程式：SO2 和NOx 的排放是形成酸雨的主要起始物SO2 NOx S O 2 + [O ] → S O N O + [O ] → N O 3 SO 3 3 +H 2 O → H 2 2 SO 4 2 2N O 2 +H 2 O → H N O +H N O2、写出光化学烟雾的链反应机制链引发自由基传递终止。

（附图）3、为什么排放到大气中的CFCs 能破坏臭氧层，写出有关化学反应式。

CFCs 在对流层中存在，是破外臭氧层的主要原因，CFCs 不溶水，稳定性高，被热空气带到平流层，CFCs 在平流层受强烈紫外线照射而分解产生氯，氯会与臭氧反应，生成氧化氯自由基(ClO)：Cl+O3→ClO+O2 ClO+O→Cl+O2 即O3+O3→3O2 由此可见，氯在分解臭氧的反应中作为催化剂以促使较臭氧反应成氧，而氯在反应中循环出现，因此少量的氯在重新分配的过程中，就能造成大量的臭氧分解。

4、汽车尾气最主要的成份都有哪些？分析各成份具有的潜在危害。

成份：CO、CHx、NOx、SO2、烟尘微粒(重金属化合物、铅化合物、黑烟及油雾)、臭气(甲醛等)。

最主要的危害：形成光化学烟雾。

CO：导致组织缺氧，引起头痛等；NOx：进入肺泡形成亚硝酸和硝酸，造成肺气肿。

亚硝酸盐造成高铁血红蛋白，引起组织缺氧。

CHx：多环芳烃、苯并芘等致癌物。

重金属对水生生物的毒理作用摘要：随着社会的不断地发展，人类片面追求经济效益，致使我们生存的环境日益恶化。

尤其是近年来，环境污染问题成了全世界各国家最关注的问题。

工业生产排放的“三废”物质、农业中杀虫剂、农药的大量使用、城市生活的废弃物等等，使我们的水环境受到各种有机污染物、无机污染物、重金属离子和放射性物质的污染，致使水生生物生存受到威胁。

其中重金属作为一类主要的污染物对水生生物的毒害作用，也日益受到人们的关注。

不为水生生物所必需如汞、镉、铅等不具备任何生理功能相反影响生物生长，以及如铜、锌、镍等在高离子浓度下，具有明显毒性。

水体中的过量重金属除直接对水生生物造成毒害外，还能经由生物体富集和食物链传递，通过海产品进入人体并造成危害。

世界八公害里的日本水俣病、痛痛病都是由重金属所引起的群体性疾病。

关键词：重金属，水污染，疾病随着工、农业的日益发展，人类赖以生存的环境受到越来越严重的干扰和破坏，各种环境污染问题凸显。

尤其是工、农业废水的排放，造成水体环境中重金属污染日趋严重；此外，大气尘粒的沉降和雨水对地面的冲刷，都使重金属进入江河湖泊中造成水体污染，毒害到水生生物乃至对人类的健康造成极大威胁。

相应水域的重金属污染日趋严重，水生生物的生存环境面临极大隐患。

水生生物对重金属的富集和累积作用，超过它们的承受能力，从而给它们的繁殖、发育、生长、生理机能等方面带来毒性危害；同时还造成它们遗传基因发生变异和突变，面临生存、物种多样性、免疫抵抗力等方面的挑战，也会对水产养殖业造成很大损失；重金属在水生生物的富集和积累并通过食物链最终传递给人，给人们身体健康带来危害。

因此，研究重金属对水生生物的毒害作用已刻不容缓，研究重金属对水生生物的毒性作用有很大的理论价值和经济意义。

1 重金属的来源、形态和理化特征1.1 重金属的来源所谓重金属，就是指密度大于5g/Cm3的金属，对于生物体而言，有些对于它们是必须的，如铜、铁、锌、镁、锰等，有些是非必须的，如镉、汞、铬、铅、镉等。

重金属中毒原理
重金属中毒是由于人体摄入或接触了含有高浓度的重金属物质而导致的中毒症状。

重金属是指相对密度较高且具有毒性的金属元素，如铅、汞、镉等。

重金属中毒的原理主要有两个方面：内源性和外源性。

内源性重金属中毒是指人体内部产生的一种中毒反应。

例如，铅中毒通常是由于长期接触或吸入铅粉末、油漆或含铅的尘埃等物质而引起的。

铅进入人体后会被吸收并分布到各个组织和器官中，干扰骨髓生成红细胞，从而导致贫血。

铅还会对神经系统产生毒性影响，损害中枢神经系统和周围神经系统的功能，引起神经系统症状，如头晕、失眠等。

外源性重金属中毒是指通过外部途径摄入或接触到含有重金属的物质而引起的中毒反应。

例如，镉是一种广泛存在于环境中的重金属，可以通过饮食或吸烟等途径进入人体。

镉中毒主要通过摄入镉污染的食物或饮用含镉的水引起。

镉进入人体后会在肝脏和肾脏中蓄积，并对这些器官产生直接毒性作用，引起肝、肾功能异常，甚至导致癌症。

重金属中毒对人体健康造成严重的危害。

它们可以对细胞DNA、蛋白质和酶产生直接或间接的损伤，干扰细胞的正常
功能，导致各种疾病如癌症、肝脏病变、神经系统症状等。

对于重金属中毒的预防和治疗，最重要的是减少暴露于重金属的环境和物质中，并及时采取措施进行排毒。

生物对重金属的解毒机制
生物对重金属的解毒机制主要包括两种方式：生物积累和生物转化。

生物积累是指生物体内重金属离子的浓度随着时间和浓度的增加而增加，最终导致生物体内重金属的积累和毒性的增加。

这种机制主要发生在食物链的顶端生物，如哺乳动物和鸟类。

生物转化是指生物体内通过代谢和酶催化作用将重金属离子转化为更稳定或更难以溶解的化合物，从而降低其毒性。

这种机制主要发生在生物体内的微生物和植物中。

具体来说，生物体内的重金属解毒机制包括以下几种方式：
1. 螯合反应：生物体内的一些化合物，如氨基酸、多糖和蛋白质等，可以与重金属离子结合形成稳定的螯合物，从而降低其毒性。

2. 吸附反应：生物体内的一些物质，如粘土、腐殖质和多糖等，可以通过吸附作用将重金属离子固定在其表面，从而减少其在生物体内的浓度。

3. 转化反应：生物体内的一些酶，如细胞色素P450和硫酸盐还原酶等，可以将重金属离子转化为更稳定或更难以溶解的化合物，从而降低其毒性。

4. 排泄反应：生物体内的一些器官，如肾脏和肝脏等，可以通过排泄作用将重金属离子排出体外，从而减少其在生物体内的浓度。

总之，生物体内的重金属解毒机制是一个复杂的过程，需要多种机制协同作用才能有效降低重金属的毒性。

镉在生物体内与其他有机物的相互作用机理概述说明以及解释1. 引言1.1 概述镉是一种非常有害的重金属污染物，它存在于自然环境中并通过各种途径进入生物体内。

随着工业化和城市化的发展，镉污染日益严重，给人类健康和环境带来了巨大的威胁。

为了有效防控镉污染，研究镉在生物体内与其他有机物的相互作用机理显得尤为重要。

1.2 研究意义深入了解镉在生物体内与其他有机物的相互作用机理对于揭示其毒性效应、制定科学的防治策略以及保护环境和人类健康具有重要意义。

只有全面了解镉与其他有机物之间的关系，才能更好地进行镉污染监测、风险评估以及环境修复工作。

1.3 目的本文旨在概述和说明镉在生物体内与其他有机物之间的相互作用机理，并结合实验研究结果进行分析和解释。

通过探讨这些相互作用机理，我们期望能够增加对镉毒性效应的认识，为镉污染治理和环境保护提供科学依据，同时提高公众的环境意识和健康意识。

（注：此部分内容仅供参考，并不代表文章的实际撰写方式，具体文章内容及语言风格可根据需要进行调整。

）2. 镉与生物体内有机物的交互作用2.1 镉的来源与危害镉是一种有毒重金属元素，广泛存在于环境中。

它可以通过自然过程如岩石侵蚀、火山喷发以及人类活动如冶炼、化学工业排放等方式进入生态系统。

镉具有高度的毒性和蓄积性，对生物体健康造成严重危害。

长期暴露于镉可引起骨骼疾病、肾功能损伤、癌症等健康问题。

2.2 生物体内镉的转化与代谢一旦进入生物体内，镉经过吸收、分布、转运和排泄等多个过程进行转化和代谢。

首先，在消化道中，镉被吸收后会进入血液循环，并通过血液输送到不同部位。

在细胞水平上，镉主要与蛋白质结合形成复合物。

此外，也可进入细胞器如线粒体和溶酶体等，并干扰其正常功能。

在代谢方面，生物体会尝试将镉转变为更稳定且容易排泄的形式，以减少镉对身体的伤害。

一种重要的转化方式是镉金属离子被结合到蛋白质中形成金属蛋白质络合物。

这些络合物起到将镉稳定在细胞内并限制其对重要生物分子的干扰作用。

重金属对生物体的毒性影响机制重金属是指密度大于等于5克/厘米立方、相对原子质量大于等于50的金属元素及其化合物。

它们因在环境中不易被降解而存在时间较长，对生物多种生理过程产生毒性影响。

本文将从重金属的种类、环境污染、生物毒性机理以及对策等方面对重金属对生物体毒性影响进行探讨。

一、重金属的种类常见的重金属有铜、铅、汞、镉、铬、锰、镍、锌等。

铜、锌、锰属于必需元素，人体需要它们维持正常生理功能。

铅、汞、镉、铬、镍等则是非必需元素，对人体大量摄入会产生毒性影响。

二、重金属的环境污染重工业、电子工业、金属冶炼等行业的生产残留物、污水、废气等均含有重金属，长期排放会污染环境，使土壤、水系、大气等多个方面受到影响。

同时，农业、畜牧业等生产活动也会产生重金属污染，如使用废旧电池制作的无证肥料、使用含铅的杀虫剂等。

三、生物毒性机理重金属在生物体内的毒性作用机理非常复杂。

以下列出可能的几种影响机制：1、直接损害细胞膜和细胞器重金属离子进入细胞会直接与生物大分子结合，改变蛋白质、核酸等生物大分子的结构和功能，导致细胞膜通透性降低，细胞出现变形，内外环境失衡，影响细胞生长、代谢等过程。

2、抑制生理酶的活性各种重金属能够与多种生理酶发生反应，抑制酶活性，影响多种代谢途径，从而影响细胞生长、能量合成、代谢、解毒等生理活动。

3、细胞信号通路的影响重金属通过多种途径，如影响钙离子浓度、抑制酶活性等，影响某些信号通路的正常传递和调控，进而对生理功能产生影响。

4、蛋白质氧化和磷酸化重金属离子能够引起蛋白质的氧化和磷酸化，从而影响细胞信号通路、交通信息传递、细胞黏附等生理活动。

5、DNA损伤和基因突变重金属通过氧化应激和误配现象致使DNA受到损害，从而影响基因表达和细胞增殖的正常过程，进而影响生理功能和健康状况。

四、对策措施1、治理重金属污染治理重金属污染的方式多种多样，可以通过生物修复、化学修复、物理方法等途径降低污染物的浓度，还可以通过实行严格的环保政策、创立适合环境保护的生产制度等措施对重金属污染实行有效治理。