第三章污染物的生物效应检测
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《环境生物学》课程教学大纲课程中文名称(英文名称):环境生物学(Environmental Biology)课程代码:PRN241课程类别:学科基础课程课程性质:必修课课程学时:48学时(理论32学时,实验16学时)学分:3学分适用专业:环境科学先修课程:环境学、无机化学一、课程介绍1.环境生物学是环境科学专业一门重要的必修学科基础课。
环境生物学是20世纪50年代环境问题成为全球重大问题时,生物学家在运用生命科学的理论和方法,认识环境问题实质并寻找解决环境问题途径的过程中逐渐形成的一门新兴边缘学科。
本课程系统介绍环境生物学的基本知识、主要技术和发展动态,使学生对环境生物学能有一个较完整的认识,为学习后续课程打下坚实的基础2.环境生物学属于环境科学专业学生必修的专业基础课,在专业人才培养方案和课程体系中的地位十分重要,属重点基础课,许多后续课程如环境毒理学、环境生物化学、环境生物工程、环境污染修复工程等与环境生物学密切相关。
环境生物学也是环境生态类考研科目之一,对学生的考研具有重要作用。
了解与掌握环境生物学的基本理论和方法,是环境类专业人才认识和解决环境问题所必须。
二、课程教学目的和任务通过本课程的学习,使学生对本大纲范围内的环境生物学内容有比较系统和比较全面的了解,认识环境污染物的生物效应以及环境污染的生物净化,使学生掌握环境生物学的基本知识和基础理论;培养学生具有初步的分析问题和解决问题的能力,为学好后续课程打下坚实基础。
课程应达到的基本要求为理解和掌握以下理论、方法和技术:1)环境污染物在生态系统中的行为;2)污染物对生物的影响;3)污染物的生物效应检测;4)环境质量的生物监测与生物评价;5)环境污染生物净化的原理;6)环境污染物的生物净化方法;7)现代生物技术与环境污染治理8)污染环境的生物修复三、课程学时分配、教学内容与教学基本要求四、教学方法与教学手段说明环境生物学为重点基础课,牵涉面广,学科交叉较多,内容丰富,而学时有限,因此,贯彻“少而精”的原则,精选有代表性的、有广泛应用的、最基本的、较现代化的内容作为基本要求。
《环境生物学》课程教学大纲一、课程根本信息课程代码:260411课程名称:环境生物学英文名称:Environmental Biology课程类别:专业选修课学时:54学分:3.0适用对象: 环境科学专业考核方式:考试先修课程:无二、课程简介环境生物学主要探讨生物与受损环境之间的相互作用和调控机理。
环境生物学是环境科学、生态学、环境毒理学、环境化学、普通生物学等相关科学的穿插学科,它包含了污染生态学、生态毒理学等不同分支学科的内容,该学科主要研究人类活动对生态系统造成的环境污染、生态破坏对人类与生物产生的效应以与人类和生物对这种环境污染、生态破坏的产生的响应,其目的在于为维护人类生态安康,保护和改善人类生存与开展的环境,合理利用自然和自然资源提供科学根底,促进环境和生物相互关系以利于人类的生存和社会可持续开展。
三、课程性质与教学目的通过本课程的教学,帮助学生了解环境污染物在生态系统中的行为和对生物体的危害,以与生物体在净化环境污染中的作用,使学生充分理解环境污染和生物之间的相互作用,更深层次地认识到环境保护的重要性。
本课程要求学生掌握环境污染物在生物体内从吸收到排泄的整个行为过程,和环境污染对生物在各级水平上的影响,了解污染物的生物效应的检测方法。
掌握生物净化污染物的根本原理,了解生物净化的根本方法和常用的工艺。
该学科主要培养和训练学生认识生物与环境的相互关系与其根本规律,了解和掌握环境生物学的根本识;本课程要求学生应具备普通物学、生态学、环境学概论等相关专业的根底知识和理论。
通过本课程的学习,学生应掌握环境生物学的根本理论、研究方法和技术,同时拓宽学生的学术视野和知识结构,提高学生整体综合素质。
为今后进一步的学习和工作打下良好的根底。
四、教学内容与要求绪论〔2课时〕(一)目的与要求1.掌握环境生物学的概念、研究内容与任务;2.认识环境科学与环境问题,环境科学的开展历史。
3.了解环境生物学与相关学科的关系,环境生物学的开展趋势。
污染物的毒性和生物效应机制随着工业化、城市化的发展,环境污染问题越来越严重。
大气、水体、土壤等环境中存在的污染物对人类健康和生态环境造成了严重的危害。
污染物的毒性和生物效应机制是研究环境污染问题的重要课题。
一、污染物的毒性毒性是指化学物质对生物体产生的有害影响。
污染物的毒性受多种因素的影响,例如浓度、暴露时间、个体差异等。
不同的污染物具有不同的毒性效应,包括急性毒性效应、亚急性毒性效应和慢性毒性效应。
急性毒性效应是指在短时间内接触高浓度污染物,导致生物体短时间内产生剧烈的不良反应。
例如,空气中的苯、甲醛、氨气等有机气体和硫化氢、氰化物等无机气体均具有很强的急性毒性。
短期接触这些物质会导致头痛、眩晕、恶心、呕吐等症状,严重时可能导致昏迷、肺水肿、死亡等后果。
亚急性毒性效应是指接触时间较长、浓度较低的污染物,引起的中等程度的毒性效应。
例如,有机氯、有机磷农药可以在长时间内积累在人体内引起神经性疾病、癌症等,而水中亚硝酸盐、铜、氟等化合物会引起不同程度的贫血、骨质疏松等疾病。
慢性毒性效应是指长期暴露于较低浓度污染物的影响,主要由重金属和某些有机污染物引起。
例如,密切接触铅、汞等重金属可引起妊娠期间胎儿畸形、神经系统和智力发育障碍等,长期接触有机氯草甘膦、雌激素等可导致癌症和免疫系统失调等后果。
二、污染物的生物效应机制生物效应是指污染物对生物体内部生化和生理活动产生的影响。
污染物引起生物效应的机制很复杂,主要包括代谢途径、损伤机制和影响生长发育的渠道。
代谢途径是指污染物通过代谢途径进入生物体内部,通过身体代谢的过程,他们被分解为无毒物质,以及有害物质,引起各种生物效应。
例如,人体内的氧化酶可以将苯分解为苯醇和苯酚,这些无毒的代谢产物很快被体内的代谢途径清除。
然而,以二噁英、苯并芘等有机污染物,往往不能被代谢,而是在生物体内长期沉积,积累到一定浓度,可能会引起致癌、致畸、致突变等有害生物效应。
损伤机制是指污染物直接对生物体造成的生化和细胞结构损伤。
生态环境中无机污染物的生物学效应与环境治理研究近年来,随着工业化和城市化的迅速发展,无机污染物成为导致生态环境污染的主要因素之一。
无机污染物的毒性和影响已经被广泛关注和研究,但是对于它们的生物学效应及环境治理方法的研究还有待深入。
一、无机污染物的生物学效应无机污染物包括重金属、有机酸盐、氟化物、氮和磷等,其中重金属是最为严重的一类。
这些污染物通常在土壤、水源和空气等环境中被释放,入侵生物体内,对生物生长、发育和代谢产生很大影响。
1. 重金属的生物毒性重金属污染物的生物毒性可达到极高的水平,对生态系统稳定性产生很大影响。
其主要的生物毒性表现为细胞损伤、氧化应激、DNA损伤和细胞凋亡等。
重金属污染对微生物和植物的生长和代谢都会产生负面影响,同时也会严重影响水生生物如鱼类的免疫力、生殖系统、呼吸系统和生长发育等。
2. 其他无机污染物的毒性除了重金属外,氟化物也是一种常见的无机污染物。
它的毒性主要表现为影响人类和动物的骨骼和牙齿发育和生长,导致骨质疏松、牙齿脱落或者畸形。
3. 生物对无机污染物的适应性尽管无机污染物对生物体产生很大的影响,但是很多生物体也拥有适应这些污染的能力,比如某些植物可以在重金属环境下存活,鱼类在含氟环境下能够适应繁殖等。
二、无机污染物的环境治理无机污染物对生态环境和人类健康产生的危害不可忽视,因此必须采取有效的环境治理措施。
1. 传统方法:物理和化学处理传统的物理和化学处理方法包括沉淀、吸附、离子交换和氧化还原等,这些方法可以通过净化水源、减少大气中重金属和粉尘的排放以及清洁污染土壤等方式起到一定的效果,但是往往需要大量的资金和能量,同时也会产生更多的二次污染。
2. 生物技术治理生物技术治理是近年来发展起来的一种新型环境治理方式,其主要是通过利用微生物、植物或者其它昆虫等生物体的代谢功能去除有害物质。
这种技术不仅能够解决污染物问题,还能保持环境的自然平衡,具有处理成本低、效率高、易推广等优点。
环境污染物的生态毒理学效应和监测方法环境污染物是现代社会面临的一个严重问题。
它们来自于人类的日常生活和工业活动,通过不同方式进入自然环境中。
这些污染物对生态系统和人类健康产生不良影响。
他们的毒性机制已经得到了足够的研究,在环境污染控制和监测方面产生了巨大的影响。
一、环境污染物的生态毒理学效应环境污染物包括了许多有机化学物和无机污染物。
它们通过直接或间接的途径进入各种生物体中,产生毒性效应。
这些毒性机制包括了细胞毒性、基因毒性、免疫毒性等。
有些污染物可以通过内分泌干扰素的机制检测到。
这些效应不仅可以在分子和细胞水平上发现,也可以看到它们在生态系统和生态组织中的表现。
二、环境污染物的监测方法监测环境污染物可以帮助了解环境污染对生态系统的影响。
监测有两种基本方法。
一种是被动的方法,另一种是主动的方法。
被动方法通常使用生物标志物来检测环境污染物的存在。
生物标志物是生物体内或生物体表面的化学或生物学变化,与出现在环境中的特定化学物或生物物质的存在相关。
这些标志物的形成是污染物影响的个体反应。
生物标志物将本来很难测量的环境污染物拓宽到了检测的范围内。
主动方法是直接检测环境污染物存在的方法。
这种方法涉及到高吞吐量的分析,如气相色谱、液相色谱、电化学测量和光谱学等技术。
它们在现场和实验室检测中都广泛应用。
三、总结环境污染是全球性问题,产生的影响范围很广。
生态毒理学是研究环境污染物的影响范围和机制的重要领域之一。
选择什么样的方法来监测环境污染也是至关重要的。
不管使用哪种监测方法,都需要适当的技术和检测标准来保证监测的准确性和有效性。
未来,环境污染监控领域将会有更多更先进的技术被开发出来。
这将有助于有效地监测和控制环境污染,确保环境保护和人类健康。
第三章有机污染物的环境生物效应环境效应是指在环境要素作用下环境受到影响的现象及其后果。
环境因素的变化导致生态系统变异而产生的后果即为环境生态效应。
大量工业废水排入江、河、湖、海,对生态系统产生毒性作用,使鱼类受害而减少甚至绝灭;任意砍伐森林,会造成水土流失,产生干旱、风沙灾害,同时使鸟类减少,害虫增多;致畸、致癌、致突变物质的污染引起畸形和癌症患者增多。
这些都是污染物环境生态效应的表现。
污染物在生物体内的富集放大及生物迁移的过程是导致环境生物效应的主要原因。
第一节有机污染物在生物体内的迁移(资料来源王焕校,2000)一、有关生物对污染物吸收、迁移的几个基本概念1.安全浓度生物与某种污染物长期接触,仍未发现受害症状,这种不会产生症状的污染物浓度称为安全浓度。
2.最高允许浓度生物在整个生长发育周期内,或者是对污染物最敏感的时期内,该污染物对生物的生命活动能力和生产力没有发生明显的影响的最高浓度,称为最高允许浓度。
3.效应浓度超过最高允许浓度,生物开始出现受害症状,接触毒物时间越长,受害越重。
这种使生物开始出现受害症状的浓度称为效应浓度。
EC50、EC70、EC90 分别代表在该浓度下有50%、70%、90%的个体出现特殊效应。
4.致死浓度当污染物浓度继续上升到某一浓度,生物开始死亡,这时的浓度称为致死浓度。
LC50、LC70、LC90、LC100 分别代表毒害致死50%、70%、90%、100%的个体的阀门。
二、植物对有机污染物的吸收与迁移(一)植物对污染物的吸收1.植物对气态污染物的粘附和吸收植物能粘附和吸收气态污染物。
植物粘附污染物数量,主要取决于植物表面积和粗糙程度。
污染物能通过叶面气孔或径部皮孔进入植物体内。
2.植物对水溶态污染物的吸收植物吸收水溶态污染物的器官是根,但叶片也能吸收水溶性污染物。
水溶性污染物主要通过两个途径达到根表面:(1)质体流途径,即污染物随蒸腾拉力,在植物吸收水分时与水一起到达植物根部;(2)扩散途径,即通过扩散作用而到达根部。
环境生物学重点绪论1.环境的概念以人类为主体的外部世界,即人类赖以生存和发展的基本条件的综合体,包括自然环境和社会环境。
2.环境问题包括哪两大类、酸雨的定义、生物多样性的层次两类环境问题:环境污染和生态破坏定义:pH<5.7①遗传多样性②物种多样性③生态系统多样性④景观多样性3.环境生物学的概念环境生物学是研究生物与受人类干扰的环境之间相互作用规律及其机理的科学,是环境科学与生物学的相互融合、相互渗透所形成的交叉学科(教材)。
其他定义环境生物学是研究生物与人为受损环境之间的相互关系的学科(段昌群)。
环境生物学是研究生物系统与人为逆境相互关系的科学(熊冶廷)。
4.环境生物技术是利用生物体、生物体的代谢反应过程和生物合成产物对污染或被破坏的环境进行治理和修复以及监测和评价的一种单一的或复合的工艺技术系统。
包括污染物生物控制、消除技术和环境生物监测、评价技术5.环境生物学和分支学科的相关性第一章环境污染物在生态系统中的行为1、环境污染及类型大气污染、水体污染和土壤污染大气污染物种类气体污染如CO2、NO x、碳氢化合物、HF、H2S、SO2、CO等。
颗粒物污染烟灰、烟尘、光化学烟雾微生物悬浮气溶胶污染水污染水污染的类型需氧有机物质污染氮磷化合物污染有毒重金属和难降解化合物的污染石油类污染病原微生物污染热污染盐污染土壤污染环境污染的类型按污染物的性质:生物污染、化学污染和物理污染。
⏹按污染物的形态:废气污染、废水污染、固体废弃物污染、噪声污染和辐射污染。
⏹按污染物的产生原因:生活污染和生产污染(如工业农业和交通)。
⏹按污染的涉及范围:全球性污染、区域性污染和局部污染2、污染物、优先污染物、污染源污染物:指进入环境以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。
优先污染物: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,称之为优先污染物或优先控制污染物。
《环境生物学》课程教学大纲Environmental Biology一、课程基本信息二、教学目标(一)知识目标通过本课程的教学使学生掌握环境生物学的基本理论和基本规律,了解学科发展的前沿动态。
(二)能力目标通过各教学环节的实施注重培养学生思考、分析、解决问题的能力和主动获取知识的能力,树立实事求是、严谨治学的学风。
(三)素质目标从思想上明确认识到生物与环境是相互依存、相互作用、相互制约的统一体,树立正确的科学观。
— 1 —三、基本要求(一)了解环境生物学在环境科技发展中的地位和作用,以及与相关学科之间的关系。
(二)理解利用生物进行环境质量监测和污染治理的基本原理。
(三)掌握污染物对生物的影响、污染物的生物效应检测、环境质量的生物监测与评价、环境污染的生物净化、现代生物技术在环境污染治理中的应用以及污染环境的生物修复等基本内容。
四、教学内容与学时分配第一章绪论2学时一、环境生物学定义二、环境生物学的形成与发展三、环境生物学的研究对象、内容与研究方法四、环境生物学的发展趋势本章小结重点:要求掌握对现代环境问题认识的发展以及对环境生物学提出的任务;明确学习环境生物学任务、研究对象及研究方法。
难点:环境生物学的分类地位思考题:1.你认为环境生物学的形成及其研究范畴与传统学科有哪些异同?2.环境生物学的研究对象与目的是什么?3.环境生物学在环境科学研究中有哪些作用?作业:如何开展环境生物学的研究?建议教学方法:课堂讲授与多媒体相结合。
第二章环境污染物在生态系统中的行为6学时第一节污染物在环境中的迁移与转化2学时一、污染物在环境中的迁移二、污染物的形态和分布— 2 —三、污染物在环境中的转化四、污染物的生物地球化学循环第二节污染物在生物体内的生物转运和生物转化2学时一、生物转运二、污染物在体内的生物转化第三节环境污染物在生物体内的浓缩、积累与放大2学时一、生物浓缩二、生物积累三、生物放大四、生物浓缩系数本章小结重点: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。
环境生物学及实验Environmental Biology and Experiment一、课程基本情况课程类别:学科基础课课程学分:3 学分课程总学时:48 学时,其中讲课:32 学时,实验(含上机):16 学时,课外0 学时课程性质:必修开课学期:第3学期先修课程:普通生物学,环境科学概论适用专业:环境科学教材:《环境生物学》,孔繁翔,高等教育出版社,2000.开课单位:环境科学与工程学院环境科学系二、课程性质、教学目标和任务环境科学是一门综合性学科,涉及自然科学、人文社会科学和工程技术等广泛领域。
环境生物学是20世纪50年代环境问题成为全球性重大问题时,生物学家在运用生命科学的理论和方法,认识环境问题实质并寻找解决环境问题途径的过程中逐渐形成的一门新兴边缘学科,并与环境地学、环境化学、环境物理、环境医学、环境经济学、环境管理学等学科共同构成环境科学。
在环境科学的高等教育中,如果没有环境生物学的教学内容,那么环境科学就会成为一门没有生命的科学。
因此,了解与掌握环境生物学的基本理论与方法,是环境类各专业人才认识和解决环境问题所必需的。
本课程主要讲授环境生物学基本知识,旨在培养学生应用生物学知识分析、解决实际环境问题的能力。
三、教学内容和要求绪论(2学时)1.1环境科学概论与环境生物学(1学时)(1)初步了解环境问题与环境科学的产生与发展;(2)了解重大环境问题;(3)掌握环境生物学的概念与研究对象重点:环境问题;生态环境破坏难点:环境生物学的概念与研究对象1.2环境生物学概述(1学时)(1)熟悉环境生物学的任务和研究方法(2)理解环境生物学与相关学科的关系及发展趋势重点:环境生物技术的发展;难点:环境生物学的研究方法;环境生物学与相关学科间的关系第一章环境污染物在生态系统中的行为(4学时)1.1环境污染概述(1学时)(1)了解环境污染物;(2)理解污染源和污染物;(3)掌握优先污染物重点:环境污染物和污染源的概念难点:优先污染物的概念2.2污染物在环境中的迁移与转化(1学时)(1)了解污染物的生物地球化学循环(2)理解污染物在环境中的迁移及污染物的形态和分布(3)掌握污染物在环境中的转化重点:污染物在环境中的迁移及污染物的形态和分布难点:污染物在环境中的转化2.3污染物在生物体内的生物运转和生物转化(1学时)(1)了解生物运转的概念(2)理解污染物在生物体内运转的方式(2)掌握污染物在生物体内运转和转化的过程及相关的反应重点:污染物在生物体内运转的方式难点:污染物在生物体内运转和转化的过程及相关的反应2.4污染物在生物体内的浓缩、积累与放大(0.5学时)(1)了解生物浓缩模型(2)理解生物浓缩机理(2)掌握重点:生物浓缩、生物积累和生物放大的基本概念难点:生物浓缩机理2.5生物对污染物在环境中行为的影响(0.5学时)(1)了解生物引起的环境污染(2)掌握金属的生物转化重点:生物引起环境污染的机理难点:金属的生物转化3.第二章污染物对生物的影响(4学时)3.1污染物在生物化学和分子水平上的影响(1学时)(1)了解生物机体酶的基本概念(2)理解污染物对生物大分子的影响(3)掌握污染物对生物有机酶和生物大分子影响的机理重点:污染物对生物有机酶和生物大分子影响的机理难点:污染物对生物有机酶和生物大分子影响的机理3.2污染物在细胞和器官水平上的影响(1学时)(1)了解污染物对生物有机体细胞和组织器官影响的概念(2)理解污染物对生物有机体细胞产生影响的机理(3)掌握污染物对生物有机体在器官水平产生影响的机理重点:污染物对生物有机体细胞产生影响的机理难点:污染物对生物有机体在器官水平产生影响的机理3.3污染物在个体水平上的影响(1学时)(1)了解环境生物学意义上的死亡的定义(2)理解污染物对生物体行为和繁殖的影响(3)掌握污染物对生物个体生长和发育的影响机理重点:污染物对生物个体生长和发育的影响机理难点:污染物对生物个体生长和发育的影响机理3.4污染物在种群和群落水平的影响(0.5学时)(1)了解生物种群和生物群落的概念(2)理解污染物对生物种群的影响极其机理(3)掌握污染物对生物种群的影响极其机理重点:污染物对生物种群影响的影响难点:污染物对生物群落影响的机理3.5化学污染对生物的联合作用(0.5学时)(1)了解污染物对生物的联合作用类型(2)理解联合作用的研究方法(3)掌握协同作用、相加作用、独立作用和拮抗作用的概念重点:协同作用、相加作用、独立作用和拮抗作用的概念难点:联合作用的研究方法第三章污染物的生物效应检测4.1生物测试及方式(0.5学时)(1)了解影响生物测试的因素及标准(2)理解生物测试的分类以及试受生物的选择(3)掌握生物测试的定义重点:生物测试的内容与方法难点:影响生物测试的因素及标准4.2一般毒性试验(1学时)(1)了解表示毒性的常用参数(2)理解急性毒性试验、亚慢性和慢性试验的区别及方法(3)掌握蓄积毒性试验的方法重点:蓄积毒性试验的方法难点:急性毒性试验、亚慢性和慢性试验的区别及方法4.3生物的分子和细胞水平检测(1学时)(1)了解加合物测定的方法(2)理解抗氧化防御系统的检测方法(3)掌握一般代谢酶的活性测定和解毒系统酶类诱导作用的检测重点:一般代谢酶的活性测定和解毒系统酶类诱导作用的检测难点:一般代谢酶的活性测定和解毒系统酶类诱导作用的检测4.4生物致突变、致畸和致癌效应检测(1学时)(1)了解污染物对生物致突变的类型(2)理解生物生物致突变、致畸和致癌效应的概念以及致畸作用的评价(3)掌握生物致突变、致畸和致癌效应检测的方法和机理重点:生物致突变、致畸和致癌效应的检测方法难点:生物致突变、致畸和致癌效应的检测机理4.5微宇宙法(0.5学时)(1)了解微宇宙法及定义(2)理解标准化水生微宇宙、烧杯水生微宇宙和室外水生微宇宙(3)掌握土壤核心微宇宙和模拟农田生态系统的方法重点:土壤核心微宇宙和模拟农田生态系统的方法难点:模拟农田生态系统的方法第四章环境质量的生物监测与生物评价(4学时)5.1生物监测和环境质量评价概念(0.5学时)(1)了解环境质量的概念(2)理解环境质量的基本内涵(3)掌握生态监测的概念与分类重点:环境质量的基本内涵难点:生态监测的概念与分类5.2生物监测与评价(1学时)(1)了解大气污染生物监测的方法及大气污染的生物学分级(2)理解评价大气污染的相关指标(3)掌握水污染的生物监测及评价方法与指标重点:评价大气污染的相关指标难点:水污染的生物监测及评价方法与指标5.3生态环境质量评价(1学时)(1)了解环境质量及其基本内涵和生态环境质量的背景问题(2)理解环境质量预测方法(3)掌握生态环境质量评价参量的选择及其数量表征重点:环境质量语法方法难点:生态环境质量评价参量的选择及其数量表征5.4化学品生态风险评价(1学时)(1)了解风险和生态风险评价的定义(2)理解生态风险评价的内容和化学品生态风险评价的信息系统(3)掌握生态风险评价的程序重点:生态风险评价的内容和生态风险评价的程序难点:化学品生态风险评价的信息系统5.5 有害物理因素的生物学效应的评价(0.5学时)(1)环境噪声、放射性污染和射频电磁辐射污染的概念(2)理解环境噪声、放射性污染和射频电磁辐射污染的生物学效应(3)掌握环境噪声、放射性污染和射频电磁辐射污染的生物学评价方法重点:环境噪声、放射性污染和射频电磁辐射污染的生物学效应难点:环境噪声、放射性污染和射频电磁辐射污染的生物学评价方法6 第五章环境污染生物净化的原理(3学时)6.1环境污染净化概述(1学时)(1)了解环境污染物的类型和来源(2)理解环境污染治理方法(3)掌握环境污染的污染与净化指标重点:环境污染的类型及其治理方法难点:环境污染的污染与净化指标6.2生物对污染物净化原理(2学时)(1)了解废水生物处理的类型(2)理解废水生物处理的原理(3)掌握微生物对污染无的降解与转化重点:废水生物处理的降解与转化难点:废水生物处理的原理7.第六章环境污染物的生物净化方法(5学时)7.1废水的好氧生物处理(1.5学时)(1)理解生物膜法对废水的处理方法及原理(2)掌握活性污泥法对废水的处理方法和原理重点:活性污泥法和生物膜法对废水的处理方法难点:活性污泥法和生物膜法对废水的处理原理7.2废水的厌氧生物处理(1学时)(1)了解对高浓度有机废水厌氧处理与好氧处理的经济分析(2)理解厌氧生物处理的类型和运行过程的安全(3)掌握厌氧生物处理的原理及过程重点:厌氧生物处理的原理及过程难点:厌氧生物处理的原理及过程7.3特定微生物处理及组合工艺(1学时)(1)理解光合细菌法处理废水(2)掌握典型的生物处理废水的组合工艺重点:典型的生物处理废水的组合工艺方法难点:典型的生物处理废水的组合工艺原理7.4废水的微生物脱氮除磷(0.5学时)(1)微生物脱氮工艺及其机理(2)微生物除磷工艺及其机理重点:微生物脱氮除磷工艺难点:微生物脱氮除磷机理7.5固体废弃物的微生物处理(0.5学时)(1)了解堆肥(2)理解卫生填埋(3)掌握厌氧发酵(消化)及机理重点:卫生填埋和厌氧发酵难点:厌氧发酵的机理7.6大气污染的微生物处理(0.5学时)(1)了解煤炭微生物脱硫(2)理解微生物对无机废气和有机废气的处理重点:微生物对无机废弃的处理8第八章现代生物技术与环境污染治理(2学时)8.1现代生物技术的概况(1学时)(1)了解现在生物技术的概况(2)理解现在生物技术在环境中的应用前景(3)掌握各类生物技术在环境污染治理中的应用重点:基因工程、酶工程和细胞工程在环境污染治理中的应用难点:基因工程的基本过程以及治理环境污染中的机理8.2生态工程与污水处理系统(1学时)(1)了解生态工程(2)理解污水土地处理系统和生态工程与生态农业(3)掌握氧化塘和水生生物塘重点:氧化塘和水生生物塘在处理污水中的应用难点:生态工程运行的机理9第八章污染环境的生物修复(4学时)9.1生物修复的概念及其原理(2学时)(1)理解生物修复的概念及其原理(2)生物修复中主要生物种类及其修复原理重点:生物修复的概念及生物修复中主要的生物种类难点:生物修复的原理9.2生物修复工程技术(2学时)(1)了解生物修复工程技术的可行性(2)理解地下水生物修复工程技术(3)掌握地表水和土壤生物修复工程技术重点:地表水和土壤生物修复工程技术难点:土壤修复技术的实际应用四、课程考核(1)作业和报告:作业:课程论文:篇;(2)考核方式:闭卷考试或半开卷考试(3)总评成绩计算方式:平时成绩20%、期末考试成绩80%五、参考书目1.《环境毒理学基础》,高等教育出版社,孟紫强,2003年出版2.《环境生物学》,科学出版社,段昌群,2005年出版3.《环境生物技术》,科学出版社,周少奇,2003年出版4.《陈阅增普通生物学(第二版)》,高等教育出版社,吴湘钰,2005年出版;5.《环境生物学实验技术》,化学工业出版社,张清敏,2005年出版。
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。
环境污染物的生物学效应及其鉴定方法随着工业化和城市化的发展,环境污染问题日益严峻。
环境污染物包括有机物和无机物等,它们对生态环境和人类健康造成了极大的威胁。
本文将从生物学角度探讨环境污染物的生物学效应及其鉴定方法。
一、环境污染物的生物学效应环境污染物对生物体的生物学效应可以表现为多方面的影响,包括形态学、生理学、生化学和分子水平等。
1. 形态学效应环境污染物对生物体的形态学影响最易被观察到,包括变异、畸形和变异等。
这些影响主要是环境污染物对生物体的生长和发育的干扰所致。
在农业生产中,农药和化肥等污染物的使用使得农作物的品质和数量下降;在城市化过程中,空气和水污染对植物的形态和数量也产生了严重的影响,如树木的萎黄、变形等现象。
2. 生理学效应生理学效应是环境污染物对生物体的最直接的影响之一。
环境污染物可以干扰生物体内的正常代谢过程,导致血液循环、呼吸、消化和排泄等生理系统发生紊乱,从而导致患有多种疾病。
与此相关的还有环境中铅污染对神经系统、水污染对泌尿系统等的影响。
3. 生化学效应环境污染物对细胞的基本生化反应也产生了很大的影响。
环境污染物可以和生物体内的蛋白质、核酸、糖等结合,从而导致各种代谢物的紊乱。
例如,饮用水中含有苯酚、氯化物等污染物对肝脏和肾脏的影响。
4. 分子水平效应分子水平上的效应是环境污染物对生物体影响的最终结果,也是理解环境污染物鉴定、污染防治的重要基础。
环境污染物对DNA和RNA等生物分子的影响导致了基因突变,从而导致患有遗传疾病或致癌症。
二、环境污染物的鉴定方法环境污染物的鉴定是为了了解其对生物体的危害和环境污染的水平等。
鉴定方法可以分为生物测定和化学测定两类。
1. 生物测定生物测定是体外和体内实验,利用完成的生物组织、动物和细胞等对环境污染物的快速鉴定和监测。
生物测定的原理是环境污染物可以通过生物降解和生物累积来影响生物表现。
可根据水体、土壤或空气等样品提取生物的某些组织进行监测,例如水中生物(鱼类、贝类等)可以对水中有机物进行吸收,从而精确测定有机物的含量。
.第三章p104 思考题3有机污染物和无机污染物对生物的毒害作用1无机有毒物:主要有非重金属的氰化物,砷化物与重金属中的汞,镉,铬,铅等.氰化物(CN)是剧毒物质,对人的口服致死量每毫升0.05-0.12毫克,低浓度的氰化物会引起人的慢性中毒.砷是累积性中毒的毒物,当饮用水中砷含量每毫升大于0.05毫克时,就会导致累积.重金属在水体中只要有微量的浓度即可产生毒性效应,某些重金属还可以在微生物的作用下转化为毒性更强的金属化合物;重金属不但不能被生物降解,相反却能在食物链的生物放大作用下,大量地富集,最后进入人体.采矿、冶炼、机械制造、建筑材料、化工等工业生产排出的污染物中大量为无机污染物,其中硫、氮、碳的氧化物和金属粉尘是主要的大气无机污染物。
各种酸、碱和盐类的排放,会引起水体污染,其中所含的重金属如铅、镉、汞、铜会在沉积物或土壤中积累,通过食物链危害人体与生物。
无机元素不同价态或以不同化合物的形式存在时其环境化学行为和生物效应大不相同,这是当今无机污染物研究中的前沿领域。
无机污染物有的是随着地壳变迁、火山爆发、岩石风化等天然过程进入大气、水体、土壤和生态系统的。
有的是随着人类的生产和消费活动而进入的。
各种无机污染物在环境中迁移和转化,参预并干扰各种环境化学过程和物质循环过程,造成了无机污染物的污染。
锡、镉、砷、铅、锑等的矿物开采量甚至大大超过它们的自然循环量。
现代采矿、冶炼、机械制造、建筑材料、化工等生产部门,每天都排放大量的无机污染物,包括有害的元素氧化物、酸、碱和盐类等。
其中硫、氮、碳的氧化物和一些金属粉尘是主要的大气污染物,可以直接危害人体和生态系统(见大气污染)。
它们有的会和烃类污染物进一步发生气相反应生成光化学烟雾,有的会发生液相反应,引起酸雨等,从而伤害动植物,腐蚀建筑材料和使土壤肥力下降。
各种酸、碱和盐类的任意排放,往往引起水质恶化等后果,其中所含的重金属元素如铅、镉、汞、铜等可在土壤中积累,通过食物链在不同的营养级上逐级富集,造成更大的危害。