第五章 生物体内污染物质的运动过程及毒性.jsp
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第三节污染物质的生物富集、放大和积累一、生物富集1、概念:指生物通过非吞食方式,从周围环境(水、土壤、大气)蓄积某种元素或难降解的物质,使其在机体内浓度超过周围环境中浓度的现象。
2、生物浓缩系数(Biological Concentration Factoar)达稳态时: BCF = Cb /CeCb——某种元素或难降解物质在机体中的浓度Ce——某种元素或难降解物质在机体周围环境中的浓度物质性质(降解性、脂溶性和水溶性)、生物特征(生物种类、大小、性别、器官、生物发育阶段)和环境条件(温度、盐度、水硬度、氧含量和光照情况)都会影响BCF 值大小。
3、生物富集的动力学描述:dCf /dt=kaCw-keCf-kgCfka 、ke、kg——水生生物吸收、消除(排泄和生物体内分解)、生长的速率常数Cw 、Cf——水及生物体内瞬时物质浓度当水生生物质量增长不明显时, kg 可忽略; Cw又通常可视为恒定,又设t=0时,Cf(0)=0,则可解方程得:Cf =kaCw/ke· [1-exp(-ke)t]当t→∞时, BCF=ka /ke(达稳态,吸收、消化速率符合一级动学)4、BCF与Kow的关系复杂过程:动力学,热力学lgBCF = a lgKow+ b 适用于水生生物,对陆生植物不适用。
二、生物放大1、概念指在同一食物链上的高营养级生物,通过吞食低营养级生物蓄积某种元素或难降解物质,使其在机体内的浓度随营养级数提高而增大的现象。
2、生物放大并不是在所有条件下都能发生。
据文献报道,有些物质只能沿食物链传递,不能沿食物链放大;有些物质既不能沿食物链传递也不能沿食物链放大。
三、生物积累1、概念指生物从周围环境(水、土壤、大气)和食物链蓄积某种元素或难降解物质,使其在有机体中的浓度超过周围环境中浓度的现象。
生物放大和生物富集是生物积累的一种情况。
2、微分速率方程——生物生存水中某物质浓度;式中:cwci ——食物链 i 级生物中该物质的浓度;——摄食率;Wi,i-1α——同化率;i,i-1—— i 级生物对该物质的吸收速率常数;kai—— i级生物中该物质的消除速率常数;keik—— i级生物的生长速率常数。
(生物科技行业)第五章生物体内污染物质的运动过程及毒性第五章生物体内污染物质的运动过程及毒性本章重点:1、污染物的生物富集、放大和积累2、耗氧和有毒有机物的微生物降解3、元素的微生物转化4、微生物对污染物的转化速率5、毒物的毒性、联合作用、致突变、致癌及抑制酶活性等作用第壹节物质通过生物膜的方式壹、生物膜的结构:1、生物膜是由磷脂双分子层和蛋白质镶嵌组成的、厚度为75-100Å的流动变动复杂体。
2、蛋白质的生理功能:载体作用,转运膜内外物质催化作用,如酶能量转换作用3、膜孔:带极性,含水的微小孔道二、物质通过生物膜的方式(共5种):1、膜孔滤过动力:膜俩侧静水压及渗透压限制条件:直径小于膜孔的水溶性物质2、被动扩散脂溶性物质顺浓度梯度(高低)扩散通过生物膜。
3、被动易化扩散:有些物质可在高浓度侧和膜上特异性蛋白质载体结合,通过生物膜,至低浓度侧解离出原物质。
该过程受载体及其数量制约,呈现特异性选择4、主动转运:和被动易化扩散相反特征:消耗代谢能量,具有特异性选择5、胞吞和胞饮:物质和膜上特定蛋白质有特殊亲和力,当其和膜接触后,膜的表面张力改变,引起膜外包或内陷进入膜内。
固体胞吞液体胞饮小结:物质以何种方式通过生物膜,主要决定于机体各组织生物膜的特性和物质的结构、理化性质。
(1)理化性质包括物质的脂溶性、水溶性、解离度、分子大小等。
(2)营养物质和代谢物质主要以被动易化扩散和主动转运进入生物膜(3.)大多数物质以被动扩散方式通过生物膜第二节污染物质在机体内的转运吸收转污染物质在机体内分布运的运动过程排泄消生物转化除小结:毒物吸收、分布、排泄、蓄积图解呼吸摄吸出入入收尿第三节污染物质的生物富集、放大和积累一、生物富集生物富集:生物通过非吞食方式从周围环境蓄积某种元素或难降解的物质,使其在机体内浓度超过周围环境中的浓度。
生物浓缩系数BCF=C b/Ce影响BCF的因素:物质性质、生物特性、环境因素富集速率的计算:BCF=Cf/Cw=Ka/Ke说明在壹定条件下生物浓缩系数有壹阈值,此时水生生物富集达到动态平衡。
第五章生物体内污染物质的运动过程及毒性一、概念1、生物富集 (bio-concentration),又称生物浓缩,是生物有机体或处于同一营养级上的许多生物种群,从周围环境中蓄积某种元素或难分解化合物,使生物有机体内该物质的浓度超过环境中的浓度的现象。
2、生物浓缩系数:生物富集常用富集系数或浓缩系数即生物体内污染物的平衡浓度与其生存环境中该污染物浓度的比值来表示。
3、生物放大:生物放大指某些在自然界不能降解或难降解的化学物质,在环境中通过食物链的延长和营养级的增加在生物体内逐级富集,浓度越来越大的现象。
4、生物积累(bioaccumulate):生物在其整个代谢活跃期内都在通过吸收、吸附、吞食等各种过程,从周围环境中蓄积某些元素或难分解的化合物,以致随生物的生长发育,浓缩系数不断增大,这种现象称为生物积累(又称生物学积累),生物积累的程度用浓缩系数表示。
生物积累、生物浓缩和生物放大三个概念,既有联系,又有区别。
生物积累指同一生物个体在其整个代谢活跃期中的不同阶段,机体内来自环境的元素或难分解化合物的浓缩系数不断增加的现象;生物浓缩指生物机体通过对环境中元素或难分解化合物的浓缩,使这种物质在生物体内的浓度超过环境中浓度的现象;生物放大指在同一食物链上,高位营养级生物机体内来自环境的元素或难分解化合物的浓缩系数比低位营养级生物增加的现象。
5、汞的甲基化:汞的甲基化分为生物甲基化和非生物甲基化两种途径。
生物甲基化是指在微生物的存在下,通过甲基钴胺素作用将无机汞转化为甲基汞的过程;非生物甲基化是指在光的作用下,甲基供体(乙酸根、碘甲烷和氨基酸等)将无机汞转化为甲基汞的过程。
甲基汞的毒性比无机汞大,并会在生物体内积累,经食物链的富集而威胁人类健康。
另外,汞的甲基化过程还会引起水质的恶化。
指能导致中毒人员或动物半数死亡6、半致死剂量:又称半数致死剂量,LD50的剂量。
通过呼吸道吸入的半致死剂量单位是毫克•分/升(mg.min/l);通过口服和皮肤吸收的半致死剂量单位均是毫克/千克(mg/kg)。