环境化学:第五章 生物体内污染物质的运动过程及毒性
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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、放大和堆集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、致癌及按捺酶活性等作用第一节物质通过生物膜的方式一、生物膜的布局: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的流动变更复杂体。
2、蛋白质的生理功能:载体作用,转运膜表里物质催化作用,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:膜两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与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:与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:物质与膜上特定蛋白质有特殊亲和力,当其与膜接触后,膜的外表张力改变,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布局、理化性质。
〔1〕理化性质包罗 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.〕大大都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、放大和堆集一、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说明在必然条件下生物浓缩系数有一阈值,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、选择题两种毒物死亡率分别是M1和M2,其联合作用的死亡率M<M1+M2,这种联合作用属于()。
A.协同作用B.相加作用C.独立作用D.拮抗作用【答案】D【解析】拮抗作用是指联合作用的毒性小于其中各毒物成分单独作用毒性的总和。
即其中某一毒物成分能促进机体对其他毒物成分的降解加速、排泄加快、吸收减少或产生低毒代谢物等,使混合物毒性降低。
如果用死亡率作为毒性指标,两种毒物单独作用的死亡率分别为M1和M2,则其拮抗作用的死亡率为M<M1+M2。
二、填空题1.确定生物富集过程中的BCF值的方法有______、______。
【答案】平衡法;动力学法【解析】生物浓缩系数公式为:BCF=c b/c e。
式中,BCF为生物浓缩系数;c b为某种元素或难降解物质在机体中的浓度;c e为某种元素或难降解物质在机体周围环境中的浓度。
在控制条件下的实验中,可用平衡方法测定水生生物体内及水中的物质浓度,也可用动力学方法测定k a,k e和k g,然后用BCF=c f/c w=k a/(k e+k g)或BCF=c f/c w=k a/k e算得BCF 值。
2.生物转化中的受氢体包括______、______、______三类。
【答案】分子氧;有机底物转化的中间产物;无机含氧化合物【解析】生物转化中,有氧氧化中以分子氧为直接或间接受氢体的氢传递;无氧氧化中有机底物转化中间产物作受氢体的氢传递;无氧氧化中某些无机含氧化合物作受氢体的氢传递。
3.含碳化合物的厌氧分解过程中,在______细菌的作用下,生成______中间产物,然后在______细菌的作用下,生成______。
【答案】产氢菌和产乙酸;乙酸、甲酸、氢气、二氧化碳;产甲烷;甲烷【解析】在无氧氧化条件下糖类、脂肪和蛋白质都可借助产酸菌的作用降解成简单的有机酸、醇等化合物。
如果条件允许,这些有机化合物在产氢菌和产乙酸菌作用下,可被转化为乙酸、甲酸、氢气和二氧化碳,进而经产甲烷菌作用产生甲烷。
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)。