环境化学-第四章-污染物的生态毒理 (1).ppt

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第四章第四章污染物的生态毒理污染物的生态毒理（EcotoxicologyofPollutants）内容内容第一节第一节毒理学与生态毒理学毒理学与生态毒理学第二节第二节吸收、分布、代谢、排泄吸收、分布、代谢、排泄第三节第三节生物富集、放大与积累生物富集、放大与积累第四节第四节污染物生物转化污染物生物转化第五节第五节毒物、毒性毒物、毒性内容内容第一节第一节毒理学与生态毒理学毒理学与生态毒理学一、毒理学一、毒理学（Toxicology）二、二、生态毒理学生态毒理学（Ecotoxicology）一、毒理学一、毒理学ToxicologyToxicology（fromtheGreekwordstoxicosandlogos）isthestudyoftheadverseeffectsofchemicalsonlivingorganisms1.Itisthestudyofsymptoms,mechanisms,treatmentsanddetectionofpoisoning,especiallythepoisoningofpeople.Toxicologystudiestherelationshipbetweendoseanditseffectsonthelivingorganism.Thechiefcriterionregardingthetoxicityofachemicalisthedose,i.e.theamountofexposuretothesubstance.Almostallsubstancesaretoxicundertherightconditions.RelationshipBetweenDoseandToxicity一、毒理学一、毒理学ToxicityofMetabolitesManysubstancesregardedaspoisonsaretoxiconlyindirectly.Anexampleiswoodalcohol,ormethanol,ischemicallyconvertedtoformaldehydeandformicacidintheliver.Itistheformaldehydeandformicacidthatcausethetoxiceffectsofmethanolexposure.Manydrugmoleculesaremadetoxicintheliver,agoodexamplebeingacetaminophen（paracetamol）,especiallyinthepresenceofalcohol.二、生态毒理学二、生态毒理学EcotoxicologyThetermecotoxicologywascoinedbyTruhautin1969,whodefineditasthebranchoftoxicologyconcernedwiththestudyoftoxiceffects,causedbynaturalorsyntheticpollutants,totheconstituentsofecosystems,animal（includinghuman）,vegetableandmicrobial,inanintegralcontext”（Truhaut,1977）.Ecotoxicologyisallegedtobetheintegrationoftoxicologyandecologyor,asChapman（2002）suggested“ecologyinthepresenceoftoxicants”.Itaimstopredicttheeffectsuponnaturalpopulations,communities,orecosystems-theecosystem-ofstressors,betheyanthropogenicinoriginorotherwise.内容内容第二节第二节吸收、分布、代谢、排泄吸收、分布、代谢、排泄一、物质通过生物膜的方式一、物质通过生物膜的方式二、二、污染物质在生物体内的转运污染物质在生物体内的转运一、一、物质通过生物膜的方式物质通过生物膜的方式ADMEADMEisanacronyminpharmacokineticsandpharmacologyforabsorption,distribution,metabolism,andexcretion,anddescribesthedispositionofapharmaceuticalcompoundwithinanorganism.1.生物膜的结构生物膜的结构70年代年代（SingerandNicholson,1972）提出的液态镶嵌模型：

提出的液态镶嵌模型：

磷脂双分子层构成细胞膜的骨架磷脂双分子层构成细胞膜的骨架（75-100），亲水基团排亲水基团排列于内外两面；蛋白质分子覆盖、镶嵌、贯穿列于内外两面；蛋白质分子覆盖、镶嵌、贯穿（物质转运物质转运的载体，酶；膜孔的载体，酶；膜孔）。

一、一、物质通过生物膜的方式物质通过生物膜的方式生物膜脂质双分子层结构生物膜脂质双分子层结构一、一、物质通过生物膜的方式物质通过生物膜的方式

（1）膜孔过滤膜孔过滤2.物质通过生物膜的方式物质通过生物膜的方式脂脂溶溶性性物物质质从从高高浓浓度度向向低低浓浓度度侧侧扩扩散散。

扩扩散速率服从费克定律。

散速率服从费克定律。

直直径径小小于于膜膜孔孔的的水水溶溶性性物物质质，可可借借助助膜膜两两侧侧的的静静水水压压及及渗透压经膜孔滤过。

渗透压经膜孔滤过。

（2）被动扩散被动扩散在高浓度侧与膜上特性性蛋白质结合，通过生物膜，至低浓在高浓度侧与膜上特性性蛋白质结合，通过生物膜，至低浓度侧解离出原物质。

度侧解离出原物质。

它受到膜特异性载体及其数量的制约，因此有特异性选择，它受到膜特异性载体及其数量的制约，因此有特异性选择，竞争性抑制和饱和现象。

竞争性抑制和饱和现象。

（3）被动易化扩散被动易化扩散脂脂/水水分分配配系系数数越越大大，分分子子越越小小，不不容容易易离离解解的的分分子子，扩扩散散系系数数越越大大。

被被动动扩扩散散不不需需要要耗耗能能，不不需需要要载载体体参参与与，没没有有特异性选择、竞争性抑制及饱和现象。

特异性选择、竞争性抑制及饱和现象。

一、一、物质通过生物膜的方式物质通过生物膜的方式一、一、物质通过生物膜的方式物质通过生物膜的方式在在需需要要消消耗耗一一定定的的代代谢谢能能量量下下，一一些些物物质质可可在在低低浓浓度度侧侧与与膜膜上上高高浓浓度度特特异异性性蛋蛋白白载载体体结结合合，通通过过生生物物膜膜，至至高高浓浓度侧解离出蛋白质和原物质。

度侧解离出蛋白质和原物质。

所所需需要要的的能能量量来来自自于于ATP。

这这种种转转运运具具有有特特异异性性选选择择、竞争性抑制和饱和现象。

例如钾离子的主动转运。

竞争性抑制和饱和现象。

例如钾离子的主动转运。

（4）主动转运主动转运（ActiveTransport;PassiveTransport）：

一、一、物质通过生物膜的方式物质通过生物膜的方式少数物质与膜上某种蛋白质具有特殊的亲和力，当其少数物质与膜上某种蛋白质具有特殊的亲和力，当其与膜接触后，可改变这部分膜的表面张力，引起膜的外包与膜接触后，可改变这部分膜的表面张力，引起膜的外包或内陷而被包围进入膜内，固体物质的这一转运称为胞吞，或内陷而被包围进入膜内，固体物质的这一转运称为胞吞，液体物质的这一转运称为胞饮。

液体物质的这一转运称为胞饮。

总之，物质通过生物膜的方式取决于膜内外环境、膜总之，物质通过生物膜的方式取决于膜内外环境、膜的性质和物质的结构。

的性质和物质的结构。

（5）胞吞和胞饮胞吞和胞饮二、二、污染物质在生物体内的转运污染物质在生物体内的转运吸收吸收分布分布排泄排泄生物转化生物转化污染物质在生物污染物质在生物体内的运动过程体内的运动过程转运转运消除消除吸收是污染物质从机体外通过各种途径通透体膜进入血液吸收是污染物质从机体外通过各种途径通透体膜进入血液的过程。

吸收途径主要是的过程。

吸收途径主要是消化道消化道、呼吸道呼吸道和和皮肤皮肤。

1.吸收吸收二、二、污染物质在生物体内的转运污染物质在生物体内的转运口腔口腔食管食管胃胃肠肠消化道消化道被动扩散被动扩散被动扩散被动扩散污染物质的脂溶性污染物质的脂溶性血液流速血液流速pH与酸碱性与酸碱性呼吸道是吸收大气呼吸道是吸收大气污染物的主要途径污染物的主要途径被动扩散被动扩散滤过滤过吞噬吞噬皮肤：

一般分子量低于皮肤：

一般分子量低于300，液态或溶解态脂溶性强的物质。

，液态或溶解态脂溶性强的物质。

二、二、污染物质在生物体内的转运污染物质在生物体内的转运污染物质被吸收后或其代谢转化物质形成后，由血液运污染物质被吸收后或其代谢转化物质形成后，由血液运送至机体各组织；或与组织成分结合；以及在再反复等过程。

送至机体各组织；或与组织成分结合；以及在再反复等过程。

在污染物质的转运过程中，以被动扩散为主。

在污染物质的转运过程中，以被动扩散为主。

血脑屏障血脑屏障胎盘屏障胎盘屏障与血浆蛋白结合与血浆蛋白结合金属硫蛋白结合金属硫蛋白结合2.分布分布关键：

脂溶性大小关键：

脂溶性大小二、二、污染物质在生物体内的转运污染物质在生物体内的转运3.排泄排泄机机体体长长期期接接触触某某些些污污染染物物质质，若若吸吸收收超超过过其其排排泄泄和和代代谢谢转转化化，则则会会出出现现该该污污染染物物质质在在体体内内逐逐渐渐增增多多的的现现象象，称称为为生生物物蓄蓄积积。

蓄蓄积积时时，污污染染物物质质的的体体内内分分布布，主主要要是是相相对对集集中中分分布布于于机机体的某些部位。

体的某些部位。

机体的主要蓄积部位是血浆蛋白、脂肪组织和骨骼。

机体的主要蓄积部位是血浆蛋白、脂肪组织和骨骼。

有些物质的蓄积部位与毒性作用部位不同。

有些物质的蓄积部位与毒性作用部位不同。

蓄积部位的污染物质，常同血浆中游离型的污染物质保持蓄积部位的污染物质，常同血浆中游离型的污染物质保持相对稳定的平衡。

相对稳定的平衡。

4.蓄积蓄积肾、肝脏肾、肝脏（胆汁胆汁）、肺、肺、胃肠胃肠其它：

其它：

汗液和唾液、毛发和指甲、随同乳汁汗液和唾液、毛发和指甲、随同乳汁内容内容第三节第三节生物富集、放大与积累生物富集、放大与积累一、生物富集一、生物富集二、二、生物放大生物放大三、生物积累三、生物积累一、一、生物富集生物富集生物富集生物富集是指生物通过非吞食方式，从周围环境中蓄积是指生物通过非吞食方式，从周围环境中蓄积某种某种元素元素或或难降解性物质难降解性物质，使其在机体内的浓度超过周围环，使其在机体内的浓度超过周围环境中的浓度的现象。

生物富集常用生物富集系数境中的浓度的现象。

生物富集常用生物富集系数（生物浓缩系生物浓缩系数、生物富集因子数、生物富集因子）表示：

表示：

Bioconcentrationfactors（BCF）BCF生物富集系数（因子）；生物富集系数（因子）；Cb平衡平衡时，某种污染物质在生物体内的浓度；时，某种污染物质在生物体内的浓度；Ce平衡平衡时，某种污染物质在机体周围环境中的浓度时，某种污染物质在机体周围环境中的浓度Bioconcentration污染物质因素：

脂溶性、可降解性、（结构）污染物质因素：

脂溶性、可降解性、（结构）生物因素：

生物种类、大小、性别、器官、发育阶段生物因素：

生物种类、大小、性别、器官、发育阶段环境因素：

温度、盐度、硬度、环境因素：

温