环境生态学导论第七章环境污染的监测与评价PPT文件格式下载.ppt

1、需要较短时间就能表现出的生态适应与生态进化过程。,漫长毒害过程：环境污染物的稀释过程、慢性中毒反应过程和环境毒物的生物积累、生物放大过程等。,空间尺度上,微观的毒害过程主要指环境毒物通过生态系统的物理、化学和生物过程，水土、气土、根土、植土界面的毒物传输等过程。,宏观的毒害过程则指跨流域、跨区域乃至全球范围的环境毒物传输与扩散，即长距离迁移、毒害的过程。,环境污染物的毒害过程特征具有明显的复杂性和不稳定性。,生态系统中环境污染物的种类和数量，已经由单一或少量的环境毒物向多种环境毒物的联合毒害发展，毒害效应过程更加复杂。,不稳定性取决于生态系统中环境毒物种类和数量的可变性，以及环境毒物在环境介质

2、，即空气、水、土壤中的相互作用效应与迁移转化过程。,（二）环境污染物的毒作用时相,暴露相,毒物动力学相,毒效相,毒物吸收的有效性取决于暴露相，而进入机体内毒物的毒性变化取决于代谢、转化状况。,效应器官,三、主要污染物及其环境毒理学效应,（一）重金属的环境毒理学效应,重金属和配位体的相互作用，重金属的有机化，重金属的氧化还原反应，重金属的蓄积作用是重金属毒性作用的特性。,特性,原因,重金属与生物成分的相互作用，即和大分子物质的作用可能是大多数金属产生毒性效应的原因。,过程,毒性作用的受体可能是有催化作用的官能团、结构单元，或细胞膜上的转运成分，氨基酸、肽、蛋白质、核酸等生物成分多有与金属结合的基

3、团。,（1）环境中的汞污染,汞Hg,自然界,广泛分布于地壳表层的大部分汞与硫结合成硫化汞。,在大气、水和土壤环境中，汞不断进行着迁移转化,（2）汞的环境毒理作用汞及其化合物可通过呼吸道、消化道及皮肤等进入机体，以肾脏汞含量为最高。汞在生物体内分布的递减次序为：,汞Hg,肾肝血液脑末梢神经,各种汞化合物的通透性差异很大：,汞与体内组织中的巯基、氨基、磷酸基、羰基等功能基团结合，使汞可进入细胞内，并造成细胞的损害。,汞Hg,（1）环境镉污染在未污染的大气、水和土壤环境中，镉的含量很低。镉的污染源：,镉Cd,污水灌溉对土壤中镉的蓄积有十分重要的作用，被污染的土壤镉含量为对照土壤中镉含量的46倍。,开

4、采矿石、冶炼金属、石油和煤的燃烧等工业过程，城市垃圾的焚烧。,水体镉污染可通过饮用水而直接被人体吸收，同时镉污染在水生态系统中可沿食物链不断浓缩放大。,空气,水体,土壤,（2）镉的环境毒理作用蓄积性是镉对机体作用的重要特点，镉进入机体后主要可在肾、肝和脾中蓄积。镉在体内分布的递减次序是：,镉Cd,当高浓度吸收镉时，临界器官是肺，主要症状是肺水肿。长期低浓度摄入镉时，临界器官是肾和肺，主要症状是肾功能损害，特别是低分子蛋白尿与肺气肿。,肝 肾脾 肺 胰腺 肾上腺 睾丸脑 心 肠 肌肉,（二）大气污染物的环境毒理学效应,指大气污染物或由它转化成的二次污染物的含量远远超过正常本底含量，对人体和生物体

5、产生不良影响的大气状况。,根据物理形态：,大气污染,根据化学形态：,分成含硫化合物，含氮化合物，碳氢化合物，碳氧化合物，卤素化合物，颗粒物质和放射性物质七类。,分为气态污染物和颗粒污染物。,大气污染物,人类生产活动和日常生活产生一定量的大气污染物。人为污染源主要包括工业企业、生活炉灶、采暖锅炉，以及交通运输工具，如火车、轮船、汽车、飞机等。,人为污染源,自然污染源,火山爆发、森林失火也可导致大气污染。,大气污染源,大气中最主要的污染物 SO2,酸雨使水体、土壤酸化，破坏森林，伤害庄稼，损伤古迹文物，影响人体健康和生物生存。,极易与呼吸道表面的水相作用，形成亚硫酸或硫酸，损伤呼吸粘膜，甚至引起死

6、亡。机体吸收二氧化硫后形成亚硫酸影响机体代谢功能。,对微生物具有致突变作用，可引起植物、动物细胞染色体畸变。,危害人体健康,致突变/致畸作用,形成酸雨,（三）农药的环境毒理学作用,有机氯农药化学性质稳定，不溶于水，溶于多种有机溶剂。大剂量的有机氯农药进入机体，可引起中枢神经及某些实质脏器特别是肝脏与肾脏的严重损害，加之其化学性质稳定，对人体危害的特征具有蓄积性和远期效应。,有机氯农药,有机磷农药进入机体后的毒性作用，主要是对胆碱脂酶活力的抑制，使其失去分解乙酰胆碱的能力，造成乙酰胆碱在体内大量积聚，引起一系列神经功能紊乱中的中毒表现。,有机磷农药,有机氮农药,有机氮农药更多的是指氨基甲酸类杀虫

7、剂，一般说来有机氮农药对人、畜毒性属于中等程度至低毒范畴。,拟除虫菊脂类农药,拟除虫菊脂杀虫剂是一类神经毒剂，在体内代谢快，蓄积程度低，其作用机制十分复杂。,四、影响毒作用的主要因素,（一）环境因素,温度,湿度,环境温度对毒性影响是较为复杂的。通常高温可促进毒物的吸收,使毒性增强；而温度下降可使毒性降低。,湿度可以促进化学毒物经皮肤吸收。高湿度可加速毒物的水解作用，使某些毒物改变状态增大毒性。,气压,时间,气压一般情况下，对毒物无明显影响。但气压增高时，往往影响大气中污染物的浓度。大气压变化主要通过氧分压的改变影响化学毒物的毒性。,生物体许多功能随季节和昼夜节律产生规律性的变动。生物对化学物质

8、作用的反应，也受季节和昼夜的影响。,作用方式,污染物进入机体后的作用方式，也是决定毒性大小的重要因素。环境污染物的联合作用类型包括：独立作用、相加作用、协同作用与颉颃作用。,独立作用,相加作用,多种化学物各自对机体产生不同的效应，其作用的方式、途径和部位也不相同，彼此之间互无影响。,多种化学物混合产生的生物学作用强度是各种化学物分别产生的作用强度总和。,协同作用,颉颃作用,两种或两种以上化学物同时与机体接触，其对机体产生生物学作用的强度远远超过它们分别单独与机体接触时所产生的生物学作用的总和。,两种化学物同时与机体接触，其中一种化学物可干扰另一种化学物原有的生物学作用，使其减弱，或两种化学物相

9、互干扰，使混合物的生物学作用或毒性作用的强度低于两种化学物输入机体时强度的总和。,（二）化学毒物的理化性状及效应,物理性状与生物学效应,溶解度,挥发度,化学物质在体液中的溶解度大小与毒性强弱有关，溶解度越大，在体内吸收率越高，毒性越大。,化学物质的挥发度大小常与本身的熔点、沸点和蒸气压有关。化学物质的挥发度愈大，空气中的浓度愈大，通过呼吸道引起中毒的危险性就愈大。,化学毒物的分散度愈大，表示其颗粒愈小，其化学活性增大，同时容易随空气吸入呼吸道深部，其危害性也较大。,分散度,化学物质在体液中的溶解度对毒性的影响为正相关关系；挥发度大小也可决定化学物对人体的影响程度；而分散度大的化学毒物，其危害性

10、也较大。,毒物的化学结构与毒性,QSAR法,用数学模型来定量地描述化学物质的结构与生物活性的相关关系。,毒物的化学结构决定其在机体的生化过程，决定毒作用的性质。,QSAR 法是目前定量研究化学物质结构与生物学活性关系的常用方法。,（三）个体因素,种属、品系和个体差异,年龄和发育,由于机体的结构与功能方面的差异，外来化合物在不同种属和品系动物体内的生物转运和生物转化过程不一定完全相同，以致其毒性作用亦可能存在差异。,由于新生动物中枢神经系统发育不全，故对中枢神经系统兴奋剂敏感性较差，而对中枢神经系统抑制剂则较敏感；机体老年后代谢功能减退，对一般化学物质的毒性作用较敏感，但对于需经生物转化后才具有

11、毒性作用的化学物质则相反。,性别与激素,遗传因素,健康状况与营养,对大多数毒物而言，雌性动物往往较雄性动物敏感。这种差异，主要与性激素和其代谢毒物的功能不同有关。,动物的健康状态，营养条件等，影响代谢水平和酶活性，影响毒性。,先天性代谢缺陷或生理变异，可导致对某些化合物效应的敏感性。,一、污染物在生物体内的吸收、分布和排泄,（一）污染物在生物体内的吸收,消化道吸收,消化道是环境污染物最主要的吸收途径。主要以简单扩散方式通过细胞膜被吸收。,化学物质的分子由生物膜的浓度高的一侧向浓度低的一侧转运，称简单扩散。在简单扩散过程中，化学物质并不与膜起反应，也不需要细胞提供代谢能量。,简单扩散,外来化合物

12、在消化道吸收的多少与其浓度和性质有关，浓度愈高吸收愈多。脂溶性物质较易吸收，水溶性易离解的物质不易吸收。,呼吸道吸收,血液-气体分配系数,CS25、苯6.85、乙醚15、甲醇1500,环境污染物经呼吸道的吸收以肺为主。经肺吸收直接进入血液循环而分布全身。在呼吸道的吸收主要通过简单扩散。,气体在血液中的浓度与在肺泡气中浓度之比。分配系数对某一种气体来说是常数。,气体、易挥发液体和气溶胶中的液体主要取决于被吸收化合物的血液-气体分配系数。分配系数越大，该气体越易被吸收。气体在呼吸道的吸收还与分子量、溶解度及肺通气量相关。雾、粉尘等的吸收则取决于颗粒大小、密度、电荷及亲水性。,影响因素,皮肤吸收,C

13、Cl4肝损害；有机磷农药机体中毒,皮肤并不具有高度的通透性，皮肤是一道较好的脂质屏障，将机体与外界环境隔离，使外来化合物不易穿透。但是有些外来化合物可以通过皮肤吸收，引起全身作用。,（二）分布,环境污染物经各种途径吸收后，随血液和体液循环分布到全身组织细胞的过程叫分布。,环境污染物经吸收过程进入血液和淋巴液后，理论上应均匀分布全身各组织细胞，但实际分布并不均匀。,在体内多呈不均匀分布，属电解质，根据它们的价态，在体内分布有一定规律。,有机污染物,无机污染物,在体内多呈均匀分布，它们是脂溶性且非电解质。,（三）排泄,排泄的主要途径是通过肾脏随同尿液排出或经过肝脏随同胆汁混入粪便中排出。经过呼吸器

14、官随同气体呼出。通过皮肤随同汗液以及唾液、乳汁、泪液和胃肠道分泌物排出等。,排泄途径,排泄是一种化学物及其代谢产物向机体外转运的过程，是机体内物质代谢全过程的最后一个环节。外来化合物的排泄包括化学物本身，其代谢产物以及结合物。,二、污染物的生物转化,污染物的生物转化是指进入体内的外来化合物，在体内酶催化下发生一系列代谢变化的过程，亦称为生物代谢转化。,生物代谢转化,生物代谢转化成的衍生物称为代谢物。,代谢物,肝、肾、胃、肠、肺、皮肤和胎盘等都具有代谢转化功能，其中以肝脏代谢最为活跃，其次为肾和肺等。,根据化学物结构和反应性，经过生物代谢转化，原无毒或毒性小的化合物，能够被转化成有毒或毒性大的产物，这种转化叫做生物活化作用或生物增毒作用。,生物活化作用,生物灭活作用,有毒的化学物，经代谢转化变成无毒或低毒的产物，这种转化叫做生物灭活作用或生物解毒作用。,通常，生物转化过程是将亲脂性毒物转化成极性较强的亲水性物质，以降低其通过细胞膜的能力，从而加速排出。但是有些毒物经生物转化，在体内生成新的毒性更强的化合物，称为致死性合成。,（一）降解反应,1.微粒体混合功能氧化反应,通常将氧化、还原、水解称为外来化合物代谢转化的第一阶段，或第一相反应。结合反应为第二阶段，或第二相反应。,大多数外来化合物的生物转化过程中都包括氧化反应。此种氧化反应主要由微