环境生物考点Word文档格式.docx

1、受损环境与胁迫环境相比，在环境因子变化的程度、范围、速度、频度等方面要大得多。三 环境生物学概述 （概念、研究对象与任务、研究方法、发展趋势） 1 环境生物学概念理解最初的理解： 1）研究污染条件下生物与环境之间的关系； 2）研究胁迫条件下生物与环境之间的关系； 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，是环境科学的一个分支学科。 2、研究对象：研究生物与受人类干扰的环境间的相互关系。 3、研究目的： 为维护人类生态健康，保护和改善人类生存与发展的环境，合理利用自然和自然资源提供科学基础，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发展。 4、环境生物学的研究内容3.1

2、环境污染的生物效应 污染物在环境中的迁移、转化和积累的生物学规律以及对生物的影响和危害；3.2 环境污染的生物净化 生物对环境污染净化与去除的基本原理、方法以及影响因素；3.3 保护生态学 自然保护生物学和恢复生态学 。 5、环境生物学的研究方法野外调查和试验实验室试验模拟研究四 我国目前的主要环境问题1） 严重的水土流失及其生物控制 2） 干旱和半干旱区的生态恢复和沙漠化防治 3） 湖泊和水库的富营养化防治4） 食品、中药、饮品中有害物质的残留及清洁生产5） 环境因素和我国人口健康 五 全球重大环境问题5.1 全球变化及其研究进展 在大气圈、水圈、生物圈和岩石圈组成的地球环境系统发生了异常变

3、化，对人类和生物的生存产生了不良影响的环境变迁。 为什么研究全球变化？1. 全球变化确实已经发生，还将继续加剧；2. 全球变化已经影响了自然和生物系统；3. 人类系统已经受到近来洪水和干旱等极端事件增加的影响；4. 自然系统是脆弱的，可能将受到不可逆转危害；5. 全球变化影响问题的复杂性；6.有利于制定合理的适应策略。5.2 温室效应及其对生物的影响 由大气层的气体引起的全球变暖。温室气体是指包括水汽、二氧化碳、甲烷、氧化氮、臭氧和一些浓度更低但仍强烈吸引红外辐射的气体, 如氯氟烃类等对长波辐射有强烈吸收作用的气体，是地球保温的一种自然现象。 人为因素主要是指人类活动如化石燃料的燃烧、植被破坏

4、和农田扩展使大气中温室气体特别是二氧化碳的体积分数增加，破坏原来自然温室效应的热平衡，导致全球气候急剧变暖。温室效应的影响 主要包括对气候的影响、对生态系统结构和物质循环的影响、对海平面的影响、对农作物的影响和对森林草原的影响等。减缓温室效应的对策 A提高能效或采用替代能源 B 提高土壤有机质含量 C 提高生物圈生产力与海洋吸收量 D 加强政府行为与国际合作5.3 臭氧层衰减及其对生物的影响 臭氧是大气中非常稀薄的一种活性气体，它可吸收99来自太阳友出的强烈紫外线，从而保护了地球上所有的生灵。另外，臭氧还可使我们地球低层的大气冷热适度并减少温室效应，以便更有利于生命的生存和发展。 臭氧被破坏的

5、原因： 人类过多地使用氯氟烃类化学物质（用CFCs表示）是破坏臭氧层的主要原因。 臭氧层破坏对生物圈的影响： A 给人体健康带来不少麻烦 B 臭氧层破坏对植物产生难以确定的影响 C 紫外辐射的增加对水生生态系统也有潜在的危险 D 对生物化学循环的影响5.4 酸雨及其对生物的影响 酸雨是指pH 值小于5.6 的大气降水,包括雨、雪、雾、霜等多种形式降水。由于受大气污染的影响,空气中存在大量的酸性物质,主要是含硫化合物和含氮化合物,特别是其中的SO2和NOX 在大气中可以被氧化成不易挥发的硫酸和硝酸,并溶于雨水而降落到地面,对地球生态系统构成危胁。 酸雨的危害 A 对水生生态系统的影响 造成江、河

6、、湖、泊等水体的酸化,必然会对生活其中的水生生物造成影响。致使生态系统的结构与功能紊乱。水体的酸化抑制细菌的繁殖, 而此时真菌数则迅速增加。这些变化加速了水体的富营养化,导致水体生产力的丧失。 B 对陆地生态系统的影响。 酸雨直接影响树木的叶片, 使土壤酸化,破坏土壤的营养结构, C 对各种建筑物的影响。 D 对人体健康的影响。 它会刺激皮肤,引起哮喘等多种呼吸道疾病。酸雨防治对策 A 使用低硫煤、节约用煤。B 烟气脱硫。C 型煤固硫。第一章污染物在生态系统中的行为第一节 环境污染概述 1环境污染指人类活动向自然环境中投入的废弃物超过了自然生态系统的自净能力，并在环境中扩散、迁移、转化，使环境

7、系统的机构和功能发生变化，对人类和其他生物的正常生存和发展产生不利影响的现象。 2环境污染的分类：按污染物的性质分： 化学污染，物理污染和生物污染 按环境要素分： 大气污染、土壤污染和水污染 按污染产生的原因分：生产性污染和生活性污染 按污染的范围分： 局部性污染、区域性污染和全球性污染按污染物的形态： 废气、废水、固体废弃物污染以及噪声、辐射污染等3 生态破坏 环境系统中生物成分和非生物成分作为人类经济社会发展的资源受到过度利用或人为破坏引起生态系统结构和功能的改变，并对人类生存和发展的环境条件和资源状况产生不良影响。4污染源 1）造成环境污染的污染物发生源。 2）分类 按污染物的来源：天然

8、和人为污染源 按污染的对象：大气、土壤和水体污染源等 按污染物的种类：有机、无机、热、噪声、放射性、病原体、混合污染源； 按排放的空间分布方式：点、面污染源； 按人类社会活动的功能分：工业、农业、交通和生活污染源第二节 污染物在环境中的迁移与转化第三节 污染物在生物体内的生物转运和生物转化第四节 污染物在生物体内的浓缩、积累和放大第五节 生物对污染物在环境中行为的影响 1 基本概念：环境污染：污染源：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。优先控制污染物；经过优先选择的污染物称为环境优先污染物。污染物形态：污

9、染物迁移：污染物在环境中的空间位置移动及其引起的富集、分散和消失过程。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其形态或转变成另一种物质的过程。 转化与迁移不同，后者只是空间位置的相对移动，但二者相伴而行。 2.污染物在环境中的迁移方式和转化途径。1）迁移方式机械迁移：水体中的扩散和随水流搬运；大气中的扩散、重力作用。物理化学迁移：最重要的迁移方式。生物迁移：通过生物的生理活动进行的迁移。2）物理转化 ：通过蒸发、渗透、凝聚、吸附、稀释、悬浮、扩散及放射性蜕变等一种或多种物理变化。化学转化：通过各种化学反应而发生的转化，如氧化还原反应、水解反应、络合反应、光化学反应等生物转化:污

10、染物进入生物机体后，在有关酶系统的催化作用下的代谢变化过程。生物转化中转化能力最强大的是微生物，其次是植物和动物。微生物种类繁多、数量巨大、多样的代谢途径、惊人的代谢速度而对各种各样的化学污染物具有强大的降解转化能力，即使新的人工合成化合物，微生物也能在不断适应过程中降解转化。 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机体接触而被吸收、分布和排泄等过程的总称这些过程都有类似的机理，即环境污染物在被机体吸收、分布和排泄的每一过程都需要通过细胞的膜结构细胞膜包括细胞外层的细胞膜（质膜）、细胞内的内质网膜、线粒体膜和核膜等，这些膜也称为生物膜。1） 被动转运

11、（passive transport）或称扩散（diffusion）: 物质顺电化学梯度的移动，可以是带电粒离子通过通道蛋白或者亲脂分子通过磷脂双分子层。2） 主动运输（active transportation） 物质在载体蛋白的作用下，以ATP或质子泵势能为能量，将物质从细胞外转到细胞内的过程。3） 胞吞或胞饮作用 胞吞作用：phagocytosis 吞噬固体颗粒物，是无脊椎动物吸收物质的重要方式。 胞饮作用：pinocytosis 吞噬液体物质 4.什么是污染物在体内的生物转化?生物转化过程和主要反应。生物转化：生物体内一种化合物变成另一种化合物的现象，指外源化合物进入机体后在有关酶系统

12、的催化作用下的代谢变化过程、 生物转化反应的类型有多种，其中氧化、还原、水解反应，称为第一相反应。结合反应称为第二相反应。 一般来说，激素样活性物质先进行第一相反应进行转化，如果活性的改变未能达到目的，或极性依然较弱，则启动第二相反应，但有些活性物质可直接进行第二相反应。 5.什么是生物浓缩、生物积累、生物放大和浓缩系数，生物浓缩的机理。生物浓缩（或生物富集）：生物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，使生物机体内该物质的浓度超过环境中的浓度的现象。生物积累：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种元素或难分解化合

13、物，以致随着生物生长发育，浓缩系数不断增大的现象；生物放大：在生态系统的同一食物链上，由于高营养级生物以低营养级生物为食物，某些元素或难分解化合物在其机体中的浓度随着营养级的提高而逐步增大的现象。浓缩系数：水生生物体内某种化学物质的浓度同它所在的水环境中该物质的浓度的比值。 6.生物对环境有哪些污染效应?其污染后果如何?（一） 环境中的病原微生物1 空气病原微生物污染：因生活和生产活动使空气受到病原微生物甚至病原体污染，可导致急性传染病的流行。麻疹、流感、流脑、白喉、百日咳、非典性肺炎等都可通过空气而传播。2水体病原微生物污染:（1）细菌性疾病：如志贺氏菌属、霍乱和副霍乱、伤寒和副伤寒等。（2

14、）病毒性疾病：如传染性肝炎（甲型肝炎病毒）、脊髓灰质炎、传染性眼结膜炎等。（3）寄生虫病：如阿米巴痢疾、血吸虫病、胃肠炎等。（二） 水体的富营养化1 富营养化：水体变色、变浊，影响景观；富营养化造成水的透明度降低，阳光难以穿透水层，从而影响水中植物的光合作用和氧气的释放，同时浮游生物的大量繁殖，消耗了水中大量的氧，使水中溶解氧严重不足，而水面植物的光合作用，则可能造成局部溶解氧的过饱和；溶解氧过饱和以及水中溶解氧少，都对水生动物（主要是鱼类）有害，造成鱼类大量死亡；富营养化水体底层堆积的有机物质在厌氧条件下分解产生的有害气体，以及一些浮游生物产生的生物毒素（如石房蛤毒素）也会伤害水生动物富营养

15、化水中含有亚硝酸盐和硝酸盐，人畜长期饮用这些物质含量超过一定标准的水，会中毒致病等等；污染饮用水源；产生藻毒素等。（三） 微生物代谢产物与环境污染1 硫化氢H2S （反硝化细菌+异养微生物的分解）2 酸性矿水（化学氧化和耐酸细菌）3 硝酸和亚硝酸4 微生物毒素1） 霉菌毒素 黄曲霉素、烈性肝毒素、镰刀酶等2）细菌毒素 肉毒毒素、放线菌毒素、藻类毒素、葡萄球菌肠毒素等 后果：影响生物产量，危害人类健康，破坏生态平衡。7.了解微生物对金属汞、砷的生物转化。甲基化第二章污染物对生物的影响1.何为酶的抑制和诱导作用?举例说明污染物对酶的抑制和诱导作用。酶诱导（enzyme induction）是指细胞

16、在底物影响下进行特定酶合成的作用。举例: 被多氯联苯和多环芳烃污染的河水对鱼混合功能氧化酶具有诱导作用。酶活性的抑制可分为不可逆性抑制，非竞争性抑制和竞争性抑制。举例：氨基喋呤抑制合成氨基酸以及嘌呤和嘧啶衍生物所必须的酶系统。2.阐述污染物对生物大分子的影响。对蛋白质影响蛋白质化学损伤后的生物学效应细胞膜结构及通透性改变；引起各亚细胞结构和功能损害；影响酶的催化功能，进而引起代谢异常及能量供应障碍；导致遗传毒害；引起机体特殊的免疫反应；引起机体繁殖功能障碍对脱氧核糖核酸（DNA）影响2.1 结合损伤4个阶段： DNA加复合物二次修饰结构破坏DNA突变2.2 保护机制 （1） 光复活修复 （2）

17、 切除修复 （3） 复制后修复 脂质的过氧化3.污染物在细胞水平上的影响有哪些?（一）对细胞膜的影响 首先，污染物引起的膜脂过氧化作用导致细胞膜的损伤 其次，污染物可影响细胞膜的离子通透性 再次，污染物与细胞膜上的受体结合，干扰了受体的正常的生理功能（二）对细胞器的影响1.线粒体污染物不仅可以引起细胞线粒体膜和嵴的形态结构的改变，而且可以影响线粒体的氧化磷酸化和电子传递功能 2. 光面内质网和糙面内质网4.什么是靶器官?污染物对生物组织器官的影响。靶器官：污染物进入机体后，对各器官并不产生同样的毒理作用，只对部分器官产生直接毒作用。这些器官就是靶器官。（一）靶器官例子：有机磷农药的靶器官是神经

18、系统，而效应器官则是瞳孔、唾液腺和横纹肌等。（二）对组织器官的影响重金属： 影响器官发育和正常功能如 甲基汞：增加鱼血浆中Na+和Cl-浓度，使血红蛋白成分改变，导致贫血；大气污染：呼吸道受损，常因大脑供氧不足而昏厥或脏器受损而致死；有机农药： 肝脏肿大，肾脏功能衰竭，常出现蛋白尿；5.什么是行为毒性?污染物对水生生物行为的影响。 行为毒性：指一种污染物或其他因素（如温度、光照、辐射）使得动物一种行为超过正常变化的范围。对水生生物行为的影响：警惕行为回避行为学习行为捕食行为社会行为6.环境激素有哪几类?环境激素的危害。环境激素分类：A. 天然雌激素和合成雌激素（尿液中的性激素、避孕药、促生长的

19、同化激素）B. 植物雌激素（豆科植物、茶、人参） C.具有雌激素活性的环境化学物质（DDT、多氯联苯、多环芳烃、丁苯） 环境激素的危害：1） 生殖能力降低在鱼类方面：捕获的胭脂鱼，性腺比正常的要小，性成熟慢，成年鱼产卵少，雄鱼体内睾酮浓度低。人类：导致精子数量减少，生殖器发生异常，发生精巢癌、乳腺癌等疾病，因此其危害巨大，影响深远，关系到人类和地球上野生动物物种的生死存亡。2） 降低生物体的免疫力，并诱发癌症3） 神经系统损伤 7.何为优势种、敏感种和种的多样性?优势种：在群落中优势度大的物种；敏感种：指对环境条件变化反应敏感的物种；种的多样性：指群落中物种的数目（丰富度）和各个物种的相对密度

20、（群落的异质性）。8.何为协同作用、相加作用、独立作用和拮抗作用?1）相加作用： 指多种化合物的联合作用所产生的毒性为各单个物质产生毒性总和；2）协同作用： 指联合作用的毒性，大于各单个物质毒性的总和。3）独立作用： 指单一化学物质对机体作用的途径、方式及其机理均不相同，联合作用于某机体时，在机体内的作用互不影响，但常出现在一种有毒物质作用后使机体的抵抗力下降，而使另一种毒物再作用时毒性明显增强。4）拮抗作用：当两种活着两种以上的化学物质同时作用于生物体，每种化学物质对生物体作用的毒性反而减弱，联合作用的毒性小于单个化学物质毒性的总和。第三章 污染物的生物效应检测1.什么是生物测试?生物测试的

21、基本类型。生物测试：指系统地利用生物的反应测定一种或多种污染物或环境因素单独或联合存在时，所导致的影响或危害。生物测试所利用的生物反应包括分子、细胞、组织、器官、个体、种群、群落-生态系统各级水平上的反应。根据测试所经历的时间长短区分： 短期生物测试（Short Term Bioassays）主要用于测定LC50、IC50、EC50，时间最长不超过8天。多数采用静止式。中期生物测试（Intermediate Term Bioassays）时间为8d到90d，多数情况下为流动式。长期生物测试（Long Term Bioassays）包括全部生活史的生物测试（Complete Lifecycle

22、Bioassays）和部分生活史的生物测试（ Partial Lifecycle Bioassays ）目的是要测定出在持续情况下不造成有害效应的毒物最大浓度或最大允许毒物浓度（MATC）只能采用流动式，要保证试验的环境条件和自然界的季节变化相符合。2.受试生物选择的条件。受试生物对试验毒物或因子要具有敏感性。受试生物应具有广泛的地理分布和足够的数，并在全年中在某一实际区域范围内可获得。受试生物应是生态系统的重要组成，具有重大的生态学价值。在实验室内易于培养和繁殖。受试生物应具有丰富的生物学背景资料，人们已较清楚了解受试生物的生活史、生长、发育、生理代谢等等。受试生物对试验毒物或因子的反应能够

23、被测定，并具有一套标准的测定方法或技术。受试生物应具有重要的经济价值和旅游价值，应考虑与人类食物链的联系。3.半数致死剂量、蓄积系数、最大无作用剂量和最小有作用剂量。半数致死剂量或浓度（Median Lethal Dose，LD50；Mediean Lethal Coneentration，LC50）：能引起一群动物的50%死亡的最低剂量或浓度。蓄积系数：分次给受试物后引起50%受试动物出现某种毒效应的总剂量，与一次给受试物后引起50%受试动物出现同一毒效应的剂量的比值。4.急性毒性试验和慢性试验的一般程序。以哺乳动物急性毒性实验为例；1、查阅文献与受试物类似物的LD502、以3倍之差的三个剂

24、量组进行预试验，每组3只动物，求出动物全活、全死剂量3、在预试验的全活全死剂量之间设5-6个剂量组，各组间距按1.2-1.5等比级数设计，选用适宜染毒方法4、观察两周内的死亡情况，做解剖检查，计算LD50，评价其毒性。LD50越小，毒性越大。以哺乳动物慢性毒性实验为例；1、试验动物及分组：试验动物年龄应低于亚慢性试验，选用断乳动物，性别雌雄各半，设置3-4剂量组和1对照组，其他同亚慢性实验。2、染毒剂量和试验期限：高剂量组应引起明显的毒性反应，低剂量组应不引起毒性作用。试验期限为1-12个月。3、尽量模拟人类在环境中实际接触的方式或途径。4、观察指标：一般综合指标、血液及生化检验、病理组织学检

25、查。5.致突变、致畸效应和致癌效应的基本概念。致突变作用；某些物质引起生物体的遗传物质发生基因结构改变的作用，称为致突变作用致畸效应作用：外源性环境因素对人或动物母体内的胎儿产生毒性，影响其胚胎的发育和器官的分化，以致出现新生儿（子代）体形或器官方面先天性畸变的作用。由此产生的畸形包括结构畸形和功能异常。化学致癌作用（Chemical Carcinogenesis）:指化学物质（包括有机、无机、天然和合成的化学物质）引起肿瘤的过程。6.致畸物的致畸作用具有什么毒理学特点，这些特点在致畸试验中有什么意义?致畸作用的毒理学特点：胚胎与致畸物发生接触时，可因胚胎所处的发育阶段不同而呈现不同的敏感性。

26、一般在器官形成期，胚胎对致畸物最敏感，故此期称为敏感期或危险期（Critical Period）。种属差异在致畸作用中较为明显，不同种系的动物呈现不同的敏感性。可能是由于不同种属动物对致畸物的代谢过程不同，胎盘构造亦有差异，其本质在于遗传因素，即基因型的差异。意义：一种致畸物在敏感期中与胚胎接触时，可因胚胎处于不同发育阶段（受孕后日数）而引起不同的畸形。典型的致畸作用剂量-反应曲线的斜率是很陡的，亦即致畸带较为狭小，有时最大无作用剂量与引起胚胎死亡的最低剂量仅相差23倍。7.微宇宙的基本概念、分类及不同微宇宙的应用。微宇宙（Microcosm）法: 研究污染物在生物种群、群落、生态系统和生物圈

27、水平上的生物效应的一种方法，又被称为模型生态系统法（Model Ecosystem）。微宇宙的分类：自然微宇宙直接来自自然生态系统的一部分。它们是自然生态系统的断面，例如土壤核心区，河流和湖泊底部土壤等。人工微宇宙是研究者根据他们所需研究的生态系统的特征在实验室组建的人工生态系统。微宇宙的应用：微宇宙既可以被应用于研究自然生态系统的结构和功能，也可以被应用于污染生态系统。对污染生态系统的研究，可以研究 污染物对生物和非生物组成的影响；污染物在生物和非生物组成中的分布；研究污染物对生物生物和生物非生物之间相互关系的作用；研究生物和非生物组成及其过程对污染物的生物效应的影响；等等。 上述提到的污染物包括有毒化学污染物如杀虫剂、营养元素如氮、磷等。8.熟悉致畸试验方法。1、动物选择 动物对受试物的代谢过程与人类相似，具人类胚胎构造相似的胎盘。妊娠孕期应较短，以有利观察，且每窝产仔数较多，以便获得足够的标本。 应符合试验动物的一般要求，如体型小、驯服、易繁殖