環(huán)境生物學期末復習.docxVIP

緒論環(huán)境生物學：是研究生物與受人類干擾的環(huán)境之間的相互作用規(guī)律及其機理的科學，是環(huán)境科學的一個分支學科。環(huán)境生物學的研究方法：野外調(diào)查和試驗：優(yōu)點：真實 缺點：影響因素分析存在困難實驗室試驗：優(yōu)點：條件控制比較嚴格，試驗過程可以多次重復，對結果分析比較可靠 缺點：研究者必須盡量注意的是實驗室的條件與野外自然狀態(tài)的區(qū)別，用實驗室的結果去解釋自然環(huán)境的情況必須十分小心。模擬研究：第一章環(huán)境效應按環(huán)境變化的性質(zhì)可分為：環(huán)境生物效應（是指各種環(huán)境因素變化而導致生態(tài)系統(tǒng)變異的效果）、環(huán)境物理效應（是物理作用引起的環(huán)境效果，如熱島效應、溫室效應）、環(huán)境化學效應（是在多種環(huán)境條件的影響下，物質(zhì)之間的化學反應所引起的環(huán)境效果）。污染源：造成環(huán)境污染的污染物發(fā)生源稱之為污染源。污染物：是進入環(huán)境后使環(huán)境的正常組成結構、狀態(tài)和性質(zhì)發(fā)生變化、直接或間接有害于人類生存和發(fā)展的物質(zhì)，是造成環(huán)境污染的重要物質(zhì)組成，這類物質(zhì)有的是自然界釋放的，有的是人類活動產(chǎn)生的。在眾多污染物中篩選出潛在危害大的作為優(yōu)先研究和控制對象，稱之為優(yōu)先污染物。污染物的遷移是指污染物在環(huán)境中發(fā)生的空間位置的移動及其引起的富集、分散和消失的過程。污染物在環(huán)境中的遷移方式：1、機械遷移 2、物理化學遷移 3、生物遷移污染物的形態(tài)和分布：按污染物的化學組成和內(nèi)部結構可分為單質(zhì)和化合態(tài)；按其物理性狀和結構來分，可分為固體、流體、射線等形態(tài)；按污染物的形態(tài)和功能特點，可分為離子態(tài)、代換態(tài)、膠體、有機結合態(tài)和難溶態(tài)等。污染物的轉(zhuǎn)化：污染物在環(huán)境中通過物理、化學或生物的作用改變形態(tài)或轉(zhuǎn)變成另一種物質(zhì)的過程稱為污染物的轉(zhuǎn)化。 污染物的轉(zhuǎn)化形式分為1、物理轉(zhuǎn)化2、化學轉(zhuǎn)化3、生物轉(zhuǎn)化 在河流受到大量有機物污染時，由于有機物這種氧化分解作用，水體溶解氧發(fā)生變化，隨著污染源到河流下游一定距離內(nèi)，溶解氧由高到低、再到原來溶解氧水平，可繪制成一條溶解氧下降曲線，稱之為氧垂曲線。生物將吸收的環(huán)境化學物質(zhì)轉(zhuǎn)變成為生物體本身的有機物質(zhì)，這個過程稱為生物合成作用。污染物的生物地球化學循環(huán)就是生物的合成作用和礦化作用所引起的污染物的周而復始的循環(huán)運動作用。 生物轉(zhuǎn)運：是指環(huán)境污染物經(jīng)各種途徑和方式同生物機體接觸而被吸收、分布和排泄等過程的總稱。污染物透過細胞膜的方式：1、被動轉(zhuǎn)運（特點是生物膜不起主動作用，不消耗細胞的代謝能量）2、特殊轉(zhuǎn)運（特點是具有特定結構的環(huán)境污染物和生物膜中的蛋白質(zhì)構成的載體形成可逆性復合物進行轉(zhuǎn)運，生物膜有主動選擇性）3、胞飲作用對大多數(shù)動物而言，污染物主要通過消化管（主要部位是胃（弱酸）和小腸（弱堿）、呼吸系統(tǒng)、皮膚三條途徑吸收。污染物的排泄：是指進入機體的環(huán)境污染物及其代謝轉(zhuǎn)化產(chǎn)物被機體清除的過程。1、腎臟排泄2、隨同膽汁排泄3、其他排泄途徑生物轉(zhuǎn)化：是指外源化合物進入生物機體后在有關酶系統(tǒng)的催化作用下的代謝變化過程。P43環(huán)境中微生物對金屬的轉(zhuǎn)化，主要是氧化還原和甲基化作用汞的生物甲基化往往與甲基鈷氨素有關。生物濃縮：是指生物機體或處于同一營養(yǎng)級上的許多生物種群，從周圍環(huán)境中蓄積某種元素或難分解的化合物，使生物體內(nèi)該物質(zhì)的濃度超過環(huán)境中的濃度的現(xiàn)象。生物積累：是指生物在其整個代謝活躍期通過吸收、吸附、吞食等各種過程，從周圍環(huán)境中蓄積某些元素或難分解的化合物，以致隨著生長發(fā)育，濃縮系數(shù)不斷增大的現(xiàn)象，又稱生物學積累。生物放大：是指生態(tài)系統(tǒng)中，由于營養(yǎng)級生物以低營養(yǎng)級生物為食物，某種元素或難分解化合物在生物機體中的濃度隨著營養(yǎng)級的提高而逐步增大的現(xiàn)象，又稱生物學放大。生物濃縮系數(shù)：是指生物體內(nèi)某種元素或難分解的化合物的濃度同它所生存的環(huán)境中改物質(zhì)的濃度比值，可用以表示生物濃縮的程度，又稱濃縮系數(shù)。（實驗室飼養(yǎng)法野外調(diào)查法）金屬的生物轉(zhuǎn)化（P63）第三章生物測試：指系統(tǒng)地利用生物的反應測定一種或多種污染物或環(huán)境因素單獨或聯(lián)合存在時，所導致的影響或危害。生物測試的分類：1、短期生物測試（主要用于測定半數(shù)致死濃度 或半數(shù)抑制濃度 或半數(shù)效應濃度 ） 2、中期生物測試 3、長期生物測試（在低濃度污染物的作用下，生活史中最敏感的幾個階段進行）絕對致死量或濃度：表示一群動物全部死亡的最低劑量或濃度。半數(shù)致死量或濃度：能引起一群動物的50%死亡的最低劑量和濃度。最小致死量或濃度：能使一群動物中僅有個別死亡的最高劑量或濃度。最大耐受劑量或濃度：能使一群動物雖然發(fā)生嚴重中毒，但全部存活無一死亡的最高劑量或濃度。最大無作用劑量：指化學物在一定時間內(nèi)，按一定方式與機體接觸，按一定的檢測方式或觀察指標，不能觀察到任何損害作用的最高劑量。半數(shù)效應濃度：是指能引起50%受試生物的某種效應變化的濃度。低于中毒閾值劑量的外來化合物，反復多次地與機體持續(xù)接觸，經(jīng)一定時間后使機體出現(xiàn)明顯的中毒表現(xiàn)，即為蓄積毒性作用。蓄積系數(shù)法：是一種長用來評價環(huán)境污染物蓄積作用的方法。生物半減期：是指一種外來化合物在體內(nèi)消除到原有濃度的一半所需要的時間。寒沙門氏菌/哺乳動物微粒體酶試驗法（Ames試驗）。基本原理是利用一種突變型微生物菌株與被檢化學物質(zhì)接觸，如該化學物質(zhì)具有致突變性，則可使突變性微生物發(fā)生回復突變，重新成為野生型微生物。細胞遺傳學試驗：染色體畸變試驗、微核試驗（P118）致畸作用的毒理學特點：1、胚胎與致畸物發(fā)生接觸時，可因胚胎處于不同發(fā)育階段而引起不同的畸形；2、種屬差異在致畸作用中較為明顯，不同種系的動物呈現(xiàn)出不同的敏感性。細胞癌變學說：體細胞癌變學說、分化障礙學說、癌基因?qū)W說。微宇宙法：是研究污染物在生物種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)和生物圈水平上的生物效應的一種方法，又稱為模型生態(tài)系統(tǒng)法。第四章生物監(jiān)測：是利用生物個體、種群或群落對環(huán)境污染或變化所產(chǎn)生的反應闡明環(huán)境污染狀況，從生物學角度為環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測和評價提供依據(jù)。其與理化檢測相比的優(yōu)點：能直接反映出環(huán)境質(zhì)量對生態(tài)系統(tǒng)的影響；能綜合反映環(huán)境直來那個狀況；具有連續(xù)檢測的功能；檢測靈敏度高；價格低廉，不需購置昂貴的精密儀器等。生物監(jiān)測的特點：1、長期性2、綜合性3、富集性大氣污染生物監(jiān)測：指利用生物對大氣污染物的反應，監(jiān)測有害氣體的成分和含量以了解大氣的環(huán)境質(zhì)量狀況。大氣污染的生物監(jiān)測包括動物監(jiān)測和植物監(jiān)測。污染量指數(shù)法（IPC）：是以分析葉片中污染物含量為基礎監(jiān)測大氣污染的一種方法，其公式為：Kipc=Cm/Cc大氣污染的細菌總數(shù)測定：檢測方法主要有：沉降平皿法、吸收管法、撞擊平皿法、濾膜法。水污染的生物監(jiān)測方法：1、水污染的細菌學監(jiān)測 水污染的細菌學指標；水樣的采集與保存；細菌總數(shù)的測定；大腸菌群的測定；2、水污染的浮游生物檢驗法3.底棲大型無脊椎動物檢測法4.微型生物群落監(jiān)測法 水體收到污染后，對生存于其中的生物產(chǎn)生影響，生物也對此作出不同的反應和變化，其反應和變化時水環(huán)境評價的良好指標，這是水環(huán)境質(zhì)量生物學評價的基本依據(jù)和原理。水環(huán)境質(zhì)量的生物學評價：1、一般描述對比法：根據(jù)對調(diào)查水體的水生生物的區(qū)系組成、種類、數(shù)量、生態(tài)分布、資源情況等的描述，對比區(qū)域內(nèi)同類型或同一水體的歷史資料，對目前的環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀作出評價。2、指示生物法：根據(jù)對水環(huán)境中有機污染或某種特定污染物敏感的或有較高耐受性的生物種類的存在或缺失，來指示其所在水體或河段內(nèi)有機物或某種特定污染物的多寡和分解程度。3、污水生物系統(tǒng)4、生物指數(shù)5、種的多樣性指數(shù)6、生產(chǎn)力指示生物：是指環(huán)境中對某些物質(zhì)能產(chǎn)生各種反應或信息而被用來監(jiān)測和評價環(huán)境質(zhì)量的現(xiàn)狀和變化的生物。生物標志物：化學污染物所導致的生物有機體的生物化學和生物學改變越來越多地被運用于監(jiān)測和評價化學污染物的暴露及其效應。許多環(huán)境科學家把這些生物化學和生理學改變稱之為生物標志物。風險：是指不利事件發(fā)生的概率。風險評價結構框架由四部分組成：暴露評價、危險評價、受體分析、風險表征。生態(tài)風險評價的內(nèi)容：暴露評價、受體評價、危害評價、風險表征。第五章P204在實踐中對一般廢水的評價，常采用BOD、COD、SS、Ph含氮化合物等項目作為其污染物指標和凈化度指標。BOD是指在 條件下，微生物好氧分解水樣中有機物所消耗的溶解氧量。BOD曲線可分為七個階段：1、微生物增殖的遲緩期：耗氧量增加緩慢。 2、細菌的對數(shù)生長期：異氧細菌利用廢水中的營養(yǎng)物質(zhì)而迅速增殖，使耗氧量迅速增加。 3、耗氧平緩階段：這是由于廢水中養(yǎng)分為異氧細菌所消耗，細菌生長因營養(yǎng)缺乏而減慢，數(shù)量減少，逐漸進入內(nèi)源呼吸。 4、原生動物耗氧峰：這主要是由于原生動物的活動引起的。 5、耗氧再次平緩階段：隨著原生動物的食料逐漸耗盡，原生動物也開始大量死亡，使耗氧曲線又平緩下來。 6、硝化細菌耗氧峰：這是由于自氧細菌硝化細菌的氧化而耗氧的結果。 7、所有的微生物都在繼續(xù)減少，一些無機物也逐漸被氧化，最終均轉(zhuǎn)化并穩(wěn)定為 和 。環(huán)境污染的污染與凈化指標：1、生物化學需氧量（BOD）2、化學需氧量（COD） 3、總需氧量（TOD） 4、總有機碳（TOC） 5、固體物質(zhì) 6、含氮化合物 7、PH值微生物對污染物的降解與轉(zhuǎn)化是污染物處理和凈化的基礎。微生物對物質(zhì)降解與轉(zhuǎn)化的特點：1、微生物個體微小，比表面積大，代謝速率快2、微生物種類繁多，分布廣泛，代謝類型多樣3、微生物具有多種降解酶4、微生物繁殖快，易變異，適應性強5、微生物具有巨大的降解能力6、共代謝作用共代謝：只有在初級能源物質(zhì)存在時才能進行的有機化合物的生物降解過程生物降解：是指由于生物的作用，把污染物大分子轉(zhuǎn)化為小分子，實現(xiàn)污染物的分解或降解。影響微生物對物質(zhì)降解轉(zhuǎn)化作用的因素：1、微生物的代謝活性2、微生物的適應性3、化合物結構4、環(huán)境因素生物可降解性：是指通過微生物的生命活動來改變污染物的化學結構，使污染物的化學和物理學性能改變所能達到的程度。有機污染物的生物可降解性的評價方法：1、測定生物氧化率2、測呼吸線3、測定相對耗氧速度曲線 4、測BOD5與CODcr之比 5、測COD30 6、培養(yǎng)法自凈作用：受污染的水質(zhì)自然地恢復原樣的現(xiàn)象?；钚晕勰嗯c生物膜之所以能在凈化污水中起到重要作用，是因為他們具有以下特性：1、具有很強的吸附能力2、具有很強的分解、氧化有機物的能力3、具有較長的食物鏈4、具有良好的沉降性能。第六章活性污泥法：是利用懸浮生長的微生物絮體處理有機廢水的一類好氧生物處理方法。這種微生物絮體就是活性污泥，它是由好氣性微生物（包括細菌真菌原生動物后生動物）及其代謝和吸附的有機物、無機物組成。降解過程的第一階段是吸附階段；第二階段是攝取、分解階段。活性污泥的工作參數(shù)：1、混合液懸浮固體（MLSS）2、混合液揮發(fā)性懸浮固體（MLVSS）3、污泥沉降比（SV）4、污泥容積系數(shù)（SVI）5、污泥負荷（Ls）生物膜法的特點：1、微生物多樣性高2、生物膜各段的微生物類群不同3、生物膜中的食物鏈較長4、具有較高的脫氮能力5、單位處理能力大6、系統(tǒng)維護方便7、操作運行穩(wěn)定生物膜的凈化原理見P256當廢水中有機物濃度較高，BOD5超過1500mg/L時，就不宜用好氧處理，而應該采用厭氧處理方法。厭氧生物處理是在厭氧條件下，形成了厭氧微生物所需要的營養(yǎng)條件和環(huán)境條件，利用這類微生物分解廢水中的有機物并產(chǎn)生甲烷和二氧化碳的過程，又稱厭氧發(fā)酵。厭氧微生物包括厭氧有機物分解菌（或稱不產(chǎn)生甲烷的厭氧微生物）和甲烷菌。厭氧生物處理的過程分為3個階段：1、水解階段2、酸化階段3、甲烷化階段。但在厭氧反應器中，三個階段是同時進行的，并保持某種動態(tài)平衡，這種平衡受到環(huán)境的PH值、溫度、有機負荷等因素所約束光合細菌（PSB）：是一大類能進行光合作用的原核生物的總稱。A/O工藝（缺氧-好氧生物處理系統(tǒng)）P274生物脫氮：主要是通過硝化作用和反硝化作用來完成的。根據(jù)脫氮時所用的碳源，還可將其細分為1.內(nèi)碳源2.外加碳源硝化過程的溶解氧一般應維持在1.0-2.0mg/L。微生物除磷原理P283微生物除磷過程中起主要作用的積磷菌是假單胞菌屬和氣單胞菌屬。除磷的最重要的兩個：1、積磷菌2、發(fā)酵產(chǎn)酸菌積磷菌一般只能利用低級的脂肪酸，而不能直接利用大分子有機基質(zhì)，這就需要發(fā)酵產(chǎn)酸菌將大分子物質(zhì)降解為小分子物質(zhì)。在除磷工藝中，氣單胞菌除具有積磷作用外，其主要功能是發(fā)酵產(chǎn)酸，為其他聚磷菌提供可利用的基質(zhì)，而假單胞菌和不動桿菌則主要起積磷的作用。厭氧放磷池的溶解氧應小于0.2mg/L，好氧池中溶解氧應大于0.2mg/L。堆肥法：就是依靠自然界廣泛分布的細菌、放線菌、真菌等微生物，有控制地促進可被生物降解的有機物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化的生物化學過程。堆肥化的產(chǎn)物稱為堆肥。好氧堆肥的微生物學過程：1.發(fā)熱階段2.高溫階段3.降溫和腐熟保肥階段衛(wèi)生填埋是將垃圾在填埋場內(nèi)分區(qū)分層進行填埋的一種方法，主要有厭氧、好氧和半好氧三種（主要是厭氧）。廢氣的微生物處理的主要方法可分為：1.微生物吸收法2.微生物洗滌法3.微生物過濾法第七章生物技術：是指利用生物有機體或組成部分發(fā)展新產(chǎn)品或新工藝的一種技術體系。環(huán)境生物技術：就是應用于認識和解決環(huán)境問題過程黨的生物技術體系，包括對環(huán)境污染效應的認識、環(huán)境質(zhì)量評價和環(huán)境污染的生物處理技術等。基因工程：是利用重組DNA技術，在體外通過人工剪切和拼接等方法，對生物的基因進行改造和重新組合，然后導入受體細胞內(nèi)進行無性繁殖，使重組的基因在受體細胞中表達，產(chǎn)生出人類所需要的基因產(chǎn)物。基因工程的基本過程：1、基因工程的工具酶2、基因工程的載體3、目的基因的分離4、目的基因與載體的重組工藝5、將目的基因?qū)胧荏w6、對目的基因的篩選和檢測7、目的基因在受體細胞中的表達。細胞工程包括四個方面：1、細胞培養(yǎng)2、細胞融合3、細胞重組4、遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移。原生質(zhì)體：細胞質(zhì)壁分離后去掉細胞壁所余下那部分結構稱為原生質(zhì)體。原生質(zhì)體融合方法：1、親本的選擇2、原生質(zhì)體制備3、原生質(zhì)體的再生4、原生質(zhì)體的融合與融合子的檢出（目前常用的誘導原生質(zhì)體融合的方法有1.化學促融法2.電誘導法）。固定化酶：又稱水不溶酶，是通過物理吸附法或化學鍵合法將水溶性酶和固態(tài)的不溶性載體相結合，使酶變成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物。固定化酶的特點：1、固定化酶比水溶酶穩(wěn)定，可以較長時間保持酶的活性2、固定化酶適合于連續(xù)化、自動化和管道化工藝，還可以回收、再生和重復使用3、固定化酶可以設計成不同的形式。酶固定化方法：1、載體結合法2、交聯(lián)法3、包埋法4、逆膠束酶5、復合法載體結合法根據(jù)酶與載體的結合方式：可分為1、共價結合法2、離子結合法3、物理吸附法4、生物特異結合法。發(fā)酵工程過程一般分為四個階段：1、發(fā)酵原料的預處理2、發(fā)酵過程的準備3、發(fā)酵過程4、產(chǎn)品的分離與鈍化生物氧化塘：又稱穩(wěn)定塘，是利用藻類和細菌兩類生物間功能上的協(xié)同作用處理污水的一種生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)工程：一般指人工設計的、以生物種群為主要結構組分、具有一定功能的、宏觀的、人為參與調(diào)控的工程系統(tǒng)。氧化塘凈化原理:氧化塘是利用細菌與藻類的互生關系，來分解有機污染物的廢水處理系統(tǒng)。細菌主要利用藻類產(chǎn)生的氧，分解流入塘內(nèi)的有機物；分解產(chǎn)物中的CO2、N、P等無機物，以及一部分小分子有機物又成為藻類的營養(yǎng)源。增殖的菌體與藻類細胞又為微型動物所捕食。氧化塘內(nèi)的轉(zhuǎn)化過程實際上是一個連續(xù)進入廢水、生物循環(huán)過程，基本的損失僅限于氣體的逸出、飛蟲的離去、候鳥及過往動物的遷移、植物的收獲以及出水的排放。在氧化塘中主要的反應過程有：1.厭氧非光合反應2.好氧的非光合作用的細菌反應。濕地：是指每年在足夠長的時間內(nèi)均具有淺的表面水層，能維持大型水生