環(huán)境生物學(xué)重點(diǎn)

1、環(huán)境生物學(xué)重點(diǎn)緒論1. 環(huán)境的概念以人類為主體的外部世界，即人類賴以生存和發(fā)展的基本條件的綜合體，包括自然環(huán)境和社會(huì)環(huán)境。2. 環(huán)境問題包括哪兩大類、酸雨的定義、生物多樣性的層次兩類環(huán)境問題：環(huán)境污染和生態(tài)破壞定義：pH5.7遺傳多樣性物種多樣性生態(tài)系統(tǒng)多樣性景觀多樣性3. 環(huán)境生物學(xué)的概念環(huán)境生物學(xué)是研究生物與受人類干擾的環(huán)境之間相互作用規(guī)律及其機(jī)理的科學(xué)，是環(huán)境科學(xué)與生物學(xué)的相互融合、相互滲透所形成的交叉學(xué)科（教材）。其他定義環(huán)境生物學(xué)是研究生物與人為受損環(huán)境之間的相互關(guān)系的學(xué)科（段昌群） 。環(huán)境生物學(xué)是研究生物系統(tǒng)與人為逆境相互關(guān)系的科學(xué)（熊冶廷）。4. 環(huán)境生物技術(shù)是利用生物體、生物體

2、的代謝反應(yīng)過程和生物合成產(chǎn)物對(duì)污染或被破壞的環(huán)境進(jìn)行治理和修復(fù)以及監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)的一種單一的或復(fù)合的工藝技術(shù)系統(tǒng)。包括污染物生物控制、消除技術(shù)和環(huán)境生物監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)技術(shù)5. 環(huán)境生物學(xué)和分支學(xué)科的相關(guān)性第一章 環(huán)境污染物在生態(tài)系統(tǒng)中的行為1、 環(huán)境污染及類型 大氣污染、水體污染和土壤污染大氣污染物種類氣體污染 如CO2、NOx、碳?xì)浠衔铩F、H2S、SO2、CO等。顆粒物污染 煙灰、煙塵、光化學(xué)煙霧微生物懸浮氣溶膠污染水污染水污染的類型 需氧有機(jī)物質(zhì)污染 氮磷化合物污染 有毒重金屬和難降解化合物的污染 石油類污染 病原微生 物污染 熱污染 鹽污染土壤污染環(huán)境污染的類型n 按污染物的性質(zhì)：生物污染

3、、化學(xué)污染和物理污染。n 按污染物的形態(tài)：廢氣污染、廢水污染、固體廢棄物污染、噪聲污染和輻射污染。n 按污染物的產(chǎn)生原因：生活污染和生產(chǎn)污染（如工業(yè)農(nóng)業(yè)和交通）。n 按污染的涉及范圍：全球性污染、區(qū)域性污染和局部污染2、 污染物、優(yōu)先污染物、污染源 污染物：指進(jìn)入環(huán)境以后使環(huán)境的正常組成結(jié)構(gòu)、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)。優(yōu)先污染物：由于有毒物質(zhì)品種繁多，不可能對(duì)每一種污染物都制定控制標(biāo)準(zhǔn)，因而提出在眾多污染物中篩選出潛在危險(xiǎn)大的作為優(yōu)先研究和控制的對(duì)象，稱之為優(yōu)先污染物或優(yōu)先控制污染物。污染源：造成環(huán)境污染的污染物發(fā)生源稱為污染源。 按人類社會(huì)活動(dòng)功能：工業(yè)污染源

4、（最多）、農(nóng)業(yè)污染源、交通運(yùn)輸污染源、生活污染源。 按污染源空間分布方式：點(diǎn)污染源與面污染源 點(diǎn)污染源：污染物發(fā)生于某一局部較小范圍，一般有固定的排污口。如工廠的排污口，形成 以管口為中心的圓形擴(kuò)散污染。面污染源：其特點(diǎn)是沒有固定的排放點(diǎn)，分布廣而散，污染物濃度較低，但總量很大。3、 污染物在環(huán)境中的遷移與轉(zhuǎn)化污染物的遷移：污染物在環(huán)境中發(fā)生的空間位置的移動(dòng)及其引起的富集、分散和消失過程。遷移的方式：n 機(jī)械遷移（水、氣、重力等）；n 物理化學(xué)遷移（最重要的遷移方式）；n 生物遷移。污染物的轉(zhuǎn)化：污染物在環(huán)境中通過物理、化學(xué)、生物作用改變形態(tài)或轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N物質(zhì)的過程。遷移與轉(zhuǎn)化往往相伴發(fā)生。4

5、、 生物轉(zhuǎn)運(yùn)（物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞剑゛. 被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn) 簡(jiǎn)單擴(kuò)散（自由擴(kuò)散）：沿濃度梯度（或電化學(xué)梯度）擴(kuò)散，沒有膜蛋白的協(xié)助，不需要提供能量。 脂溶性有機(jī)化合物的主要運(yùn)轉(zhuǎn)方式 濾過：通過生物膜上的親水性孔道的運(yùn)轉(zhuǎn)過程 分子直徑小的水溶性化合物的主要運(yùn)轉(zhuǎn)方式2. 特殊轉(zhuǎn)運(yùn) 主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)： 環(huán)境污染物特異結(jié)合于一轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白后被轉(zhuǎn)運(yùn)過膜，逆濃度梯度，能量驅(qū)動(dòng)。 水溶性大分子化合物的主要轉(zhuǎn)運(yùn)形式易化擴(kuò)散：環(huán)境污染物特異結(jié)合于一個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白被轉(zhuǎn)運(yùn)過膜，轉(zhuǎn)運(yùn)沿著濃度梯度下降方向進(jìn)行，3.胞飲作用 少數(shù)物質(zhì)與膜上的某種蛋白質(zhì)有特殊親和力，當(dāng)其與膜接觸后，可改變這部分膜的表面張力，引起膜的外包或內(nèi)陷而被包圍進(jìn)入膜內(nèi)，固體

6、物質(zhì)的這一轉(zhuǎn)運(yùn)稱為吞噬，液體物質(zhì)的這一轉(zhuǎn)運(yùn)稱為胞飲。5、 生物轉(zhuǎn)化的具體過程（相I、相II反應(yīng)）相反應(yīng)：外源性化合物在有關(guān)酶系統(tǒng)的催化下經(jīng)由氧化、還原或水解反應(yīng)改變其化學(xué)結(jié)構(gòu)，形成某些活性基團(tuán)（-OH、-SH、-COOH、-NH2）或進(jìn)一步使這些活性基團(tuán)暴露。相反應(yīng)：指在酶的催化下，外源性化合物的相反應(yīng)產(chǎn)物或帶有某些基團(tuán)的外源性化合物與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)結(jié)合反應(yīng)。6、 生物濃縮、生物積累和生物放大 生物濃縮：指生物機(jī)體或處于同一營(yíng)養(yǎng)級(jí)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，又稱生物學(xué)濃縮、生物學(xué)富集。生物積累：指生物在其整個(gè)代謝活躍期通過

7、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(zhǎng)發(fā)育，濃縮系數(shù)不斷增大的現(xiàn)象，又稱生物學(xué)積累。生物放大：指在生態(tài)系統(tǒng)中，由于高營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物以低營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物為食物，某種元素或難分解的化合物在生物機(jī)體中的濃度隨著營(yíng)養(yǎng)級(jí)的提高而逐步增大的現(xiàn)象，又稱生物學(xué)放大。7、 金屬的生物轉(zhuǎn)化u 金屬的毒性 影響因素：金屬的濃度、金屬的存在狀態(tài)u 金屬的微生物轉(zhuǎn)化 微生物對(duì)金屬的毒性轉(zhuǎn)化，主要是氧化還原和甲基化作用第二章 污染物對(duì)生物的影響1、 酶的誘導(dǎo)作用、抑制作用（一） 酶活性的誘導(dǎo)能誘導(dǎo)酶的化合物大都屬于有機(jī)親脂性化合物，并且有較長(zhǎng)的生物半衰期。其誘導(dǎo)作用是：增加酶的合成速度（

8、轉(zhuǎn)錄）降低酶蛋白的分解混合功能氧化酶MFO是污染物在體內(nèi)進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化相反應(yīng)過程中的關(guān)鍵酶系?？寡趸烙到y(tǒng)酶（1）超氧化物歧化酶（SOD）（2）谷胱甘肽過氧化酶（GPx）（3）過氧化氫酶（Ct）（二）酶的抑制作用n 不可逆性抑制 由于污染物與酶蛋白的活性中心功能基因不可逆性結(jié)合而引起的。如有機(jī)磷農(nóng)藥對(duì)膽堿酯酶的抑制作用。n 競(jìng)爭(zhēng)性抑制n 非競(jìng)爭(zhēng)性抑制 n 反競(jìng)爭(zhēng)性抑制1. ATPase2. 乙酰膽堿酯酶（AchE）3. -氨基乙酰丙酸脫氫酶（ALAD）4. 蛋白磷酸酶2、 抗氧化防御系統(tǒng)抗氧化防御系統(tǒng)酶活性氧（Reactive Oxygen Species）：帶有23個(gè)電子的分子氧還原產(chǎn)物，主

9、要有：OH、O2-、H2O2抗氧化防御系統(tǒng)組成：水溶性組分，如谷胱甘肽（GSH）、維生素C脂溶性組分，如維生素E、-胡蘿卜素酶，如谷胱甘肽過氧化酶（GPx）、超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）3、靶器官 效應(yīng)器官 蓄積器官l 靶器官：污染物質(zhì)被吸收后可隨血流分布到全身各個(gè)組織器官，但其直接發(fā)揮毒作用的部位往往只限于一個(gè)或幾個(gè)組織器官，這樣的組織器官稱為靶器官。l 效應(yīng)器官：毒作用表現(xiàn)出來的器官。l 蓄積器官：毒物在體內(nèi)的蓄積部位。三個(gè)器官間的關(guān)系n 靶器官不一定是效應(yīng)器官；n 靶器官也不一定是蓄積器官；n 例：放射性碘、鎘、甲基汞、有機(jī)磷農(nóng)藥、DDT、大氣中的鉛。4、環(huán)境激素環(huán)境中

10、存在一些天然物質(zhì)和人工合成的環(huán)境污染物具有動(dòng)物和人體激素的活性，這些物質(zhì)能干擾和破壞野生動(dòng)物和人內(nèi)分泌功能，導(dǎo)致野生動(dòng)物繁殖障礙，甚至能誘發(fā)人類重大疾病，這些物質(zhì)被稱為環(huán)境激素。環(huán)境激素類型n 天然雌激素和合成雌激素n 植物雌激素n 具有雌激素活性的環(huán)境化學(xué)物質(zhì)環(huán)境激素危害：當(dāng)環(huán)境激素進(jìn)入人體時(shí)，會(huì)讓人體內(nèi)的內(nèi)分泌系統(tǒng)誤認(rèn)為是天然荷爾蒙，而加以吸收，占據(jù)了在人體細(xì)胞中正常荷爾蒙的位置，從而引發(fā)內(nèi)分泌紊亂，造成人體正常激素調(diào)節(jié)失常減少環(huán)境激素的有效途徑 n 盡量減少使用一次性用品 n 在日常生活中盡量使用布袋n 不用聚氯乙烯塑料容器在微波爐中加熱 n 不用泡沫塑料容器泡方便面n 多用肥皂，少用洗

11、滌劑n 少用室內(nèi)殺蟲劑5、化學(xué)污染物的聯(lián)合作用 兩種或兩種以上的化學(xué)污染物共同作用所產(chǎn)生的綜合生物學(xué)效應(yīng)，稱為聯(lián)合作用(Combined Effect) 。 協(xié)同、相加、獨(dú)立、拮抗n 協(xié)同作用：污染物的總作用強(qiáng)度大于其各個(gè)成分單獨(dú)作用強(qiáng)度的總和（解毒作用抑制）。1+12n 相加作用：污染物的總作用強(qiáng)度等于其各個(gè)成分單獨(dú)作用強(qiáng)度的總和。1+1=2n 獨(dú)立作用：多種化學(xué)污染物各自對(duì)機(jī)體產(chǎn)生毒性作用的機(jī)理不同，互不影響。Max (A, B)nA+Bn 拮抗作用：污染物的總作用強(qiáng)度低于任何一種單獨(dú)作用的強(qiáng)度（毒作用相互干擾）。1+12第三章 污染物的生物效應(yīng)檢測(cè)1、 生物測(cè)試；生物測(cè)試（Bioassa

12、y）：系統(tǒng)地利用生物受到污染物質(zhì)的毒害所產(chǎn)生的生理機(jī)能等變化，測(cè)定一種或多種污染物或環(huán)境因素單獨(dú)或聯(lián)合存在時(shí)所導(dǎo)致的影響或危害。 生物測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)：生物測(cè)試不同于常規(guī)的物理、化學(xué)檢測(cè)。前者能夠測(cè)定污染物對(duì)生物機(jī) 體的影響，而后者只能測(cè)定污染物的濃度。 意 義n 確定單一污染物的安全濃度；n 污染物的聯(lián)合作用于；n 確定污染物排放標(biāo)準(zhǔn)化；n 確定環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；n 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。2、 生物毒性的基本概念；毒物：指在一定條件下，以較小劑量進(jìn)入生物體后，能與生物體之間發(fā)生化學(xué)作用并導(dǎo)致生物體功能或器質(zhì)性損傷的化學(xué)物質(zhì)。 毒物與非毒物之間不存在絕對(duì)的界限，通常一種物質(zhì)只有達(dá)到中毒劑量時(shí)才是毒物。中毒：機(jī)體

13、受毒物作用而表現(xiàn)出的疾病狀態(tài)。中毒是各種毒性作用的綜合表現(xiàn)，包括急性中毒、亞急性中毒、慢性中毒。毒性： 指有毒物質(zhì)接觸或進(jìn)入機(jī)體后，引起機(jī)體易感部位產(chǎn)生有害作用的能力。毒性作用或毒效應(yīng)：化學(xué)物引起機(jī)體損害的總稱。無(wú)損害作用：機(jī)體無(wú)形態(tài)、生長(zhǎng)發(fā)育、壽命的改變；未見功能容量降低或代償能力損害；可逆的。損害作用：機(jī)體接觸或不接觸后，仍表現(xiàn)出易感性、代謝速率低、酶系的相對(duì)活力異常。毒性試驗(yàn)：是指人為地設(shè)置某種致毒方式使受試生物中毒，根據(jù)試驗(yàn)生物的中毒反應(yīng)來確定毒性的試驗(yàn)方法。3、 劑量-效應(yīng)關(guān)系曲線；以劑量為橫坐標(biāo)，以表示效應(yīng)強(qiáng)度的計(jì)算單位或表示反應(yīng)的百分率或比值為縱坐標(biāo)繪制散點(diǎn)圖所得到的曲線。不同的

14、化學(xué)物或同一化學(xué)物在不同條件下，其劑量與效應(yīng)或反應(yīng)的相關(guān)關(guān)系不同，可呈現(xiàn)不同類型的曲線。常見的劑量-反應(yīng)（效應(yīng)）曲線有直線、拋物線、S形曲線三種形式。4、 表示毒性的常用參數(shù)（LD50、LC50），理解測(cè)定LC50的意義 測(cè)定LC50的意義：n 對(duì)可能進(jìn)入環(huán)境的化學(xué)物質(zhì)毒性的篩選，為控制劇毒物質(zhì)的生產(chǎn)和使用提供科學(xué)依據(jù)；n 作為監(jiān)測(cè)污染源和環(huán)境污染生物學(xué)評(píng)價(jià)的依據(jù)；n 檢查有毒物質(zhì)處理效果，為制定排放標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)； 計(jì)算安全濃度的依據(jù)，作為制定環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的重要參數(shù)5、幾個(gè)一般毒性試驗(yàn)的概念 急性、亞急性、慢性急性毒性試驗(yàn) 是研究化學(xué)物質(zhì)大劑量一次染毒或24h內(nèi)多次染毒動(dòng)物所引起的毒性試驗(yàn)，是毒性

15、研究的第一步。 一般采用LC50（LD50）表示受試物的急性毒性大小。亞急性（亞慢性）和慢性毒性試驗(yàn)（一）亞急性（亞慢性）毒性試驗(yàn)在相當(dāng)于動(dòng)物生命周期的1/301/20時(shí)間內(nèi)使動(dòng)物每日或反復(fù)多次接觸受試物的毒性試驗(yàn)（二）慢性毒性試驗(yàn) 又稱長(zhǎng)期的、亞致死試驗(yàn)。是指以低劑量外來化合物，長(zhǎng)期與試驗(yàn)動(dòng)物接觸，觀察其對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物所產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)的試驗(yàn)。5、 動(dòng)物急性毒性試驗(yàn)方法；按試驗(yàn)要求選擇受試生物n 最常用的急性毒性試驗(yàn)生物是大鼠和小鼠。n 水生毒物毒性試驗(yàn)：魚類、水蚤及藻類。n 也可選擇某些高等植物如蠶豆、洋蔥、大白菜等物種。n 雌雄動(dòng)物同時(shí)試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)動(dòng)物預(yù)先觀察幾天后標(biāo)記編號(hào)并隨機(jī)分組。預(yù)備試

16、驗(yàn)和確定劑量組 選用少量動(dòng)物進(jìn)行預(yù)備試驗(yàn)，找出引起動(dòng)物90%（或全部）死亡的劑量（即最高劑量組劑量）和引起動(dòng)物10%死亡（或不死亡）的劑量（即最低劑量組劑量）。 在最高劑量組劑量和最低劑量組劑量的范圍內(nèi)，按等比級(jí)數(shù)插入若干個(gè)中間劑量（一般46組），從而確定正式試驗(yàn)的劑量組。染毒方式以哺乳動(dòng)物為受試生物的急性毒性試驗(yàn)一般有三種常用染毒方式：經(jīng)口染毒（灌胃法）、經(jīng)皮膚染毒（定量滴入或涂擦方法）、經(jīng)呼吸道染毒（吸入法）。受試物的配制配制試驗(yàn)所需的最高劑量濃度溶液，然后依次稀釋到所需濃度。觀察指標(biāo) 中毒癥狀：一般觀察2448小時(shí)，最好觀察到絕大多數(shù)動(dòng)物出現(xiàn)典型中毒癥狀。 動(dòng)物死亡數(shù)目和死亡時(shí)間 病理檢

17、查：對(duì)于試驗(yàn)時(shí)立即死亡的動(dòng)物，可解剖，分析死亡原因，看是技術(shù)事故還是中毒引起的死亡。試驗(yàn)結(jié)果 確定半數(shù)致死量（LD50）,LD50值越小,毒性越大。 急性毒性試驗(yàn)結(jié)果只能粗略地表示某化學(xué)物質(zhì)的毒性，而不能全面反映其毒性。 由于動(dòng)物種屬、性別、染毒方式的不同，所表現(xiàn)的毒性也不一致，故表示LD50應(yīng)注明動(dòng)物種類和染毒方式。7、蓄積毒性試驗(yàn) 物質(zhì)蓄積、功能蓄積蓄積毒性試驗(yàn)低于中毒閾劑量的外來化合物，反復(fù)多次地與機(jī)體持續(xù)接觸，經(jīng)一定時(shí)間后使機(jī)體出現(xiàn)明顯的中毒表現(xiàn)，即為蓄積毒性作用。 物質(zhì)蓄積：污染物進(jìn)入機(jī)體的量大于排出的量，量的積累。 功能蓄積：污染物反復(fù)作用于機(jī)體，最終致病，效的積累。8、 DNA加

18、合物及主要測(cè)定方法；外界物質(zhì)進(jìn)入生物體后，經(jīng)過生物體內(nèi)酶的作用，轉(zhuǎn)化形成親電活性中間產(chǎn)物，該產(chǎn)物與DNA鏈上特異位點(diǎn)結(jié)合形成共價(jià)化合物，即稱DNA加合物 免疫法 熒光法（不損傷DNA） 32P-后標(biāo)記法目前應(yīng)用最廣泛的方法 色譜/質(zhì)譜法9、致突變?cè)囼?yàn) 試驗(yàn)原理目的：是為了檢查受試物對(duì)機(jī)體遺傳過程有無(wú)影響的方法。方法： 基因點(diǎn)突變?cè)囼?yàn) 染色體畸變?cè)囼?yàn) DNA損傷試驗(yàn)1.1 體外基因突變?cè)囼?yàn)Ames試驗(yàn) 原理：同一種微生物的（營(yíng)養(yǎng)缺陷型）突變型菌株與受試物接觸，若此化學(xué)物質(zhì)具有致突變性，可使突變型微生物再發(fā)生一次突變，重新成為野生型微生物。這種突變叫做回復(fù)突變。1.2體外基因突變?cè)囼?yàn)哺乳動(dòng)物體細(xì)胞

19、株（V79、CHO等）突變?cè)囼?yàn)1.3 體內(nèi)基因突變?cè)囼?yàn)顯性致死突變?cè)囼?yàn)檢測(cè)外來化合物對(duì)動(dòng)物生殖細(xì)胞染色體的致突變作用。9、 癌變過程；引發(fā)階段 促長(zhǎng)階段 浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移階段11、微宇宙法；微宇宙（microcosm）法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態(tài)效應(yīng)的一種方法，又稱為模型生態(tài)系統(tǒng)法，是真正意義上的生態(tài)系統(tǒng)層次的生物監(jiān)測(cè)方法。分類自然微宇宙、人工微宇宙（開放式、封閉式）陸生微宇宙、水生微宇宙（燒杯、河流、池塘等）土壤核心微宇宙：用于研究外源性化合物對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)及其生長(zhǎng)的植物、土壤無(wú)脊椎動(dòng)物和微生物影響的一種陸生微宇宙。第四章 環(huán)境質(zhì)量的生物監(jiān)測(cè)與生物評(píng)價(jià)1、環(huán)境質(zhì)量、環(huán)

20、境質(zhì)量基準(zhǔn)、環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境質(zhì)量：指環(huán)境素質(zhì)的優(yōu)劣程度環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)：環(huán)境因素在一定條件下作用于特定對(duì)象（人或生物）而不產(chǎn)生不良或有害效應(yīng) 的最大閾值。是由污染物同特定對(duì)象之間的劑量反應(yīng)關(guān)系確定的，不考慮社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等人為因素，具有客觀性。環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：強(qiáng)制性法規(guī)；具有一定的主觀性。3、 生物監(jiān)測(cè)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： 能直接反映環(huán)境質(zhì)量對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響； 能綜合反映環(huán)境質(zhì)量狀況綜合性； 具有連續(xù)監(jiān)測(cè)的功能連續(xù)性； 監(jiān)測(cè)靈敏度高高靈敏性； 不需購(gòu)置昂貴的儀器及進(jìn)行儀器保養(yǎng)和維修； 可大面積或長(zhǎng)距離內(nèi)密集布點(diǎn)。局限性： 反應(yīng)不夠快速； 無(wú)法精確監(jiān)測(cè)某些污染物的含量，精度不高（通常只反映各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的相對(duì)污

21、染水平）。 易受環(huán)境因素的影響如季節(jié)和地理環(huán)境等影響因素多。4、 大氣污染的植物監(jiān)測(cè)方法: 指示生物法（代表物種）指示生物指對(duì)環(huán)境中某些物質(zhì)（包括污染物）能產(chǎn)生非一般性反應(yīng)或特殊信息而被用來監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)環(huán)境質(zhì)量的現(xiàn)狀和變化的生物。常見大氣污染指示植物n SO2：地衣、苔蘚、芝麻、向日葵、落葉松等n HF：唐菖莆、郁金香、杏、葡萄、梅、雪松（幼嫩葉）等n NO2：懸鈴木、番茄、秋海棠、煙草等n O3：煙草（Bel-W3）、菜豆、矮天牛等。n PAN：早熟禾、矮牽牛、繁縷等。n C2H4：芝麻、番茄、香石竹等。n Cl2: 芝麻、蕎麥、向日葵等。5、 水污染的細(xì)菌學(xué)監(jiān)測(cè)檢驗(yàn)細(xì)菌總數(shù)，特別是檢驗(yàn)作為糞

22、便污染的指示細(xì)菌，如總大腸菌群、糞大腸菌群、糞鏈球菌、腸道病毒等來間接判斷水的衛(wèi)生學(xué)質(zhì)量。（1） 細(xì)菌總數(shù) 細(xì)菌總數(shù)指1ml水樣在瓊脂培養(yǎng)基中，于37、24h培養(yǎng)后所生長(zhǎng)的細(xì)菌菌落總數(shù)。它可反映細(xì)菌總數(shù)的測(cè)定方法檢驗(yàn)步驟： 無(wú)菌操作條件下，1ml水樣注入培養(yǎng)皿，接著再注入15ml已融化并冷卻 45左右的培養(yǎng)基，混勻。凝固后培養(yǎng)24h進(jìn)行計(jì)數(shù)。細(xì)菌數(shù)=每皿細(xì)菌數(shù)稀釋倍數(shù)（2）大腸菌群數(shù) 大腸菌群是一群需氧及兼性厭氧的革蘭氏陰性無(wú)芽孢桿狀細(xì)菌，能在37培養(yǎng)24h內(nèi)使乳糖發(fā)酵產(chǎn)酸產(chǎn)氣。 大腸桿菌群的檢測(cè)作為監(jiān)測(cè)水體是否受糞便污染的指標(biāo)。 大腸菌群數(shù)指每升水樣中含有的大腸菌群的數(shù)量（標(biāo)準(zhǔn)值）。 大腸菌

23、群數(shù)的測(cè)定：發(fā)酵法和濾膜法。6、 水環(huán)境質(zhì)量的生物學(xué)評(píng)價(jià) 指示生物法、污水生物系統(tǒng)水環(huán)境質(zhì)量的生物學(xué)評(píng)價(jià)基本原理：生物與環(huán)境的關(guān)系。方法： 一般描述對(duì)比法 指示生物法 污水生物系統(tǒng)法 生物指數(shù)法 種的多樣性指數(shù) 生產(chǎn)力法 殘留量指數(shù)及富集系數(shù)指示生物法n 敏感種、耐污種n 底棲無(wú)脊椎動(dòng)物是常用的水體污染指示生物污水生物系統(tǒng)污水生物系統(tǒng)法的原理 受污染的河流由于自身的自凈過程從而導(dǎo)致自上游往下游形成一系列在污染程度上逐漸減輕的連續(xù)帶。隨污染物濃度的降低，生物種類也發(fā)生變化，每一帶都生存有大體上能夠表示這一帶特性的動(dòng)物和植物污水生物系統(tǒng)中各帶特點(diǎn) 多污帶：有機(jī)污染嚴(yán)重，溶解氧含量低，細(xì)菌極多，無(wú)好

24、氧生物，無(wú)魚類生存； -中污帶：有機(jī)污染較為嚴(yán)重，溶解氧略有回升，多為耐污性生物種類，藻類少； -中污帶：中等程度的有機(jī)污染區(qū)域，溶解氧較高，有多種藻類和原生動(dòng)物，有魚類出現(xiàn)； 寡污帶：溶解氧恢復(fù)正?；蜻_(dá)飽和，水質(zhì)透明，細(xì)菌數(shù)量少，藻類種類和數(shù)量多。污水生物系統(tǒng)的應(yīng)用主要應(yīng)用對(duì)象是被生活污水污染的水域，對(duì)重金屬和其他工業(yè)廢水引起的污染水域的應(yīng)用問題尚需進(jìn)一步研究；7、 生物標(biāo)志物化學(xué)污染物所導(dǎo)致的生物有機(jī)體的生物化學(xué)和生理學(xué)改變 ，可用以 監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)化學(xué)污染物的暴露及其效應(yīng)。特點(diǎn)：靈敏性高：響應(yīng)快，檢測(cè)較為方便, 特異性高暴露生物標(biāo)志物：可指示機(jī)體對(duì)化學(xué)污染物的暴露，但不顯示發(fā)生這種變化所造成

25、的不利效應(yīng)的程度。如污染化學(xué)物在體內(nèi)的代謝產(chǎn)物及濃度。效應(yīng)生物標(biāo)志物：可證明化學(xué)污染物對(duì)機(jī)體的不利效應(yīng)。如乙酰膽堿酯酶抑制。7、有害物理因素的生物學(xué)效應(yīng)的評(píng)價(jià)環(huán)境噪聲的生物學(xué)效應(yīng)來源n 交通噪聲n 工業(yè)噪聲（氣動(dòng)源、機(jī)械動(dòng)源）n 施工噪聲n 社會(huì)生活噪聲聲污染的特點(diǎn)n 能量污染n 感覺公害n 局限性和分散性放射性污染的生物學(xué)效應(yīng)n 放射性污染的來源 天然放射性 人工放射性：核武器、核燃料、核電站、同位素n 對(duì)人體健康的影響 （1）急性輻射損傷 （2）輻射的遠(yuǎn)期效應(yīng)射頻電磁輻射污染的生物學(xué)效應(yīng)n 污染源 無(wú)線電廣播、電視通訊、雷達(dá)控制、高頻加熱第五章 環(huán)境污染生物凈化的原理1、 污染物的生物凈化

26、方法污水處理方法n 物理法：沉淀法、過濾法、離心分離法、浮選法、吸附法、萃取法、吹脫法、蒸發(fā)結(jié)晶法、反滲透法n 化學(xué)法：化學(xué)凝聚法、中和法、氧化-還原法、離子交換法n 生物法：好氧法、厭氧法等大氣污染凈化方法氣溶膠狀態(tài)污染物的控制n 重力沉降n 旋風(fēng)除塵n 靜電除塵n 過濾式除塵氣體狀態(tài)污染物的吸附與凈化n 氣體吸收法：液體吸收劑（干濕法脫硫）n 氣體吸附法：多孔性固體（活性炭、生物吸附劑）大氣污染物的生物凈化方法n 生物吸收法：微生物吸收液（可溶性氣體）n 生物洗滌劑法：活性污泥配置混合液（除臭）n 生物過濾法：含有微生物的固體顆粒（土壤或堆肥）固體廢棄物處理方法工業(yè)廢棄物n 物化法：覆蓋法

27、、化學(xué)反應(yīng)劑法n 生物法：栽種永久性植物（尾礦復(fù)墾）城市垃圾n 填埋法（衛(wèi)生填埋、安全填埋）n 堆肥法（好氧、厭氧）n 制取沼氣（厭氧） 焚燒法（高溫處理）2、 污染與凈化指標(biāo) BOD、COD水體指標(biāo)：n BOD5、COD、TOD、TOC、固體物質(zhì)、含氮化合物、pH值n 生物污染指標(biāo)：細(xì)菌總數(shù)、大腸菌群數(shù)n 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2002）共24項(xiàng)指標(biāo)。生化需氧量 BOD在20條件下，微生物好氧分解水樣（廢水或受污染的天然水）中有機(jī)物所消耗的溶解氧量。 BOD5：微生物5天好氧分解有機(jī)物所消耗的溶解氧量。有機(jī)物生化耗氧過程的兩個(gè)階段：碳化階段 將有機(jī)物分解成CO2、H2O、NH3，

28、碳化作用消耗的氧量稱為碳化需氧量BODC硝化階段 NH3被轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和硝酸鹽，硝化作用消耗的氧量稱為硝化需氧量BODN。BOD曲線指廢水生物處理過程中，在有氧的情況下，由于微生物（主要是細(xì)菌）的活動(dòng)，可降解有機(jī)物穩(wěn)定化所需的氧量（BOD）隨時(shí)間增長(zhǎng)變化的曲線。 BOD5、BOD20或BODun 好氧分解全部有機(jī)物大約需要20d，稱為BOD20 （與BODu相當(dāng)）。n BOD5主要是碳氧化需氧量，氮氧化階段通常在5d以后開始的。n BOD5約為BODu的2/3?；瘜W(xué)需氧量 COD在一定條件下，用強(qiáng)氧化劑處理水樣時(shí)所消耗氧化劑的量，折算成每升水樣消耗氧的毫克數(shù)，用mg/L來表示。它反映了水中受

29、還原性物質(zhì)污染的程度。水中還原性物質(zhì)包括：有機(jī)物、亞硝酸鹽、亞鐵鹽、硫化物等。水被有機(jī)物污染是很普遍的，故COD也作為有機(jī)物相對(duì)含量的指標(biāo)之一BOD和COD的比較廢水處理中多以BOD和COD兩個(gè)指標(biāo)來度量水樣的有機(jī)污染物濃度和被凈化程度BOD反映的是微生物能夠降解的那部分有機(jī)物的數(shù)量，基本上反映出水體中生物氧化分解有機(jī)物所消耗的氧量，比較符合實(shí)際，但檢出時(shí)間過長(zhǎng)，不能迅速及時(shí)指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐，而且毒性大的廢水可抑制微生物的作用而影響結(jié)果， 甚至無(wú)法測(cè)定。COD一般表示廢水中有機(jī)污染物重量的98%，幾乎可以表示出有機(jī)物全部氧化所需氧量，測(cè)定不受水質(zhì)限制，并可在數(shù)小時(shí)內(nèi)完成；但是它不能反映微生物能夠降

30、解的那部分有機(jī)物的數(shù)量。3、 微生物對(duì)污染物的降解轉(zhuǎn)化特點(diǎn) 共代謝（1）微生物個(gè)體微小，比表面積大，代謝速率大；（2）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(yīng)性強(qiáng)；（5）微生物具有巨大的降解能力共代謝只有在初級(jí)能源物質(zhì)存在時(shí)才能進(jìn)行的有機(jī)化合物的生物降解過程。微生物在利用生長(zhǎng)基質(zhì)A時(shí)（從中獲得能量、碳源或其他任何營(yíng)養(yǎng)），同時(shí)非生長(zhǎng)基質(zhì)B（不能從中獲得能量或營(yíng)養(yǎng)）也伴隨著發(fā)生氧化或其他反應(yīng)。n 應(yīng)用：處理難降解污染物。n 徹底降解需要多種微生物的聯(lián)合作用。n 如何篩選降解菌：同類物富集（結(jié)構(gòu)類似的生長(zhǎng)基質(zhì)）4、微生物對(duì)污染物降解轉(zhuǎn)化的影響因素

31、（馴化）（1）微生物的代謝活性（2）微生物的適應(yīng)性 微生物具有較強(qiáng)的適應(yīng)和被馴化的能力。 （馴化）是一種定向選育微生物的方法與過程，通過人工措施使微生物逐步適應(yīng)某特定條件，最后獲得具有較高耐受力和代謝活性的菌株。（3）化合物的結(jié)構(gòu)（4）環(huán)境因素n 溫度：通過影響酶的活性而實(shí)現(xiàn)；n 酸堿度：微生物生長(zhǎng)和繁殖的最適pH值范圍不同；n 營(yíng)養(yǎng)：除碳外，還需要氮、磷、硫、鎂等無(wú)機(jī)元素；n 氧：好氧、厭氧；n 底物濃度4、 評(píng)價(jià)生物可降解性的方法（呼吸線及BOD/COD）測(cè)定生物氧化率測(cè)呼吸線測(cè)定相對(duì)耗氧速度曲線測(cè)BOD5與CODCr之比測(cè)COD30培養(yǎng)法 呼吸線將污水與污泥混合培養(yǎng)，以時(shí)間為橫坐標(biāo)，耗氧

32、量為縱坐標(biāo)繪制的曲線稱為生化呼吸線。將污泥于清水中曝氣培養(yǎng)，微生物處于內(nèi)源呼吸狀態(tài)，其呼吸速率是恒定的，耗氧量與培養(yǎng)時(shí)間呈直線關(guān)系，這條曲線稱為內(nèi)源呼吸線。測(cè)BOD5與CODCr之比（適用類別？）BOD5/CODCr值越大，說明污水中可生物降解的部分占總COD的比例越大，即污水的可生化性越好。反之，污水的可生化性也越低。6、水體自凈作用 氧垂曲線什么是水體自凈作用？n 天然水體受到污染后，在無(wú)人為處理?xiàng)l件下，借助水體自身的能力使之得到凈化的過程。自凈機(jī)制n 該過程中包括稀釋、沉降等物理作用，氧化、還原、分解、凝聚等化學(xué)作用，還有更重要的生物作用，即生物對(duì)無(wú)機(jī)物和有機(jī)物的同化和異化作用。n 生物

33、中最活躍的是細(xì)菌，捕食細(xì)菌的原生動(dòng)物和微型生物也起很大作用。水體自凈過程的三個(gè)階段和三個(gè)變化n 三個(gè)階段 一、有機(jī)物進(jìn)入河流，有機(jī)物濃度上 ，異養(yǎng)菌數(shù)量 ，DO ； 二、有機(jī)物濃度 ，異養(yǎng)菌數(shù)量 ，原生動(dòng)物數(shù)量 ，DO ； 三、有機(jī)物濃度 ，異養(yǎng)菌數(shù)量 ，原生動(dòng)物數(shù)量 ，藻類數(shù)量 ，DO ；三個(gè)變化一、有機(jī)污染物濃度由高降至低；二、生物相發(fā)生一系列變化：異養(yǎng)菌 原生動(dòng)物數(shù)量 藻類； 三、DO的變化：DO DO 恢復(fù)原有水平氧垂曲線（Oxygen-sag Curve）自凈過程中DO的變化n 有機(jī)物濃度上升，耗氧速率復(fù)氧速率，DO下降；n 有機(jī)物濃度下降，耗氧速率 =復(fù)氧速率，DO DOmin；

34、n 有機(jī)物濃度下降 0，耗氧速率復(fù)氧速率，DO飽和。河流受到污染后，河水中DO含量的變化情況用一條曲線來表示，曲線呈下垂?fàn)?，叫做氧垂曲線。反映了河流的自凈過程。7、活性污染和生物膜處理特點(diǎn)n 具有很強(qiáng)的吸附能力；n 具有很強(qiáng)的分解、氧化有機(jī)物的能力；n 具有較長(zhǎng)的食物鏈；具有良好的沉降性能第六章 環(huán)境污染物的生物凈化方法1、 活性污泥法和生物膜法 原理、比較 活性污泥法 （一）原理：活性污泥法是利用懸浮生長(zhǎng)的微生物絮體處理有機(jī)廢水的一類好氧生物處理方法?；钚晕勰喾ǖ幕竟に嚵鞒唐貧獾淖饔靡皇刮鬯c活性污泥充分接觸，并使活性污泥處理懸浮狀態(tài)，避免沉積池底；二是向池中活性污泥供氧，使微生物正常生長(zhǎng)

35、繁殖，來氧化分解廢水中的有機(jī)污染物。（二）活性污泥法的主要運(yùn)行方式1. 推流式（CAS）2. 完全混合式3. 漸減曝氣法4. 階段曝氣法（SAAS）5. 吸附再生法（AB）適用于含大量懸浮和膠體顆粒的污水6. 克勞斯（Kraus）法7. 改良曝氣法 缺點(diǎn)是污泥產(chǎn)量大，有機(jī)污染物不能得到完全降解，出水水質(zhì)欠佳。8. 高速率曝氣法9. 延時(shí)曝氣法（屬完全混合法）10. 氧化溝法（oxidation ditch）11. 深井曝氣法12. 純氧曝氣法13. 序批式活性污泥法（三）活性污泥凈化反應(yīng)的影響因素n 溶解氧（DO）n 水溫 n 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)生物膜法概念：利用微生物在固體表面的附著生長(zhǎng)對(duì)廢水進(jìn)行生物

36、處理的技術(shù)方法。生物膜法反應(yīng)器類型按生物膜與廢水的接觸方式 填充式和浸漬式生物接觸氧化法：介于活性污泥法與生物濾池之間的生物處理工藝。比較：生物膜法、活性污泥法生物膜法 依靠固著于載體表面的微生物膜來凈化有機(jī)物活性污泥法 依靠曝氣池中懸浮流動(dòng)著的活性污泥來分解有機(jī)物操作穩(wěn)定性、剩余污泥量、供氧等方面2、 廢水的厭氧生物處理 處理過程（三個(gè)階段）水解階段 水解和發(fā)酵性細(xì)菌 復(fù)雜有機(jī)物酸化階段 產(chǎn)氫、產(chǎn)乙酸細(xì)菌 簡(jiǎn)單有機(jī)物（可溶態(tài)） 甲烷化階段 產(chǎn)甲烷菌 簡(jiǎn)單有機(jī)酸類、醇類 CH4、CO23、 廢水的微生物脫氮除磷原理微生物脫氮 基本原理生物脫氮主要通過硝化作用和反硝化作用來完成。首先利用好氧段，

37、由亞硝化細(xì)菌、硝化細(xì)菌的硝化作用，將NH3轉(zhuǎn)化為NO3-N，再利用缺氧段，由反硝化細(xì)菌將NO3-N反硝化還原為N2，溢出水面釋放到大氣。硝化作用指NH3被氧化成NO2-，再被氧化成NO3-的過程。微生物 亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌，兩者為化能自養(yǎng)菌反硝化作用指兼性厭氧的硝酸鹽還原菌將硝酸鹽還原為N2的過程。 微生物除磷 原理厭氧放磷：厭氧條件下，積磷菌將體內(nèi)的聚磷分解產(chǎn)生能量一部分能量用于吸收外界可溶性脂肪酸，形成PHB另一部分能量用于生理活動(dòng)需要好氧吸磷：好氧條件下，PHB分解產(chǎn)生能量一部分能量用于主動(dòng)過量吸收環(huán)境中的磷，并合成聚磷另一部分能量用于細(xì)胞正常生長(zhǎng)繁殖4、 固體廢棄物的微生物處理 好氧

38、堆肥原理、微生物過程固體廢棄物的微生物處理方法 堆肥 填埋 厭氧發(fā)酵 焚燒 制糖 制醇好氧堆肥法在有氧的條件下，通過好氧微生物的作用使有機(jī)廢棄物達(dá)到穩(wěn)定化，轉(zhuǎn)變?yōu)橛欣谧魑镂丈L(zhǎng)的有機(jī)物的方法。微生物過程 發(fā)熱階段 高溫階段 降溫和腐熟保肥階段5、 大氣污染物的微生物處理 指利用微生物的生物化學(xué)作用，使大氣污染物分解，轉(zhuǎn)化為無(wú)害或少害物質(zhì)。 目前主要用來凈化有機(jī)污染物，特別是脫除臭味 （1）煤炭微生物脫硫 細(xì)菌浸出法 表面改性法 （2）微生物對(duì)無(wú)機(jī)廢氣的處理 微生物對(duì)無(wú)機(jī)廢氣的處理主要利用一些化能自養(yǎng)菌如硝化細(xì)菌、硫化細(xì)菌和氫細(xì)菌等。適合于微生物處理的無(wú)機(jī)廢氣污染組分主要有：氨和硫化氫。（3

39、）微生物對(duì)有機(jī)廢氣的處理 微生物吸收法 微生物洗滌法 微生物過濾法第七章 現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境污染治理1、生物技術(shù) 概念以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合先進(jìn)的工程技術(shù)手段和其它基礎(chǔ)學(xué)科的科學(xué)原理，按照預(yù)先的設(shè)計(jì)改造生物體或加工生物原料，為人類生產(chǎn)出所需產(chǎn)品或達(dá)到某種目的。簡(jiǎn)而言之，指利用生物有機(jī)體或組成部分發(fā)展新產(chǎn)品或新工藝的一種技術(shù)體系。2、基因工程 概念、基本條件、關(guān)鍵步驟、基本過程（內(nèi)容、工具酶、載體種類、目的基因的獲得方法）基因工程的概念基因工程又稱DNA重組技術(shù)，將外源基因通過體外重組后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)，使這個(gè)基因能在受體細(xì)胞內(nèi)復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯表達(dá)?；蚬こ虒?shí)施的四個(gè)基本條件基因 工具酶 載體

40、 受體細(xì)胞基因工程的關(guān)鍵步驟 選擇工具酶 選擇合適的載體 目的基因的分離 目的基因?qū)胧荏w 目的基因的篩選和檢測(cè)基因工程的基本過程（1）基因工程的工具酶（2）基因工程載體“基因的運(yùn)輸工具”（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w細(xì)胞（6）對(duì)目的基因的篩選和檢測(cè)工具酶把DNA分子切割、DNA片段修飾和DNA片段連接等所需的酶稱為工具酶。主要有限制性內(nèi)切酶、連接酶、修飾酶。載體的種類目前已構(gòu)建應(yīng)用的基因工程載體有：質(zhì)粒載體、噬菌體載體、病毒載體以及由它們互相組合或與其它基因組DNA組合成的載體（人工載體）質(zhì)粒是基因工程最常用的載體，在基因工程中應(yīng)用廣泛目的基因的獲得方法（1）從基因組直接分離目的基因 常用方法鳥槍法（2）酶促合成法（基因文庫(kù)法，或cDNA文庫(kù)法）此外還可利用PCR技術(shù)，可使少量的目的基因片段在合適的條件下進(jìn)行擴(kuò)增，以獲得目的基因片段。3、細(xì)胞工程 概念、主要方法（細(xì)胞培養(yǎng)、