污染物在環(huán)境中的行為

關(guān)于污染物在環(huán)境中的行為環(huán)境污染概述第2頁,共77頁，2024年2月25日，星期天1.1什么是環(huán)境污染？環(huán)境污染（EnvironmentalPollution）是指有害物質(zhì)或因子進(jìn)入環(huán)境，并在環(huán)境中擴(kuò)散、遷移、轉(zhuǎn)化，使生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能發(fā)生變化，對人類以及其他生物的生存和發(fā)展產(chǎn)生不利影響的現(xiàn)象。環(huán)境污染的分類生物污染化學(xué)污染物理污染按污染物性質(zhì)廢氣污染廢水污染固體廢棄物污染噪聲污染輻射污染按污染物形態(tài)第3頁,共77頁，2024年2月25日，星期天環(huán)境效應(yīng)——環(huán)境污染所導(dǎo)致的環(huán)境變化※環(huán)境生物效應(yīng)：指各種環(huán)境因素變化而導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)變異的結(jié)果。如：恐龍的滅絕、水利工程、森林砍伐、急性與慢性效應(yīng)?！h(huán)境化學(xué)效應(yīng)：環(huán)境污染導(dǎo)致環(huán)境化學(xué)因素發(fā)生改變。如：酸雨、光化學(xué)煙霧、土壤酸化等?！h(huán)境物理效應(yīng)：環(huán)境污染導(dǎo)致環(huán)境物理因素發(fā)生改變。如：熱島效應(yīng)、溫室效應(yīng)、顆粒物的污染、噪聲污染等。第4頁,共77頁，2024年2月25日，星期天污染源（PollutionSource）造成環(huán)境污染的污染物發(fā)生源稱為污染源。它通常指向環(huán)境排放有害物質(zhì)或?qū)Νh(huán)境產(chǎn)生有害物質(zhì)的場所、設(shè)備和裝置。第5頁,共77頁，2024年2月25日，星期天污染物的自然來源（NaturalSource）:自然界向環(huán)境排放，如：活動的火山或礦床。交通工業(yè)農(nóng)業(yè)污染物的人為來源（ArtificialSource）:來自人類活動，影響范圍廣、危害大，如工業(yè)三廢污染源示意圖第6頁,共77頁，2024年2月25日，星期天工業(yè)污染源（點(diǎn)源、三廢）農(nóng)業(yè)污染源（面源、農(nóng)用化學(xué)品）交通運(yùn)輸污染源（線源、水氣污染、噪聲）生活污染源（三廢、固廢）第7頁,共77頁，2024年2月25日，星期天污染物（Pollutant）污染物指進(jìn)入環(huán)境后使環(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的生存和發(fā)展的物質(zhì)。生產(chǎn)性污染物和生活污染物第8頁,共77頁，2024年2月25日，星期天當(dāng)某種物質(zhì)（有用的或必須的）成為污染物時，必須在特定的環(huán)境中達(dá)到一定數(shù)量或濃度，并且持續(xù)一定的時間。

一次污染物和二次污染物：一次污染物：由人類活動直接產(chǎn)生，自污染源直接排入環(huán)境后，其物理和化學(xué)性狀未發(fā)生變化的污染物?！挝廴疚铮号湃氕h(huán)境的一次污染物，由于自然界的物理、化學(xué)和生物因子的影響，其性質(zhì)和狀態(tài)發(fā)生變化而形成的新的污染物。如光化學(xué)煙霧、酸雨等第9頁,共77頁，2024年2月25日，星期天第10頁,共77頁，2024年2月25日，星期天環(huán)境污染的特點(diǎn)影響范圍大作用時間長污染物濃度低、情況復(fù)雜污染容易、治理難第11頁,共77頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)

污染物在環(huán)境中的遷移與轉(zhuǎn)化第12頁,共77頁，2024年2月25日，星期天

一、

污染物在環(huán)境中的遷移※遷移的定義：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。污染物進(jìn)入環(huán)境的途徑包括：（1）人類活動過程中無意排放，如火災(zāi)（2）工業(yè)三廢（3）人類活動過程中故意應(yīng)用（pesticide）注：進(jìn)入環(huán)境的污染物可以在各個環(huán)境要素（水、氣、土）中發(fā)生遷移并輸送到很遠(yuǎn)的距離。污染物的長距離傳送，往往由局部性污染引發(fā)區(qū)域性污染甚至全球性污染，這也是環(huán)境污染成為當(dāng)代主要環(huán)境問題的原因之一。如PCBs，CFCs運(yùn)輸?shù)侥蠘O第13頁,共77頁，2024年2月25日，星期天※污染物在環(huán)境中的三種遷移方式機(jī)械遷移（1）水的機(jī)械遷移作用（2）氣的機(jī)械遷移作用（3）重力的機(jī)械遷移作用物理－化學(xué)遷移★污染物在環(huán)境中遷移的最重要的形式。（1）溶解－沉淀作用、絡(luò)合－螯合作用、吸附－解吸作用、氧化－還原作用、水解作用（2）化學(xué)分解、光化學(xué)分解、生物化學(xué)分解生物遷移通過生物的吸收、代謝、生長、死亡等過程所實(shí)現(xiàn)的遷移，是一種非常復(fù)雜的遷移形式

例：生物通過食物鏈對重金屬的放大積累作用第14頁,共77頁，2024年2月25日，星期天※影響遷移的因素內(nèi)部因素污染物自身的物理化學(xué)性質(zhì)：組成該物質(zhì)的元素所具有的組成化合物的能力、形成不同的電價(jià)離子能力、水解能力、形成絡(luò)合物的能力、被膠體吸附的能力原子的電負(fù)性、離子半徑、電價(jià)、離子電位和化合物的鍵性、溶解度等都是影響遷移的主要理化參數(shù)。外部因素酸堿條件氧化－還原條件膠體的種類、數(shù)量絡(luò)合配位體的數(shù)量、性質(zhì)第15頁,共77頁，2024年2月25日，星期天二、

污染物的形態(tài)和分布（FormandDistributionofPollutant）※污染物的形態(tài)定義：指環(huán)境中污染物的外部形狀、化學(xué)組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)形式。污染物的存在形態(tài)包括（環(huán)境污染化學(xué)研究范疇）價(jià)態(tài)，如Cr（VI）、Cr（III）化合態(tài)，如有機(jī)汞和無機(jī)汞結(jié)構(gòu)態(tài)，如同分異構(gòu)體α型，γ型六六六，PAHs結(jié)構(gòu)絡(luò)合態(tài)第16頁,共77頁，2024年2月25日，星期天幾種重要的形態(tài)分類離子態(tài)：活性大、毒性強(qiáng)、易于遷移代換態(tài)：受質(zhì)量法則制約，濃度高的離子可以將濃度低的離子代換出來。膠體：氣溶膠（飄塵、煙氣）、水溶膠、固溶膠有機(jī)結(jié)合態(tài)：生物吸收累積起來的污染物：農(nóng)殘、甲基汞難溶態(tài)：風(fēng)化和生物分解釋放出來第17頁,共77頁，2024年2月25日，星期天污染物的分布※污染物的分布定義：主要是指污染物在環(huán)境多組分間分布，不僅指在環(huán)境空間的濃度分布，而且還指污染物不同形態(tài)、不同相態(tài)之間的分配。例：圖1-2和圖1-3表明了污染物在水生生態(tài)系統(tǒng)和陸生生態(tài)系統(tǒng)各組分間的分布。第18頁,共77頁，2024年2月25日，星期天第19頁,共77頁，2024年2月25日，星期天第20頁,共77頁，2024年2月25日，星期天第21頁,共77頁，2024年2月25日，星期天三、

污染物在環(huán)境中的轉(zhuǎn)化※轉(zhuǎn)化的定義指污染物在環(huán)境中通過物理、化學(xué)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。轉(zhuǎn)化的形式物理轉(zhuǎn)化：蒸發(fā)、滲透、吸附化學(xué)轉(zhuǎn)化：氧化還原、水解、光化學(xué)—最為普遍、常見生物轉(zhuǎn)化：通過生物的吸收和代謝作用而發(fā)生的變化第22頁,共77頁，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)化的結(jié)果：兩種可能：污染物轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)或易降解結(jié)構(gòu)污染物的毒性增強(qiáng)或轉(zhuǎn)化為難降解結(jié)構(gòu)第23頁,共77頁，2024年2月25日，星期天大氣中的轉(zhuǎn)化：以光化學(xué)氧化、催化氧化反應(yīng)為主例一：光化學(xué)煙霧（PhotochemicalSmog）光化學(xué)煙霧是大氣中氮氧化物和碳?xì)浠衔镌谧贤饩€照射下反應(yīng)生成的多種污染物的混合物?！饣瘜W(xué)煙霧最具危害的兩種物質(zhì)是臭氧(O3)和過氧乙酰硝酸酯(peroxyacetylnitrates,PAN)。例二：酸雨（AcidRain）大氣中的轉(zhuǎn)化第24頁,共77頁，2024年2月25日，星期天圖1－2光化學(xué)煙霧實(shí)例第25頁,共77頁，2024年2月25日，星期天**圖1-3光化學(xué)煙霧形成過程第26頁,共77頁，2024年2月25日，星期天自然源、電廠以及內(nèi)燃機(jī)等排放出的污染物在大氣中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生導(dǎo)致酸沉降的化學(xué)物質(zhì)。圖1－4酸沉降形成示意圖第27頁,共77頁，2024年2月25日，星期天水體中的轉(zhuǎn)化水體中主要的轉(zhuǎn)化途徑：氧化還原作用、配合作用、生物降解作用第28頁,共77頁，2024年2月25日，星期天氧化－還原作用天然水體本身是一個氧化－還原體系，含有多種無機(jī)、有機(jī)氧化劑和還原劑，如DO、Fe3+、Mn4+、S2－、有機(jī)化合物等，對污染物的轉(zhuǎn)化起重要作用。如重金屬：Cr3+Cr6+;As3+As5+Cr3+大多數(shù)被底泥吸附，遷移能力弱；Cr6+在堿性水體中較為穩(wěn)定，以溶解狀態(tài)存在，遷移能力強(qiáng)。第29頁,共77頁，2024年2月25日，星期天CH4、NH4+、H2S、Fe2+CO2、NO3-、SO42-、Fe(OH)3水體中的氧化還原類型、速率和平衡，在很大程度上決定了水中重要污染物的性質(zhì)。如：厭氧性湖泊。水體中的許多氧化還原反應(yīng)均為微生物催化反應(yīng)。第30頁,共77頁，2024年2月25日，星期天氧垂曲線（OxygenSagCurve）※氧垂曲線的定義在河流受到有機(jī)物污染時，由于有機(jī)物的氧化分解作用，水體的DO發(fā)生變化。從污染源到河流下游一定距離內(nèi)，可繪制一條DO逐漸變化的曲線，稱之為氧垂曲線?！鶕?jù)有機(jī)物在水體中分解變化和DO的變化，可把受污河流分成幾段:清潔區(qū)：未受污染，DO接近飽和分解區(qū):耗氧分解，DO下降腐敗區(qū)：厭氧分解，DO接近零恢復(fù)區(qū)：分解完成，DO上升L（km）飽和DO線DO（mg/L）0DOmin圖5－8氧垂曲線示意圖第31頁,共77頁，2024年2月25日，星期天排入河水中的有機(jī)物經(jīng)微生物降解，一方面消耗水中的DO；另一方面，空氣中的氧通過河流水面不斷地溶入水中，會使DO逐步增加直至得到恢復(fù)，故耗氧與復(fù)氧是同時進(jìn)行的。污染河水中DO、BOD的濃度變化如下圖

第32頁,共77頁，2024年2月25日，星期天配合作用無機(jī)配位體：OH－、Cl－、CO32-、HCO3－等水中Zn2+濃度0.861mg/l；生成Zn（OH）2,水中總鋅量160mg/l有機(jī)配位體：腐殖酸與汞（軟體動物、魚類）清潔劑、洗滌劑、農(nóng)藥等生物降解作用（第五節(jié)）如汞的轉(zhuǎn)化第33頁,共77頁，2024年2月25日，星期天土壤中的轉(zhuǎn)化土壤由固、液、氣三相構(gòu)成，所以土壤狀況比水、氣中復(fù)雜。污染物在土壤中的轉(zhuǎn)化及其行為取決于污染物和土壤的理化性質(zhì)。土壤是環(huán)境中微生物最活躍的場所，故生物降解起重要作用。土壤中的固、液、氣三相的分布是控制污染物運(yùn)動和微生物活動的重要因素。土壤的pH、溫度、濕度、通氣狀況和微生物種群等是污染物轉(zhuǎn)化的條件。第34頁,共77頁，2024年2月25日，星期天四、

污染物的生物地球化學(xué)循環(huán)生物地球化學(xué)循環(huán)的概念指生物的合成作用和礦化作用所引起的污染物周而復(fù)始的循環(huán)運(yùn)動過程。注：合成作用指生物（主要是綠色植物）將吸收的環(huán)境化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)樯矬w本身的有機(jī)物質(zhì)的過程。礦化作用指生物通過代謝作用（包括微生物的分解作用）將生物體的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無機(jī)物質(zhì)或簡單的有機(jī)物。第35頁,共77頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)

污染物在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)和轉(zhuǎn)化第36頁,共77頁，2024年2月25日，星期天一、生物轉(zhuǎn)運(yùn)生物轉(zhuǎn)運(yùn)（Bio-transport）的概念※生物轉(zhuǎn)運(yùn)：環(huán)境污染物經(jīng)各種途徑和方式同機(jī)體接觸而被吸收、分布和排泄等過程的總稱。這些過程一般都需要通過細(xì)胞的膜結(jié)構(gòu)。細(xì)胞膜（生物膜）有多種：細(xì)胞質(zhì)膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、線粒體膜、核膜等；它們基本的化學(xué)組成、分子結(jié)構(gòu)、功能有共同的特征。一般細(xì)胞膜由蛋白質(zhì)分子和脂質(zhì)分子（主要是磷脂類）組成環(huán)境污染物的毒性往往與生物膜結(jié)構(gòu)直接有關(guān)；有些環(huán)境中的專一受體就是生物膜上的某些特殊蛋白質(zhì)：如有機(jī)磷農(nóng)藥的專一受體就是乙酰膽堿酯酶。第37頁,共77頁，2024年2月25日，星期天細(xì)胞質(zhì)膜結(jié)構(gòu)圖親水基疏水基生物膜的骨架是磷脂類雙分子層，蛋白質(zhì)分子以不同的方式鑲嵌其中。細(xì)胞膜的表面還有糖類分子，形成糖脂、糖蛋白;共同特征，即鑲嵌性、蛋白質(zhì)極性、流動性、相變性和更新態(tài)。第38頁,共77頁，2024年2月25日，星期天※污染物透過細(xì)胞膜的方式

（與污染物性質(zhì)、結(jié)構(gòu)及膜結(jié)構(gòu)有關(guān)）方式

特點(diǎn)濃度梯度有無載體是否耗能其它特點(diǎn)被動轉(zhuǎn)運(yùn)簡單擴(kuò)散高濃度低濃度（順）無否脂溶性有機(jī)化合物的主要轉(zhuǎn)運(yùn)方式濾過通過膜上的親水性孔道；分子直徑小的水溶性化合物的主要方式(0.4-4.0nm)

特殊轉(zhuǎn)運(yùn)主動轉(zhuǎn)運(yùn)低濃度高濃度（逆）有耗能水溶性大分子化合物的主要方式；污染物的體內(nèi)排出，如腎、肝等易化擴(kuò)散高濃度低濃度（順）有否也是污染物的體內(nèi)排出的一種方式胞飲作用胞飲作用內(nèi)吞物質(zhì)為液體吞噬作用內(nèi)吞物質(zhì)為固體物質(zhì)第39頁,共77頁，2024年2月25日，星期天※污染物的吸收（AbsorptionofPollutant）：指污染物在多種因素影響下，自接觸部位透過體內(nèi)細(xì)胞膜進(jìn)入血液循環(huán)或體液的過程?！鶆游镂盏闹饕緩接校汉粑到y(tǒng)、消化管和皮膚（1）呼吸系統(tǒng)吸收特點(diǎn):吸收對象主要針對氣體、蒸汽、氣溶膠等形式的污染物。吸收方式多以被動擴(kuò)散的方式，通過呼吸膜吸收入血。主要部位例如：肺，肺泡數(shù)量多，表面積大，遍布毛細(xì)血管，便于污染物經(jīng)肺迅速吸收進(jìn)入血管。第40頁,共77頁，2024年2月25日，星期天（2）消化管吸收特點(diǎn)：吸收對象主要為飲水和由大氣、水、土壤進(jìn)入食物鏈中的污染物。吸收方式多以簡單擴(kuò)散方式通過細(xì)胞膜而被吸收。主要部位如胃和小腸。脂溶性物質(zhì)較易吸收。影響因素:pH值胃腸道內(nèi)容物多少、排空時間、蠕動狀況第41頁,共77頁，2024年2月25日，星期天（3）皮膚吸收—到血液：如有機(jī)磷農(nóng)藥可透過完整皮膚引起中毒。CCl4通過皮膚吸收引起肝損害。主要經(jīng)表皮脂質(zhì)屏障，少量經(jīng)毛囊、汗腺、皮脂腺穿透相（脂溶性污染物）與吸收相（真皮進(jìn)入乳頭層毛細(xì)血管，水溶性吸收），一般污染物油水分配系數(shù)接近1的化合物易吸收影響因素：脂/水分配系數(shù)易溶于脂、難溶于水，易揮發(fā)：吸收少，如苯易溶于脂、水，不易揮發(fā)：吸收多，如有機(jī)磷皮膚完整性第42頁,共77頁，2024年2月25日，星期天植物吸收的主要途徑：（1）根部吸收以及隨后隨蒸騰流而輸送到植物各部分（有主動吸收和被動吸收兩種方式）；（2）通過植物葉片上的氣孔從周圍空氣中吸收污染物，是植物對大氣污染物吸收的主要方式；SO2，NOx，O3（3）有機(jī)化合物的蒸汽經(jīng)過植物地上部分表皮滲透而攝入體內(nèi)生育期吸收鎘總量（

g?盆－1）相對%（成熟期為100%）分蘗期2360.1抽穗、開花期57091.1灌漿期201794.2成熟期2715100投鎘量（mg?kg-1）土壤pH4.55.27.4葉片干重含鎘量（mg?kg-1）0.01.61.80.80.58.45.23.01.014103.71.5183.94.62.0167.25.3第43頁,共77頁，2024年2月25日，星期天※污染物的體內(nèi)分布指環(huán)境污染物隨血液或其它體液的流動，分散到全身各組織細(xì)胞的過程。血液中，一部分可以和血漿蛋白質(zhì)(主要是白蛋白)結(jié)合，而不易透過生物膜；另一部分呈游離狀態(tài)，可以到達(dá)一定的組織細(xì)胞

；動態(tài)平衡。

被吸收的環(huán)境污染物，有些可在脂肪組織或骨組織中蓄積和沉積。如鉛有90％沉積在骨骼中；DDT和六六六等有機(jī)氯化合物則大量蓄積在脂肪組織中。

當(dāng)出現(xiàn)饑餓時，又會出現(xiàn)二次污染。體內(nèi)還存在一些能阻止或簡化外來污染物由血液向組織器官分布的屏障：如血腦屏障和胎盤屏障等。初生動物的血腦屏障尚未完全建立，污染物對幼小動物危害大。第44頁,共77頁，2024年2月25日，星期天※污染物的排泄指進(jìn)入機(jī)體的環(huán)境污染物及其代謝產(chǎn)物被機(jī)體清除的過程。排泄的主要途徑：通過腎臟進(jìn)入尿液（腎小球的濾過和腎小管的主動轉(zhuǎn)運(yùn)）通過肝臟的膽汁進(jìn)入糞便（主動轉(zhuǎn)運(yùn)）有的環(huán)境污染物還可隨同呼出的氣體、汁液等排出體外有些還可通過乳汁排泄，對嬰兒可能造成不良影響。植物的排泄方式比較簡單：分泌與葉類植物脫葉第45頁,共77頁，2024年2月25日，星期天二、

污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)化※生物轉(zhuǎn)化是指污染物在生物體內(nèi)各種酶的催化作用下發(fā)生化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的變化而轉(zhuǎn)化為新的衍生物的過程。研究環(huán)境污染物生物轉(zhuǎn)化是生態(tài)毒理學(xué)(Eco-toxicology)研究的重要組成部分它有助于闡明污染物對生物機(jī)體作用機(jī)理，對解釋環(huán)境污染物的聯(lián)合作用，判斷或評價(jià)環(huán)境中外源性物質(zhì)對機(jī)體的危害程度，環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的建立等，均具有十分重要的意義。第46頁,共77頁，2024年2月25日，星期天注1：外源化合物（Xenobioticcompounds）指除了營養(yǎng)元素及維持正常生理功能和生命所必需的物質(zhì)以外，存在于環(huán)境之中，可與機(jī)體接觸并進(jìn)入機(jī)體引起機(jī)體發(fā)生生物學(xué)變化的物質(zhì)。又叫外來化合物或外源性生物活性物質(zhì)。例如：藥物、日用化學(xué)品、食品添加劑、環(huán)境污染物等。生物外源性物質(zhì)是指那些人工合成的，具有不被現(xiàn)有降解酶系所識別和作用的分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵序列的化合物，簡而言之，就是不能被生物降解的化合物。如DDT、六六六、多氯聯(lián)苯、染料、塑料、合成橡膠等。注2：內(nèi)源性化合物指生物機(jī)體正常的生理活動產(chǎn)生的物質(zhì)。注3：酶（Enzyme）是由活細(xì)胞產(chǎn)生的，能在體內(nèi)和體外起同樣催化作用的一類具有活性中心和特殊構(gòu)象的生物大分子，包括蛋白質(zhì)和核酸。注4：生物轉(zhuǎn)化的主要場所是肝臟，其它有肺、胃、腸、皮膚等。第47頁,共77頁，2024年2月25日，星期天排出體外外源性化合物一級代謝物

結(jié)合產(chǎn)物（二級代謝物）毒害作用過程I（相I反應(yīng)）圖1-5生物轉(zhuǎn)化過程示意圖過程II（相II反應(yīng)）第48頁,共77頁，2024年2月25日，星期天生物轉(zhuǎn)化過程※生物體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)化一般分為Ⅰ,Ⅱ兩個連續(xù)過程※相Ⅰ過程（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)改變其暴露或形成極性基團(tuán)，如：－OH、－SH、－COOH、－NH2等，水溶性增強(qiáng)，并成為適合于相Ⅱ反應(yīng)的底物。※相Ⅱ過程（反應(yīng)）在另外的酶系統(tǒng)催化下，具有一定極性的相I反應(yīng)的產(chǎn)物或外源性化學(xué)物質(zhì)與內(nèi)源性輔因子(結(jié)合基團(tuán))進(jìn)行化學(xué)結(jié)合的反應(yīng)。形成的二級代謝物的極性（親水性）一般增強(qiáng)，利于排出一級代謝物可以直接排出或?qū)C(jī)體產(chǎn)生毒害。一些外源化合物本身有相應(yīng)的活性基團(tuán)，不經(jīng)過相I過程直接與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)結(jié)合而完成生物轉(zhuǎn)化第49頁,共77頁，2024年2月25日，星期天相Ⅰ反應(yīng)的主要類型：1)氧化反應(yīng)：微粒體混合功能氧化酶參與的反應(yīng)非微粒體反應(yīng):有些外源性化合物也可被位于線粒體部分的非微粒體氧化還原酶所催化2)還原反應(yīng)3)水解反應(yīng)

微粒體(microsomes)是細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)的膜結(jié)構(gòu)破裂后自己重新封閉起來的小囊泡(主要是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體),這些小囊泡的直徑大約100nm左右?；旌瞎δ苎趸竚ixed-functionaloxidase

又稱多功能氧化酶，它存在于人體和動物的肝臟、肺臟細(xì)胞的微粒體中。混合功能氧化酶系包括細(xì)胞色素P-450、NADPH－細(xì)胞色素P-450還原酶、細(xì)胞色素b-5、NADH－細(xì)胞色素b-5還原酶、芳烴羥化酶、環(huán)氧化物水化酶以及磷脂等。其中以細(xì)胞色素P-450最為重要,它與分子氧形成“活性氧”復(fù)合體，能氧化進(jìn)入肝、肺的外源性化學(xué)物質(zhì)。第50頁,共77頁，2024年2月25日，星期天氧化反應(yīng)酶系：

1、加單氧酶系:

此酶系存在于微粒體中，能催化烷烴、烯烴、芳烴和類固醇等多種物質(zhì)進(jìn)行氧化。

2、胺氧化酶系:此酶系存在于肝細(xì)胞線粒體中，可催化活性物質(zhì)胺類的氧化脫氫，生成相應(yīng)醛類。

3、醇脫氫酶系和醛脫氫酶系：分布于肝細(xì)胞微粒體和胞液中的醇脫氫酶（ADH）和醛脫氫酶（ALDH），均以NAD+為輔酶，可催化醇類氧化成醛，醛類氧化成酸。還原反應(yīng)酶系

1、硝基還原酶

2、偶氮還原酶水解反應(yīng)酶系

1、酯酶

2、酰胺酶

3、糖苷酶第51頁,共77頁，2024年2月25日，星期天第52頁,共77頁，2024年2月25日，星期天※相Ⅱ反應(yīng)：結(jié)合反應(yīng)一方面可使有毒化合物某些功能基團(tuán)失活另一方面大多數(shù)化合物通過結(jié)合反應(yīng)，水溶性增加，很快由肝臟排出，因此結(jié)合反應(yīng)是一種解毒反應(yīng)。第53頁,共77頁，2024年2月25日，星期天結(jié)合反應(yīng)的過程分為兩個階段：首先是形成一個活化的中間體，此過程一般需要ATP。繼而由多種轉(zhuǎn)移酶將活化的中間體的一個化學(xué)基團(tuán)，作為供體轉(zhuǎn)移到另一個化學(xué)物(受體)，形成結(jié)合物。外源性化合物及其代謝產(chǎn)物一般為受體，而細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)為供體。細(xì)胞內(nèi)結(jié)合物質(zhì)主要是各種核苷酸衍生物，如尿苷二磷酸葡萄糖醛酸(UDPGA)，3’—磷酸腺苷酸硫酸(PAPS)，腺苷蛋氨酸(SAM，甲基供體，M＝甲基)，乙酰輔酶A(CH3CO—ScoA，乙酰基供體，CH3—CO二乙?；?。此外，某些氨基酸(如甘氨酸、谷氨酰胺)及其衍生物(如谷胱甘肽)也是重要的結(jié)合物。供體都是細(xì)胞代謝的正常產(chǎn)物。第54頁,共77頁，2024年2月25日，星期天相Ⅱ反應(yīng)的主要類型UDPGA——尿苷二磷酸葡萄糖醛酸，提供葡萄糖醛酸基團(tuán)；PAPS——3’-磷酸腺苷酸硫酸，提供硫酸基團(tuán)；SAM——腺苷蛋氨酸，提供甲基。第55頁,共77頁，2024年2月25日，星期天解毒作用（失活）：使外源性化合物毒性降低，易于排出，或使其轉(zhuǎn)變?yōu)橐子诒黄渌⑸锼到獾幕衔?。如：甲基對硫磷?jīng)O-脫烷基反應(yīng)生成一甲基對硫磷，而解除毒性；農(nóng)藥DDT氧化脫氯生成DDE，失去殺菌能力而解毒。增毒作用（活化）：使其毒性增加例如：2一乙酰氨基芴(AAF，一種前致癌物，即不具活性的致癌物質(zhì))經(jīng)氧化還原反應(yīng)及硫酸化結(jié)合反應(yīng)后生成硫酸AAF(終致癌物)；對硫磷→對氧磷；樂果→氧化樂果。生物轉(zhuǎn)化酶的誘導(dǎo)及其活性升高可加速內(nèi)源性化合物的代謝，導(dǎo)致機(jī)體生理功能的異常。例如：某些外源性化合物誘導(dǎo)體內(nèi)葡萄糖苷轉(zhuǎn)移酶，使其活性升高，加速體內(nèi)性激素的代謝而排出體外，從而影響體內(nèi)性激素水平，導(dǎo)致繁殖功能的傷害。生物轉(zhuǎn)化的結(jié)果：第56頁,共77頁，2024年2月25日，星期天影響生物轉(zhuǎn)化的因素物種差異和個體差異由各自的遺傳因素決定，主要表現(xiàn)在體內(nèi)酶的種類和活力不同上。飲食營養(yǎng)狀況蛋白質(zhì)、無機(jī)鹽、維生素等營養(yǎng)缺乏時會不同方式地影響生物轉(zhuǎn)化作用。生理因素年齡因素性別因素激素和晝夜規(guī)律：機(jī)體在每日不同時間的生物轉(zhuǎn)化能力有高低差異，與內(nèi)分泌功能的晝夜規(guī)律有關(guān)。代謝酶的抑制和誘導(dǎo)第57頁,共77頁，2024年2月25日，星期天小結(jié)任何一種外源性化合物的生物轉(zhuǎn)化方式不是簡單的，它們可同時進(jìn)行不同的氧化還原或水解反應(yīng)，此后又可繼續(xù)進(jìn)行不同類型的結(jié)合反應(yīng)。生物轉(zhuǎn)化的結(jié)果有兩方面：解毒作用（失活）：使外源性化合物毒性降低，易于排出，或使其轉(zhuǎn)變?yōu)橐子诒黄渌⑸锼到獾幕衔?。增毒作用（活化）：使其毒性增加?8頁,共77頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)

環(huán)境污染物在生物體內(nèi)的累積—放大第59頁,共77頁，2024年2月25日，星期天各種物質(zhì)進(jìn)入生物體內(nèi)后。。。經(jīng)過體內(nèi)的分布、循環(huán)和代謝其中生命必需的物質(zhì)，部分參與了生物體內(nèi)的構(gòu)成多余的必需物質(zhì)和非生命所需的物質(zhì)中，易分解的經(jīng)代謝的作用很快排出體外不易分解、脂溶性較強(qiáng)、與蛋白質(zhì)或酶有較高親和力的，就會長期殘留在生物體內(nèi)。如DDT和狄氏劑等農(nóng)藥，多氯聯(lián)苯(PCBs)、多環(huán)芳烴(PAHs)和一些重金屬第60頁,共77頁，2024年2月25日，星期天一、生物富集※生物富集（Bio-concentration）的概念指生物機(jī)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，又稱生物濃縮。生物富集系數(shù)KBCF

（Bio-concentrationFactor）KBCF＝物質(zhì)在生物體內(nèi)的濃度/物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中的濃度生物濃縮程度的大小與物質(zhì)本身的性質(zhì)以及生物和環(huán)境等因素相關(guān)。一般來說，同一種生物對不同物質(zhì)的濃縮程度會有很大差別；不同種生物對同一種物質(zhì)也會有很大差別。例如褐藻對鉬的濃縮系數(shù)是11，對鉛的濃縮系數(shù)卻高達(dá)70000，相差懸殊。第61頁,共77頁，2024年2月25日，星期天二、

生物積累※生物積累（Bioaccumulation）的概念指生物在其整個代謝活躍期間通過吸收、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(xué)積累。例如牡蠣暴霹于50pg／L氯化汞溶液中，觀察到7d、14d、19d和42d時牡蠣體內(nèi)汞含量的變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其濃縮系數(shù)分別為500、700、800和1200。因此，任何機(jī)體在任何時刻，機(jī)體內(nèi)某種元素或難分解化合物的濃縮水平取決于攝取和消除這兩個相反過程的速率，當(dāng)攝取量大于消除量時，就發(fā)生生物積累。第62頁,共77頁，2024年2月25日，星期天生物積累（Bioaccumulation）不同種生物，同一種生物的不同器官和組織，不同的生長發(fā)育階段對生物積累有很大的影響。

當(dāng)一種黃鱔暴露于0.1μg／L的多氯聯(lián)苯(PCB)相同時間，水生生態(tài)系統(tǒng)中，攝取量是表面積的函數(shù)，而不是生物量的函數(shù)。對重金屬和有機(jī)鹵代化合物積累得最多的通常是單細(xì)胞植物>植食性動物>鳥類陸地環(huán)境中的生物積累速度通常不如水環(huán)境高，就生物積累的速率而言，土壤無脊椎動物傳遞系統(tǒng)較高。黃鱔體重kgPCB平均濃度mg／L濃縮系數(shù)<1.1342.95200001.134—2.0418.1980000>2.04112.37120000第63頁,共77頁，2024年2月25日，星期天三、

生物放大※生物放大（Bio-magnification）的概念指在生態(tài)系統(tǒng)中，由于高營養(yǎng)級生物以低營養(yǎng)級生物為食物，某元素或難分解化合物在生物機(jī)體中濃度隨營養(yǎng)級的提高而逐步增大的現(xiàn)象，又稱生物學(xué)放大。一個污染物生物放大作用的典型例子是1966年報(bào)道的，在美國圖爾湖和克拉馬斯南部保護(hù)區(qū)有機(jī)氯殺蟲劑DDT對生物群落的污染。第64頁,共77頁，2024年2月25日，星期天第65頁,共77頁，2024年2月25日，星期天汞在水生物中的富集生物類型汞濃度（ppm）濃縮系數(shù)食肉娃魚1-210000-20000小魚0.1-0.31000-3000低等動物0.02-0.05200-500植物0.01-0.02100-200海水0.0001第66頁,共77頁，2024年2月25日，星期天污染物在最簡單食物鏈上的放大根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)食物鏈的物質(zhì)流動的原理，100gA物種全部被B物種所食,將在物種B中被轉(zhuǎn)化為10g。同樣地，當(dāng)B物種全部被C物種所食，則100gA物種在C物種中被轉(zhuǎn)化為1g。假如：100g某物種A

B物種所食（10g）C物種（１g）Ａ物種中的DDT總量為0.1;到達(dá)物種C，那么DDT的濃度增加到?mg／kg。生態(tài)系統(tǒng)中食物鏈關(guān)系錯綜復(fù)雜，而且污染物在食物鏈轉(zhuǎn)移過程中，由于生物機(jī)體代謝和排泄作用產(chǎn)生損失第67頁,共77頁，2024年2月25日，星期天各種生物對不同物質(zhì)的生物放大作用例1：汞和銀都能被脂首魚(Pimephalespronela)積累，但脂首魚對汞有生物放大作用，而對銀沒有。例2：在一個海洋模式生態(tài)系統(tǒng)中研究藤壺、蛤、牡蠣、藍(lán)蟹和沙蠶等5種動物對于鐵、鋇、錳、鎘、硒、砷、鉻、汞等10種重金屬的生物放大作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，藤壺和沙蠶的生物放大能力較大、牡蠣和蛤次之，藍(lán)蟹最小。深入研究生物放大作用，特別是鑒別出食物鏈對哪些污染物具有生物放大的潛力，對于研究污染物在環(huán)境中遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，確定環(huán)境中污染物的安全濃度、評價(jià)化學(xué)污染物的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和健康風(fēng)險(xiǎn)等都有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義第68頁,共77頁，2024年2月25日，星期天影響生物濃縮的因素生物種的生物學(xué)特征不同組織器官的影響不同生育期與性別的關(guān)系污染物的性質(zhì)污染物濃度和作用時間環(huán)境條件第69頁,共77頁，2024年2月25日，星期天1.5生物對污染物在環(huán)境中行為的影響

1.5.1生物污染（BiologicalPollution）

環(huán)境中的病原微生物（PathogenicMicroorganism）例如：沙門氏菌、霍亂弧菌、腸道病毒等水體的富營養(yǎng)化（Eutrophication）概念：指大量的氮磷等營養(yǎng)元素物質(zhì)進(jìn)入水體，使水中藻類等浮游生物旺盛增殖，從而破壞水體的生態(tài)平衡的現(xiàn)象。不良后果：微生物代謝產(chǎn)物產(chǎn)生的污染硫化氫（反硫化細(xì)菌將硫酸鹽還原為硫化氫或異養(yǎng)微生物分解有機(jī)硫化物時釋放硫化氫。）酸性礦水（FeS2經(jīng)化學(xué)氧化和耐酸菌聯(lián)合作用生成H2SO4）硝酸和亞硝酸（硝酸鹽還原菌將硝酸鹽還原為亞硝酸鹽）微生物毒素指微生物在其生長、代謝過程中所產(chǎn)生的毒素，可污染食品和環(huán)境，危害人類健康。如黃曲霉毒素、葡萄球菌腸毒素、藻類毒素等。第70頁,共77頁，2024年2月25日，星期天酸性礦水反應(yīng)式？？成因由黃鐵礦（FeS2）