环境生物学 超给力总结

环境生物学：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。对象-生物与受人类干扰的环境之间相互关系，目的-为人类维护生态健康，保护和改善环境，为合理利用自然和自然资源提供科学基础，促进环境和生物的相互关系以有利于人类的生存和社会的可持续发展。任务- 阐明环境污染的生物学或生态学效应。探索生物对环境污染的净化原理，提高生物对污染净化的效率。探讨自然保护生物学和恢复生态学的原理与方法。内容：环境污染的生物效应 环境污染的生物净化 保护生态学方法：野外调查和试验 实验室试验模拟研究 发展趋势：生态毒理学研究 环境污染的生物净化 环境生物技术的发展 保护生态学环境污染：有害物质或因子进入环境，并在环境中扩散、迁移、转化，使环境系统的结构和功能发生改变，对人类以及其它生物的生存和发展产生不利影响的现象。（环境化学效应:在各种环境条件的影响下,物质之间的化学反应所引起的环境效果.环境物理效应:物理作用所引起的环境效果.）环境生物效应：各种环境因素变化而导致生态系统变异的效果。污染源：向环境排放有害物质或对环境产生有害物质的场所、设备和装置。或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，是造成环境污染的重要物质组成。优先控制污染物：由于有毒物质品种繁多，不可能对每一种污染物都制定控制标准，因而提出的在众多污染物中筛选出潜在危险大的作为优先研究和控制的对象。污染物形态：环境中污染物的外部形状、化学组成和内部结构的表现形式。污染物迁移：污染物在环境中发生的空间位置的移动及其引起的富集、分散、消失的过程。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形态或转变为另一种物质的过程。 污染物在环境中的迁移方式机械迁移（水、气、重力）；物理化学迁移（最重要的形式）；生物迁移（吸收、代谢、生长、死亡等）。和转化途径转化途径（转化形式有物理、化学、生物转化）在大气中，以光化学氧化、催化氧化反应为主；在水体中，氧化还原作用，配合作用，生物降解作用；在土壤中，生物降解为主。氧垂曲线:在河流受到大量有机污染时,由于有机物这种氧化分解作用,水体溶解氧发生变化,随着污染源到河流下游一定距离内,再到原来的溶解氧水平,可绘制成一条溶解氧下降的曲线.(清洁区,分解区,腐败区,恢复区,清洁区)生物转运：环境污染物经各种途径和方式同生物机体接触而被吸收、分布和排泄等过程的总称。方式：被动转运（简单扩散和滤过）生物膜不起主动作用,不消耗细胞的代谢能量；特殊转运（主动运输和易化扩散）具有特定结构的环境污染物和生物膜中蛋白质构成的载体形成可逆性复合物进行转运,生物膜又主动选择性；胞饮作用（吞噬作用和胞饮作用）生物膜变形。方式浓度梯度有无载体是否耗能其他特点简单扩散高浓度-低浓度(顺) 无否脂溶性有机化合物的主要方式滤过过程无否通过膜上的亲水基孔道主动转运低浓度-高浓度(逆)有耗能水溶性大分子化合物的主要方式异化扩散高浓度-低浓度(顺) 有否胞饮作用内吞物质为液体吞噬作用内吞物质为固体物质污染物在体内的的生物转化：外源化合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。外源化合物:除营养元素及维持正常生理功能和生命所必需的生命物质以外,存在于环境之中,可与机体接触并进入机体,引起机体发生生物学变化的物质. 过程：一般分为I、II两个连续的作用过程。在过程I（相I反应）中，外源化合物在有关酶系统的催化下经由氧化、还原或水解反应改变其化学结构，形成某些活性基团或进一步使这些活性基团暴露。在过程II（又称相II反应）中，相I反应产生的一级代谢物在另外的一些酶系统催化下通过上述活性基团与细胞内的某些化合物结合，生成结合产物，极性有所增强，利于排出。 主要反应：相I反应（代谢反应）：氧化反应，还原反应，水解反应；相II反应：葡萄糖醛酸化，硫酸化，甲基化等等。 相II反应：又叫结合反应，指在酶的催化下，外源化合物的相I反应产物或带某些基团的外源化合物与细胞内物质的结合反应。5生物浓缩：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的化合物，使生物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的化合物，以致随着生长发育，浓缩系数不断增大的现象。生物放大：在生态系统中，由于高营养级生物以低营养级生物为食物，某种元素或难分解化合物在生物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：BCF，指生物体内某种元素或难分解的化合物的浓度同它所生存的环境中该物质的浓度的比值。（可用以表示生物浓缩的程度）机理：污染物通过生物呼吸、食物和皮肤吸收等多种途径进入生物体内，然后通过血液循环分散至生物体的各个部位，被生物的多种器官和组织吸收浓缩。生物各种器官和组织对某污染物的浓缩程度，取决于该物质在血液中的浓度，生物组织与血液对该物质的亲合性的差异以及生物组织对该物质的代谢。生物污染：对人和生物有害的微生物、寄生虫等病原体和变应原等污染水、气、土壤和食品，影响生物产量和质量，危害人类健康，这类污染称为生物污染。（附加）生物对环境的污染效应有：病原微生物使人、家禽、家畜和植物致病；水体富营养化影响水体外观、气味、水生生物，产生毒素，污染饮用水；微生物代谢物污染，如H2S气体难闻且使人中毒，酸性矿水危害周围生物，硝酸和亚硝酸致病致癌，微生物毒素污染食品。汞Hg：在有氧条件下，某些细菌使元素汞氧化或使二价汞还原为元素汞；在甲基钴氨素参与下使汞甲基化；汞的甲基化与其脱甲基化过程保持动态平衡。砷As：某些细菌氧化亚砷酸盐为砷酸盐，毒性减弱；在土壤中三价砷氧化为五价；霉菌使砷化物甲基化形成剧毒的三甲基砷。*污染物进入机体之后,首先引起机体的一系列的生物化学变化两种:1 防护性生化反应 用来保护生物体抵抗污染物的伤害 机理：通过降低细胞中游离的污染物浓度，从而防止或限制细胞组成部分可能的有害反应，消除对机体的影响。2 非防护性生化反应 不起保护作用防护性混合功能氧化酶的诱导加快新陈代谢，生成水溶性代谢物，从而加快排泄。金属硫蛋白的生成增加对金属的束缚速度从而降低金属的生物利用率。非防护性乙酰胆碱酯酶的抑制作用50%以上因抑制作用而产生可见的毒性效应。DNA加合物的生成若导致突变会发生损害作用。1.何谓酶的诱导和抑制作用？ 诱导作用：污染物使酶的合成速度增加或降低酶蛋白的分解。举例：被多氯联苯和多环芳烃污染的河水对鱼的混合功能氧化酶具有诱导作用。 抑制作用：污染物与酶的中心功能基团结合而抑制酶的活性。举例：DDT对Na+/K+ ATPase（腺三磷酶）和Mg-ATPase有抑制作用。2.阐述污染物对生物大分子的影响。污染物及其活性代谢物可直接与生物大分子反应，共价结合（蛋白质、核酸、脂肪酸等），导致生物大分子的化学性损伤，从而影响生物大分子的功能，引起一系列生物学反应，产生毒性效应。抑制生物大分子的合成。3.污染物在细胞水平上的影响有哪些？（1 细胞膜 2 细胞器：线粒体 光面内质网和粗糙内质网）表现为对细胞结构和功能的改变：引起细胞膜脂过氧化作用导致细胞膜损伤；影响细胞膜的离子通透性；与细胞膜上受体结合，干扰受体正常生理功能（细胞膜）。引起线粒体膜和嵴形态结构的改变，影响氧化磷酸化和电子传递功能；污染物经代谢活化产生自由基，导致内质网结构和微粒体膜的一些重要组分（如MFO）的破坏；阻碍叶绿素合成，加速叶绿素分解，破坏叶绿体超微结构，影响光合作用；影响微管、微丝、高尔基体等其他细胞器（细胞器）。4.靶器官？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作用，而只对部分器官产生直接毒作用，这些器官称为靶器官。影响：植物吸收大气污染物后，导致叶组织的坏死，表现为叶面出现点、片伤害斑，造成叶、蕾、花、果等器官的脱落；农药污染也能对植物器官和组织产生影响。对动物组织器官的影响较为复杂，如Pb损害造血器官和神经系统，Cd影响肝脏和肾脏，引起骨痛病；Hg引起水俣病，影响神经系统。5.行为毒性：当一种污染物或其他因素（温度、光照、辐射等）使得动物一种行为改变超过正常变化的范围时，产生行为毒性。影响：影响回避行为，使生物的分布区系改变，打乱原有的生态系统系统平衡；影响捕食行为，造成获得的资源减少，进一步导致生物发育和繁殖受阻；影响学习行为；影响警惕行为，增加生物死亡率，导致种群数量下降；影响社会行为。对鸟类（有机磷农药）：姿态效应的改变，对领地的失控，不能照顾后代等。环境激素：环境中存在一些天然物质和人工合成的环境污染物具有动物和人体激素的活性，这些物质能干扰和破坏野生动物和人的内分泌功能，导致野生动物繁殖障碍，甚至能诱发人类的重大疾病，这些物质被称为环境激素。种类：天然雌激素和合成雌激素；植物雌激素；具有雌激素活性的环境化学物质。危害：可使野生动物的性发育和雄性生殖器异常；使鱼类等发生性逆转，导致繁殖成功率下降；引起人体多种形式的雄性生殖系统发育障碍；与人类许多重大疾病的发生有关。1.什么是生物测试？生物测试的基本类型。指系统地利用生物的反应测定一种或多种污染物或环境要素单独或联合存在时，所导致的影响或危害。基本类型：短期生物测试、中期生物测试、长期生物测试。短期生物测试：将被测试的生物在短时间内暴露于高浓度的污染物下，测定污染物对生物机体的影响。指标：半数致死浓度、半数抑制浓度、半数效应浓度 作用：可为中期或长期试验时所应使用的毒物浓度提供必要的依据。 形式：静止式、流动式 中期生物测试：介于短期和长期之间的一种生物实验方法，大多数情况下采用流动式。长期生物测试:指在低浓度污染物作用下，暴露时间要尽可能长达受试生物的整个生活史的一类生物测试，又称全生活史生物测试。动物要从一个卵期到下一代的卵期或更长时间内连续进行。常使用最敏感的几个阶段进行。生物测试的意义：监测环境质量的变化，确定单一污染物的安全浓度，研究多种污染物的联合作用的生物效应，制定污染物的排放标准和环境质量标准，污染物的生态风险评价标准与基准的比较2.受试生物的选择条件。对试验毒物或因子具有敏感性；地理分布广泛，数量多，易获得；具有重大生态学价值；易于培养和繁殖；生物学背景资料丰富，已被清楚了解；对试验毒物或因子的反应能被测定，并有标准测定方法或技术；具有重要经济价值和旅游价值并考虑与人类食物链的联系；考虑受试生物的个体大小和生活史长短；考虑是否曾经受污染；半数致死剂量：LC50，能引起一群动物的50%死亡的最低剂量。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（LD50（n）与一次给受试物后引起50%受试动物出现同一效应的剂量（LD50（1）的比值，即蓄积系数K=LD50（n）/ LD50（1）最大无作用剂量：化学物在一定时间内，按一定方式与机体接触，按一定检测方法或观察指标，不能观察到任何损害作用的最高剂量。最小有作用剂量：能使机体发生某种异常变化所需的最小剂量（即，能使机体开始出现某种毒性反应的最低剂量）。急性毒性试验和慢性毒性试验的一般程序。急性：选择受试生物；预试验及确定剂量组；染毒方式；观察指标；确定LD50；试验结果评价。11急性毒性试验：研究化学物质大剂量一次染毒或内多次染毒动物所引起的毒性试验。慢性：选定试验动物并分组；确定染毒剂量和实验期限；选定染毒途径；观察指标；试验评价。12慢性毒性试验：以低剂量外来化合物，长期与实验动物接触，观察其对实验动物所产生的生物学效应的试验。5.致突变：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。致畸效应：致畸物通过母体作用于胚胎而引起胎儿畸形的现象。致癌效应：环境中的物理、化学、生物等因素作用于生物体引起生物体发生肿瘤的作用。毒物：只有一种物质达到中毒剂量时才是毒物 中毒：各种毒性作用的综合表现 毒性：指一种物质引起机体损伤的能力 效应：表示接触一定剂量的化学物质引起的机体个体发生的生物学变化 反应：接触一定量的化学物质后，表现一定程度某种效应个体在一个群体中所占的比例。1.生物检测与化学测试相比有哪些优点？存在哪些不足？优点：能直接反映出环境质量对生态系统的影响；能综合反映环境质量状况；具有连续监测的功能；监测灵敏度高；价格低廉，不需购置昂贵的精密仪器；不需要繁琐的仪器保养及维修等工作；可以在大面积或较长距离内密集布点，甚至在边远地区也能布点进行监测。不足：不能像理化监测仪器那样迅速作出反应；不能像一起那样能精确地监测出环境中某些污染物的含量，生物监测通常只是反映各监测点的相对污染或变化水平。生物监测：利用生物个体、种群或群落对环境污染或变化的反应阐明环境污染状况，从生物学角度为环境质量的监测和评价提供依据。（加）指示生物：指环境中对某种物质（包括进入环境中的污染物）能产生各种反应或信息而被用来监测和评价环境质量的现状和变化的生物。指示生物法：根据对环境中有机污染或某种特定污染质敏感的或有较高耐量 的生物种类的存在或缺失。来指示其所在水体或河段内有机物(或某种特定污染物)的多寡和分解程度，即指示生物法。5.化学品生态风险评价的定义、基本内容和评价程序。定义：确定环境中的化学品对非人群生态系统不利影响的概率和大小，以及这些风险可接受程度的过程。内容：暴露评价、受体分析、危害评价、风险表征。程序：危害识别、暴露反应估算、暴露评价、风险表征。6.生物标志物的定义、种类以及在监测中的作用。种类：暴露生物标志物，效应生物标志物。亚个体和个体水平上既可以测定污染物暴露水平，也可以测定污染物效应的生理和生化指标。作用：能在最早期阶段发现污染物的危害，起到预警系统的作用；预测污染物对另一个物种的影响更加准确和精确，可用低等物种来预测高等物种；可以反映特定环境中的生物体在生理上是否正常，起到环境诊断的作用；反应一般较为快速，通常在48h可表现出来。作为生物标志物的基本原则：1 一般指示性 2 相对敏感性 3 生物特异性 4 化学特异性 5 反应的时间效应 6 固有的变化性 7 与高级生物学水平上效应的关系 8 野外应用价值环境质量：在一个具体的环境内，环境的总体或环境的基本要素对人群的生存和繁衍及社会经济发展的适宜程度，是反映人类的具体要求而形成的对环境的性质及数量进行评定的一种概念。基本内涵：环境质量指自然环境质量和社会环境质量两个方面，包括物理的、化学的和生物的质量，又可具体划分为大气环境质量、水环境质量、土壤环境质量、生物环境质量等。生态环境质量：除人口种群以外的生态系统中不同层次的生物组成的生命系统在人为作用下所发生的好与坏的变化程度或总变化状态。基本内涵：生态环境质量是从生态系统的层次上，研究系统各组分，特别是有生命组分的质量变化规律和相互关系，以及人为作用下结构和功能的变化情况，从而评定其环境质量的优劣，其综合性很强。效应器官：污染物作用于靶器官后，其毒作用直接由靶器官表现出来，则此器官是效应器官。基准标准定义根据环境中有害物质和和机体之间的剂量-反应关系，考虑敏感人群和暴露时间而而确定的对健康不会产生直接或间接有害影响的相对安全剂量（浓度）以保护人群为直接目的，对环境中有害因素提出的限量要求以及实现这些要求所规定的相关措施，它是评价环境污染对人群健康危害的尺度。两者关系标准的科学依据基准内容的法律效益无有微生物对物质降解与转化的特点：1微生物个体微小，比表面积大，代谢速度快2 微生物种类繁多，分布广泛，代谢类型多样，3微生物具有多种降解酶 4微生物繁殖快，异变易，适应性强 5微生物具有强大的讲解能力 6共代谢作用：只有在初级能源物质物质存在时，才能进行的有机化合物的生物降解过程驯化：一种人工选育微生物的方法与过程，通过人工措施使微生物逐步适应某种特定的条件，最后获得具有较高耐受性和代谢活