课件：第二章污染物在环境中的行为.ppt

第二章 污染生态过程,本章将讨论以下内容： 污染物在环境中的迁移与转化 污染物在生物体内的生物转运和生物转化 污染物在生物体内的富集,环境污染概述,第一节 环境污染,环境污染（Environmental Pollution） 是指有害物质或因子进入环境，并在环境中扩散、迁移、转化，使生态系统结构与功能发生变化，对人类以及其他生物的生存和发展产生不利影响的现象。,环境污染物分类,环境效应环境污染所导致的环境变化 环境生物效应：指各种环境因素变化而导致生态系统变异的结果。如恐龙的灭绝、水利工程、森林砍伐；急性与慢性效应 环境化学效应：在多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。如：酸雨、光化学烟雾、土壤酸化等。 环境物理效应：物理作用引起的环境效果。如热岛效应、温室效应、颗粒物的污染、噪声污染等。,污染源（Pollution Source）,造成环境污染的污染物发生源称为污染源。 它通常指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。,污染源示意图,污染物（Pollutant）,污染物 指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的生存和发展的物质。 生产性污染物和生活污染物,当某种物质成为污染物时，必须在特定的环境中达到一定数量或浓度，并且持续一定的时间。 一次污染物和二次污染物： 一次污染物又称“原生污染物“。由污染源直接或间接排入环境的污染物。如排入洁净大气和水体内的化学毒物、病毒等。是环境污染的主要来源。 二次污染物是指排入环境中的一次污染物在物理、化学因素或生物的作用下发生变化，或与环境中的其他物质发生反应所形成的物理、化学性状与一次污染物不同的新污染物。又称继发性污染物。如一次污染物SO2在空气中氧化成硫酸盐气溶胶，汽车排气中的氮氧化物、碳氢化合物在日光照射下发生光化学反应生成的臭氧、过氧乙酰硝酸酯、甲醛和酮类等二次污染物。,第二节 污染物在环境中的迁移与转化,一、 污染物在环境中的迁移,迁移： 是指污染物在环境中发生的空间位置的移动及其引起的富集、分散和消失的过程。 污染物进入环境的途径包括： （1）人类活动过程中无意排放 如火灾 （2）工业三废 （3）人类活动过程中故意应用（pesticide） 注： 进入环境的污染物可以在各个环境要素（水、气、土）中发生迁移并输送到很远的距离。污染物的长距离传送，往往由局部性污染引发区域性污染甚至全球性污染，这也是环境污染成为当代主要环境问题的原因之一。如PCBs（多氯联苯），CFCs（氯氟烃类）运输到南极,污染物在环境中的三种迁移方式,机械迁移 （1）水的机械迁移作用 （2）气的机械迁移作用 （3）重力的机械迁移作用 物理化学迁移 污染物在环境中迁移的最重要的形式。 （1）溶解沉淀作用、络合螯合作用、吸附解吸作 用、氧化还原作用、水解作用 （2）化学分解、光化学分解、生物化学分解 生物迁移 通过生物的吸收、代谢、生长、死亡等过程所实现的迁移，是一 种非常复杂的迁移形式。 例：生物通过食物链对重金属的放大积累作用,影响迁移的因素,内部因素 污染物自身的物理化学性质：组成该物质的元素所具有的组成化合物的能力、形成不同的电价离子能力、水解能力、形成络合物的能力、被胶体吸附的能力 原子的电负性、离子半径、电价、离子电位和化合物的键性、溶解度等都是影响迁移的主要理化参数。 外部因素 酸碱条件 氧化还原条件 胶体和络合配位体的种类、数量 自然地理条件,二、 污染物的形态和分布（Form and Distribution of Pollutant）,污染物的形态 定义：指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。 污染物的存在形态包括（环境污染化学研究范畴） 价态，如Cr（VI）、 Cr（III） 化合态，如有机汞和无机汞 结构态，如同分异构体 型六六六，PAHs结构（多环芳烃） 络合态，络合态铜和游离态铜,污染物的分布,污染物的分布 主要是指污染物在环境多组分间分布，不仅指在环境空间的浓度分布，而且还指污染物不同形态、不同相态之间的分配。 例：汞形态的分布图1-2和图1-3表明了污染物在水生生态系统和陆生生态系统各组分间的分布。,三、 污染物在环境中的转化,转化的定义 指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成另一种物质的过程。 转化的形式 物理转化：蒸发、渗透、吸附 化学转化：氧化还原、水解、光化学最为普遍、常见 生物转化：生物的吸收和代谢作用,转化的结果： 两种可能： 污染物转化为无毒物质或易降解结构 污染物的毒性增强或转化为难降解结构 有机磷农药中的对硫磷和马拉硫磷，可因水解作用使其酰胺键和脂键断裂而失去毒性；芳香环发生二聚化反应，生成更为复杂的多环芳烃物质，使毒性增强。,大气中的转化：以光化学氧化、催化氧化反应为主 例一：光化学烟雾（Photochemical Smog） 光化学烟雾是大气中氮氧化物和碳氢化合物在紫外线照射下反应生成的多种污染物(一次污染物和二次污染物)的混合物。 光化学烟雾最具危害的两种物质是臭氧(O3)和过氧乙酰硝酸酯(peroxyacetylnitrates , PAN)。 例二：酸雨（Acid Rain）,大气中的转化,图1-3光化学烟雾形成过程,水体中的转化主要通过下列途径 氧化还原作用 天然水体本身是一个氧化还原体系，含有多种无机、有机氧化剂和还原剂，如DO、Fe3+、Mn4+、S2、有机化合物等，对污染物的转化起重要作用。 Cr3+ Cr6+ ;As3+ As5+ 水体中的氧化还原类型、速率和平衡，在很大程度上决定了水中重要污染物的性质。如：厌氧性湖泊 水体中的许多氧化还原反应均为微生物催化反应。,水体中的转化,氧垂曲线（Oxygen Sag Curve）,氧垂曲线的定义 在河流受到有机物污染时，由于有机物的氧化分解作用，水体的DO发生变化。从污染源到河流下游一定距离内，可绘制一条DO逐渐变化的曲线，称之为氧垂曲线。 根据有机物在水体中分解变化 和DO的变化，可把受污河流分成 几段: 清洁区：未受污染 分解区: 耗氧分解 腐败区：厌氧分解 恢复区：分解完成，DO上升,氧垂曲线 排入河水中的有机物经微生物降解，一方面消耗水中的DO；另一方面，空气中的氧通过河流水面不断地溶入水中，会使DO逐步增加直至得到恢复，故耗氧与复氧是同时进行的。 污染河水中DO、BOD的浓度变化如下图,配合作用 无机配位体：OH、Cl、CO32-、HCO3等 有机配位体：氨基酸、腐殖酸、清洁剂、洗涤剂、农药等 水体中腐殖酸与汞的配合作用，减轻了汞对浮游生物的毒性，但是增加了汞在鲤鱼和鲫鱼体内的富集。 生物降解作用（第五节） 如汞的转化,土壤由固、液、气三相构成，所以土壤状况比水、气中复杂。污染物在土壤中的转化及其行为取决于污染物和土壤的理化性质。 土壤是环境中微生物最活跃的场所，故生物降解起重要作用。 土壤中的固、液、气三相的分布是控制污染物运动和微生物活动的重要因素。 土壤的pH、温度、湿度、通气状况和微生物种群等是污染物转化的条件。,土壤中的转化,四、 污染物的生物地球化学循环,生物地球化学循环的概念 指生物的合成作用和矿化作用所引起的污染物周而复始的循环运动过程。 注： 合成作用指生物（主要是绿色植物）将吸收的环境化学物质转变为生物体本身的有机物质的过程。 矿化作用指生物通过代谢作用（包括微生物的分解作用）将生物体的有机物质转化为无机物质或简单的有机物。,循环过程：生物小循环 循环机理： 污染物的生物地球化学循环 在这个循环过程中同时伴随有污染物的迁移、转化、分散、富集的过程，从而使得污染物的形态、化学组成和性质也发生变化 如多种酚类污染物被微生物分解成为水和二氧化碳，供植物体生长需要。同时植物生长过程中又可以合成酚。 多种氟的污染物可以被植物的根系和叶片吸收、积累。 动物可以通过呼吸、饮水、摄食吸收环境中的氟，动物体内的氟一部分通过代谢作用排出体外，大部分随残体被微生物分解回到环境中。,第三节 污染物在生物体内的转运和转化,一、生物转运,生物转运（Bio-transport）的概念 生物转运：生物通过生物膜对污染物进行吸收、分布和排泄从而使污染物在生物体内发生位移过程。这些过程都需要通过细胞的膜结构。 细胞膜（生物膜）有多种：细胞质膜、内质网膜、线粒体膜、核膜等； 它们基本的化学组成、分子结构、功能有共同的特征。 一般细胞膜由蛋白质分子和脂质分子（主要是磷脂类）组成 环境污染物的毒性往往与生物膜结构直接有关；有些环境中的专一受体就是生物膜上的某些特殊蛋白质：如有机磷农药的专一受体就是乙酰胆碱酯酶。,细胞质膜结构图,亲水基,疏水基,生物膜的骨架是磷脂类双分子层，蛋白质分子以不同的方式镶嵌其中。细胞膜的表面还有糖类分子，形成糖脂、糖蛋白;共同特征，即镶嵌性、蛋白质极性、流动性、相变性和更新态。,污染物透过细胞膜的方式 （与污染物性质、结构及膜结构有关）,污染物的吸收（Absorption of Pollutant）：指污染物在多种因素影响下，自接触部位透过体内细胞膜进入血液循环或体液的过程。,动物吸收的主要途径有： 呼吸系统、消化管和皮肤 （1）呼吸系统吸收特点: 吸收对象主要针对气体、蒸汽、气溶胶等形式的污染物。 吸收方式多以被动扩散的方式，通过呼吸膜吸收入血。 主要部位例如：肺，肺泡数量多，表面积大，遍布毛细血管，便于污染物经肺迅速吸收进入血管。,（2）消化管吸收特点： 吸收对象主要为饮水和由大气、水、土壤进入食物链中的污染物。 吸收方式多以简单扩散方式通过细胞膜而被吸收。脂溶性物质较易吸收。 主要部位如胃和小肠。 （3）皮肤吸收到血液： 如有机磷农药可透过完整皮肤引起中毒。CCl4通过皮肤吸收引起肝损害。 穿透相（脂溶性污染物）与吸收相（真皮进入乳头层毛细血管，水溶性以吸收），一般污染物油水分配系数接近1 的化合物易吸收,植物吸收的主要途径： （1）根部吸收以及随后随蒸腾流而输送到植物各部分（有主动吸收和被动吸收两种方式）； （2）通过植物叶片上的气孔从周围空气中吸收污染物，是植物对大气污染物吸收的主要方式；SO2， NOx，O3 （3）有机化合物的蒸汽经过植物地上部分表皮渗透而摄入体内,指环境污染物随血液或其它体液的流动，分散到全身各组织细胞的过程。 一部分可以和血浆蛋白质(主要是白蛋白)结合，而不易透过生物膜；另一部分呈游离状态 脂肪组织或骨组织中蓄积和沉积：90铅有（骨骼）； DDT和六六六等（脂肪组织） 当出现饥饿时，又会出现二次污染 机体屏障：体内还存在一些能阻止或简化外来污染物有血液向组织器官分布的屏障，如血脑屏障和胎盘屏障等,污染物的体内分布,指进入机体的环境污染物及其代谢产物被机体清除的过程。 排泄的主要途径： 通过肾脏进入尿液（肾小球的滤过和肾小管的主动转运） 通过肝脏的胆汁进入粪便（主动转运） 有的环境污染物还可随同呼出的气体、汁液等排出体外 有些还可通过乳汁排泄，对婴儿可能造成不良影响。 植物的排泄方式比较简单：分泌与叶类植物脱叶,污染物的排泄,二、 污染物在体内的生物转化,生物转化：指污染物在生物体内各种酶的催化作用下发生化学结构和性质 的变化而转化为新的衍生物的过程。 研究环境污染物生物转化是生态毒理学(Eco-toxicology)研究的重要组成部分。 它有助于阐明污染物对生物机体作用机理，对解释环境污染物的联合作用，判断或评价环境中外源性物质对机体的危害程度，环境质量标准的建立等，均具有十分重要的意义。,生物转化过程,生物体内的生物转化一般分为I，II两个连续过程 相I过程（反应） 外源性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（OH、SH、COOH、NH2）或进一步使这些活性基团暴露。 相II过程（反应） 相I过程产生的一级代谢物在另外的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（二级代谢物）或带有某些基团的外源性化合物与细胞内物质结合反应。 形成的二级代谢物的极性（亲水性）一般增强，利于排出 一级代谢物可以直接排出或对机体产生毒害。 一些外源化合物本身有相应的活性基团，不经过相I过程直接与细胞内物质结合而完成生物转化,相I反应的主要类型： 1) 氧化反应： 微粒体混合功能氧化酶参与的反应 NADPH2：还原型辅酶II； NADP：氧化型辅酶II 非微粒体反应:有些外源性化合物也可被位于线粒体部分的非微粒体氧化还原酶所催化 2) 还原反应：微粒体还原 非微粒体还原 3) 水解反应,微粒体(microsomes)是细胞内膜系统的膜结构破裂后自己重新封闭起来的小囊泡(主要是内质网和高尔基体), 这些小囊泡的直径大约100 nm左右。,微粒体混合功能氧化酶参与的主要反应,b芳香族羟化,混合功能氧化酶 mixed-functional oxidase 又称多功能氧化酶，它存在于人体和动物的肝脏、肺脏细胞的微粒体中。混合功能氧化酶系包括细胞色素P-450、NADPH细胞色素 P-450还原酶、细胞色素b-5、NADH细胞色素 b-5还原酶、芳烃羟化酶、环氧化物水化酶以及磷脂等。其中以细胞色素P-450最为重要,它与分子氧形成“活性氧”复合体，能氧化进入肝、肺的外源性化学物质。,a脂肪族羟化,cN羟化 芳香胺、伯胺、仲胺类化合物、氨基甲酸乙酯、乙酰氨基笏以及药物硝胺等都经此种方式氧化。,非微粒体反应: 有些外源性化合物也可被位于线粒体部分的非微粒体氧化还原酶所催化,a单胺和二胺氧化 单胺类化合物由单胺氧化酶（MAO）催化，氧化生成相应的醛。,二胺由二胺氧化酶(DAO)催化，反应产物为氨基醛。,b.醇、醛氧化 醇脱氢酶、醛脱氢酶和过氧化氢酶能使各种醇类和醛类化合物氧化,微粒体还原 外源性化合物毒物可通过微粒体酶作用而被还原。这些反应在肠道的细菌体内比较活跃，而在哺乳动物组织内较弱。,2) 还原反应：,a. 硝基还原 如硝基苯亚硝基苯苯羟胺苯胺,b.偶氮还原 如偶氮苯苯胺,CHCl3、CCl3、甲基萤烷、碳氟化物、六氟代苯等可在微粒体酶的催化下发生还原性脱卤反应。如CHCl3脱卤加氢，生成CH3C1。,非微粒体还原: 包括醇、醛、酮、有机二硫化物、硫氧化物和氮氧化物等 的还原反应，如醛的还原。,c.还原性脱卤,许多污染物（主要为酯、酰胺和硫酸酯化合物）都有可以被水解的酯键。哺乳动物组织中有大量与水解有关的非特异性酯酶和酰胺酶。 酯酶种类繁多，分布广泛，能水解各种酯类。水解作用是有机磷农药在哺乳类动物体内代谢的主要方式。如磷酸酯酶能使各种有机磷酸酯和硫代磷酸酯水解，生成相应的烷基磷酸及烷基硫代磷而失去毒性。,3)水解反应,亦称结合反应(Conjugation Reaction)：指在酶的催化下，外源性化合物的相I反应产物或带有某些基团的外源性化合物与细胞内物质结合反应。 结合反应效果： 结合反应一方面可使有毒化合物某些功能基团失活； 另一方面大多数化合物通过结合反应，水溶性增加，很快由肝脏排出， 因此结合反应是一种解毒反应。,相II反应,相II反应的主要类型,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）,影响生物转化的因素,物种差异和个体差异 由各自的遗传因素决定，主要表现在体内酶的种类和活力不同上。 饮食营养状况 蛋白质、无机盐、维生素等营养缺乏时会不同方式地影响生物转化 作用。 生理因素 年龄因素 性别因素 激素和昼夜规律：机体在每日不同时间的生物转化能力有高低差异，与内分泌功能的昼夜规律有关。 代谢酶的抑制和诱导,第三节 环境污染物在生物体内的累积放大,各种物质进入生物体内后?,经过体内的分布、循环和代谢,其中生命必需的物质，部分参与了生物体内的构成,多余的必需物质和非生命所需的物质中，易分解的经代谢的作用很快排出体外。 不易分解、脂溶性较强、与蛋白质或酶有较高亲和力的，就会长期残留在生物体内。 如DDT和狄氏剂等农药，多氯联苯(PCBs)、多环芳烃(PAHs)和一些重金属,一、生物富集,生物富集（Bio-concentration）的概念 指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，使生物体内该物质的浓度超过环境中的浓度的现象，又称生物浓缩。 生物富集系数KBCF （Bio-concentration Factor） KBCF物质在生物体内的浓度/物质在环境介质中的浓度 生物浓缩程度的大小与物质本身的性质以及生物和环境等因素相关。 一般来说，同一种生物对不同物质的浓缩程度会有很大差别；不同种生物对同一种物质也会有很大差别。例如褐藻对钼的浓缩系数是11，对铅的浓缩系数却高达70 000，相差悬殊。,汞在水生物中的富集,二、 生物积累,生物积累（Bioaccumulation）的概念 指生物在其整个代谢活跃期间通过吸收、吸附、吞食等各种过程，从周围环境中蓄积某些元素或难分解化合物，以致随着生长发育，浓缩系数不断增大的现象，又称生物学积累。 例如：牡蛎暴霹于50pgL氯化汞溶液中，观察到7d、14d、19d和42d时牡蛎体内汞含量的变化，结果发现其浓缩系数分别为500、700、800和1 200。 积累效果：取决于摄取和消除这两个相反过程的速率，当摄取量大于消除量时，就发生生物积累。,三、 生物放大,生物放大（Bio-magnification）的概念 指在生态系统中，由于高营养级生物以低营养级生物为食物，某元素或难分解化合物在生物机体中浓度随营养级的提高而逐步增大的现象，又称生物学放大。 一个污染物生物放大作用的典型例子是1966年报道的，在美国图尔湖和克拉马斯南部保护区有机氯杀虫剂DDT对生物群落的污染，如图16所示。,四、生物浓缩系数,生物浓缩系数(Bioconcentration Factor，BCF)的概念 是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比值，可用以表示生物浓缩的程度，又称浓缩系数(Concentration Fator)、生物富集系数、生物积累率等。,生物浓缩系数的测定,平衡浓缩系数：物质交换达到动态平衡时的浓缩系数。 KBCF物质在生物体内的浓度/物质在环境介质中的浓度 测定方法： 优缺点 实验室饲养法：条件易于控制，但数值不够准确 野外调查法：数值标准，但技术难度大/不易检测，可能时间周期长，如低溶解度的PCBs，与生物体大小有关，如狄氏剂藻1天，水蚤3天 动力学方法：节省试验时间，更适合大个体生物,KBCF =K1/K2 （ Neely等） K1生物摄取有机毒物速率常数， K2生物释放有机物的速率常数 Neely发现一些稳定的化合物在虹鳟鱼肌肉中累积方程为： lg KBCF =0.542lgKow+0.124 r=0.948，n=8 Kow（化学物质在辛醇/水中的浓度分配比例） lg KBCF =0.980lgKow-0.063 r=0.991，n=5 lg KBCF也可以与溶解度(Sw)相关，上述作者得到相关方程对虹鳟鱼为： lg KBCF =-0.802lgSw-0.497 r=0.977，n=7 对微生物： lg KBCF =0.907lgKow-0.361 r=0.954，n=14,生物浓缩系数的影响因素 生理因素：如生物的生长、发育、大小、年龄 环境因素：环境温度、pH值、光照条件及季节 污染物：浓度、化学形态、结构等,8种水生植物不同部位重金属含量及富集系数( mgkg - 1,五、生物浓缩机理,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。 显然，生物的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亲合性的差异以及生物组织对该物质的代谢。,可见，在q v 、CBi、CB0一定时，K2越小；持续时间越长，浓缩量越大。 由此可知：生物组织中化合物的浓度不仅与该化合物在该组织中的代谢速率有关，还与进出组织的血液中的化合物浓度差成正比。,第四节 生物对污染物在环境中行为的影响,一、生物污染（Biological Pollution）,生物污染是指对人和生物有害的微生物、寄生虫等病原体等污染水、气、土壤和食品，影响生物产量和质量，危害人类健康。 水体受氮、磷等物质污染，引起藻类及其他水生生物大量繁殖而产生的富营养化，也是水体生物污染的一种现象。,环境中的病原微生物（Pathogenic Microorganism） 是公共卫生学或医学卫生学研究的范畴 空气（污水灌溉、污水处理） 水体中的病原体，例如：沙门氏菌（伤寒）、霍乱弧菌、肠道病毒、甲肝等 土壤中的微生物污染：人畜粪便的施肥、污泥、污灌等 水体的富营养化（Eutrophication） 概念：指大量的氮磷等营养元素物质进入水体，使水中藻类等浮游生物旺盛增殖，从而破坏水体的生态平衡的现象。 不良后果：变浊、不良气味、DO下降、生物死亡、产生藻毒素、饮用水源（1990，太湖梅梁湾）,微生物代谢产物产生的污染 硫化氢（11.2*107） 来源：反硫化细菌将硫酸盐还原为硫化氢；异养微生物在分解有机硫化物时释放硫化氢。 酸性矿水（矿区，硫铁矿） 来源：由化学氧化和耐酸细菌联合作用于矿石产生。 硝酸和亚硝酸 来源：农田氮肥下渗。 微生物毒素 指微生物在其生长、代谢过程中所产生的毒素，可污染食品和环境，危害人类健康。如黄曲霉毒素（包括粮食、豆类、蔬菜、肉类、乳晶、水果等） 、葡萄球菌肠毒素、藻类毒素如甲藻等。,二、 金属的生物转化,金属的毒性 影响因素：金属的浓度、金属的存在状态 例如，六价铬比三价铬毒得多；甲基汞的毒性比其他的汞化合物毒性大得多；有机锡比无机锡毒性大，有机锡中的烷基锡比芳香基锡毒性大，烷基锡中三烷基又比其他烷基锡毒性大。 金属的微生物转化 微生物对金属的毒性转化，主要是氧化还原和甲基化作用。,汞的转化,汞的存在形式 无机汞：Hg(0);Hg+几乎不溶; Hg2+除了硫化汞、碘化汞外几乎均可溶解 有机汞：汞易和有机基团形成化合物，通常是以共价键连接在碳原子上形成有机汞。 汞化合物的毒性 难溶的汞生物吸收困难，毒性很小 易溶的汞容易吸收，毒性很强（其中甲基汞的毒性最强） 毒性体现：生物的神经系统受到伤害，神经麻痹以致引起死亡。 实例：日本的水俣湾甲基汞中毒事件就是典型的汞污染事件。这类汞中毒一般都不是通过直接饮用水被汞污染造成，而是由于甲基汞在食物链积累并由水中的鱼类向上传递给人而引起的。,汞的甲基化,汞的甲基化是由微生物形成的。 甲基钴胺素即维生素VB12 鱼类体表粘液中有许多含有甲基化辅酶的微生物，他们将无机汞转化为甲基汞，动物和人体肠道肠道中的细菌大部分也具有这种功能，因此甲基汞中毒是由微生物造成的。 汞甲基化微生物： 细 菌甲烷菌、匙形梭菌、荧光假单胞菌、大肠埃希氏菌、产气肠杆菌、巨大芽孢杆菌 真 菌粗糙链孢霉、黑曲霉、酿酒酵母等。 过程如下：,甲基汞的降解,事实上通常情况甲基汞在天然水体中的浓度十分低，这是由于不仅存在汞的甲基化，同时还存在甲基汞的降解，甲基汞可被生物还原为金属汞。 甲基汞降解微生物：柠檬酸杆菌、假单胞菌、节杆菌、 隐球菌等。 小结 生物意义：汞的甲基化与脱甲基化通常保持着一个动态的平衡，从而使环境中的甲基汞浓度维持在低水平。 但是，在有机污染严重、pH较低的环境中，容易形成和释放甲基汞，对生物的危害较大。 一方面甲基汞溶于水被鱼、贝吸收浓缩， 另一方面甲基汞还会逸出水体，进入大气，使污染扩大。,其它重金属的转化,与汞相似，重金属普遍可被微生物甲基化; 甲基化的重金属普遍毒性提高，这些金属包括砷、硒、铅、锡、镉、锑等。 重金属生物转化的环境效应: 微生物通过分泌作用或呼吸作用排出形成的有机金属化合物，是微生物具有的一种对有毒金属解毒方式；但被排出的金属化合物，可能比其原形态对高等生物具更大的危害性。 另一方面，微生物可将化合态的重金属转化还原为单质形式，这种转移方式可暂时或永久地将金属从生物接触的环境中清除出去。,思考题,污染物在环境中的迁移方式和转化途径有哪些？ 什么是生物转运和生物转化？污染物透过细胞膜的方式有哪些？有何特点？ 什么是生物浓缩、生物积累、生物放大和浓缩系数？它们之间有什么区别？ 生物对环境有哪些污染效应？,第二章 食品原材料中的天然毒素,3.15 / http:/315/,/Economic_and_Social/content/2013-03/11/content_4261466.htm?node=34213 九大品牌食品包装含致癌物,一、天然食品的安全性 1.人体遗传因素 2.过敏反应 3.食用量过大 4.食品加工处理不当 5.误食含毒素的生物,二、食品中的天然毒素 1.苷类 2.生物碱 3.有毒蛋白或复合蛋白 4.非蛋白类神经毒素 5.动物中的其他有毒物质 6.毒蕈,三、含天然有毒物质的食物,（一）常见的食用有毒植物 1、四季豆 俗称刀豆、芸豆、菜豆、架豆、去豆，是餐桌上的常见蔬菜之一。无论单独清炒，还是和肉类同炖，亦或是焯熟凉拌，都很符合人们的口味。 四季豆的功效： 富含蛋白质和多种氨基酸，经常食用能健脾胃，增进食欲。 夏天多吃一些扁豆有消暑、清品的作用。 医学认为：有调和脏腑、安养精神、益气健脾、消暑化湿和利水消肿的功效。,未煮熟的四季豆其中的皂素对消化道有强烈的刺激作用。其所含凝血素有凝血作用。此外亚硝酸盐和胰蛋白酶抑制物都能产生一系列肠胃刺激症状，产生食物中毒，主要是胃肠炎症状。 预防办法：要煮透、煮熟四季豆，在煮的过程中毒素被破坏。 /a/20120107/000303.htm /20111117/ca235231.htm,2、蚕豆 本草纲目称蚕豆“豆荚状如老蚕”，故名。一说豆荚成熟时正当春蚕上蔟之时，故名蚕豆。粮食、蔬菜和饲料、绿肥兼用作物。 蚕豆种子含有巢菜碱苷,是引起急性溶血性贫血的主要因素之一。春夏吃青蚕豆常有中毒发生，而且一般在4-24h后发病。 预防办法：不要生吃新鲜嫩蚕豆，应该煮熟后食用。,3、生豆浆 豆浆虽然营养丰富，且易消化吸收，但由于生大豆含有有毒成份，当食用未煮熟的豆浆时，引起中毒。 豆浆加热到80度左右，皂素受热膨胀，泡沫上浮，形成假沸现象。此时有害物质并没有完全破坏，如果饮用即会中毒，0.5-1h即可发病。主要症状是胃肠炎。 预防：加热至100度，泡沫消失，然后再煮10min。,广西一学校发生食物中毒，生豆浆放倒48名学生,广西北海市第十小学48名7至9岁的小学生出现头晕、肚子痛、呕吐等症状，被送往北海市人民医院急诊科，经过医护人员全力抢救，小学生没有生命危险。 据症状较轻的小学生称，当日上午8时，他们在学校做完早操回到教室，班主任老师和科任老师送来由学校统一安排的早餐，早餐是豆浆和发糕。吃完早餐刚开始上第一节课，一至三年级的小学生中相继有人出现头晕、肚子痛、恶心等症状，有的小学生当场在教室内剧烈呕吐起来。 北海市卫生防疫站已经对小学生的呕吐物进行化验，初步确定事故原因是由于豆浆未煮够时间引起的。,广东梅州生豆浆“放倒”120多名大学生,据羊城晚报报道，梅州市嘉应学院发生一起因学生在校内食堂吃用未煮熟的豆浆，引起急性胃肠炎的事件。 据了解，先后有120多位学生分别被老师同学送进医院紧急检查，还有一些症状较轻微的同学在校医疗室进行检查处理。至今天上午，大部分同学已康复出院回校上课，有21位同学仍需继续留院观察。 据了解，事发当天早上，该校共有14个系的120多位同学吃进未熟透的豆浆，被紧急送往医院检查治疗。其中相当部分是今年刚入学的新生。,4、木薯又称树薯、树番薯 为世界三大薯类(马铃薯、甘薯、木薯)之一 块根富含淀粉，是食品和工业淀粉的良好来源。不过，根茎叶含有有毒物质亚麻仁苦苷。如摄入生的或未煮熟的木薯及其汤，都会中毒。亚麻仁苦苷经过水解生成氢氰酸。 主要是氢氰酸中毒症状。可因抽搐、缺氧、休克，呼吸麻痹而死亡。 预防办法：先去皮，水浸薯皮，使氰苷溶解。在加热煮熟， 即可食用。,菲律宾28名小学生命丧油炸甜木薯,菲律宾中部保和省一所小学2005年3月9日发生一起严重集体中毒事故，目前已经造成至少28名学生死亡，100人入院治疗。导致学生们中毒的“罪魁祸首”是当地街头小贩自制的一种零食油炸甜木薯。 学生们食用甜木薯约半个小时后，开始出现不适症状，先是感到腹痛，然后便开始上吐下泻。,5、发芽马铃薯 含有有毒成份茄碱，又称马铃薯毒素、龙葵苷。成熟的马铃薯含量极少，不会引起中毒。而马铃薯的芽、花、叶及块茎的外皮含量较高，嫩芽部分的毒素比其他部位高十几倍至几百倍。 预防办法：存放在阴凉干燥处，防止发芽。,预防措施： 1、在田间马铃薯根茎要覆盖泥土，避免日光直射。 2、贮藏时尽量在阴凉干燥的环境中。 3、加强宣传教育，使人们不吃有毒马铃薯。 4、正确的加工方法 （1）发芽少的加工前去掉发芽部分 （2）去皮浸泡，并换水 （3）加食醋等,6、青菜 含有一定的亚硝酸盐，尤其是青菜腐烂变质、煮熟的菜闷存过久、腌制不久的菜硝酸盐含量明显增加。 在人体内，将正常的血红蛋白氧化成高铁血红蛋白.因此会引起组织缺氧，发生中毒。 预防方法：食用新鲜菜，煮熟的菜不宜久闷存放,腌菜应在一个月以后以后洗涤后才可食用。,无锡惠山发现“青菜王”,江苏无锡惠山区洛社镇菩提仙境济公院内发现一棵重达5.4公斤的“青菜王”。据发现“青菜王”的施工人员说，当时正在施工，突然抬头看见了一棵长在峭壁石缝里即将要开花的大青菜，在青菜原生地的周围还留有许多枯黄了的菜叶。菜根粗7公分，菜根最长的一根长25公分。平放在地上展开的青菜，直径50公分。据当地菜农说，种了一世的田，都没有看到过能长到这样大的青菜，“青菜王”在这里至少已生长了二年时间。,7、黄花菜 有名金针菜，其中含有秋水仙碱，进入人体内氧化生成二秋水仙碱，是一种剧毒物质。成人如一次食入50-100克黄花菜，就可中毒。对人体肠胃道、泌尿系统具有毒害作用。 预防措施：加热预处理，可将鲜黄花菜在开水中煮片刻，在清水浸泡，也可煮熟、煮透鲜黄花菜，在烹调食用。,8、油菜、甘蓝、荠菜、萝卜等十字花科蔬菜 都含有芥子油苷，是一种阻止机体生长发育和致甲状腺肿的毒素。 榨油后的菜籽饼含有硫代葡萄糖苷水解后在芥子酶作用下生成异硫氰酸盐和恶唑烷硫酮等有毒物质。 预防措施：以140-150度高温，破坏菜籽饼的芥子酶活性；用发酵技术中和有毒物质；培育不含或仅含有微量硫代葡萄糖苷的油菜品种。,9、杏仁 杏仁、苦桃仁中含有氢苷，食用不当会引起中毒。 预防措施：不吃各种生果仁，苦杏仁经炒熟后可去除 毒素。,10、银杏 又名白果，我国特产，可作药用。但种皮、种仁和 绿色的胚均含有毒素，主要是白果二酸、白果酸、白果酚等。 作用于神经中枢。 预防措施： 采摘时避免 与皮肤接触， 不生吃白果.,11、柿子 如果一次食量过大，或者食用未成熟的柿子，容易引起胃柿石。 形成原因：柿胶酸遇酸后凝固而且沉淀；柿子含有收敛剂红鞣质，与胃酸结合成小块；柿子中的胶质和果胶在胃酸作用下发生凝固，最终形成胃柿石。 预防措施：不空腹吃，不过量吃，不要同时与酸性物质吃，不要吃生柿子，不要吃柿子皮。,12、荔枝 中毒表现： 1.患者有大量进食大量鲜荔枝史。 2.临床表现: 主要突然发作低血糖症,饥饿感, 苍白,心悸,出冷汗,脉速, 严重者 抽搐,昏迷。 3.诊断方法： 血糖含量减低。,13姜 腐烂的生姜会产生一种叫黄樟素的致癌物质，可诱发肝癌、食道癌。,葱、姜、蒜、椒，人称调味“四君子”，它们不仅能调味，而且能杀菌去霉，对人体健康大有裨益。但在烹调中如何投放才能更提味、更有效，却是一门学问。 肉食重点多放椒 烧肉时宜多放花椒，牛肉、羊肉、狗肉更应多放。 花椒有助暖作用，还能去毒.,鱼类重点多放姜 鱼腥气大，性寒，食之不当会产生呕吐。生姜既可缓和鱼的寒性，又可解腥味。做时多放姜，可以帮助消化。 贝类重点多放葱 大葱不仅能缓解贝类（如螺、蚌、蟹等）的寒性，而且还能抗过敏。不少人食用贝类后会产生过敏性咳嗽、腹痛等症，烹调时就应多放大葱，避免过敏反应。 禽肉重点多放蒜 蒜能提味，烹调鸡、鸭、鹅肉时宜多放蒜，使肉更香更好吃，也不会因为消化不良而泻肚子。,14、腐烂蔬菜,在强菌作用下，腐烂蔬菜中的硝酸盐还原成亚硝酸盐。这种物质进入人体后，可使血液失去携带氧气的功能，造成人体缺氧，引起头痛、头晕、恶心、呕吐、心跳加快、抽筋等症状。,水果去除腐烂部分后也不宜吃,有些人由于保存不当，买回来的水果常常会发生腐烂现象，于是人们就用刀把腐烂部分挖掉，把剩下的没有腐烂的部分赶快吃了。街上有些商贩也常常便宜出售一些腐烂水果。好多人认为腐烂的部分已经去除，吃掉余下的也无大碍。 其实，这是一种错误的观念。因为尽管剩下的是未腐烂的部分，但是其中绝大部分已经被微生物代谢过程中所产生的各种有害物质侵蚀，特别是真菌在水果上的繁殖加快，有相当一部分真菌在繁殖的过程中会产生有毒物质。这些有毒物质可以从腐烂部分通过果汁向未腐烂部分扩散，使未腐烂部分同腐烂部分同样含有微生物的代谢物，尤其是真菌毒素。 特别严重的是，有些真菌素具有致癌作用，所以，水果尽管是已经去除了腐烂部分，剩下的仍然不可以吃。,15、吃西红柿注意六个禁忌,西红柿是蔬菜中比较健康的。西红柿中含大量维生素C，每100克西红柿中含有2030毫克维生素C。维生素C有增强机体抵抗力、防治坏血病、抵抗感染等作用。但是您知道吗？有吃西红柿的六个禁忌，不信？那您看看下问吧。,（1）不宜和黄瓜同时食用,很多餐馆里都有一道叫“大丰收”的菜，将胡萝卜、生菜、西红柿、黄瓜等不同蔬菜搭配在一起蘸酱生吃。蔬菜生吃确实有利于营养的保存，但这道菜里有了黄瓜，其营养价值可就要大打折扣。 “大丰收”中为什么最好别有黄瓜呢？因为黄瓜中含有一种维生素C分解酶，会破坏其他蔬菜中含量丰富的维生素C。“大丰收”中的西红柿就是典型的含维生素C丰富的蔬菜，如果二者一起食用，我们从西红柿中摄取的维生素C，再被黄瓜中的分解酶破坏，根本达不到补充营养的效果。,2）服用肝素、双香豆素等抗凝血药物时不宜食用,西红柿含维生素K较多。 维生素K：主要作用是催化肝中凝血酶原以及凝血活素的合成，人最低需要量为30ug/kg体重。维生素K不足时，由于限制了凝血酶原的合成而使凝血时间延长，造成皮下和肌肉出血。,（3）空腹时不宜食用,西红柿含有大量可溶性收敛剂等成分，与胃酸发生反应，凝结成不溶解的块状物，这些硬块可能将胃的出口幽门堵塞，引起胃肠胀满、疼痛等不适症状。 有些食品空腹时吃有害 ？,4）不宜食用未成熟的番茄,原因是： 据其介绍，青西红柿含有生物碱甙（龙葵碱）其形状为针状结晶体，对碱性非常稳定，但能够被酸水解。所以，未熟的青西红柿吃了常感到不适，轻则口腔感到苦涩，严重的时候还会出现中毒现象。特别是当青西红柿开始腐烂时，其龙葵碱就会被破坏。而青西红柿变红以后，就不含龙葵碱了。,（5） 不宜长久加热烹制后食用,长久加热烹制后就失去了原有的营养与味道，如果吃了已经变质的西红柿还会导致食物中毒。 （6）服用新斯的明或加兰他敏时禁忌食用 听从医嘱。,7斤半蘑菇王惊现蔬菜大棚 形状似牡丹(图),（二）菌类： 金针菇：,小白菇,杏孢菇,白灵菇,草菇,香菇,2.毒蕈毒素与中毒症状 毒蕈的有毒成分比较复杂，往往一种毒素含于几种毒蕈中或一种毒蕈又可能含有多种毒素。几种有毒成分同时存在时，有的互相拮抗，有的互相协同，因而症状较为复杂。一般按临床表现将毒蕈中毒为分四型。,(1)肝肾损害型(原浆毒型)主要由三类毒素引起 环肽毒(cyclopeptides)主要包括两类毒素，即毒肽类(phallotoxins)和毒伞肽类(amanitoxins)。这两种毒素皆耐热，耐干燥，毒性强，一般烹调加工不能将其破坏。 毒肽类中毒的临床经过一般可分为六期：潜伏期、胃肠炎期、假愈期、内脏损害期、精神症状期和恢复期，死亡率一般6080%。,(2)神经毒型：此型的临床症状除有胃肠反应外，精神神经症状，如精神兴奋或抑制，精神错乱，交感或副交感神经受影响等症状。除少数严重中毒因昏迷或呼吸抑制死亡外，很少发生死亡。此型毒素主要有：, (3)溶血毒型、过去认为是马鞍酸(helvellic acid)引起，实际上是由马鞍菌素(鹿花蕈素)引起的。该毒素除致胃肠炎症状外，还可引起溶血性贫血、肝脏肿大或肾脏的损害。 (4)胃肠毒型：是以恶心、呕吐、腹痛、腹泻为主的中毒。毒素可能为类树脂物质(resinlike)。,3.预防措施 (1)制定食蕈和毒蕈图谱，并广为宣传以提高群众鉴别毒蕈的能力，防止误食中毒。 (2)在采集蘑菇时，应由有经验的人进行指导。凡是识别不清或未曾食用过的新蕈种，必须经有关部门鉴定，确认无毒后方可采集食用。,3)干燥后可以食用的蕈种，应明确规定其处理方法。如马鞍蕈应干燥23周以上方可出售。鲜蕈则须在沸水中煮57min，并弃去汤汁后方可食用。,致命白毒伞是年 最早在广州发现的新型毒 菇品种，在黧蒴树（又叫 大叶栎）树阴下群生，是 广东防治毒菌中毒的重点.,大青褶菌,毒蝇菌,细环柄菌,毒蝇鹅膏菌:有毒,含毒蝇碱,毒鹅膏菌:剧毒,死亡占50-100%,鹿花菌 :有毒,主要表现为溶血症状,开始胃肠道病症,一些识别有毒蘑菇和可食用蘑菇的方法： 1、 毒蘑多有各种色泽，而且美丽:无毒蘑则多呈白色或茶褐色。 2、 菌盖上有肉瘤，菌柄上有菌环和菌托的有毒；反之则无毒。 3、 毒蘑多生长在肮脏潮湿、有机质丰富的地方；无毒蘑则生长于较干净的地方。 4、 毒蘑采集后易变色，无毒蘑则不易变色。 5、 毒蘑大多柔软多汁，无毒蘑则较致密脆弱。 6、 毒蘑的汁液浑浊似牛奶，无毒蘑则清澄如水。,7、 毒蘑的味道多辛酸苦辣，无毒蘑则很鲜美。 8、 煮蘑菇时，毒蘑能使银器具变黑，如果加进牛奶，牛奶马上凝固。 9、测试。在采摘野蘑菇时，可用葱在蘑菇盖上擦一下，如果葱变成青褐色，证明有毒，反之不变色则无毒。 10、煮试。在煮野蘑菇时，放几根灯芯草、些许大蒜或大米同煮，蘑菇煮熟，灯芯草变成青绿色或紫绿色则有毒，变黄者无毒；大蒜或大米变色有毒，没变色仍保持本色则无毒。 11、化学鉴别。取采集或买回的可疑蘑菇，将其汁液取出，用纸浸湿后，立即在上面加一滴稀盐酸或白醋，若纸变成红色或蓝色的则有毒。,采食蘑菇始终要遵循以下原则：,1 避开长有白色菌褶，茎基部有菌托（环状附着圈）以及带菌环茎上的真菌。伞状真菌中任何切开的伤口处菌肉变黄的种类都不要食用。 2 避开任何正发生腐败的真菌。除非能确认是可食种类，否则扔掉。 不同种类的毒菌，会引起不同的中毒症状。常见的症状有呕吐、腹泻、极度口渴、盗汗、痉挛、晕眩、失明、体温下降等。 3 误食毒蘑后，应尽快设法排除毒物，除可用温盐水灌肠导泻外，对中毒后不呕吐的人，还要饮大量稀盐水或用手指按咽喉引起呕吐，用1%的盐水或浓茶水反复洗胃，以免机体继续吸收毒素。,（三）、含天然有毒物质的动物性食品,1、河豚鱼 河豚鱼，又名鲀，有上百个品种，是一种味道鲜美但含剧毒素的鱼类。中毒多发生在日本、东南亚及我国沿海、长江下游一带。 是一种肉味鲜美但含有剧毒的鱼类。河豚鱼的毒素主要有河豚毒及河豚酸两种，有毒物质为河豚毒素，是一种神经毒，对热稳定，需220以上方可分解；盐腌或日晒不能破坏。鱼体中含毒量在不同部位和季节有差异，卵巢和肝脏有剧毒，其次为肾脏、血液、眼睛、鳃和皮肤。鱼死后内脏毒素可渗入肌肉，而使本来无毒的肌肉也含毒。产卵期卵巢毒性最强。,暗纹东方豚,橘黄东方豚,临床表现和治疗 河豚毒素可引起中枢神经麻痹，阻断神经肌肉间传导，使随意肌出现进行性麻痹；直接阻断骨骼纤维；导致外周血管扩张及动脉压急剧降低。潜伏期10分钟3小时。早期有手指、舌、唇刺痛感，然后出现恶心、呕吐、腹痛、腹泻等胃肠症状。四肢无力、发冷、口唇和肢端知觉麻痹。重症患者瞳孔与角膜反射消失，四肢肌肉麻痹，以致发展到全身麻痹、瘫痪。呼吸表浅而不规则，严重者呼吸困难、血压下降、昏迷，最后死于呼吸衰竭。目前对此尚无特效解毒剂，对患者应尽快排出毒物和给予对症处理。,预防措施: (1)水产收购、加工、供销等部门应严格把关，防止鲜河豚进入市场或混进其他水产品中 (2)新鲜河豚鱼可统一收购，集中加工。加工时应去净内脏、皮、头，洗净血污，制成盐干加工品，或者制成罐头(经高温杀菌，毒素破坏)经鉴定合格后方可食用。不新鲜的河豚鱼不得使用，内脏、头、皮等须作专门处理，不得任意丢弃。,(3)加强卫生宣教，使消费者识别河豚，防止误食。 (4)新鲜河豚鱼去掉内脏、头和皮后，肌肉经反复冲洗，加入2%碳酸钠处理24h，然后用清水洗净，可使其毒性降至对人无害的程度。,猪、牛、羊等动物体上的甲状腺、肾上腺、病变淋巴腺是三种“生理性有害器官”。,2、某些含有毒物质的动物组织 1）、甲状腺 猪甲状腺位于气管喉头的前半部，是一个椭圆型的肉状物，俗称“栗子肉”。甲状腺含有大量甲状腺素，人误食后，严重影响下丘脑功能。临床症状头晕、恶心、呕吐心悸，严重者发高烧等。 处理方法：立即手法或药物催吐，催吐后口服活性炭50g。卧床休息，减少体力消耗，至体温恢复正常。加强营养，给予高热量、高糖、高维生素饮食。出现中毒表现者要及时到医院就诊。 案例： /o/2005-04-04/10265549374s.shtml,2）、肾上腺 肾上腺俗称“小腰子”，肾上腺的皮质能分泌20多种重要的脂溶性激素。若被误食后，引起人体肾上腺素浓度增高，引起中毒。 临床症状：血压急剧升高，恶心呕吐，四肢和口舌发麻，重者危及生命。,3）、病变淋巴腺 人和动物的淋巴腺是保卫组织，俗称“花子肉”，食后对人体有害。 鸡、鸭、鹅等禽类屁股上端长尾羽的部位，学名“腔上囊”，是淋巴腺体集中的地方，因淋巴腺中的巨噬细胞可吞食病菌和病毒，即使是致癌物质也能吞食，但不能分解，故禽“尖翅”是个藏污纳垢的“仓库”。其中3，4-苯并芘含量很高。,4）血脖肉 血脖肉，位于动物颈脖处，含有大量淋巴结、脂肪瘤和甲状腺等。淋巴结可过滤、杀灭、吞噬病原微生物和病毒等，但同时积存了很多的病菌和病毒，而且短时间加热也不易将其杀灭，所以食用后很容易感染疾病。 甲状腺的主要成分是甲状腺激素，其性质稳定，耐热，要加热到600以上时才会被破坏。人过量食用血脖肉后，大量的甲状腺激素将扰乱人体正常的内分泌活动，人体正常的物质代谢也将受到干扰，严重者出现各种中毒症状，可致死亡。 血脖肉是猪的脖子肉，因屠宰场宰猪时都是从猪脖子处开始放血，所以脖子处的肉就有淤血，看上去血淋淋的，称为“血脖肉”，又称槽头肉、脸泡肉、腮肉，,鉴别方法 1、血脖肉