环境学概论：第三章环境污染及污染生态学

1、第三章 环境污染及污染生态学,“环境学概论”课程演示文稿,第一节环境污染和污染源,一.概况 20世纪50年代以来，世界很多地区的环境遭到日趋严重的污染和破坏，环境污染成为公害。某些地区大气大气中经常是烟雾弥漫，有的城市曾一度出现行人上街戴着防毒面具；河流湖泊水库污浊，饮用水和食物中侵入了各种毒物，引起许多疾病，造成广大人民群众的健康水平下降，甚至生命受到威胁。 回顾一下历史，公害发展大概有三个阶段：第一阶段是产业革命时期，此时公害的发生期。,资本主义国家产业革命从纺织工业开始，已建立煤炭、钢铁、化工等重工业而告完成。煤炭大规模应用，产生大量煤烟粉尘和硫氧化合物，污染大气。这个时期化学工业也开始

2、污染环境。氯化氢排入大气；硫化石灰弃置河岸便分解产生硫化氢，恶臭熏人，毒死河鱼；水泥工业的粉尘，造纸工业的废液， 第二阶段：20世纪20年代至40年代是公害发展期。 20世纪20年代以来，石油和天然气的生产急剧增长，石油在燃料构成中的比重大幅度上升。30年代前后，内燃机在世界各国普遍发展，在产业革命时期风行一时的蒸汽机衰落了。,与此同时，小轿车用汽油、拖拉机用煤油和轻柴油、各种动力机器和机车用柴油等油品的消耗量激增，还有锅炉燃料重油的广泛使用，使石油制品及其燃烧产物造成的污染日趋严重。石油污染的典型是美国洛杉矶光化学烟雾事件：从1943年开始，在洛杉矶上空出现了浅蓝色光化学烟雾。这个时期，煤的

3、消耗量也在逐步上升，到1938年，世界上煤的绝对消耗量仍为石油的五倍以上，所以煤烟尘和二氧化硫的污染也是与年俱增。1930年比利时的马斯河谷事件和1948年美国的多诺拉事件就是典型例证。,这个时期，有机化学工业有了很大发展，因此有机毒物对环境的污染问题变得突出了，主要表现在含有机毒物的废水对水域和鱼类的破坏上。 第三阶段，20世纪50年代至70年代，是公害泛滥时期。第二次世界大战后20多年，石油等燃料的消费量急剧增长，仅在60年代的十年里，国外石油年产量从10亿吨增至21亿吨，煤炭年产量从20亿吨增加到25亿吨。随之而来的是大气中二氧化硫的含量急剧增加，60年代里每年超过一亿吨。洛杉矶型烟雾在

4、世界大城市时有发生，危及面逐年扩大。海洋的石油污染愈来愈严重。50年代初爆发了燃煤造成的伦敦烟雾事件，震惊一时。,地区性环境污染造成的地方病（以日本为代表）猖獗了起来。如日本四日市气喘病、水俣汞中毒病等都与日本的石油化工飞速发展密切相关。发生在富山的骨痛病和前两大公害代表着公害发展进入一个新阶段。 近年来，酸雨的危害越来越受到人们的重视，因为它会成为全球性的问题。酸性降水的形成主要是硫氧化物、氮氧化物排入大气候经复杂的化学反应形成硫酸、硝酸等酸性物质所致。它能毁坏森林、危害植物、污染江湖使鱼类死亡。,二.污染源 污染源指的是造成环境污染的污染物的发生源，通常指向环境排放有害物质或对环境产生有害

5、影响的场所、设备和装置。所以，凡是产生物理的（声、光、热、振动、电磁辐射、放射性等），化学的（无机的、有机的），生物的（霉素、病菌、病毒）有害物质和因素的设备、装置、场所系统都称为污染源。调查和掌握污染源的排污状况是制定环境保护规划和计划，加强管理和评价环境质量状况的重要依据。,三.环境污染 1 环境污染定义 （1） 超过本底值 （2） 超过自净能力 （3） 改变了用途和功能 由于人为的因素，环境的构成和状态发生了变化，与原来的情况相比，环境素质恶化，扰乱和破坏了生态系统和人们的正常生活环境。具体讲是指有害物质对大气、水质、土壤和动植物的污染，并达到有害的程度。环境污染一般认为，由于人为的因素

6、，环境的化学组成或物理状态发生了变化，与原来的情况相比，环境质量恶化，扰乱和破坏了生态系统和人们正常的生产和生活条件，就叫做“环境污染”。,2环境污染分类 按污染物性质来分有：化学性污染、物理性污染、生物性污染和放射性污染； 按污染对象来分有： 大气污染、水体污染、土壤污染； 按行业来分有：工业污染、农业污染、交通运输污染、生活污染。 四 环境污染原因 国家环保局长曲格平在全国工业污染源调查新闻发布会上讲（环境科学动态，1988.7P1-4） 1 工业布局不合理 我国工业企业80%集中在城市，特别是大、中城市工业高度集中。随着工业建设规模的扩大，城市建设、环境工程跟不上发展，欠账太多，从而加重

7、了污染危害。,环保欠账 首先看一下我国的环保投资。在“七五”期间将环保列入国民经济发展计划。“六五”期间，环保资金170亿元，占国民收入0.67%，“七五”330亿元，比“六五”增长94%，占国民收入0.8%，而实际现状令人不满意。“六五”以前，只是20亿元/年，占国民收入0.5%，而在70年代，资本主义国家： 美国：500600亿美元/年 日本：200亿美元/年 苏联：100亿美元/年 污染现状 处于资本主义国家5060年代时期。北京市悬浮物1982年监测比伦敦高30倍，比东京高18倍，全年烟雾一年比一年增加。现在环保投资一年年递增，若按现在投资，2000年，则环境继续恶化。,今年奋斗目标（

8、中等） （1)自然生态环境破坏的趋势有所缓和，某些方面将会得到控制和改善。水土流失问题难以解决50亿吨/年，沙漠会扩大1000万亩/年，盐碱化有所减少。森林覆盖率会增加12.717.6 （2）农业环境污染会进一步发展，有机氯污染会解除，乡镇企业污染会加重，工业三废污染耕地近亿亩。 （3)城市环境和工业污染一定程度的控制和改善 （4）重点解决改善城市环境状况，环境污染对人体健康危害有所减轻，克立、SO2、NOx、肺癌。上海地区苯并篦每增加0.1g，肺癌增加7%。我国死亡分析，心脏病中肺心病46.7%（1982），高于国外10倍。,世界统计WHO：32个工业发达国家平均死亡：肺癌30.34/10万

9、，发展中国家7.22/ 10万，而我国（19761979）重庆20.7/ 10万，上海18.48/10万，大连18.48/10万。 国外称我国长江、黄河水土流失为大动脉流血。长江可能变成第二条黄河，流的不是水，而是中华民族的血，确不过分。 布局不合理也表现在对环境问题无知，生产处于无政府状态，决策者在制定计划时不是以科学为依据，而是长官意志，许多污染的工厂建在城市上风向，水源上游，风景游览区和居民稠密区。现在建厂强调工业布局合理，考虑局部和整体，眼前和长远利益关系。,2 多数工业企业工艺技术落后，能源浪费严重，是造成污染严重的又一个原因 我国大工业大部分是五、六十年代发展起来的，6070%处于

10、落后状态。大中型企业中，70年代以前的工艺设备占23%。其中： 60年代：13.4%50年代：8.6%40年代：1% 小型企业70年代以前所占的比例更大，由于工艺和技术落后，普遍存在燃料、原料消耗高，加工深度不够，利用率低，“三废”排放量大，污染严重。设备更新换代是个重要问题，乡镇企业问题更大，大工业淘汰设备，三废排放大更甚污染的转嫁，城市不准生产到农村，不顾长远利益，只顾赚钱，工作环境恶化，破坏环境严重，前几年发展表现无政府状态，加重了农业生态环境污染,3. 企业管理不善，污染物排放控制不严 经营管理不善企业，三废排放重，对于产量相当，工艺设备水平相同之同类企业对比分析，其能源和原材料消耗，

11、“三废”排放，污染危害，经济效益等几项指标高低差别大。 4. 环境监督管理不利 新建项目没认真执行“三同时”，大约50%企业三废处理设施不能正常运转，还有弃之不用，对于限期治理企业未按时完成，听之任之。 五 污染源分类 污染源的分类，一般是根据污染物的来源、特征、结构形态和调查目的的不同，分类方法也不同。,1.来源 可以分为自然源和人为源。 2.污染物对环境要素影响分为水体、大气、土壤和生物。 3.污染物的形态可以分为点源、线源和面源 4.污染源性质 可以分为物理污染源、化学污染源、生物污染源和综合污染源. 本书介绍一般是按照污染物的来源分为：工业污染源，交通，农业，生活 （1）工业污染源 a

12、.燃料燃烧产生污染、b.工艺过程产生污染c.工业产品产生污染,（2）交通污染源 指对周围环境造成污染的交通运输设施和设备。 噪声、振动尾气：CO、NOx、碳氢化合物、硫氧化合物、铅、苯并蓖 铅：可使人体Pr变性,使人中毒。在汽油中含有一种防爆剂（四乙基铅）汽车、飞机、轮船、火车 美国：1/2世界汽车总数，噪声。,（3） 农业污染源 a. 农药（DDT，PCB） b.过多使用化肥 c.土壤流失及农业污染 （ 4） 生活污染源 日常生活中，排放各种污水（炊事、洗涤衣物及粪便）和生活垃圾。大气（燃煤）。在大气污染中，一家一户分散炉灶，热效率低，污染中，治理难。污水：有机物、病菌、病毒、水体产传染病,

13、第二节生物与环境的辩证关系,一.生物分类系统,二 概述 人类是生物进化过程中自然选择的产物，在人类的进化过程中正是由于人类这一生物能够适应环境，才得以保存和发展成为今天的人类。 生命是由蛋白质组成的，在生命过程中人类要发生新陈代谢。在新陈代谢过程中，一方面，人体从环境中摄取空气、水、食物等生命必需物质，在机体内经过分解、同化组成细胞和组织，并产生一定的能量，维持机体正常生成和,发育；另一方面，机体内产生各种不需要的代谢产物，以废物形式排入环境，这些物质在环境中经过进一步的变化，成为人类所必需的物质。 由新陈代谢这一过程我们可以看出，生物与环境之间有密切的联系：即生物生存离不开环境，并对环境产生

14、一定的影响；环境对生物的生存和发展具有制约作用，并受人类的影响。,三 环 境化学因素与生物的关系 任何物质的基本组成单位都是化学元素，外界环境和人体也不例外，同样是由化学元素组成的。通过研究发现，人体组成的化学元素的平均含量与地壳中化学元素的含量相适应：如人体血液中含有的多种化学元素，这些元素的含量和岩石中该元素的含量有明显的相关性，即地壳中含量高的元素，人体血液中该元素含量也高。 研究环境和人体化学元素之间的关系，了解人体必需化学元素的组成，掌握不同地区自然界化学元素的本底数值，对地方病的病因和防治研究具有重要意义。我国地方病主要有四种，即：地方性甲状腺肿、地方性氟病、克山病和大骨节病。,地

15、方性甲状腺肿：是由于人体长期缺碘造成的甲状腺肥大，是由于土壤和水中含碘量少，不能供应人体对碘的需要造成的。 地方性氟病：氟是地壳中分布较广的一种元素。我国一些地区，如内陆盆地和盐渍化的滨海地带，土壤和水重氟含量高。这些地区的人，由于长期摄入过量的氟，可引起地方性氟病，出现斑釉牙和骨质营养不良等变化。,克山病：是一种坏死性心肌炎，研究认为它与锂、硒等化学元素缺乏有关。 大骨节病：是一种软骨代谢障碍造成的骨节畸形，它与多种化学元素的缺乏有关。 另外，我们知道Ca和Mg含量与的硬度有关，它们含量约高，水的硬度亦越高。研究发现，心血管系统的疾病与水的硬度有密切关系。,四 环境物理因素与生物的关系 环境

16、物理因素是指大气的温度、湿度、流动、气压、太阳的辐射等。生活在不同环境物理因素中的寿命及健康状况有较大差别。如：生活在寒带地区的人的寿命较生活在非洲的人要长。环境物理因素对人体的作用和机制非常复杂。,五 环境生物因素与其他生物的关系 环境生物因素是指除人类以外的所有生物，它们和人类一样都是地球演化到一定阶段的必然产物。人类与其它生物的不同之处在于人类能认识和掌握自然规律。,在长期的生物进化过程中，人类和其它生物之间形成了一定的关系，正是依靠这种关系使人和其它生物在自然界中达到一定的平衡。如果环境中出现一种新的生物，则破坏了人与其它生物之间的平衡关系，对人的生存则会产生一定的影响。如目前世界上出

17、现的最危险的疾病艾滋病，经研究认为是由艾滋病毒所引起的。这种病毒以前自然界所没有的，因此，人类没有与其建立平衡关系，但是随着时间推移，人类可能与其达到平衡。,第三节 环境污染及其对人体的作用,一 环境污染物及其来源 环境污染物：人们在生活生产过程中，排入大气、水、土壤中，并引起环境污染或者导致环境破坏的物质。 二 环境污染物进入人体途径 环境污染物要对人体发生毒性作用，必须被人体吸收即进入人体内部，然后在人体内运转，分布到不同的部位（器官），到达作用部位（靶官）,产生毒性作用，并在人体内代谢转化。以上这些过程，环境污染物都需要通过人体的天然屏障生物膜，因此，必须对生物膜的结构特性加以了解。 三

18、.生物膜构造及性质 1. 构造：生物膜是指包括细胞外层的细胞膜、细胞内的核膜、内质网膜、和线粒体膜等组成的膜系统。生物膜极薄，一般为8nm，主要由类脂和蛋白质两部分组成，类脂占40%，蛋白质占60%。 类脂的种类很多，但主要是卵磷脂和胆甾醇。蛋白质按其与类脂结合的程度可分为两类，即外周蛋白与内部结构蛋白。,（1）膜的结构特点 膜（1）脂排列成双分子层，它构成膜的基质，其亲水的部分向着膜的外侧，疏水部分向着膜的中心，这个双层结构可以自由地横向流动，即具有流动性和柔韧性。 （2）膜蛋白为球蛋白，包埋于基质中。蛋白可以从两侧表面镶入或穿透整个双分子层。 1. 2.生物膜性质 （1）由于膜的表面是极性

19、的，因而它对水溶性的化合物起屏障作用（同性相斥，异性相吸），而脂溶性的化合物可以通过。 （2）镶嵌在脂质中的球状蛋白，可以起到“载体”的作用和特殊通道的作用，使一些水溶性的物质通过生物膜。 （3）生物膜的多孔性：在膜上分布有许多直径为24的微孔，是某些水溶性小分子的通道。,3.污染物穿透生物膜的方式 污染物穿透生物膜的方式主要有五种：被动扩散、主动扩散、促进扩散、离子对转运和胞饮作用。 （1）被动扩散 膜两侧的污染物按其理化性质由高浓度向低浓度扩散称为被动扩散。当膜两侧的浓度达到平衡时即停止运转。 此过程一般不需要能量，主要是脂溶性的污染物，但水溶性的小分子化合物可经过微孔结构进行被动扩散。

20、（2）主动扩散 被动扩散是顺浓度梯度进行的，而主动扩散是逆浓度梯度进行的，即由低浓度到高浓度，因此需要能量亦需要载体，即有生物膜的蛋白质参与。当污染物到达生物膜时，首先与膜蛋白结合，然后通过生物膜。,当载体数量大大超过污染物时，扩散与污染物的浓度成正比；当载体数量饱和时，扩散速度与污染物浓度无关。 载体对不同结构污染物具有特异选择性。结构相似物质可以竞争而出现竞争性抑制现象。人类所需要的营养物质如氨基酸、维生素等可以通过该方式吸收，而与之结构相似的污染物亦可以次方式穿过生物膜。 （3）促进扩散 指水溶性的大分子污染物借助于膜上的载体进行扩散，也有饱和现象和竞争抑制现象。它与主动运输的不同点是：

21、不需消耗能量或耗能很少，不能逆浓度梯度运转。,四.人体对污染物吸收 接触人体的污染物通过各种途径透过生物膜进入血液的过程称为吸收。人体吸收污染物的途径主要是：皮肤、呼吸道和消化道。各种污染物侵入人体的途径是： （1）大气污染物质通过呼吸道进入人体； （2）水和食物中污染物直接或间接吃下去，由消化系统进入人体； （3）少数由于皮肤接触，由皮肤粘膜吸收进入人体； （4）有些污染物质不吸收至全身，仅对皮肤、眼、鼻、咽部粘膜产生刺激 1. 皮肤吸收 人皮肤表面积为18000cm2，结构为表皮真皮皮下脂肪。表皮110m最外层是角质层（14m）由角质蛋白和纤维状蛋白组成，是防止水分蒸发和抵御外部物质入侵的

22、第一道屏障。穿透方式为被动扩散。主要是脂溶性的污染物，例如有机农药、汞、砷等重金属。空气潮湿气温高时有利于皮肤的吸收。,2.呼吸道吸收 人的呼吸道由鼻腔、气管、支气管及肺组成。鼻腔中的鼻毛和上皮细胞的绒毛起过滤作用，能清除一定数量污染物；支气管上的纤毛运动能将分泌物伴随空气侵入的异物排出。肺是由大量肺泡组成，是进行空气血液交换的场所。由于肺泡上呼吸膜很薄，仅为1.5m，而消化道为30m，皮肤为100m以上，因此在三种入侵途径种它的吸收能力最强。如大气中的CO、CO2、SO2、NO2、H2SO4烟雾等气体均经肺吸收。 3. 消化道吸收 从口腔到肠胃道称为消化道。污染物通过水和食物进入消化道后，主

23、要由小肠吸收。小肠的粘膜上有大量的绒毛，使小肠面积大大增加，约为300，因此大大增加了小肠的吸收能力。吸收方式主要是被动扩散和主动扩散。,4.影响污染物吸收的因素 影响污染物吸收的因素有内因和外因两种。内因是指污染物理化性质，外因是指污染物所处的环境条件，如温度、pH、湿度等。理化性质包括结构（脂溶性或水溶性），存在状态(离子状态或分子状态)。前者多位水溶性，后者多位脂溶性。 五.污染物在人体内运输和分布 （一）污染物在体内运输 污染物在体内运输大致分为以下几种方式：,1.溶解状态 溶解于血液中，按污染物的溶解特点分为水溶性（血浆为水溶性介质）、脂溶性（中性脂肪酸中），均以游离方式。 2.与血

24、红蛋白结合 污染物的理化性质不同，和血红蛋白的结合能力亦不同。例如：HCN、CO、HAS等与含铁的血红蛋白有强亲和力，而由肠胃道吸收的苯、酚等非电解质污染物则往往与血红蛋白形成非特异性和可逆性的化合物。 3.吸附于血红细胞表面 有机磷农药吸附于红细胞膜上与膜上的胆碱酯酶结合。 4.与血浆蛋白结合 以氢键方式结合。,（二）污染物在体内分布 污染物进入血液后，在体内非均匀分布，而且有选择地分布在器官系统中，具有以下特点： 1.多数化合物为非电解质，随血液循环，因此器官供血量的多少与污染物分布呈正相关。 2. 再分布。视毒物的亲和力大小，有选择性地继续分布到一定器官中。例如： 代谢转化部位：肝脏 靶

25、部位：神经元、神经节等 排泄部位：肾脏等 贮藏部位：脂肪等,六. 污染物在体内代谢转化及排泄 污染物被吸收后，在体内发生一系列化学变化称之为代谢和转化。体内的许多器官，如肝、肾、胃、肠道、肺、神经、皮肤、胎盘等均有代谢和转化功能。 机体内的代谢、转化一般是通过氧化、还原、水解、结合等反应，使脂溶性强的污染物获得极性基团，增加水溶性而利于排泄。代谢转化后，污染物有的增毒，有的减毒。多数致癌物质有转化后才显示致癌作用。 代谢转化反应分为两大类：第一类为氧化、还原、水解反应，是初级代谢；第二类为结合反应，是次级代谢。大多数污染物进入组织后，先进行第一类反应，然后进行第二类反应，但亦有少数污染物直接进

26、入第二类反应。,第四节 环境污染物对人体的毒性（危害）及其对人体的作用,一 几个基本概念 1. 毒性：指化学的、生物性的物质或物理因素对生物机体的损伤能力，即引起有害生物学变化的能力。 2. 急性毒性：环境污染物在一次或24小时内多次作用于生物机体所引起的损伤能力。,3. 亚急性毒性：环境污染物在生物寿命的十分之一左右时间内，每日或反复多次作用于生物机体所引起的损伤能力。 4. 慢性毒性：环境污染物在生物寿命的大部分时间内或整个生命期内持续作用于生物机体所引起的损伤能力。 5. “三致”性：指污染物对生物有机体的“致癌、致畸、致突变”的能力。 6. 剂量：污染物在生物有机体作用点上的总量。实际

27、上该量可以测量，通常用生物机体单位体重所承受的污染物量来表示，如：mg/kg，g/kg等。,7. 效应：暴露所引起的生物学变化（生物效应），其强度可以测定，并用等级来表示，即定量的。 8. “剂量效应”关系：指某污染物的不同水平的剂量，可使某一生物个体后群体产生不同程度的生物学效应。 9. 反应：暴露引起某一生物群体中呈现特殊效应的个体在群体中所占的比例。 10. 剂量反应关系：环境污染物的不同水平的剂量使某一生物群体中产生一定标准效应的个体在群体中所占的比例变化关系。,(一)环境污染物对人体的危害 1.急性危害：污染物在短期内浓度很高，或者几种污染物联合进入人体可以对人体造成急性危害。如世界

28、上有名的烟雾事件造成上千人的中毒和死亡。 2.慢性危害：主要指小剂量的污染物持续地作用于人体产生的危害。如受到大气污染的危害能使上呼吸道慢性炎症及呼吸系统发病率升高。 3.积累作用（远期危害）：环境污染给人类带来的积累性危害主要是致癌、致畸、致突变，叫“三致作用”。环境中“三致作用”的因素有物理、化学和生物因素；致突变作用是由于环境中某些污染物进入机体后，能使机体细胞中的基因物质改变其原有特性，因而当细胞分裂后，新的细胞具有新的遗传特性，这种遗传特性的改变使后代发生遗传性突变，叫做致突变作用，能引起这种遗传突变作用的物质叫做致突变原。,(二)环境污染对机体危害的特点 环境污染对机体的危害，从影

29、响人体健康的角度来看，一般有三个特点： 1.影响范围大。环境污染涉及地区广泛，人口多，甚至在全球范围内都受到危害。 2.作用人体时间长。人离不开环境，因此在污染物未消除之前，人类每时每刻都要受到危害。 3.危害持续时间长。例如，重金属污染水体之后，造成积累性危害往往在污染后2030年，甚至到后代才能反映出来。,二 污染物的“三致” （一） 致癌作用 癌，又称恶性肿瘤，引起恶性肿瘤的作用称为致癌作用。致癌作用的过程较长，从化学物质的致癌作用来看，一般认为有两个阶段。第一是引发阶段，即在致癌物的作用下，经过细胞基因突变引发出最初的癌细胞。第二阶段是促长作用，即促使癌细胞增殖发展成为肿瘤的过程；致癌

30、物在助癌物的作用下，使机体的免疫功能受到破坏或阻遏，造成癌细胞的不规律繁殖和扩散。 有关癌的病因学和病理生理机制，目前还没有完全搞清楚，但已确认，所有的强制癌物都不以原形化合物产生作用，这与其化学结构有关。多数致癌物几乎都是低分子量的有机物，在化学性质上多数不活泼，称为前致癌物。这些物质在人体内代谢转化为终致癌物质，与携带遗传信息的DNA或RNA共价结合，导致遗传密码发生突变，使正常的体细胞转化为癌细胞。,（二） 致畸作用 环境污染物通过母体影响动物胚胎发育与器官分化，使后代出现先天畸形的作用称为致畸作用。能够使动物致畸的环境污染物称为致畸原。致畸原能否引起畸形与多种因素有关，不同的人（个体）

31、的敏感性不同，致畸原与母体接触时期不同，剂量大小等均有影响。 （三）致突变作用 指遗传信息突然发生变化，变化了的信息和物质传给子代，使其具有新的遗传特性的现象称为致突变作用。突变是由于基因组成的改变或重组，或是携带基因的染色体的数量或结构的变化而引起的。在“三致”中，致突变是致癌、致畸的基础。据报道，在已知的176种致癌剂中有158种是致突变剂，占90%。,三.影响污染物毒性的因素 污染物对人体的毒性是污染物与机体在一定条件下共同作用的结果，作用条件变化，污染物的毒性亦随之变化。影响作用条件变化的因素多而复杂，大致有四个方面：污染物特性，人体特性，染毒方式，环境因素。 （一） 环境污染物的特性

32、 1. 污染物结构与毒性关系 污染物的毒性与其理化性质有关，而其理化性质又决定于其化学结构。 （1）碳原子数与毒性关系 在脂肪族碳氢化合物中，碳原子数量增加，毒性变大，到79个碳原子以后则下降。 （2）官能团与毒性关系 官能团不同，性质亦不同，对毒性有影响。例如，乙酰胆碱在体内易被水解，作用时间较短，而乙酰甲基胆碱则水解缓慢，作用时间较长。,2. 污染物的物理性质与毒性关系 物理性质指溶解度、挥发度、分散度、纯度、pH值等。 （1）溶解度 污染物首先要溶解于生物体的体液种，才能运输到靶器官产生毒性反应，因此，污染物在水中，特别是在体液中的溶解度的大小与其毒性有关。例如，As2O3在水中溶解度比

33、As2S3大三万倍。 （2） 挥发度 污染物对毒性的影响与吸入的有毒物质的挥发性有关。污染物的挥发度越大，在大气中的浓度越高，通过呼吸道引起中毒的危险性越大。而挥发度与沸点有关且成反比。,（3）分散度 分散度是物质颗粒大小的程度。污染物的分散度越大，表示颗粒越小，化学活性越大，随空气吸入呼吸道深部的危害性越大。 （4） 纯度 化合物的纯度意味着杂质含量的多少，有些污染物本身的毒性很小，但由于含有杂质即表现出有较大毒性，例如农药马拉松。,(二）人体的特性 人的性别、年龄、健康状况、个体的大小（体重）对毒性的影响很大。污染物毒性大小，一般是通过动物试验而获知，即动物对污染物的敏感性有较大的差异。因

34、此，对实验动物毒性大的污染物对人体毒性一般亦大；对实验动物毒性小的污染物对人体的毒性不一定小。 （三） 染毒方式 接触污染物的方式不同，毒性往往不同。染毒方式不同，毒物进入人体后首先到达的器官和组织不同。污染物可能首先到达靶器官，亦可能经过一定的运输以后到达靶器官，运输过程中可能要发生代谢和转化，因此，毒性表现就不同。另外，同一种污染物以不同状态进入人体后毒性表现亦不一样。,（四） 环境因素对毒性影响 环境因素主要通过改变机体的生理功能继而影响机体对污染物的反应。 1.气温 高气温环境使机体皮肤的毛细管扩张，血液循环加快，呼吸加快，因此污染物通过皮肤和呼吸道的吸收加快。但随着温度升高，代谢转化

35、亦加强，毒性表现亦有降低趋势。因此，毒性的大小取决于二者的综合作用。 2. 气湿 高气湿环境，皮肤角质层的水合作用升高，有利于经皮肤呼吸；另一方面，高气湿环境下，汗液蒸发慢，污染物易黏着于皮肤表面，从而延长接触时间，毒性增强。 3.季节变化 季节变化影响人的情绪，进而影响体内代谢活动，从而影响污染物的毒性。,第五节污染物对植物的影响,大气污染不仅危害人体健康，发生污染事件，而且对于农业、工业、交通、城市建设有严重危害。腐蚀金属物品、建筑物、文物、桥梁等，特别是酸雨的危害更严重，引起世界各国的关注。大气污染对于农业生产的危害也相当严重，污染物可以破坏植物叶片，形成病斑，降低光合作用面积，减少植物

36、生产量，从而对农业生产带来严重损失。 最近，美国统计，由于空气污染造成的作物损失价值近8600万美元，其中90%是由于O3、PAN、NOx、SO2、氟化物引起。,我国1986年一年大气污染损失44亿元，其中人体健康占9.2%，居民生活占36.4%，材料占36.2%，农业占18.2%；估计到2000年可达200亿元。 1980年，大气污染损失粮食2126亿斤，仅粮食损失25亿元。 只SO2排放1500万吨，污染土地2000万亩，减产粮食1520亿斤，年经济损失1.5亿元。 氟污染：1980年，排放35万吨，污染土地2000万亩，粮食损失6亿斤，紧急损失0.8亿元。,一.种类 排入大气的污染物：气

37、、液、固体； 有机、无机、金属、非金属。 按照大气污染物对植物产生危害的机制可分为： 氧化性：O3、PAN、NO2、Cl2等； 还原性：SO2、H2S、CO、甲醛； 酸性：HF、HCl、HCN、SO3、SiF4； 碱性：氨； 无机物：重金属及共氧化物、粉尘、土等； 有机物：乙烯、甲醇、苯、酚； 重金属污染较重：五毒As、Cr、Hg、Cd、Pb。,二.大气污染物毒性 1.对作物直接起破坏作用的大气污染物 （1） 对植物氧化性很强，破坏作用也很强：O3、PAN； （2） 还原性强，对于植物作用：H2S、CO、SO2； （3） 酸性强，破坏作用：HF、HCl、HCN、SO3、SiF4； （4） 碱性

38、：NH3、H2O。 2.非直接起作用的大气污染物 非直接起作用的大气污染物也就是非直接使叶片枯死或产生病斑等，而是影响植物生长量。例如，使光合作用降低，使植物果实变味。,3.阈值 1. 并非大气中有污染物就对植物产生危害，还要达到一定量才发生危害，量化关系很重要。杀虫剂、杀菌剂也要达到一定量才有杀死作用。 LD50、LC50。 阈值：每种污染物对于生物产生用眼能看到的伤害的浓度，单位：ppm，mg/m3，g/dm3。污染物浓度达到阈值才产生危害症状，人的肉眼能看得见。当然，当未表现症状时并不否认植物本身已产生危害，对于生理方面已产生影响。各种污染物对于不同植物都有一定阈值。当然，阈值与环境条件

39、、植物种类（敏感程度）有很大关系。,4.毒性分级 大气污染物对植物毒性机理不同，而是毒性有大差异。根据资料，毒性可分三级： A级：毒性最强，如HF、SiF4、Cl2、PAN、乙烯等，ppb级，当达到几个ppb浓度时，对植物产生危害。 B级：毒性中等，如SOx、硫酸烟雾，HNO3雾等。ppbppm级浓度即对植物有危害。 C级：毒性较弱，如甲醛、H2S、CO、NH3、HCN等，浓度达到数十到数千ppm才产生危害。HCN对人毒性大，但对植物则相反。,第六节 污染物对植物影响,一 污染物侵入植物体的途径 大气污染物侵入植物体主要通过气孔。植物叶片上气孔密度为50300个/mm2。环境条件影响气孔的关闭

40、与张开，因而气孔开闭与危害有密切关系。植物对水溶性污染物的吸收主要通过根部吸收完成的。 二 污染与植物的关系 （一）大气污染与植物的关系分三级： （1）污染物在一定范围内对植物生长发育有刺激作用，对植物生长发育有好处； （2）产生慢性危害（达一定浓度时）； （3） 产生急性危害（高）。,解释： （1）级关系 当大气污染物剂量（浓度时间）较低时，对植物不产生危害（影响），有的反而促进植物生长发育，起类似激素的作用。但认为有两种情况： A 可能是植物所必需元素，如SO2S。 B 一般植物本身含有少量有毒物质，可以在植物体内起分解作用。例如：Al非植物必需元素，但Al3+存在体内，可以使F污染而解毒

41、。 （2） 级关系 当污染物达到较高剂量，超过阈浓度，植物会产生一系列的轻微积累性影响。这种关系反映在各级水平上（植物生物学水平）。,分子水平上：影响E的活性、代谢活性和代谢产物变化。轻度污染的树木、叶片，过氧化E活性增强，酚含量增加。 细胞水平上：影响膜的透性，使细胞内外水分和物质关系失调。 细胞器水平上：影响叶绿体、线粒体。叶绿体变形，光合作用受影响。光合作用降低，呼吸作用加强，叶片变小、黄化，花粉、发芽和花粉管伸长受抑制。个体水平上：生长发育受抑制，生长量降低，产量降低。群落水平上：表现为轻微积累性危害。主要群落发生演化：高大优势树种首先受到危害，然后是矮小的灌木。级关系表现轻微的这种反

42、应多数情况下是可逆的，一旦污染物消失，则危害可以恢复正常。,级关系 当大气污染物的剂量超过一般植物的极限伤害阈值时，便对植物产生严重危害，表现症状为： A.叶绿体解体，细胞崩溃、死亡，叶片组织死亡，产生伤斑，严重时整个叶片枯黄、脱落。 B. 植物生长发育严重受阻，枝条易枯死，甚至不能开花、结果，严重时整个植株枯死。 C.群落水平上，大批植物种类死亡、消失，只有少数抗性特别强的种类生存下来，有时，最后还可能死亡，形成死区；水土流失，生态破坏。 级关系是不可逆的，坏死部分，不易恢复。,（二）从根部表面吸收的污染物能横穿根的中柱，被送入导管。进入导管后随蒸腾拉力向地向部移动。一般认为穿过根表面的无机

43、离子到达内皮层可能有两种通道：第一条为非共质体通道，即无机离子和水在根内横向迁移，到达内皮层是通过细胞壁和细胞间隙等质外空间；第二条是共质体通道，即通过细胞内原生质流动和通过细胞之间想连接的细胞质通道。 三 植物受害的表现类型 当污染物浓度和受害时间（剂量）超过植物忍受能力和解毒能力，就会使植物产生伤害反应。根据出现伤害反应的程度不同分为两类：可见伤害和不可见伤害。,1.可见伤害 在外观上用肉眼可以识别的伤害，称为可见伤害。可见伤害又可分为急性伤害和慢性伤害。 2.急性伤害：指植物在较高剂量的污染物质的短时间作用下，出现伤害症状。浓度大，作用时间短，在外观上可以看见。 急性伤害的症状是：叶片出

44、现小渍状斑点，整个组织坏死，叶片枯萎、脱落，减产严重，对于生态破坏严重；不过出现机率较小。 引起急性伤害的特点： A. 明显的方向性：下风向大气污染的下风； B. 物受害程度与距污染源距离有关:近重,远轻； C. 障碍物可以阻挡污染物扩散； D. 同一个受害区各种植物表现不同症状，不同程度受害。,3.慢性伤害 指植物在较低浓度下，长时间作用下，出现伤害症状。 柑桔：受HF危害，1ppm作用8h和8 ppm作用1h，两种剂量都发生叶片脱落 叶片脱落率：低浓度，长时间：高； 高浓度，短时间：低。 因此，慢性伤害不一定小。,4.不可见伤害 植物在低浓度危害下，外观上难以识别出伤害，症状的存在或在外观

45、上出现伤害症状，以前体内的代谢正发生紊乱或被抑制现象。有人称其为生理伤害或隐蔽伤害。在这种情况下，植物有如下表现：植物生长势较弱，抗病抗虫能力差，光合作用减弱，呼吸作用增强，膜透性增强。从根部表面吸收的污染物能横穿根的中柱，被送入导管。进入导管后随蒸腾拉力向地向部移动,四 植物受害生理生化变化 （1）可溶性糖、a、Pr等方面变化。 Cl2、SO2对北方常见树木，Pra； SO2，苜蓿，Pr含量。 （2）E活性变化 SO2对E影响，CO2固定，E受抑制（气孔保卫细胞），RUDP羧化，在光合作用中固定CO2。 （3）细胞膜透性变化 使细胞膜透性发生紊乱，失去正常功能。,（4） 光合作用变化 使光合

46、作用受抑制，原因是： 1.破坏同化组超微结构，形成坏死伤斑，使同化面积减少，光合强度下降； 2. 阻碍叶绿素的形成，使叶片中叶绿素含量下降； 3.引起气孔关闭（E），引起气体交换受阻。 （1）呼吸作用影响 （2）水分代谢 主要影响蒸腾作用。蒸腾作用下降，则影响根的吸水。 （3）对于其它代谢及E的活性也有影响。,主要污染物引起的伤害 1. 在此主要介绍SO2、NOx、HF、Cl2、O3、NH3等的危害。 (一) SOx，主要是SO2 1. 来源 主要是含S化石燃料，煤、石油等。含S化合物氧化SO2，SO2SO3（12周）。 但当大气中水蒸气多、污染重时，15天，由SO2SO3。 干燥：SO21/2O2SO3,干沉。 潮湿：SO2H2OH2SO3 SO3H2OH2SO4 在中SOx，SO3毒性比SO2大30倍。,2.