生物浓缩机理和模型

1、生物浓缩机理和模型生物浓缩机理和模型一、生物浓缩的定义： 生物机体或处于同一营养级上的许多生物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种群，从周围环境中蓄积某种元素或难分解的化合物，是生物体内该物质的浓度超过环境中化合物，是生物体内该物质的浓度超过环境中浓度的现象，又称生物学浓缩，生物学富集。浓度的现象，又称生物学浓缩，生物学富集。二、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，然后根据血液循环分散至身体的个各部位，被生物的多种组织和器官吸收浓缩。显然，生物的各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污染浓度，生物组

2、织与血液对该物质亲和性的差异以及生物组织对该物质的代谢。如图：qvcb1 qvcb0 k2ct 生物体内某一组织生物浓缩的机理模型血液 vbcb组织 vtct（一）生物体某组织生物浓缩的机理模型 血液组织 血液通过该组织的流量 进入该组织的血中化合物浓度 出该组织血中化合物的浓度 血管和生物组织的体积 化合物在血液中和组织中的浓度 化合物的代谢速率常数 如果在一定条件下，血液流量qv进出生物组织的化合物浓度cb1,cb0恒定，则由物料平衡可得该组织的生物浓缩速率方程：vt=dct/dt=qv(cb1-cbo)-vtk2ct (1-1)dct/dt=qv(cb1-cb0)/vt-k2ct (1-

3、2)将（1-2）式积分可得：ct（t）=qv(cb1-cb0)(1-ek2t)/vtk2 (1-3) 可见，在qv,qvb1,cb0一定时，k2越小，持续时间越长，化合物在该组织中浓缩量越大。当t趋于无穷时： ct( 无穷大)=qv(cb1-cb0)/vtk2 (1-4) 此时生物组织中的化合物浓度，除了与该化合物在该组织中的代谢速率常数有关外，还与进出血液中的化合物浓度差成正比。而（cb1-cb0）恰恰反映了生物组织及血液对化合物亲和性的差异。 事实上，生物组织和血液中的化合物不可能恒定不变的由于生物的代谢作用，生物组织和血液中的化合物浓度都会有变化。（二）生物浓缩模型为了探讨生物浓缩的机理

4、和开展浓缩理论的研究，常用模型来模拟生物浓缩自然过程，如：单一组合模型，食物链组合模型等，下面以水生生物浓缩为例来讨论单一组合模型。 k1 k-1 化合物在水生生物体中的分配水cw生物cf（二）生物浓缩模型 dcf/dt=k1(kcw-k-1cf) (1-5)如果考虑化合物在生物体内降解，则如果考虑化合物在生物体内降解，则dfc=k1(kcw-cf)-(k-1+k2)cf (1-6)其中其中k2为化合物的降解效率常数。为化合物的降解效率常数。当水体足够大时，水体中化合物的浓度当水体足够大时，水体中化合物的浓度cw可视为可视为恒定，将（恒定，将（1-5）积分得：）积分得：cf=k1kcw(1-e-(k1+k-1)t)/(k1+k-1) (1-7)这就是水生生物中化合物的浓度随时间变化的关这就是水生生物中化合物的浓度随时间变化的关系。系。浓缩系数随时间的延