第一章 环境污染物在生态系统中的行为
教学目的与要求
1.阐述环境污染、污染源、污染物和优先控制污染物等基本概念；
2.描述污染物在环境中分布、迁移、扩散、转化等行为；
3.阐释污染物进入生物机体途径、在体内的生物转化、生物浓缩、生物积累、生物放大及其机理；
4.阐述生物对污染物在环境中行为的影响。
重点与难点
污染物在环境中的迁移与转化行为及规律；污染物在生物体内的生物转运、转化、浓缩、积累和放大的机理。
复习（或导入）
环境与我们的正常生产生活密切相关，环境问题的存在也直接影响到我们的生活质量，对环境问题进行深入研究有重要的现实意义，污染物在环境中的赋存状态及行为，直接影响污染物的环境效应，本章通过环境污染概述；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
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教案
物体内的浓缩、积累和放大；生物对污染物在环境中行为的影响等阐述污染物在环境中的行为。
新课内容
第一节 环境污染概述
1、什么是环境污染（Environmental Pollution）？
通常，环境污染主要指人类活动所引起的环境质量下降而有害于人类及其它生物的正常生存和发展的现象。而自然过程引起的同类现象称为自然突变或异常。
2、环境污染的分类
按污染物性质分为：生物、化学、物理污染；
按污染物形态分为：废气、废水、固体废弃物、噪声、辐射污染；
3、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。
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
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学烟雾等。
环境物理效应：物理作用引起的环境效果。如热污染、噪声污染等。
4、污染源（Pollution Source）
工业污染源；农业污染源；交通运输污染源；生活污染源。
5、污染物
1）、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。污染物包括生产性污染物和生活污染物；一次污染物和二次污染物。
2）、二次污染物是指进人大气的一次污染物之间相互作用或一次污染物与正常大气组分发生化学反应，以及在太阳辐射线的参与下引起光化学反应而产生的新的污染物，它常比一次污染物对环境和人体的危害更为严重。
3）、优先污染物（Priority Pollutant）：
指在众多的污染物中筛选出的潜在危险大的作为优先研究和控制对象的污染物，亦称优先控制污染物。
主要针对下列污染物：有毒有机化学污染物、生物难降解性物质、具有生物积累性、三致性的污染物
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6、环境污染的特点：
影响范围大；作用时间长；污染物浓度低、情况复杂；污染容易、治理难
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
1、迁移
1）、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。
2）、污染物进入环境的途径包括：
人类活动过程中无意排放；工业三废；人类活动过程中故意应用。
2、污染物在环境中的迁移方式
1）机械迁移：水的机械迁移作用；气的机械迁移作用；重力的机械迁移作用。
2）物理－化学迁移（污染物在环境中迁移的最重要的形式）。
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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；化学分解、光化学分解、生物化学分解。
3）生物迁移
例：生物通过食物链对重金属的放大积累作用。
3、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；胶体的种类、数量；络合配位体的数量、性质。
二、污染物的形态和分布（Form and Distribution of Pollutant）
1、污染物的形态
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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：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；络合态。
2、污染物的分布
定义：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。
三、污染物在环境中的转化（Transformation of Pollutant）
1、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。
2、转化的形式
物理转化；化学转化；生物转化。
3、转化的结果：
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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。
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。
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。
第三节 污染物在生物体内的生物转运和生物转化
一、生物转运
1、生物转运（Bio－transport or Biotransport）的概念
生物转运：是指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。这些过程都需要通过细胞的膜结构。
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2、污染物透过细胞膜的方式
简单扩散；滤过过程；主动转运；易化扩散；胞饮作用；吞噬作用。
3、污染物的吸收（Absorption of Pollutant）：
污染物的吸收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的过程。
4、污染物的体内分布
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。
5、污染物的排泄
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。排泄的主要途径是通过肾脏进入尿液和通过肝脏的胆汁进入粪便，有的环境污染物还可随同呼出的气体、汁液等排出体外。
二、污染物在体内的生物转化
1、生物转化（Biotransformation）的概念
生物转化指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。
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2、生物转化的过程
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。
3、影响生物转化的因素
1）、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。
2）、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。
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3）、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。
第四节 环境污染物在生物体内的浓缩、积累和放大
一、基本概念：
1、生物浓缩（Bioconcentration）
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，又称生物学浓缩、生物学富集。
2、生物浓缩系数KBCF （Bioconcentration Factor）
KBCF＝物质在生物体内的浓度/物质在环境介质中的浓度
3、生物积累（Bioaccumulation）
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。
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4、生物放大（Biomagnification）
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。
二、生物浓缩系数的测定
1、测定方法：
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，可能时间周期长；动力学方法：节省试验时间，更适合大个体生物。
2、影响因素
生理因素：如生物的生长、发育、大小、年龄
环境因素：如污染物的浓度、化学形态、环境温度、pH值、光照条件及季节
三、影响生物浓缩的因素
生物种的生物学特征；不同组织器官的影响；不同生育期；与性别的关系；污染物的性质；污染物浓度和作用时间；环境条件。
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第五节 生物对污染物在环境中行为的影响
一、生物污染
1、定义
生物污染是指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，这种污染称为生物污染。
1）、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。
水体富营养化的后果：
2）、微生物代谢产物产生的污染
硫化氢、酸性矿水、硝酸和亚硝酸。
3）、微生物毒素
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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、葡萄球菌肠毒素、藻类毒素等。
二、金属的生物转化
小结：
1.污染物赋存状态对污染物的环境学效应影响重大；
2.污染物的迁移与转化对研究和有效治理环境污染具有导向性作用；
3.污染物在生物体内的转运和转化，对污染物在生物体内的浓缩、积累和放大具有直接影响。
作业 思考题P67 6
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