环境科学与工程概论第五课.pptx
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- 环境 科学 工程 概论 第五
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1、环境科学与工程概论食品与环境学院张议文办公室:D05-414第五课 污染物(二) 5-1、环境与人类健康 5-2、环境污染物的迁移转化规律 5-3、环境污染物的生态效应 5-4、暴露途径与毒理学研究本章知识点 5-1、环境与人类健康 5-2、环境污染物的迁移转化规律 5-3、环境污染物的生态效应 5-4、暴露途径与毒理学研究本章知识点一、环境与人类健康生命与环境是一个有机的整体,通过自然的生物地化循环,两者保持着和谐的相互适应关系。因某些自然灾害或人为活动使局部环境中某些化学元素过量或不足,就会逐步反映到人体中来,使生物和人群出现各种各样的病变。世界卫生组织最新报告,每年死亡的4900万人中,
2、3/4是由环境疾病所致。一、环境与人类健康影响人体健康的环境因素:化学性因素,如有毒气体、重金属、农药等;物理性因素,如噪声和振动、放射性物质和射频辐射等;生物性因素,如细菌、病毒、寄生虫等。其中化学性因素影响最大,当这些有害因素进入大气、水体和土壤造成污染时,就能对人体产生危害。一、环境与人类健康侵入人体途径: 大气中的有毒气体和烟尘,主要通过呼吸道作用于人体。水体和土壤中的毒物,主要以饮用水和食物的形式经消化道被人体吸收。一些脂溶性的毒物,如苯、有机磷酸酯类和农药,以及能与皮肤的脂酸根结合的毒物,如汞、砷等,可经皮肤被人体吸收。一、环境与人类健康毒物经人体吸收后,通过血液分布到全身。 在某
3、些器官组织中蓄积,如铅蓄积在骨内。 以其原形或代谢产物作用于靶器官,发挥毒性作用。 在体内经过生物转运和生物转化,被活化或被解毒。不少器官如肾脏、胃、肠等,特别是肝脏对各种毒物有生物转化功能。 经肾脏、消化道和呼吸道排出体外,少数可随汗液、乳汁、唾液等排出体外,有的在皮肤的代谢过程中进入毛发而离开机体。二、常见污染物对人类健康的影响(1)大气污染物对人体健康的影响大气污染对人体的危害主要表现为引起呼吸道疾病;降低大气能见度,减少太阳的辐射而导致城市佝偻发病率的增加。二、常见污染物对人类健康的影响(2) 放射性污染对健康的危害在大剂量的照射下,放射性对人体和动物存在着某种损害作用。小剂量照射20
4、年以后,一些症状才会表现出来,主要表现为各种癌症,包括白血病、骨癌、肺癌及甲状腺癌,还可能表现为不同程度的寿命缩短。放射性也能损伤遗传物质,主要在于引起基因突变和染色体畸变。二、常见污染物对人类健康的影响(3)生物性污染对人体健康的危害生物性污染主要是指寄生虫卵、细菌、病毒等病原体,随着粪便、痰、飞沫等排泄物排入环境后,污染空气、土壤、水源等。其危害是造成寄生虫病和某些传染病的流行。二、常见污染物对人类健康的影响三致作用:(一)致突变作用致突变作用是指生物细胞内DNA改变,引起的遗传特性突变的作用。这一突变可以传至后代。具有致突变作用的污染物质称为致突变物:亚硝胺类、苯并(a)芘、甲醛、苯、砷
5、、铅、烷基汞化合物、甲基对硫磷、敌敌畏、百草枯、黄曲霉毒B1等。二、常见污染物对人类健康的影响三致作用: (二)致癌作用致癌是体细胞不受控制的生长。能在动物和人体中引起致感的物质称为致癌物。致癌物根据性质可分为化学(性)致癌物、物理性致癌物(如x射线、放射性核家氧)和生物性致癌物(如某些致癌病毒)。二、常见污染物对人类健康的影响三致作用: (三)致畸作用人或动物在胚胎发育过程中内于各种原因所形成的形态结构异常,称为先天性畸形或畸胎。遗传因素、物理因素(如电离辐射)、化学因素、生物因素(如某些病毒),母体营养缺乏或内分泌障碍等都可引起先天性畸形,并称为致畸作用。三、居住环境对人类健康的影响人的一
6、生大约有2/3的时间是在居室内度过的,住房是家庭成员的生活基地,居住生活是人类经济和社会活动的组成部分。居民的居住水平和居住环境质量是衡量一个国家或地区人民生活水平的指标之一,它直接影响着居民健康。四、影响环境污染物对人体作用的因素(一)剂量1人体非必需元素由环境污染而进入人体的剂量达到一定程度,即可引起异常反应,甚至进一步发展成疾病。对于这一类元素主要是研究制订其最高允许限量的问题。2人体必需的元素当环境中这种必需元素的含量过少,不能满足人体的生理需要这类元素的含量增加过多,也会作用于人体,引起程度不同的中毒性病变。四、影响环境污染物对人体作用的因素(二)作用时间很多环境污染物具有蓄积性,只
7、有在体内蓄积达到中毒阈值时,才会产生危害。随着作用时间的延长,毒物的蓄积量将加大。污染物在体内的蓄积是受摄入量、污染物的生物半衰期和作用时间三个因素影响的。四、影响环境污染物对人体作用的因素(三)多种因素的联合作用环境污染物常常不是单一的,而是经常与其他物理、化学因素同时作用于人体的,因此,必须考虑这些因素的联合作用和综合影响。(四)个体敏感性人的健康状况、生理状态、遗传因素等,均可影响人体对环境异常变化的反应强度和性质。 5-1、环境与人类健康 5-2、环境污染物的迁移转化规律 5-3、环境污染物的生态效应 5-4、暴露途径与毒理学研究本章知识点一、概述外源性污染物进入坏境后,由于自身物理化
8、学性质的决定和各种环境因素的影响,会在空间位置或形态特征等方面发生一系列复杂的变化。这一系列变化过程称之为污染物的迁移和转化,有时也称其为污染物的环境行为或环境转归。定义一、概述1. 对于阐明人类在环境中接触的是什么污染物,接触的浓度、时间、途径、方式和条件等都具有十分重要的环境毒理学意义。2.环境毒理学的许多基本问题在一定程度上也取决于对污染物在环境中的迁移和转化规律的认识。 意义二、环境污染物的迁移污染物的迁移:污染物在环境中发生的空间位置的移动及其引起的富集、分散和消失过程。 迁移方式机械迁移:扩散、搬运物理-化学迁移:最重要的迁移形式生物迁移:生物的吸收、代谢、生长、死亡二、环境污染物
9、的迁移(1)气的机械迁移作用:污染物在大气中的扩散作用和被气流搬运。影响因素:气象条件、地形地貌特征、排放浓度和排放高度等。(2)水的机械迁移作用:污染物在水体中的扩散作用和被水流搬运。影响因素:水文条件、排放浓度和距离排放口距离的远近等。(3)重力的机械迁移作用:污染物和它的搬运载体在重力作用下的迁移运动。粒径比较大的颗粒状污染物经常发生重力的机械迁移作用。机械迁移二、环境污染物的迁移物理化学迁移1. 风化淋溶作用:环境中的水在重力作用下运动时通过水解作用使岩石、矿物中的化学元素溶入水中的过程,其作用的结果是产生游离态的元素离子。 2. 溶解挥发作用:降水、固体废弃物水溶性成份的溶解;3.
10、酸碱作用(常表现为环境pH值的变化) 酸性环境促进了污染物的迁移,使大多数污染物形成易溶性化学物质。 环境pH值偏高时,许多污染物就可能沉淀下来,在沉积物中,形成相对富集。二、环境污染物的迁移物理化学迁移4. 络合作用(改变毒物吸附和溶解的能力):改变了污染物的迁移能力和归宿 5. 吸附作用:发生在固体或液体表面对其他物质的一种吸着作用重金属和有机污染物常吸附于胶体或颗粒物,随之迁移。6. 氧化还原作用:有机污染物在游离氧占优势时会逐步被氧化,可彻底分解为二氧化碳和水;在厌氧条件下则形成一系列还原产物,如硫化氢、甲烷和氢气等。二、环境污染物的迁移生物性迁移概念:污染物通过生物体的吸附、吸收、代
11、谢、死亡等过程而发生的迁移叫做生物迁移。包括:生物浓缩、生物富积、生物放大、生物转化。二、环境污染物的迁移生物性迁移生物浓缩:同一生物个体在其整个代谢活跃期中的不同阶段,机体内来自环境的元素或难分解化合物的浓缩系数不断增加的现象;生物富集:生物机体从周围环境吸收并积累某种元素或难降解的物质,使其在生物体内的浓度超过环境中浓度的现象;生物放大:在同一食物链上,高位营养级生物机体内来自环境的元素或难分解化合物的浓缩系数比低位营养级生物增加的现象。 生物转化:物质在生物作用下发生化学反应,使污染物的毒性发生变化三、环境污染物的转化污染物的转化:污染物在环境中通过物理的、化学的或生物的作用改变形态或者
12、转变成另一物质的过程叫做污染物的转化 ( 一次污染物, 二次污染物) 分类物理转化作用:污染物通过蒸发、渗透、凝聚、吸附以及放射性元素的蜕变实现转化化学转化作用:通过各种化学反应过程发生变化生物转化和生物降解作用:相应的酶系统的催化作用发生三、环境污染物的转化在大气中,污染物转化以光化学氧化、催化氧化反应为主。大气中氮氧化物、碳氢化合物等气体污染物(一次污染物)通过光化学氧化作用生成臭氧、过氧乙酰硝酸酯(PAN)及其他类似的氧化性物质。气体污染物二氧化硫经光化学氧化作用或在催化氧化作用后转化为硫酸或硫酸盐。DDT在大气中受日光辐射很易光分解为DDE和DDD。大气中的转化三、环境污染物的转化在水
13、体中,污染物转化主要通过氧化还原、络合水解和生物降解等作用。 水解:有害物质同水发生反应,不仅使有害物质的性质发生变化,而且也促使这些物质进一步分解和转化。 络合:水中含有各种无机和有机配位体或螯合剂,都可以与水中的有害物质发生络合反应而改变它们的存在状态。 生物降解:在水体底泥中的厌氧性细菌作用下,无机汞会转化为一甲基汞或二甲基汞。水体中的转化三、环境污染物的转化土壤的pH值、湿度、温度、通气、离子交换的能力和微生物的种类等,是污染物转化的依存条件。 如水田土壤中缺乏空气,故大都处于还原状态;旱地土壤因通气性能较好,一般都处于氧化状态。 金属离子的转化受土壤pH值的影响或控制。 许多有机物通
14、过微生物作用分解转化为其他衍生物或二氧化碳和水等无害物。土壤中的转化四、污染物的生物地球化学循环生物合成作用生物(主要是绿色植物)将所吸收的环境化学物质转变成为生物体本身的有机物质的过程。分解作用/矿化作用生物通过代谢作用(包括微生物的分界作用)将生物体的有机物质转化为无机物质或简单的有机物的过程。污染物的生物地球化学循环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。 地质环境和生物体之间的物质循环(生物小循环)四、污染物的生物地球化学循环植物吸收植物吸收/代谢代谢空气、水、土壤中的无机养分空气、水、土壤中的无机养分植物的有机物质植物的有机物质动物吸收动物吸收动物的有机物质动物
15、的有机物质动、植物残体动、植物残体微生物分解微生物分解动物吸收动物吸收/代谢代谢 污染物的地球化学循环四、污染物的生物地球化学循环植物吸收植物吸收/代谢代谢动动,植物残体植物残体中的污染物中的污染物微生物分解微生物分解空气、水、土壤空气、水、土壤 污染物污染物 代谢产物代谢产物植物中的污染物植物中的污染物动物吸收动物吸收动物中的污染物动物中的污染物动物吸收动物吸收/代谢代谢汞循环(mercury cycle)火山活动火山活动化石化石燃烧燃烧 降水降水挥发挥发挥发挥发沉积物沉积物农田风化农田风化和淋溶作和淋溶作用用农药喷洒农药喷洒径流径流(CH3)2HgHg2CH3Hg鱼鱼水生植物水生植物水鸟水
16、鸟工厂工厂汞的废物汞的废物捕鱼捕鱼由河水带走由河水带走(中性中性pH)(酸性酸性pH) 5-1、环境与人类健康 5-2、环境污染物的迁移转化规律 5-3、环境污染物的生态效应 5-4、暴露途径与毒理学研究本章知识点一、污染物的生态效应评价指标一、污染物的生态效应评价指标1、生物个体形态指标:植物株高、根长、生物量等;动物的体长、体重等。2、生理生化指标:污染物对植物、动物、微生物个体(群体)新陈代谢过程的影响,包括对植物的吸收机能、光合作用、蒸腾作用、反应酶的活性与组成、次生物质代谢等过程的影响。生物个体指标一、污染物的生态效应评价指标1.种群密度和大小:出生率-死亡率自然种群的主要生态变化特
17、征2. 种群结构:特征:个体的性别和年龄的分配及各种年龄的个体的估计寿命。生长种群;静止种群;老龄种群生物种群指标一、污染物的生态效应评价指标1.生物多样性指标个体在种内分布的均匀度正常生态系统中,群落的组成多种多样,其多样性指数大,而重复性小。环境污染导致群落中生物种类减少,多样性减少或丧失。2.个体数量变化指标环境污染物质将导致群落中生物种个体数量的变化。生物群落指标一、污染物的生态效应评价指标1. 生态系统结构变化:生产者和消费者的种类组成和比例发生变化。2. 生态系统稳定性变化:不稳定性增加,养分大量损失。3. 生态系统中的生产者、消费者和分解者之间和非生物环境的关系发生改变,以及物质
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