第五章-生物体内污染物质运动过程及毒性课件.ppt

1、20162016年年1212月月2828日日2第五章 生物体内污染物质的运动过程及毒性3生物膜的结构生物膜的结构主要由主要由脂质脂质（主要是磷脂和胆固醇）、（主要是磷脂和胆固醇）、蛋白质蛋白质和和多糖类多糖类组成。另有少量的水和金属离子。组成。另有少量的水和金属离子。4磷脂双分子层既有疏水基团，又有亲水基团。磷脂双分子层既有疏水基团，又有亲水基团。亲水的头部处于水相，疏水的尾部朝向中央亲水的头部处于水相，疏水的尾部朝向中央 。 5生物膜中的蛋白质约占细胞蛋白总量的生物膜中的蛋白质约占细胞蛋白总量的20%30%，它们或是单纯的蛋白质，它们或是单纯的蛋白质,或是与糖、脂结合或是与糖、脂结合形成的结

2、合蛋白。形成的结合蛋白。根据它们与膜脂相互作用的方式及其在膜中的排根据它们与膜脂相互作用的方式及其在膜中的排列部位，可以大体分为两类：列部位，可以大体分为两类：表在蛋白表在蛋白与与内在蛋内在蛋白白 。不同生物膜所具有的不同生物学功能主要是由于不同生物膜所具有的不同生物学功能主要是由于所含膜蛋白的种类和数量的不同。所含膜蛋白的种类和数量的不同。 6生物膜中含有一定的寡糖类物质。它们大多与膜生物膜中含有一定的寡糖类物质。它们大多与膜蛋白结合，少数与膜脂结合。蛋白结合，少数与膜脂结合。糖类在膜上的分布是不对称的，全部都处于细胞糖类在膜上的分布是不对称的，全部都处于细胞膜的外侧。生物膜中组成寡糖的单糖

3、主要有半乳膜的外侧。生物膜中组成寡糖的单糖主要有半乳糖、半乳糖胺、甘露糖、葡萄糖和葡萄糖胺等。糖、半乳糖胺、甘露糖、葡萄糖和葡萄糖胺等。生物膜中的糖类化合物在信息传递和相互识别方生物膜中的糖类化合物在信息传递和相互识别方面具有重要作用。面具有重要作用。7物质通过生物膜的方式物质通过生物膜的方式 1、膜孔滤过、膜孔滤过 2 2、被动扩散、被动扩散 3、被动易化扩散、被动易化扩散 4、主动转运、主动转运 5、胞吞和胞饮、胞吞和胞饮呈现特异性选择；呈现特异性选择；是正常的营养物质及其代谢产物是正常的营养物质及其代谢产物通过生物膜的主要方式。通过生物膜的主要方式。大多数物质通过生物膜的方式。大多数物质

4、通过生物膜的方式。具体以何种方式通过生物膜，主要取决于机体各组织生物膜具体以何种方式通过生物膜，主要取决于机体各组织生物膜的特性和物质的结构、理化性质。的特性和物质的结构、理化性质。8物质从高浓度的一侧，通过膜转运到低浓度的另物质从高浓度的一侧，通过膜转运到低浓度的另一侧。一侧。通过被转运物质本身的扩散作用进行的，是一个通过被转运物质本身的扩散作用进行的，是一个不需要外加能量的自发过程。不需要外加能量的自发过程。许多物质的被动转运过程需要特殊的蛋白载体帮许多物质的被动转运过程需要特殊的蛋白载体帮助。助。9主动转运是在外加能主动转运是在外加能量驱动下进行的物质跨量驱动下进行的物质跨膜转运过程。膜

5、转运过程。主动转运的物质，可主动转运的物质，可以是离子、小分子化合以是离子、小分子化合物，也可以是复杂的大物，也可以是复杂的大分子物质，如某些蛋白分子物质，如某些蛋白或酶等。或酶等。这一过程一般都与这一过程一般都与ATP的释能反应相偶联。的释能反应相偶联。10生物膜法是指用天然材料（如卵石）、合成材料生物膜法是指用天然材料（如卵石）、合成材料（如纤维）为载体，在其表面形成一种特殊的生（如纤维）为载体，在其表面形成一种特殊的生物膜，生物膜表面积大，可为微生物提供较大的物膜，生物膜表面积大，可为微生物提供较大的附着表面，有利于加强对污染物的降解作用。附着表面，有利于加强对污染物的降解作用。 生物膜

6、法生物膜法60年代末期开始出现，主要工艺方法有年代末期开始出现，主要工艺方法有生物滤池、生物接触氧化法等。生物滤池、生物接触氧化法等。11包括吸收、分布、生物转化和包括吸收、分布、生物转化和排泄。排泄。12吸收吸收（1）消化管）消化管： 是吸收污染物质最主要的途径。是吸收污染物质最主要的途径。 一般通过摄取食物和饮水进入体内。一般通过摄取食物和饮水进入体内。 消化管的主要吸收部位在小肠，其次是胃。消化管的主要吸收部位在小肠，其次是胃。 一般污染物脂溶性越强，浓度越高，被消化道吸收越快。一般污染物脂溶性越强，浓度越高，被消化道吸收越快。 另外，由于胃酸的分泌，一些弱碱性的有机污染物在胃中另外，由

7、于胃酸的分泌，一些弱碱性的有机污染物在胃中呈极性离子态，水溶性增强，脂溶性变差，不易被吸收，但呈极性离子态，水溶性增强，脂溶性变差，不易被吸收，但是弱酸性的有机污染物在胃中容易被吸收。是弱酸性的有机污染物在胃中容易被吸收。 13（2）呼吸管）呼吸管吸收大气污染物的主要途径。吸收大气污染物的主要途径。其中的大颗粒部分停留在鼻腔、咽喉等部位，通其中的大颗粒部分停留在鼻腔、咽喉等部位，通过喷嚏、进食、吐痰等排出。过喷嚏、进食、吐痰等排出。细颗粒部分可以进入肺部不易复出，其主要吸收细颗粒部分可以进入肺部不易复出，其主要吸收部位是肺泡。部位是肺泡。肺泡的膜很薄，数量众多，四周布满壁膜极薄、肺泡的膜很薄，

8、数量众多，四周布满壁膜极薄、结构疏松的毛细血管，因此细颗粒中的可溶性部结构疏松的毛细血管，因此细颗粒中的可溶性部分经过肺部毛细血管转运进入血液循环。分经过肺部毛细血管转运进入血液循环。14（3）皮肤）皮肤 ：由于皮肤角质层的阻隔，皮肤吸收污染物的能力由于皮肤角质层的阻隔，皮肤吸收污染物的能力较差，只是一些污染物质进人机体的途径。较差，只是一些污染物质进人机体的途径。一般水溶性强，分子量低的污染物（例如酚、苯一般水溶性强，分子量低的污染物（例如酚、苯胺）才可以通过皮肤吸收。胺）才可以通过皮肤吸收。但是当皮肤毛孔张开时，一些大分子污染物也可但是当皮肤毛孔张开时，一些大分子污染物也可以通过毛孔进入人

9、体。以通过毛孔进入人体。15（1）叶片吸附）叶片吸附 可吸附一些颗粒态污染物，植物叶片越粗糙，比表面积可吸附一些颗粒态污染物，植物叶片越粗糙，比表面积越大，越能吸附大量污染物。越大，越能吸附大量污染物。 一些植物叶片分泌一些油脂性物质，增加了对气态污染一些植物叶片分泌一些油脂性物质，增加了对气态污染物的吸附作用。例如云杉、油松、马尾松能分泌油脂性物的吸附作用。例如云杉、油松、马尾松能分泌油脂性物质，杨梅、草莓等叶片粗糙，比表面积大。物质，杨梅、草莓等叶片粗糙，比表面积大。 对植物而言：主要是叶片吸附、叶孔吸收、对植物而言：主要是叶片吸附、叶孔吸收、根部吸收三个途径根部吸收三个途径16（2）叶孔

10、吸收）叶孔吸收 植物呼吸主要通过叶片气孔进行，大量污染物由此进入植物呼吸主要通过叶片气孔进行，大量污染物由此进入植物体内，例如二氧化硫通过通过气孔进入叶片，被叶植物体内，例如二氧化硫通过通过气孔进入叶片，被叶肉组织吸收，高浓度的二氧化硫能导致气孔的开闭功能肉组织吸收，高浓度的二氧化硫能导致气孔的开闭功能瘫痪；瘫痪； 氟化物、臭氧、光化学烟雾有害成分、一些农药等都能氟化物、臭氧、光化学烟雾有害成分、一些农药等都能通过气孔进入植物体内；通过气孔进入植物体内；17（3）根部吸收）根部吸收 大部分通过植物根部细胞膜的被动扩散吸收，即当外部大部分通过植物根部细胞膜的被动扩散吸收，即当外部污染物浓度大时，

11、可以扩散进入根部细胞，然后通过蒸污染物浓度大时，可以扩散进入根部细胞，然后通过蒸腾作用进入植物全身。腾作用进入植物全身。 但是一般在植物根部累积的污染物浓度最大。但是一般在植物根部累积的污染物浓度最大。 18分布分布 污染物质常与血液中的血浆蛋白质结合污染物质常与血液中的血浆蛋白质结合。这种结合呈可。这种结合呈可逆性，结合与解离处于动态平衡逆性，结合与解离处于动态平衡 。 血脑屏障：高脂溶性低解离度的污染物质，容易通过血血脑屏障：高脂溶性低解离度的污染物质，容易通过血脑屏障，由血液进人脑部，如甲基汞化合物。脑屏障，由血液进人脑部，如甲基汞化合物。 污染物质由母体转运到胎儿体内，必须通过由数层生

12、物污染物质由母体转运到胎儿体内，必须通过由数层生物膜组成的胎盘，称为膜组成的胎盘，称为胎盘屏障胎盘屏障。 有些污染物质可与血液的红细胞或血管外组织蛋白相结有些污染物质可与血液的红细胞或血管外组织蛋白相结合，也会明显影响它们在体内的分布。合，也会明显影响它们在体内的分布。 分布是指污染物质被吸收后或其代谢转化物质形成后，分布是指污染物质被吸收后或其代谢转化物质形成后，由血液转送至机体各组织；与组织成分结合；从组织返由血液转送至机体各组织；与组织成分结合；从组织返回血液；以及再反复等过程。回血液；以及再反复等过程。19排泄排泄排泄是污染物质及其代谢物质向机体外的转运过程。排泄器排泄是污染物质及其代

13、谢物质向机体外的转运过程。排泄器官有肾、肝胆、肠、肺、外分泌等，而以肾和肝胆为主。官有肾、肝胆、肠、肺、外分泌等，而以肾和肝胆为主。1、肾排泄、肾排泄 一般来说，肾排泄是污染物质的一个主要排泄途径一般来说，肾排泄是污染物质的一个主要排泄途径 。 肾小球毛细血管壁有许多较大的膜孔，大部分污染物质肾小球毛细血管壁有许多较大的膜孔，大部分污染物质都能从肾小球滤过都能从肾小球滤过;但是，分子量过大的或与血浆蛋白结但是，分子量过大的或与血浆蛋白结合的污染物质，不能滤过仍留在血液内。合的污染物质，不能滤过仍留在血液内。这就是一些高这就是一些高分子污染物（分子污染物（PCB）长期富积人体的原因。）长期富积人

14、体的原因。202、肝胆、肝胆 污染物质的另一个重要排泄途径，是胆汁排泄。污染物质的另一个重要排泄途径，是胆汁排泄。 胆汁排泄是指主要由消化管及其他途径吸收的污染物质，胆汁排泄是指主要由消化管及其他途径吸收的污染物质，经血液到达肝脏后，与胆汁一起分泌经血液到达肝脏后，与胆汁一起分泌十二指肠十二指肠小肠小肠大肠大肠排出体外的过程。排出体外的过程。 少数是原形物质，多数是原形物质在肝脏经代谢转化而形少数是原形物质，多数是原形物质在肝脏经代谢转化而形成的产物。成的产物。 一般水溶性大、脂溶性小的化合物，胆汁排泄好。一般水溶性大、脂溶性小的化合物，胆汁排泄好。 有些物质由胆汁排泄，在肠道运行中又重新被吸

15、收，称为有些物质由胆汁排泄，在肠道运行中又重新被吸收，称为肠肝循环肠肝循环。21 机体长期接触某污染物质，若吸收超过排泄及其代谢转机体长期接触某污染物质，若吸收超过排泄及其代谢转化，则会出现该污染物质在体内逐增的现象，称为生物化，则会出现该污染物质在体内逐增的现象，称为生物蓄积。蓄积。 机体的主要蓄积部位：血浆蛋白、脂肪组织和骨骼。机体的主要蓄积部位：血浆蛋白、脂肪组织和骨骼。 污染物的蓄积部位与毒性部位不一定相同。污染物的蓄积部位与毒性部位不一定相同。 蓄积部位中的污染物质，常同血浆中游离型污染物质保蓄积部位中的污染物质，常同血浆中游离型污染物质保持相对稳定的平衡。持相对稳定的平衡。 蓄积量

16、是吸收、分布、排泄等的代数和蓄积量是吸收、分布、排泄等的代数和蓄积蓄积22生物富集生物富集生物通过生物通过非吞食方式非吞食方式，从周围环境蓄积某种元素或难降解的物，从周围环境蓄积某种元素或难降解的物质，使其在机体内浓度超过周围环境中浓度的现象。质，使其在机体内浓度超过周围环境中浓度的现象。生物浓缩系数生物浓缩系数(Bioconcentration Factor，BCF) ：影响影响BCF的因素的因素物质性质：降解性、脂溶性、水溶性等物质性质：降解性、脂溶性、水溶性等生物特征：种类、大小、性别、器官、生物特征：种类、大小、性别、器官、生长发育阶段等生长发育阶段等环境条件：温度、盐度、环境条件：温

17、度、盐度、pH、氧含量等、氧含量等23 生物浓缩系数：生物浓缩系数：ebccBCF/Cb某种元素或难降解物质在机体中的浓度某种元素或难降解物质在机体中的浓度;Ce某种元素或难降解物质在机体周围环境中的浓度。某种元素或难降解物质在机体周围环境中的浓度。24生物放大生物放大(Biomagnification)同一食物链上的高营养级生物，通过同一食物链上的高营养级生物，通过吞食吞食低营养级生物低营养级生物富集某种元素或难降解物质，使其在机体内的浓度随营富集某种元素或难降解物质，使其在机体内的浓度随营养级数提高而增大的现象。养级数提高而增大的现象。生物放大并不是在所有条件下都能发生生物放大并不是在所有

18、条件下都能发生生物积累生物积累 (Bioaccumulation Process)生物从周围环境和食物链蓄积某种元素或难降解物质，生物从周围环境和食物链蓄积某种元素或难降解物质，使其在机体中的浓度超过周围环境中浓度的现象。使其在机体中的浓度超过周围环境中浓度的现象。2526 在一个海洋模式生态系统中研究藤胡、牡蛎、蛤、蓝蟹在一个海洋模式生态系统中研究藤胡、牡蛎、蛤、蓝蟹和沙蚕等和沙蚕等5种动物对钛、锰、镉、硒、砷、铬、汞等种动物对钛、锰、镉、硒、砷、铬、汞等10种种重金属的放大作用，发现藤胡和沙蚕的生物放大能力较重金属的放大作用，发现藤胡和沙蚕的生物放大能力较大，牡蛎和蛤次之，蓝蟹最小。大，牡

19、蛎和蛤次之，蓝蟹最小。 生物放大并不是在所有条件下都能发生生物放大并不是在所有条件下都能发生 如汞和银都被脂首鱼积累，但脂首鱼对汞有生物放大作用，如汞和银都被脂首鱼积累，但脂首鱼对汞有生物放大作用，而对银没有。而对银没有。27一、生物转化中的酶一、生物转化中的酶酶酶(Enzyme )：一类由细胞制造和分泌的、以蛋白：一类由细胞制造和分泌的、以蛋白质为主要成分的、具有催化活性的生物催化剂。质为主要成分的、具有催化活性的生物催化剂。28酶的发现酶的发现 1773年，意大利科学家斯帕兰扎尼设计了一个巧妙的实年，意大利科学家斯帕兰扎尼设计了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼中，然后让鹰吞下去。过验

20、：将肉块放入小巧的金属笼中，然后让鹰吞下去。过一段时间他将小笼取出，发现肉块消失了。于是，他推一段时间他将小笼取出，发现肉块消失了。于是，他推断胃液中一定含有消化肉块的物质。但是什么，他不清断胃液中一定含有消化肉块的物质。但是什么，他不清楚。楚。 1836年，德国科学家施旺从胃液中提取出了消化蛋白质年，德国科学家施旺从胃液中提取出了消化蛋白质的物质。解开胃的消化之谜。的物质。解开胃的消化之谜。 20世纪世纪30年代，科学家们相继提取出多种酶的蛋白质结年代，科学家们相继提取出多种酶的蛋白质结晶，并指出酶是一类具有生物催化作用的蛋白质。晶，并指出酶是一类具有生物催化作用的蛋白质。 20世纪世纪80

21、年代，美国科学家切赫和奥特曼发现少数年代，美国科学家切赫和奥特曼发现少数RNA也具有生物催化作用。也具有生物催化作用。29生物转化中的酶生物转化中的酶酶的分类酶的分类胞外酶胞外酶胞内酶胞内酶氧化还原酶氧化还原酶水解酶水解酶裂解酶裂解酶异构酶异构酶合成酶合成酶转移酶转移酶30根据酶的催化反应性质分为：根据酶的催化反应性质分为： 氧化还原酶：如细胞色素氧化酶氧化还原酶：如细胞色素氧化酶 转移酶：如胃蛋白酶、转移酶：如胃蛋白酶、淀粉淀粉酶酶 水解酶：如转水解酶：如转氨氨酶酶 裂解酶：如碳酸酐酶裂解酶：如碳酸酐酶 异构酶：如异构酶：如磷酸磷酸葡萄糖葡萄糖异构酶异构酶 合成酶：如谷氨酰胺合成酶合成酶：如

22、谷氨酰胺合成酶 31耗氧有机污染物质耗氧有机污染物质(Oxygen-Consuming Organic Pollutant ):是生物是生物残体、排放废水和废弃物中的糖类、脂肪和蛋白质等较易生物降残体、排放废水和废弃物中的糖类、脂肪和蛋白质等较易生物降解的有机物质。解的有机物质。生物降解生物降解(Biodegradation)：有机物质通过生物氧化以及其他的生有机物质通过生物氧化以及其他的生物转化，可以变成更小、更简单的分子过程。物转化，可以变成更小、更简单的分子过程。耗氧有机污染物质的微生物降解耗氧有机污染物质的微生物降解32氮的微生物转化氮的微生物转化同化：绿色植物和微生物吸收硝态氮和铵态

23、氮，组成机体中蛋白质、核酸等含氮有机物质的过程。氨化：生物残体中的有机氮化合物，经微生物分解成氨态氮的过程。硝化：氨在有氧条件下通过微生物作用,氧化成硝酸盐的过程。33 反硝化： 硝酸盐在厌氧条件下，通过微生物作用而还原的过程。硝酸盐在厌氧条件下，通过微生物作用而还原的过程。 （1）硝酸盐还原成亚硝酸）硝酸盐还原成亚硝酸 （2）硝酸盐还原成氮）硝酸盐还原成氮（3）硝酸盐还原成亚硝酸盐和氨）硝酸盐还原成亚硝酸盐和氨34氮的微生物转化氮的微生物转化传统水处理理论认为：传统水处理理论认为：氨氮的去除是通过硝化和反硝化两个相氨氮的去除是通过硝化和反硝化两个相互独立的过程实现的，互独立的过程实现的，由于

24、对环境条件的要求不同，这两个过由于对环境条件的要求不同，这两个过程不能同时发生，而只能序列式进行，即硝化反应发生在好氧程不能同时发生，而只能序列式进行，即硝化反应发生在好氧条件下，反硝化反应则发生在严格的缺氧或厌氧条件下。在这条件下，反硝化反应则发生在严格的缺氧或厌氧条件下。在这种理论指导下，传统的生物脱氮工艺都是将缺氧区种理论指导下，传统的生物脱氮工艺都是将缺氧区(或厌氧区或厌氧区)与好氧区分隔开，如与好氧区分隔开，如A/O系统。在好氧区供氧充足，氨氮被硝系统。在好氧区供氧充足，氨氮被硝化菌群氧化成硝酸盐氮，然后混合液进入缺氧段；在缺氧条件化菌群氧化成硝酸盐氮，然后混合液进入缺氧段；在缺氧条

25、件下，反硝化菌利用硝酸盐氮和原污水中的有机物完成反硝化过下，反硝化菌利用硝酸盐氮和原污水中的有机物完成反硝化过程，达到脱氮的目的。程，达到脱氮的目的。35固氮：通过微生物的作用把分子氮转化为氨的过程。通过微生物的作用把分子氮转化为氨的过程。生物固氮在农业生产中的应用生物固氮在农业生产中的应用氮素是农作物从土壤中吸收的一种大量元素，土壤每年因此要氮素是农作物从土壤中吸收的一种大量元素，土壤每年因此要失去大量的氮素。土壤可以通过两条途径获得氮素：一条是含失去大量的氮素。土壤可以通过两条途径获得氮素：一条是含氮肥料；另一条是生物固氮：豆科植物。氮肥料；另一条是生物固氮：豆科植物。好氧根瘤菌好氧根瘤菌

26、36硫的微生物转化硫的微生物转化 硫化：微生物（硫杆菌和硫磺菌）作用下，硫化：微生物（硫杆菌和硫磺菌）作用下，S、H2S生成生成 H2SO4的过程。的过程。反硫化：反硫化： SO42-、SO32-在微生物（脱硫弧菌）作用下，在微生物（脱硫弧菌）作用下，还原生成还原生成 H2S的过程。的过程。由于海水中硫酸盐浓度较高，所以由硫酸盐经细菌作用还由于海水中硫酸盐浓度较高，所以由硫酸盐经细菌作用还原为硫化氢，是海水硫化氢的主要来源。原为硫化氢，是海水硫化氢的主要来源。37 毒物毒物 (Toxicant) 毒物是进入生物机体后能使体液和组织发生生物化学的变化，干毒物是进入生物机体后能使体液和组织发生生物

27、化学的变化，干扰或破坏机体的正常生理功能，并引起暂时性或持久性的病理损扰或破坏机体的正常生理功能，并引起暂时性或持久性的病理损害，甚至危及生命的物质。害，甚至危及生命的物质。毒物与非毒物之间并不存在绝对的界限毒物与非毒物之间并不存在绝对的界限16世纪的瑞士医生和化学家帕拉塞尔苏斯世纪的瑞士医生和化学家帕拉塞尔苏斯 “所有的物质都是毒物，没有物质不是毒物，唯所有的物质都是毒物，没有物质不是毒物，唯一的区别是它们的剂量一的区别是它们的剂量”。 38效应：效应：毒理学把毒物剂量（浓度）与引起个体生理学的毒理学把毒物剂量（浓度）与引起个体生理学的变化，如脑电、心电、血象、免疫功能、酶活性变化，如脑电、

28、心电、血象、免疫功能、酶活性等的变化称为效应。等的变化称为效应。反应：反应：把引起群体的变化，如肿瘤或其他损害的发生把引起群体的变化，如肿瘤或其他损害的发生率、死亡率等变化称为反应。率、死亡率等变化称为反应。39毒作用的分类：毒作用的分类：急性急性(Acute)慢性慢性(Chronic)亚急（或亚慢）亚急（或亚慢） (Sub-acute)半数有效剂量（半数有效剂量（ED50，median effective dose）半数有效浓度（半数有效浓度（EC50，median effective concentration)半数致死剂量（半数致死剂量（LD50，median lethal dose)半

29、数致死浓度（半数致死浓度（ LC50 ，median lethal concentration)40表示方法：半数有效量、半数致死量等。表示方法：半数有效量、半数致死量等。实验方法：口服、灌胃、吸入、皮肤注射。实验方法：口服、灌胃、吸入、皮肤注射。实验动物：小鼠、家兔。实验动物：小鼠、家兔。急性毒作用：急性毒作用：环境污染物一次或环境污染物一次或24小时内多次作用于人或动小时内多次作用于人或动物机体所引起的损害作用。物机体所引起的损害作用。例子：伦敦烟雾、洛杉矶光化学烟雾。例子：伦敦烟雾、洛杉矶光化学烟雾。41慢性毒作用：慢性毒作用：低剂量毒物长期逐渐进入机体，累积低剂量毒物长期逐渐进入机体，

30、累积到一定程度后而致毒。到一定程度后而致毒。表示方法：阀剂量、最高允许剂量。表示方法：阀剂量、最高允许剂量。特点：剂量低、时间长、危害大。特点：剂量低、时间长、危害大。例子：水俣病、骨痛病。例子：水俣病、骨痛病。42毒作用的过程毒作用的过程1、进入体液、进入体液2、毒物与受体进行原发反应、毒物与受体进行原发反应3、引发一系列的病理生理的继发反应、引发一系列的病理生理的继发反应43 毒作用的生物化学机制毒作用的生物化学机制 1 1、酶活性的抑制、酶活性的抑制2 2、致突变作用、致突变作用(Mutagensis) 3 3、致癌作用、致癌作用 (Carcinogenesis)4 4、致畸作用、致畸作

31、用 (Teratogensis)44 致癌物致癌物艾氏剂、苯并艾氏剂、苯并a芘、双（芘、双（2-氯乙基）醚、氯乙烯、氯仿、四氯化碳、氯乙基）醚、氯乙烯、氯仿、四氯化碳、狄氏剂和异狄氏剂、狄氏剂和异狄氏剂、二噁英二噁英、亚硝酸盐、石棉、镉酸盐、砷化物、亚硝酸盐、石棉、镉酸盐、砷化物、放射性核素、霉素、病毒等放射性核素、霉素、病毒等 致畸物致畸物2,4,5-T、二噁英二噁英、有机汞、苯二甲酸酯、砷酸钠、硫酸镉、醋酸苯、有机汞、苯二甲酸酯、砷酸钠、硫酸镉、醋酸苯汞等汞等 致突变物致突变物DDT、2,4-D、2,4,5-T、二噁英二噁英、苯、臭氧、砷酸钠、硫酸镉、亚、苯、臭氧、砷酸钠、硫酸镉、亚硝酸盐

32、、铅盐等硝酸盐、铅盐等45保鲜膜究竟致癌不致癌？保鲜膜究竟致癌不致癌？ “PVCPVC （聚氯乙烯）食品保鲜膜对人体有比较大的危害，（聚氯乙烯）食品保鲜膜对人体有比较大的危害，这种保鲜膜中的有害物质容易析出，随食物进入人体后，这种保鲜膜中的有害物质容易析出，随食物进入人体后，对人体有致癌作用，特别是干扰人体内分泌，引起妇女乳对人体有致癌作用，特别是干扰人体内分泌，引起妇女乳癌、新生儿先天缺陷、男性生殖障碍甚至精神疾病等。癌、新生儿先天缺陷、男性生殖障碍甚至精神疾病等。” 20052005年年1010月月1313日，日，第一财经日报第一财经日报曝出曝出全球禁全球禁用用日韩将致癌日韩将致癌PVCP

33、VC保鲜膜转道中国销售保鲜膜转道中国销售。顿时，。顿时，媒体、塑料业、卫生部门及老百姓便像炸开了锅，纷纷关媒体、塑料业、卫生部门及老百姓便像炸开了锅，纷纷关注注PVCPVC保鲜膜是否致癌。保鲜膜是否致癌。46* *“PVCPVC保鲜膜在常温状态下是较为安全的，只有在加热的情保鲜膜在常温状态下是较为安全的，只有在加热的情况下才可能释放出对人体有致癌作用的物质况下才可能释放出对人体有致癌作用的物质”。* * PVCPVC制成软塑料，比如保鲜膜，就要加入制成软塑料，比如保鲜膜，就要加入40405050的增的增塑剂，增塑剂属于小分子，活动能力比较强，看保鲜膜是塑剂，增塑剂属于小分子，活动能力比较强，看

34、保鲜膜是否对人体有害，要看增塑剂是否对人体有害。否对人体有害，要看增塑剂是否对人体有害。* * 国外禁用国外禁用PVCPVC原因：国外的垃圾处理方式是焚烧。原因：国外的垃圾处理方式是焚烧。PVCPVC焚烧焚烧后释放出氯气，对金属炉有腐蚀作用。此外，焚烧后释放出氯气，对金属炉有腐蚀作用。此外，焚烧PVCPVC释释放出的气体对大气环境有污染。放出的气体对大气环境有污染。 保鲜膜究竟致癌不致癌？保鲜膜究竟致癌不致癌？ 47第六章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应48重金属元素重金属的定义重金属：指相对密度在4.0以上的约60种金属元素或相对密度在5.0以上的45种金属元素。重金属是具有潜在危害的

35、重要污染物，一般指对生物有显著毒性的元素，如汞、镉、铅、锌、铜、钴、镍、锡、钡、锑等，从毒性角度出发，通常把砷、铍、锂、硒、硼、铝也包括在内。目前最关注的是汞、砷、镉、铅、铬。49汞汞性质、分布等性质、分布等液态金属，易挥发；多价态、易转换；有机汞的挥发性大于无机汞，有机汞中又以甲基汞和苯基汞的挥发性最大，湿度越大挥发越强；无机汞中以碘化汞挥发性最大，硫化汞最小。空气中汞含量的大部分吸附在颗粒物上；气相汞的最后归趋是进入土壤和海底沉积物；在天然水体中，汞主要与水中存在的悬浮微粒相结合，最后沉降进入水底沉积物。50汞的来源自然来源汞的来源自然来源岩石风化岩石风化火山爆发火山爆发地热活动地热活动5

36、1汞的来源人为来源汞的来源人为来源化石燃料：热电厂化石燃料：热电厂垃圾焚烧厂垃圾焚烧厂燃煤电厂是大气中全球汞排燃煤电厂是大气中全球汞排放的最大源放的最大源52汞的来源人为来源汞的来源人为来源荧光灯管荧光灯管继电器继电器测压计测压计废电气开关废电气开关废电池废电池温度计温度计53汞与人类健康汞与人类健康汞污染和损害主要有三个特点： 第一：汞污染来源种类众多，涉及多种环境介质； 第二：汞在环境中可通过大气和河流/ 洋流两种介质长距离传输，其长距离传输和远距离沉降特征，使得汞的局地排放可能造成跨界污染，成为区域性问题，甚至对整个全球环境造成影响，成为全球问题； 第三：汞能在一个微小剂量下对人体健康造

37、成损害，并且会通过影响微生物作用对环境造成损害。汞污染的持久性，生物累积性和生物扩大性，使得汞对环境和人体健康具有很大影响。54汞与人类健康汞与人类健康 美国的研究指出，十二分之一或将近5百万名妇女体内的汞含量高于安全标准，每年可能有高达30万名新生儿因为汞污染其智力和神经系统受到影响，而在全球，这一数据可能高达千百万。55水俣病事件水俣病事件 时间地点：1953年日本九州水俣 原因：食用含有甲基汞的鱼 汞污染和汞中毒是一个久远而现实的问题。鉴于此，WHO及各国政府将其列为首先考虑的环境污染物.56我国汞污染的特点我国汞污染的特点 我国是世界第三大汞产国，全球大气汞我国是世界第三大汞产国，全球

38、大气汞12由由中国贡献。具体表现在：中国贡献。具体表现在：（1）用汞量大）用汞量大 集中在化工、电池、电光源和医疗器械行业。集中在化工、电池、电光源和医疗器械行业。（2）排汞量高）排汞量高 包括产品和工艺排放原材料杂质排放包括产品和工艺排放原材料杂质排放（3）污染效应明显）污染效应明显57汞在环境中的迁移转化汞在环境中的迁移转化汞在环境中的主要存在形式：汞在环境中的主要存在形式： 1）大气）大气：气相汞形式，以单质汞为主，含有：气相汞形式，以单质汞为主，含有少量的甲基汞少量的甲基汞 2）湖泊）湖泊：可溶性气态汞、颗粒态的汞、甲基汞：可溶性气态汞、颗粒态的汞、甲基汞和可溶性离子态汞和可溶性离子态

39、汞 3）汞在生物体中的分布）汞在生物体中的分布58汞在土壤中的迁移转化汞在土壤中的迁移转化 土壤中汞形态分为：金属汞、无机结合汞、有机土壤中汞形态分为：金属汞、无机结合汞、有机结合汞结合汞 无机汞：无机汞：HgS、HgO、HgCO3、HgSO4、HgCl2、Hg(NO3)2 有机汞：甲基汞、土壤腐殖酸结合态汞、有机汞有机汞：甲基汞、土壤腐殖酸结合态汞、有机汞农药等农药等 土壤环境的土壤环境的Eh 、pH 决定着汞的存在形态，三价决定着汞的存在形态，三价态相互之间的转化反应为：态相互之间的转化反应为： 氧化作用：氧化作用：Hg0-Hg22+Hg2+ 歧化作用：歧化作用：Hg22+Hg2+Hg0

40、土壤微生物作用：土壤微生物作用：Hg2+Hg059土壤及成分对汞的固定和释放土壤及成分对汞的固定和释放 土壤中汞主要为固定态：主要由于土壤及组分对汞有强烈的表面吸附和离子交换吸附。Hg2+/Hg22+可被带负电的土壤胶体吸附；HgCl3-可被带正电荷的胶体吸附。土壤胶体腐殖酸对汞的吸附比粘土矿物高很多，原因离子汞对含S基团有很高亲和力。 汞在环境中的迁移、转化与环境Eh/pH值有关。Hg2+在含有H2S的还原性条件下将生成极难溶性的硫化汞；当土壤中氧气充足时，HgS可慢慢氧化成亚硫酸汞和硫酸汞。60汞在土壤中的迁移转化汞在土壤中的迁移转化汞的甲基化作用汞的甲基化作用 汞的环境污染问题之所以被人

41、们所重视，不仅因为无机汞的毒性，更因无机汞在微生物的作用下，可转化为毒性更强的甲基汞，而甲基汞又可通过食物链在生物体内逐级富集，最后进入人体。所以无机汞的甲基化问题曾为研究者们广泛关注。61汞在土壤中的迁移转化汞在土壤中的迁移转化 甲基钴胺素有红色和黄色两种，可以相互转换，这两种甲基钴胺素均能与Hg2+（如双醋酸汞）反应生成甲基汞： 以上反应无论在好氧条件还是在厌氧条件下，只要有甲基钴胺素存在，在微生物作用下反应就能实现，故甲基钴胺素是汞生物甲基化的必要条件。 除汞的生物甲基化作用外，有人发现天然水中，在非生物的作用下，只要存在甲基给予体，汞也可被甲基化。Hg2+在乙醛、乙醇、甲醇作用下，经紫

42、外线照射作用可甲基化。62影响无机汞甲基化的因素影响无机汞甲基化的因素 （1）无机汞的形态。研究表明，只有二价汞离子对甲基化是有效的，Hg2+浓度越高，对甲基化越有利。排入水体的其他形态的汞都要转化为Hg2+后才能甲基化。 （2）微生物的数量和种类。参与甲基化过程的微生物越多，甲基汞的合成速度就越快。 （3）温度、营养物。由于甲基化速度与沉积物中微生物活动有关，适当提高水温和增加营养物必然促进和增加微生物的活动，因而有利于甲基化作用的进行。 （4）沉积层中富汞层的位置。在有机质沉积物的最上层和水中悬浮物的有机质部分最容易发生甲基化作用； （5）pH对甲基化的影响。pH较低（5.67，最佳pH

43、4.5)时，有利于甲基汞的生成；pH较高时，有利二甲基汞的生成。由于甲基汞溶于水，pH值较低时以CH3HgCl形式存在，故水体pH较低时，鱼体内积累的甲基汞量较高。63汞的甲基化汞的甲基化甲基汞和二甲基汞之间可以相互转化。它主要决定于环境的pH。当水体pH较高时，汞易生成二甲基汞；pH较低时，汞易生成一甲基汞二甲基汞是挥发性的，可由水体挥发至大气中。在大气中由于紫外线的照射，可光解为甲烷、乙烷和汞。在烷基汞中，只有甲基汞、乙基汞、丙基汞是水俣病的致病性物质。64汞的去甲基化和汞的还原汞的去甲基化和汞的还原 假单胞菌属能够降解甲基汞，也可以将Hg2 + 还原为金属汞。65有机污染物有机污染物 有

44、机卤代物有机卤代物多环芳烃（多环芳烃（PAH）表面活性剂表面活性剂持久性有机污染物持久性有机污染物(POPs)卤代烃多氯联苯（PCBs）多氯代二苯并二恶英（PCDD）和多氯代二苯并呋喃（PCDF）66多氯联苯（多氯联苯（PCBs）结构、性质、用途结构、性质、用途 多氯联苯（多氯联苯（PCBs）是一组由一个或多个氯原子取代联苯分）是一组由一个或多个氯原子取代联苯分子中的氢原子而形成的具有广泛应用价值的子中的氢原子而形成的具有广泛应用价值的氯代芳烃类化合氯代芳烃类化合物物 根据联苯分子中的氢原子被氯原子取代的不同方式，根据联苯分子中的氢原子被氯原子取代的不同方式，PCBs有有209种种同类物。同类

45、物。 PCBs的物理化学性质十分稳定，具有良好的化学惰性、抗的物理化学性质十分稳定，具有良好的化学惰性、抗热性、不可燃性、低蒸汽压、挥发性弱、高介电常数和对金热性、不可燃性、低蒸汽压、挥发性弱、高介电常数和对金属无腐蚀作用等优点；属无腐蚀作用等优点； 作为热交换剂、润滑剂、变压器和电容器内的绝缘介质、增作为热交换剂、润滑剂、变压器和电容器内的绝缘介质、增塑剂、有机稀释剂、杀虫剂、切割油、压敏复写纸以及阻燃塑剂、有机稀释剂、杀虫剂、切割油、压敏复写纸以及阻燃剂等重要的化工产品剂等重要的化工产品,广泛应用于电力工业、塑料加工业、广泛应用于电力工业、塑料加工业、化工和印刷等领域。化工和印刷等领域。6

46、7 大气分布：多氯联苯挥发性小，所以大气中含量少。如美国大气中通常PCBs浓度在110ng/L; 水中分布：多氯联苯水中溶解度小，所以水中浓度低。在水中最大残留量很少超过2ng/L。 土壤：由于PCBs 是一类亲脂性化合物, 所以一旦进入土壤,即被土壤有机质牢固吸附,很难消失,从而造成土壤的PCBs 污染。农业区土壤PCBs 为1. 256. 63 ng/ g , 市区为2. 693. 12 ng/ g ,工业区为0. 249. 39 ng/ g。 生物中分布：植物可以从水中吸收多氯联苯，通过食物链的传递，鱼中也能检测出一定量的多氯联苯.鱼浓度可达17mg/Kg(湿重）。68 PCBs污染最初

47、是在赤道至中纬度地区,然而目前在北极和其它遥远地区都发现了PCBs的“足迹”,这其中大气传输的作用不可轻视。 据报道流入苏必利尔湖的PCBs有85%90%是来自大气沉降,密歇根湖中的PCBs,其大气沉降贡献也有58%63%。 PCBs在大气中的消失途径主要有两种,一是直接光解和与OH-、NO3、O3等自由基作用。这其中尤以OH-的作用最为显著。另一重要途径是雨水冲洗和干、湿沉降。通过这一过程实现了污染物从大气向水体或土壤的转移。69 土壤中的PCBs主要来源于颗粒沉降,有少量来源于污泥作肥料,填埋场的渗漏以及在农药配方中使用的PCBs等。 Haque等人的实验结果表明,PCBs的挥发速率随着温

48、度的升高而升高,但随着土壤中粘土含量和联苯氯化程度的增加而降低。 研究表明,生物降解和可逆吸附都不能造成PCBs的明显减少,只有挥发过程最有可能是引起PCBs损失的主要途径,尤其对高氯取代的联苯更是如此。70 PCBs主要通过大气沉降和随工业、城市废水向河、湖、沿岸水体的排放等方式进入水体。由于PCBs是一种疏水性化合物,从而决定了其在水中的主要存在方式,除一小部分溶解外,大部分的PCBs都是附着在悬浮颗粒物上,并且最终将依照颗粒大小以一定的速度沉降到底泥中,然后随之沉积下去。 因此底泥中的PCBs含量一般要较上面的水体高一、两个数量级以上。71 PCBs是一类稳定化合物,一般不易被生物降解,

49、尤其是高氯取代的异构体。但在优势菌种和其它环境适宜条件下,PCBs的生物降解不但可以发生而且速率也会大幅度提高。 有关PCBs的生物降解在实验室进行得较多,它也是近几年的研究热点。Cl原子数4)的PCBs在有氧条件下则一般被认为是持久性的。72 动物实验表明,PCBs对皮肤、肝脏、胃肠系统、神经系统、生殖系统、免疫系统的病变甚至癌变都有诱导效应。一些PCBs同类物会影响哺乳动物和鸟类的繁殖,对人类健康也具有潜在致癌性。 历史上曾有过几次污染教训,尤以1968年日本北部九州县发生的震惊世界的米糠油事件最为严重,。深刻的教训、沉重的代价使PCBs的污染日益受到国际上的关注。 美国环保局及我国环保部

50、门已把或已建议把PCBs列入优先控制污染物的名单。73多环芳烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,简称PAHs）指两个以上苯环连在一起的化合物，如萘、蒽等。多环芳烃是最早发现且数量最多的致癌物，目前已经发现的致癌性多环芳烃及其衍生物已超过400种，每年排放到大气中的多环芳烃约几十万吨。74天然来源天然来源陆地和水生植物，微生物陆地和水生植物，微生物的生物合成的生物合成森林、草原的天然火灾森林、草原的天然火灾火山活动火山活动土壤PAHs本底值为1001000g/kg；地下水中PAHs的本底值为0.0010.01g/L；淡水湖泊中的本底值为0.010.25g/L。人