水环境毒理学概括课件.ppt

1、11 1、更改、更改PPTPPT背景背景2 2、在、在73-8473-84页增加富营养化内容页增加富营养化内容3 3、删除原、删除原36,3736,37页酶的特性，有点多余，与页酶的特性，有点多余，与介绍的生物转化关系不大介绍的生物转化关系不大4 4、在、在97-9897-98页中对纳米材料水生态毒理学的页中对纳米材料水生态毒理学的研究的不足进行浓缩提炼研究的不足进行浓缩提炼5 5、对格式和字体不正确的部分进行修正、对格式和字体不正确的部分进行修正3第一节第一节 概述概述第二节第二节 污染物在水体中的迁移污染物在水体中的迁移 第三节第三节 污染物在水体中的转化污染物在水体中的转化第四节第四节

2、水环污染物的毒性作用及机理水环污染物的毒性作用及机理 第五节第五节 水体富营养化水体富营养化第六节第六节 纳米材料的水生态毒理学研究进展纳米材料的水生态毒理学研究进展45水体是河流、湖泊、沼泽、水库、地水体是河流、湖泊、沼泽、水库、地下水、冰川和海洋等下水、冰川和海洋等“贮水体贮水体”的总称。的总称。在环境科学中，水体不仅包括水，还包括在环境科学中，水体不仅包括水，还包括水中的悬浮物、底泥及水中生物等。水中的悬浮物、底泥及水中生物等。67 2.水体污染水体污染 是指由于人类活动排入水体的污染物在数是指由于人类活动排入水体的污染物在数量上超过该物质在水体中的本底含量和水体的量上超过该物质在水体中

3、的本底含量和水体的环境容量环境容量，从而导致水体的物理特征、化学特，从而导致水体的物理特征、化学特征和生物特征发生不良变化，破坏了水中固有征和生物特征发生不良变化，破坏了水中固有的的生态系统生态系统，破坏了水体的功能及其在经济发，破坏了水体的功能及其在经济发展和人民生活中的作用。展和人民生活中的作用。8水体污染的原因可以分为三个方面：水体污染的原因可以分为三个方面：改变了水体的自然状况；改变了水体的自然状况；水体质量变劣破坏了原来的用途；水体质量变劣破坏了原来的用途；超过了水体的自净能力。超过了水体的自净能力。9二、水体自净作用及机理二、水体自净作用及机理 1、水体自净作用水体自净作用 自然环

4、境包括水环境，对污染物质都具有一定自然环境包括水环境，对污染物质都具有一定的承受能力，即所谓的承受能力，即所谓环境容量环境容量。水体能够在其环境。水体能够在其环境容量的范围内，经过水体的物理、化学和生物的作容量的范围内，经过水体的物理、化学和生物的作用，使排入的污染物的浓度和毒性随着时间的推移用，使排入的污染物的浓度和毒性随着时间的推移在向下流动的过程中自然降低，称之为在向下流动的过程中自然降低，称之为水体的自净水体的自净作用作用。简单说：水体受到污染后，逐渐从不清洁到清简单说：水体受到污染后，逐渐从不清洁到清洁洁。1011 物理过程物理过程：包括稀释、混合、扩散、挥发、沉淀：包括稀释、混合、

5、扩散、挥发、沉淀等。这一系列过程使污染物浓度得以降低。稀等。这一系列过程使污染物浓度得以降低。稀释和混合是水环境最普遍的现象，又是复杂过释和混合是水环境最普遍的现象，又是复杂过程，在水体自净中起重要作用。程，在水体自净中起重要作用。化学及物理化学过程化学及物理化学过程：通过氧化、还原、吸附、：通过氧化、还原、吸附、凝聚、中和等反应使其浓度降低。凝聚、中和等反应使其浓度降低。生物化学过程生物化学过程：污染物中的有机物，由于水体中：污染物中的有机物，由于水体中微生物的代谢活动而被分解、氧化并转化为无微生物的代谢活动而被分解、氧化并转化为无害、稳定的无机物，从而使其浓度降低。害、稳定的无机物，从而使

6、其浓度降低。12三、水体中主要污染物种类及类型、水体中主要污染物种类及类型 水体中的污染物按其种类和性质一般可水体中的污染物按其种类和性质一般可分为四大类，既分为四大类，既无机无毒物、无机有毒物、无机无毒物、无机有毒物、有机无毒物和有机有毒物有机无毒物和有机有毒物。另外，还有放射。另外，还有放射性物质、生物污染物质和热污染等。性物质、生物污染物质和热污染等。13（一）（一）无机无毒物无机无毒物三种类型：三种类型：一是属于砂粒矿渣一类的颗粒状的物质；一是属于砂粒矿渣一类的颗粒状的物质；二是酸、碱无机盐类；二是酸、碱无机盐类；三则是氮、磷等植物营养物质。三则是氮、磷等植物营养物质。14（二）（二）

7、无机有毒物无机有毒物无机有毒物分为两类：无机有毒物分为两类：一类是毒性作用快，易为人们所注意；一类是毒性作用快，易为人们所注意；另一类则是通过食物在人体内逐渐富集，另一类则是通过食物在人体内逐渐富集，达到一定浓度后才显示出症状，不易为人达到一定浓度后才显示出症状，不易为人们及时发现，但危害一经形成，则就可能们及时发现，但危害一经形成，则就可能铸成大祸，如日本发生的水俣病和痛痛病。铸成大祸，如日本发生的水俣病和痛痛病。15（三）有机无毒物（需氧有机物）（三）有机无毒物（需氧有机物）1、水体中氧污染物的来源、水体中氧污染物的来源 主要来自生活污水、牲畜污水以及屠宰、肉类主要来自生活污水、牲畜污水以

8、及屠宰、肉类加工、罐头等食品工业和制革、造纸、印染、焦化加工、罐头等食品工业和制革、造纸、印染、焦化等工业废水。从排水的量来看，等工业废水。从排水的量来看，生活污水生活污水是需氧污是需氧污染物质的最主要来源，未经处理的生活污水，其染物质的最主要来源，未经处理的生活污水，其BOD5值平均为值平均为200mg/L左右，牲畜饲养场污水的左右，牲畜饲养场污水的BOD5值可能高于生活污水值可能高于生活污水5倍左右。倍左右。162、有机污染物对水体的危害有机污染物对水体的危害 有机污染物对水体污染的危害主要在于有机污染物对水体污染的危害主要在于对渔业水产资源的破坏。水中含有充足的溶对渔业水产资源的破坏。水

9、中含有充足的溶解氧是保证鱼类生长、繁殖的必要条件之一，解氧是保证鱼类生长、繁殖的必要条件之一，绝大部分鱼类只能用鳃以水中的溶解氧呼吸、绝大部分鱼类只能用鳃以水中的溶解氧呼吸、维持生命活动。一旦水中溶解氧下降，各种维持生命活动。一旦水中溶解氧下降，各种鱼类就要产生不同的反应。鱼类就要产生不同的反应。17（四）有机有毒物（四）有机有毒物 这类物质多属于人工合成的有机物质，这类物质多属于人工合成的有机物质，如农药（如农药（DDT、六六六等有机氯农药）、醛、六六六等有机氯农药）、醛、酮、酚以及聚氯联苯、芳香族氨基化合物、酮、酚以及聚氯联苯、芳香族氨基化合物、高分子合成聚合物（塑料、合成橡胶、人造高分子

10、合成聚合物（塑料、合成橡胶、人造纤维）、染料等。纤维）、染料等。18一、污染物进入水体的途径一、污染物进入水体的途径二、污染物在水环境中的分布、转移二、污染物在水环境中的分布、转移三、生物对污染物的吸收三、生物对污染物的吸收四、生物浓缩、生物积累和生物放大四、生物浓缩、生物积累和生物放大19一、污染物进入水体的途径一、污染物进入水体的途径w 1通过大气沉降进入地表水环境通过大气沉降进入地表水环境 降水（湿沉降）降水（湿沉降）或或吸附沉降（干沉降）吸附沉降（干沉降）是空气中的污染物质和过量的是空气中的污染物质和过量的CO2等气体进等气体进入地表水体及产生环境污染的两种途径。入地表水体及产生环境污

11、染的两种途径。2通过下渗进入地下水环境通过下渗进入地下水环境 由于粪池、垃圾填埋场、地下输油管、由于粪池、垃圾填埋场、地下输油管、灌溉、农药等的渗漏以及来自天然污染源的灌溉、农药等的渗漏以及来自天然污染源的海水入侵等原因造成地下水污染。海水入侵等原因造成地下水污染。20 3 3通过地表径流入地表水环境通过地表径流入地表水环境污染物进入地表水环境有以下几种途径：污染物进入地表水环境有以下几种途径：有毒化学物质在化学品生产、排放、流通和使用有毒化学物质在化学品生产、排放、流通和使用过程中，过程中，直接或间接直接或间接被释放于环境，或随废水排入被释放于环境，或随废水排入水体。水体。有毒化学品由于有毒

12、化学品由于突发事故突发事故造成了大量外泄，污染造成了大量外泄，污染水体。水体。有毒有毒有害废弃物有害废弃物处理、处置不当，其中有毒的化处理、处置不当，其中有毒的化学品通过淋溶，渗透等途径进入水体学品通过淋溶，渗透等途径进入水体。21二、污染物在水环境中的分布、转移污染物在水环境中的分布、转移 在流动的河流等水体中污染物会随水的流动向在流动的河流等水体中污染物会随水的流动向下游扩散。非水溶性的污染物进入水体后，会很快下游扩散。非水溶性的污染物进入水体后，会很快的沉降到水体的底部。水体中的污染物还会被水生的沉降到水体的底部。水体中的污染物还会被水生生物吸收或吸附在其表面而进入生物体。在风的作生物吸

13、收或吸附在其表面而进入生物体。在风的作用下，沉降在水体底部的污染物也可以重新在水体用下，沉降在水体底部的污染物也可以重新在水体中悬浮，使污染物混合。中悬浮，使污染物混合。22三、生物对污染物的吸收三、生物对污染物的吸收 哺乳动物哺乳动物对污染物的吸收主要通过三种途径，对污染物的吸收主要通过三种途径，分别是：分别是：经消化道吸收、经呼吸道吸收和经皮肤吸收经消化道吸收、经呼吸道吸收和经皮肤吸收。对于水生生物鱼类，其主要的吸收途径是通过鱼鳃，对于水生生物鱼类，其主要的吸收途径是通过鱼鳃，被动扩散被动扩散是其主要机理。是其主要机理。影响影响污染物进入鱼体的主要污染物进入鱼体的主要因素因素有：有：换气速

14、度（水通过鳃的速度）；换气速度（水通过鳃的速度）；通过鳃瓣的扩散速度；通过鳃瓣的扩散速度；血液流过鳃的速度；血液流过鳃的速度；水体中污水层的厚度与鳃的形状。水体中污水层的厚度与鳃的形状。23 水生植物水生植物对水中的污染物吸收主要通对水中的污染物吸收主要通过根部，浮水和沉水植物与水接触面积较大，过根部，浮水和沉水植物与水接触面积较大，通过植物根、茎、叶的表面都可以吸收污染通过植物根、茎、叶的表面都可以吸收污染物。物。24四、生物浓缩、生物积累和生物放大四、生物浓缩、生物积累和生物放大w 1、生物浓缩生物浓缩 生物浓缩生物浓缩（Bioconcentration）是指生是指生物机体或处于同一营养级

15、上的许多生物种群，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化合从周围环境中蓄积某种元素或难分解的化合物，使生物体内该物质的浓度超过环境的浓物，使生物体内该物质的浓度超过环境的浓度现象，又称生物学浓缩，生物学富集。度现象，又称生物学浓缩，生物学富集。25 生物浓缩的程度用生物浓缩的程度用浓缩系数或富集因浓缩系数或富集因子子（Bioconcen Factor,BCF）来表示，是指来表示，是指生物机体内某种物质的浓度和环境中该物生物机体内某种物质的浓度和环境中该物质浓度的比值。生物浓缩程度的大小与物质浓度的比值。生物浓缩程度的大小与物质本身的性质以及生物和环境因素相

16、关。质本身的性质以及生物和环境因素相关。262、生物积累生物积累 生物积累生物积累（Bioaccumulation）是指生物是指生物在其整个代谢活跃期通过吸收、吸附、吞食在其整个代谢活跃期通过吸收、吸附、吞食等各种过程，从周围环境中蓄积某些元素或等各种过程，从周围环境中蓄积某些元素或难分解的化合物，以致难分解的化合物，以致随着生长发育随着生长发育，浓缩，浓缩系数不断增大的现象，又称生物学积累。生系数不断增大的现象，又称生物学积累。生物积累程度也用物积累程度也用浓缩系数浓缩系数表示。表示。273、生物放大 生物放大生物放大（Biomagnification）是指生态系是指生态系统中，由于高营养级

17、生物以低营养级生物为食统中，由于高营养级生物以低营养级生物为食物，某种元素或难分解化合物在生物机体中的物，某种元素或难分解化合物在生物机体中的浓度随着营养级的提高而逐步增大的现象，又浓度随着营养级的提高而逐步增大的现象，又称为生物学放大。生物放大的结果使食物链上称为生物学放大。生物放大的结果使食物链上高营养级生物机体中这种物质的浓度显著地超高营养级生物机体中这种物质的浓度显著地超过环境浓度。生物放大的程度也用浓缩系数来过环境浓度。生物放大的程度也用浓缩系数来表示。表示。28 由于生物放大作用，进入环境中的污染由于生物放大作用，进入环境中的污染物，即使是物，即使是微量微量的，也会使生物尤其是处于

18、高的，也会使生物尤其是处于高位营养级的生物受到毒害，甚至威胁人类健康。位营养级的生物受到毒害，甚至威胁人类健康。近年来，研究发现近年来，研究发现许多许多环境致癌物质在环境中环境致癌物质在环境中是极其微量的，如是极其微量的，如二噁英二噁英，它具有难降解和，它具有难降解和生生物放大物放大作用，通过食物链转移，导致作用，通过食物链转移，导致人群健康人群健康的危害。的危害。294、生物浓缩系数生物浓缩系数 生物浓缩系数生物浓缩系数（Bioconcentration Factor,BCF）是指生物体内某种元素或难分解的化合是指生物体内某种元素或难分解的化合物的浓度同它所生存的环境中该物质的浓度比物的浓度

19、同它所生存的环境中该物质的浓度比值，可用以表示生物浓缩的程度，又称浓缩系值，可用以表示生物浓缩的程度，又称浓缩系数（数（Concentration Fator）、）、生物富集系数、生物富集系数、生物积累率等。阐述生物浓缩、生物积累和生生物积累率等。阐述生物浓缩、生物积累和生物放大这些现象，都用浓缩系数的值来表示相物放大这些现象，都用浓缩系数的值来表示相应的数量关系。应的数量关系。30一、转化的反应类型一、转化的反应类型 水体中污染物的转化过程十分复杂。水体中污染物的转化过程十分复杂。它包括它包括物理、化学、生物、物理化学、生物物理、化学、生物、物理化学、生物化学化学等基本作用及其综合作用，但在

20、一定条等基本作用及其综合作用，但在一定条件下往往又以某种作用为主。件下往往又以某种作用为主。311.物理作用物理作用 它是指污染物进入水体后改变其物理性它是指污染物进入水体后改变其物理性状、空间位置，而不改变其化学性质，不参状、空间位置，而不改变其化学性质，不参与生物作用的过程。与生物作用的过程。322.化学与物理化学作用化学与物理化学作用 它是指污染物进入水体后，以简单或复它是指污染物进入水体后，以简单或复杂的离子或分子状态随水迁移，不仅在位置杂的离子或分子状态随水迁移，不仅在位置上移动，而且发生了化学性质或形态、价态上移动，而且发生了化学性质或形态、价态上的转化，水质发生了化学性质的变化，

21、但上的转化，水质发生了化学性质的变化，但未参与生物作用。例如，未参与生物作用。例如，酸化、碱化酸化、碱化-中和，中和，氧化氧化-还原，分解还原，分解-化合，沉淀化合，沉淀-溶解，吸附溶解，吸附-解解吸，胶溶吸，胶溶-凝胶凝胶等作用过程。等作用过程。3334（1）生物转化作用生物转化作用 物质在生物作用下经受的化学变化，称物质在生物作用下经受的化学变化，称为生物转化或代谢（转化）。为生物转化或代谢（转化）。生物转化、化生物转化、化学转化和光化学转化学转化和光化学转化构成了污染物质在环境构成了污染物质在环境中的三大主要转化类型。通过生物转化，污中的三大主要转化类型。通过生物转化，污染物质的毒性也随

22、之改变。染物质的毒性也随之改变。35 对于污染物质在环境中的生物转化，对于污染物质在环境中的生物转化，微生微生物物起着关键作用。生物物化的结果既可能促进起着关键作用。生物物化的结果既可能促进转化成毒性强的物质，也可能促进转化成毒性转化成毒性强的物质，也可能促进转化成毒性弱的物质，既有弱的物质，既有恶性转化（生物转化）恶性转化（生物转化）和和良性良性转化（生物解毒）转化（生物解毒）两种作用。例如，两种作用。例如，无机汞无机汞化化合物在微生物作用下，既能转化为合物在微生物作用下，既能转化为毒性更大毒性更大的的有机汞有机汞，也可能在另一类微生物作用下还原成，也可能在另一类微生物作用下还原成毒性较小毒

23、性较小的的单质汞。单质汞。36 绝大多数的绝大多数的生物转化生物转化是在机体的是在机体的酶酶参与参与和控制下进行的。酶是一类由细胞制造和分和控制下进行的。酶是一类由细胞制造和分泌的、以蛋白质为主要成分的、具有催化活泌的、以蛋白质为主要成分的、具有催化活性的生物催化剂。其中，在酶催化下发生转性的生物催化剂。其中，在酶催化下发生转化的物质称为化的物质称为底物或基质底物或基质；底物所发生的转；底物所发生的转化称为化称为酶促反应酶促反应。37 酶的种类很多。根据起催化作用的酶的种类很多。根据起催化作用的场场所所，酶分为，酶分为胞外酶胞外酶和和胞内酶胞内酶两大类。这两大类两大类。这两大类都在细胞中产生，

24、但是胞外酶能都在细胞中产生，但是胞外酶能通过细胞膜通过细胞膜，在细胞外对底物起催化作用，通常是催化底物在细胞外对底物起催化作用，通常是催化底物水解；而胞内酶不能通过细胞膜，仅能在细胞水解；而胞内酶不能通过细胞膜，仅能在细胞内发挥各种催化作用。如多糖水解，在胞外水内发挥各种催化作用。如多糖水解，在胞外水解酶催化下水解成二糖和单糖，而后才能被微解酶催化下水解成二糖和单糖，而后才能被微生物摄入细胞内。二糖经胞内水解酶催化，继生物摄入细胞内。二糖经胞内水解酶催化，继续水解为单糖。续水解为单糖。38 有机物在生物体细胞内的氧化称作为有机物在生物体细胞内的氧化称作为生物生物氧化氧化，并伴随有能量释放。有机

25、物通过生物，并伴随有能量释放。有机物通过生物氧化及其他生物转化，可以变成更小更简单氧化及其他生物转化，可以变成更小更简单的分子，这一过程就是有机物的的分子，这一过程就是有机物的生物降解生物降解。如果有机物降解成如果有机物降解成CO2、H2O等简单无机物，等简单无机物，则为完全降解；否则，为不完全降解。则为完全降解；否则，为不完全降解。39（2）生物放大作用）生物放大作用 在生态系统中的同一食物链上，由于高营在生态系统中的同一食物链上，由于高营养级生物以低营养级生物为基础，某种元素或养级生物以低营养级生物为基础，某种元素或难分解化合物在机体中的浓度随营养级的提高，难分解化合物在机体中的浓度随营养

26、级的提高，而逐步增大的现象，称为而逐步增大的现象，称为生物放大作用生物放大作用。许多。许多有机氯农药和多氯联苯有机氯农药和多氯联苯等都有明显生物放大现等都有明显生物放大现象。象。40 但是，生物放大并不是在所有条件下都能但是，生物放大并不是在所有条件下都能发生。如果生物体通过非吞食方式，从周围发生。如果生物体通过非吞食方式，从周围环境吸收某种元素或难分解的化合物，在体环境吸收某种元素或难分解的化合物，在体内蓄积，使其浓度超过环境中浓度的现象，内蓄积，使其浓度超过环境中浓度的现象，称为称为生物富集作用生物富集作用，又称，又称生物浓缩作用生物浓缩作用。41 其富集程度用其富集程度用浓缩系数浓缩系数

27、来表示，即某元素来表示，即某元素或难分解化合物在生物体内的浓度与生物生长或难分解化合物在生物体内的浓度与生物生长环境中该物质的浓度之比。它与环境中元素的环境中该物质的浓度之比。它与环境中元素的种类和浓度，不同生物的生理特征以及环境因种类和浓度，不同生物的生理特征以及环境因素有关。通常，重金属元素和许多难分解、脱素有关。通常，重金属元素和许多难分解、脱溶性高的有机物具有较高的浓缩系数。溶性高的有机物具有较高的浓缩系数。总之，生物积累、放大和富集可从不同侧总之，生物积累、放大和富集可从不同侧面探讨环境污染物的迁移、转化及可能造成的面探讨环境污染物的迁移、转化及可能造成的危害。危害。42二、影响转化

28、的二、影响转化的因素因素 水体中污染物质的转化是错综复杂的，影水体中污染物质的转化是错综复杂的，影响因素也很多。例如：响因素也很多。例如：水文、水中微生物、水水文、水中微生物、水面上的氧气交换速度、水温、太阳辐射、污染面上的氧气交换速度、水温、太阳辐射、污染物质的性质与浓度、水体的化学性质、时间物质的性质与浓度、水体的化学性质、时间等。等。1.水文水文 一般的污染物进入水体后，利用天然水体一般的污染物进入水体后，利用天然水体扩散加以分布，这种扩散分布情况因每个水体扩散加以分布，这种扩散分布情况因每个水体水文条件不同而异。包括水体的地理特征、形水文条件不同而异。包括水体的地理特征、形态、流速、流

29、量、潮汐、海流等。态、流速、流量、潮汐、海流等。432.水中微生物水中微生物 水体中有机污染物的分解，主要是由于存在水体中有机污染物的分解，主要是由于存在于水中的各种微生物造成的于水中的各种微生物造成的生物化学好气性生物化学好气性分解和嫌气性分解分解和嫌气性分解。也就是说，这种转化在。也就是说，这种转化在很大程度上要受到存在于水中微生物的数量很大程度上要受到存在于水中微生物的数量和种类的支配。特别是对于特定的污染物质和种类的支配。特别是对于特定的污染物质来说，存在着可使它特殊分解的微生物，具来说，存在着可使它特殊分解的微生物，具有重要意义。有重要意义。443.3.水面上的氧气交换速度水面上的氧

30、气交换速度 水中溶解的氧气量对水中溶解的氧气量对自净作用自净作用有很大的有很大的关系，因而从空气通过水面的氧补给速度对关系，因而从空气通过水面的氧补给速度对自净作用很重要。气体交换速度本身，受到自净作用很重要。气体交换速度本身，受到各种因素支配，如大气及水中的氧气压、温各种因素支配，如大气及水中的氧气压、温度、水面状态、水的流动方式。水中含有物度、水面状态、水的流动方式。水中含有物质本身，有些也影响气体交换，例如洗涤剂质本身，有些也影响气体交换，例如洗涤剂在水面形成的泡沫或油膜覆盖水面，都会使在水面形成的泡沫或油膜覆盖水面，都会使气体交换速度大大降低。气体交换速度大大降低。454.水温水温 水

31、温不仅对参与污染物质分解的化学反应水温不仅对参与污染物质分解的化学反应速度有影响，而且对速度有影响，而且对微生物的活动力微生物的活动力也是一也是一个重要因素。另一方面，水温高，水中溶解个重要因素。另一方面，水温高，水中溶解氧饱和量低。但当水温低至水面结冰时，空氧饱和量低。但当水温低至水面结冰时，空气与水面气体交还被隔绝，水中溶解氧因补气与水面气体交还被隔绝，水中溶解氧因补给减少而降低。给减少而降低。465.5.太阳辐射太阳辐射 光的条件与自净作用关系很大，有许多光的条件与自净作用关系很大，有许多污染物在太阳辐射下（特别是紫外线）下能污染物在太阳辐射下（特别是紫外线）下能直接分解，如除草剂五氯酚

32、（钠）等。浮游直接分解，如除草剂五氯酚（钠）等。浮游植物与水中植物与太阳辐射进行光合作用，植物与水中植物与太阳辐射进行光合作用，产生大量氧气，供应有机物分解所需要的部产生大量氧气，供应有机物分解所需要的部分氧。此外，分氧。此外，紫外线紫外线对某些分解污染物的微对某些分解污染物的微生物也有抑制作用。生物也有抑制作用。476.污染物的性质与浓度污染物的性质与浓度 不同的污染物质转化的速度有显著的差异。不同的污染物质转化的速度有显著的差异。如碳水化合物、油脂的分解速度比六六六要如碳水化合物、油脂的分解速度比六六六要快得多。有些污染物质在好气条件下易分解，快得多。有些污染物质在好气条件下易分解，有些在

33、嫌气条件下易分解。当污染物低于某有些在嫌气条件下易分解。当污染物低于某一浓度时，对微生物的活动有促进作用；当一浓度时，对微生物的活动有促进作用；当污染物浓度高于这一浓度，微生物的活动就污染物浓度高于这一浓度，微生物的活动就会受到抑制。会受到抑制。487.7.水体的化学性质水体的化学性质 水体的化学性质对污染物的转化有重要水体的化学性质对污染物的转化有重要影响。影响。酸碱条件酸碱条件不但影响水体中微生物的活不但影响水体中微生物的活性，而且对污染物质的化学反应、迁移、沉性，而且对污染物质的化学反应、迁移、沉淀都有重要的作用。淀都有重要的作用。氧化还原电位氧化还原电位的不同也的不同也能使某些金属发生

34、价态变化，生成不同的化能使某些金属发生价态变化，生成不同的化合物，影响迁移的性质。合物，影响迁移的性质。8.8.时间时间 污染物与水体的混合，水体对污染物的污染物与水体的混合，水体对污染物的稀释稀释以及微生物对有机物的以及微生物对有机物的生物化学分解生物化学分解，都需要时间。都需要时间。49一、水体污染类型及其对生物影响的途径和一、水体污染类型及其对生物影响的途径和方式方式二、水体污染物对人类健康的影响二、水体污染物对人类健康的影响三、水体污染物对水生生物的影响（鱼、藻、三、水体污染物对水生生物的影响（鱼、藻、蚤）蚤）四、水体污染对植物的影响（污灌、水稻）四、水体污染对植物的影响（污灌、水稻）

35、50一、一、水体污染类型及其对生物影响的途径和方式水体污染类型及其对生物影响的途径和方式 水生生态系统处于不断的运动状态。而人水生生态系统处于不断的运动状态。而人类每时每刻都会影响甚至改变水域外境。人类类每时每刻都会影响甚至改变水域外境。人类的生产活动和生活活动所产生的物质，在进入的生产活动和生活活动所产生的物质，在进入水生生态系统后，如果量值达到一定限度，并水生生态系统后，如果量值达到一定限度，并在一定时间内产生直接或间接有害水生生物的在一定时间内产生直接或间接有害水生生物的作用，则称之为作用，则称之为有毒有害物质或污染物有毒有害物质或污染物。引起水体污染的污染物类型及它们对水生引起水体污染

36、的污染物类型及它们对水生生物产生的影响途径与方式不尽相同，但所造生物产生的影响途径与方式不尽相同，但所造成的危害都是一样的。成的危害都是一样的。511.有机污染（城镇生活污水）有机污染（城镇生活污水）城镇生活污水含氮、硫、磷较高，在厌气细城镇生活污水含氮、硫、磷较高，在厌气细菌的作用下，易产生有恶臭的物质，如菌的作用下，易产生有恶臭的物质，如硫化硫化氢氢。这种气体毒性很大，可直接杀死许多种。这种气体毒性很大，可直接杀死许多种类的生物。有机物在水中的矿化或细菌的分类的生物。有机物在水中的矿化或细菌的分解，需要消耗大量的氧气，使水中的解，需要消耗大量的氧气，使水中的溶解氧溶解氧很快下降、严重时溶解

37、氧降至零；存这种条很快下降、严重时溶解氧降至零；存这种条件下，绝大部分种类的水生生物就会窒息、件下，绝大部分种类的水生生物就会窒息、死亡。死亡。522.重金属污染重金属污染 当进入生物体内的重金属达到当进入生物体内的重金属达到阈值浓度阈值浓度时，时，能扰乱或破坏生物的正常生理功能，引起暂能扰乱或破坏生物的正常生理功能，引起暂时或持久的病变，甚至中毒死亡。时或持久的病变，甚至中毒死亡。即使在水体中重金属浓度较低的条件下，即使在水体中重金属浓度较低的条件下，经过食物链作用，浓度也可以经过食物链作用，浓度也可以逐级累积和放逐级累积和放大大（生物浓缩和生物放大）。如无机汞在水（生物浓缩和生物放大）。如

38、无机汞在水中微生物的作用下会转化成毒性更大的甲基中微生物的作用下会转化成毒性更大的甲基汞。汞。533.农药污染农药污染 近近40年来，人工合成农药迅速发展，广年来，人工合成农药迅速发展，广泛应用。残留在农作物、果树、森林、土壤泛应用。残留在农作物、果树、森林、土壤表面的农药经雨水冲刷及其它途径进入水体，表面的农药经雨水冲刷及其它途径进入水体，直接或间接对水生生物产生危害。敏感的鱼直接或间接对水生生物产生危害。敏感的鱼类，会在很低浓度的对硫磷、马拉硫磷影响类，会在很低浓度的对硫磷、马拉硫磷影响下中毒死亡。而尚存的某些忍耐种类如鲫鱼下中毒死亡。而尚存的某些忍耐种类如鲫鱼则出现脊椎骨粘连和扭曲，鱼体

39、严重畸形的则出现脊椎骨粘连和扭曲，鱼体严重畸形的症状。症状。54 另外，有些另外，有些有机氯农药有机氯农药如六六六和如六六六和DDT，不仅毒性大，而且在水环境中残留时间长，容不仅毒性大，而且在水环境中残留时间长，容易在生物体中积累，被水生生物逐次依营养等易在生物体中积累，被水生生物逐次依营养等级而放大。毒物的这种随食物链的级而放大。毒物的这种随食物链的放大作用放大作用对对水生生物构成潜在威胁，特别对位于食物链末水生生物构成潜在威胁，特别对位于食物链末级的生物危害更大。如食肉的鸟类吃了富集了级的生物危害更大。如食肉的鸟类吃了富集了高浓度高浓度DDT的鱼类，可大批死亡。尽管的鱼类，可大批死亡。尽管

40、六六六、六六六、DDT农药早己在许多国家，其中包括中国禁止农药早己在许多国家，其中包括中国禁止生产使用，但实际上目前仍有不少国家和地区生产使用，但实际上目前仍有不少国家和地区继续使用。继续使用。554.4.赤潮赤潮 赤潮的发生机制与日益加剧的赤潮的发生机制与日益加剧的海洋环境污海洋环境污染染关系密切。大量含有关系密切。大量含有氮、磷氮、磷等营养盐类的等营养盐类的有机污水的排放大大刺激了某些单细胞的鞭有机污水的排放大大刺激了某些单细胞的鞭毛藻类，如夜光藻、原甲藻、裸甲藻等急剧毛藻类，如夜光藻、原甲藻、裸甲藻等急剧繁殖和高度密集，很快遍布海湾、河口，使繁殖和高度密集，很快遍布海湾、河口，使这一带的

41、水体改变颜色，恶化水体环境。这一带的水体改变颜色，恶化水体环境。56575859616263646566在水生资源中，鱼类资源具有最大的经在水生资源中，鱼类资源具有最大的经济价值，与人民生活关系最为密切。水体受济价值，与人民生活关系最为密切。水体受到污染后，鱼类首当其冲，受危害程度十分到污染后，鱼类首当其冲，受危害程度十分严重。严重。对我国对我国878878条河流的调查表明，在条河流的调查表明，在9280692806公里河道中，己有公里河道中，己有53225322公里成为鱼虾灭绝的公里成为鱼虾灭绝的臭水。黄河局部河段的污染十分严重，破坏臭水。黄河局部河段的污染十分严重，破坏了鱼类赖以生存的环境

42、。目前的鱼类的规格了鱼类赖以生存的环境。目前的鱼类的规格变小，产量下降。变小，产量下降。6768 许多种类对污染压迫反应许多种类对污染压迫反应敏感敏感，因此，因此，国内外学者常利用底栖动物群落结构的变化国内外学者常利用底栖动物群落结构的变化作为一种良好的水质监测指标。作为一种良好的水质监测指标。在未受污染的河流环境中，底栖动物在未受污染的河流环境中，底栖动物分布较为均匀，种类数量较多。河流受到污分布较为均匀，种类数量较多。河流受到污染后，生物的种类和数量发生变化，底栖动染后，生物的种类和数量发生变化，底栖动物的群落结构也发生相应的改变，一般特征物的群落结构也发生相应的改变，一般特征是是种类数量

43、减少，耐污种类的个体数量增加种类数量减少，耐污种类的个体数量增加。6970717273。85 86 近年来近年来越来越多的纳米材料应用于环越来越多的纳米材料应用于环境治理境治理但是在应用这些纳米材料治理环境但是在应用这些纳米材料治理环境的同时的同时纳米材料也进入了水环境纳米材料也进入了水环境可能会可能会直接或间接影响到水生态系统的各个部分。直接或间接影响到水生态系统的各个部分。虽然纳米材料的疏水性及在天然水体中的强虽然纳米材料的疏水性及在天然水体中的强团聚沉淀作用减轻了纳米材料的生物毒性团聚沉淀作用减轻了纳米材料的生物毒性但是纳米材料对水环境造成的危害还是不可但是纳米材料对水环境造成的危害还是

44、不可忽视的。因此忽视的。因此有关纳米材料及其产品的水有关纳米材料及其产品的水环境行为、毒性机制及对水生生物的毒理效环境行为、毒性机制及对水生生物的毒理效应的研究越来越受到重视。应的研究越来越受到重视。871.1.纳米材料的特性及分类纳米材料的特性及分类 纳米材料平均粒径在纳米材料平均粒径在 100 nm100 nm以下以下其中其中平均粒径为平均粒径为 2020100 nm100 nm的为的为超细粉超细粉平均粒平均粒径小于径小于 20 nm20 nm的为的为超微粉超微粉。纳米材料具有相。纳米材料具有相当大的比表面积当大的比表面积具有许多宏观物体所不具具有许多宏观物体所不具备的新异物理、化学特性备

45、的新异物理、化学特性如体积效应、表如体积效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等。等。88 纳米材料按纳米材料按化学组成化学组成可分为纳米金属、可分为纳米金属、纳米晶体、纳米陶瓷、纳米玻璃、纳米高纳米晶体、纳米陶瓷、纳米玻璃、纳米高分子和纳米复合材料；按分子和纳米复合材料；按材料物性材料物性可分为可分为纳米半导体、纳米磁性材料、纳米非线性纳米半导体、纳米磁性材料、纳米非线性光学材料、纳米铁电体、光学材料、纳米铁电体、纳米超导材料和纳米超导材料和纳米热电材料等；按纳米热电材料等；按应用应用可分为纳米电子可分为纳米电子材料、纳米光电子材料、纳米生物医用

46、材材料、纳米光电子材料、纳米生物医用材料、纳米敏感材料和纳米储能材料等。料、纳米敏感材料和纳米储能材料等。892.2.纳米材料的水环境行为及其可能的毒性机纳米材料的水环境行为及其可能的毒性机制研究制研究一、纳米材料的水环境行为一、纳米材料的水环境行为1 1）团聚作用团聚作用 纳米材料的粒径小、比表面积大、表面纳米材料的粒径小、比表面积大、表面活性高活性高一旦进入水体就很难分散一旦进入水体就很难分散极易发极易发生团聚。生团聚。2 2）吸附作用吸附作用 一般来说一般来说纳米材料表面都带有电荷纳米材料表面都带有电荷如纳米如纳米TiOTiO2 2的零电势点为的零电势点为5.25.2而天然水体的而天然水

47、体的pH pH 一般都高于此值一般都高于此值所以天然水体中纳米所以天然水体中纳米TiOTiO2 2表面都带有负电荷。另外表面都带有负电荷。另外纳米材料拥纳米材料拥有大比表面积有大比表面积可以吸附多种类型的分子。可以吸附多种类型的分子。903 3）生物积蓄生物积蓄 生物降解与生物积蓄是相互联系的生物降解与生物积蓄是相互联系的能在能在生物体内积蓄的纳米材料一般不被生物降解生物体内积蓄的纳米材料一般不被生物降解而目前生产的纳米材料以不可生物降解的居多而目前生产的纳米材料以不可生物降解的居多所以纳米材料在生物体内的积蓄作用不可忽略。所以纳米材料在生物体内的积蓄作用不可忽略。4 4）纳米材料与有机质的相

48、互作用纳米材料与有机质的相互作用 有机质是天然水体中普遍存在的物质有机质是天然水体中普遍存在的物质由由于纳米材料具有较强的吸附性能于纳米材料具有较强的吸附性能所以存在于所以存在于天然水体中的纳米材料极有可能与其中的有机天然水体中的纳米材料极有可能与其中的有机质相互作用质相互作用从而改变纳米材料本身的特性从而改变纳米材料本身的特性进而影响到纳米材料的水生态毒性。进而影响到纳米材料的水生态毒性。915 5）纳米材料的水环境微界面行为纳米材料的水环境微界面行为 由于较强的吸附作用由于较强的吸附作用纳米颗粒会富集在纳米颗粒会富集在天然水体中的各种大颗粒物表面天然水体中的各种大颗粒物表面组成组成微界微界

49、面面且微界面的纳米材料的浓度高于天然水且微界面的纳米材料的浓度高于天然水体中的浓度体中的浓度 ,因此微界面上纳米材料的水环因此微界面上纳米材料的水环境行为会更强烈。同时境行为会更强烈。同时纳米颗粒稳定的吸纳米颗粒稳定的吸附在水体微界面上附在水体微界面上这使得纳米颗粒能够随这使得纳米颗粒能够随着水体悬浮大颗粒物进行长距离大范围的迁着水体悬浮大颗粒物进行长距离大范围的迁移移从而会拓宽纳米材料的水环境毒理学影从而会拓宽纳米材料的水环境毒理学影响范围。另外响范围。另外微界面也是微界面也是污染物迁移转化污染物迁移转化及及最终环境归宿最终环境归宿的重要载体和途径。的重要载体和途径。92二、纳米材料可能的毒

50、性机制二、纳米材料可能的毒性机制 因为纳米材料的多种水体环境行为因为纳米材料的多种水体环境行为所所以其粒径、表面积及表面特征等会发生一系以其粒径、表面积及表面特征等会发生一系列的改变列的改变这些改变均会间接或直接影响到这些改变均会间接或直接影响到纳米材料的纳米材料的水生态毒理效应水生态毒理效应。小粒径、大比。小粒径、大比表面积、特殊的表面结构与特征以及产生活表面积、特殊的表面结构与特征以及产生活性氧化自由基等因素对纳米材料的毒性作用性氧化自由基等因素对纳米材料的毒性作用有重要的影响。一般认为粒径越小、有重要的影响。一般认为粒径越小、比表面比表面积越大积越大纳米材料的毒性越强。纳米材料的毒性越强