简答环境生物学

1. 1. 生态毒理学定义、研究内容、研究方法、应用领域是什么？生态毒理学定义、研究内容、研究方法、应用领域是什么？ 定义： 研究污染物对活的有机体的毒性效应的学科， 特备是污染物在特定的生态系统内对种 群和群落的毒性效应，包括污染物的迁移途径及其与环境得相互作用。 研究内容： 污染物对生态系统各生物学水平的影响和效应； 环境以何种方式影响污染物的毒 性特征；环境如何影响生物对污染物的反应。 研究方法：野外调查与实验（应该是最重要） ；实验室试验（目前主要） ；模拟实验（计算机 建模及生态系统模拟） 应用：政府立法；生态风险评估；环境质量检测与评价；科学研究 核心：研究污染物-环境-生物之间的关系。 科学问题：剂量-效应关系以及随时间和环境条件的变化。 2. 2.区别：生态区别：生态学是自然生态学，环境生物学环境生物学是污染生态学。 3. 3.污染物的来源污染物的来源：人类生产和生活排放；自然界释放。 类型：类型：化合物/化学品、营养物质/生源物质、生物代谢产物 4. 4.污染物的环境行为污染物的环境行为 吸附/解吸 迁移/扩散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。 方式——机械迁移、物理-化学迁移（最重要） 、生物迁移。 结果——有利：过程中被稀释分散和被微生物分解、转化， 浓度降低，对环境的 毒作用降低甚至消失。 不利：扩大范围、增加复杂性、富集而产生积累性慢性毒性。 分布是指污染物在环境多组分间分布， 包括环境空间的浓度分布及污染物不同形态 （价态、化合态、结构态、络合态） 、相态之间的分配。 转化污染物在环境中通过理化生的作用改变形态或者变成另一种物质的过程。 降解/转化后一般毒性减弱，但也有增加的情况。 5. 5.污染物的地化循环（物质循环）污染物的地化循环（物质循环） 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。 6. 6.影响污染物生态毒性的重要化学性质有哪些？影响污染物生态毒性的重要化学性质有哪些？ a．溶解与分配溶解性分水溶性与脂溶性两个方面。 一般地，具有高水溶性的物质，疏水性低，生物吸附系数高； 具有高脂溶性的物质，疏水性强，生物吸附系数高。 b．分配系数P’ = X0 / Xw（辛醇中浓度 / 水中浓度） 分配系数是指一种有机化合物在水中和沉积物中，有机质之间或水 生生物脂肪之间分配的一个有用指标。其值越大，有机物在脂肪中的 溶解度越大，在水中溶解度越低。分配系数可以用来表示生物活性， 如进入生物体内、富集积累等，与化合物的结构和溶解性有关。 c． 挥发性挥发性决定物质由溶解态转入气相的快慢， 其大小与物质的性质和 水体特征有关，用挥发速率来描述。对水生生物来说，挥发性强的物 质暴露少，但不一定毒性弱。 d．持久性 Vs 降解性降解与水、光、生物、半衰期等有关。 7．污染物进入生物体内和细胞的途径及机制 项 目 途径机制适用物质备注 分为穿透相和吸收相两个不同的阶段， 其中 在第一阶段， 污染物通过简单扩散透过表皮 在第二阶段， 污染物由真皮肤角质层进入真皮， 皮亦通过扩散作用进入乳头层毛细血管， 速 度取决于本身的水溶性 动 物 肺泡上皮细胞和毛细血管内皮细胞组成的 “呼吸膜”很薄，且遍布毛细血管， 血容量 环境中的气态污染物易通过该膜进入呼吸充盈， 不同形态的气态污染物经呼吸系统器官生物体， 吸收的机理不一样， 主要是通过被动扩散进 入 既具有水溶 性又具有脂少见，但亦存在。 溶性的物质，如多数有机磷农 最好是油水药通过完整皮肤 分配系数接引起中毒或死亡 近1的化合物 环境中以气 体、 蒸汽 （主） 和气溶胶 （被）等形式 存在于空气 中的污染物 饮水以及进 入食物链的 污染物 大气污染物 附着在呼吸道内 表面的微粒可能 滞留， 也可能通过 进入淋巴、胃肠 道、 血液等进入生 物体 吸收量与污染物 的浓度、水溶性、 消化道pH等有关 消化 式通过细胞膜而被吸收， 脂溶性易吸收， 水 系统 溶性易解离或不溶于水的不易。 地上 部分 根部 植物 表皮 主要通过植物叶片上的气孔从周围空气中 吸收污染物 大多数污染物在消化管中以简单扩散的方 植 物 包括主动吸收和被动吸收，后者包括吸收、溶解态污染 扩散和质量流动物 有机化合物蒸汽通过植物地上部表皮渗透 而摄入体内 同进入细胞途径 挥发性有机 污染物 单 Cell 由于污染物的化学结构及理化性质不同， 各种组织细胞膜也有其特异性， 所以污染物进入细 胞的方式有很大不同。分类如下： 被动转 运 生物膜不起主动作用，不 消耗细胞代谢能量 具有特定结构的环境污 染物和生物膜中的蛋白 构成载体形成可你复合 体进行转运，生物膜有主 动选择性。 简单扩散：高浓度向低浓度，是脂溶性有机物转运的 主要方式 滤过：是分子直径小于生物膜孔径的水溶性化合物的 主要转运方式 主动运输：低浓度至高浓度，消耗能量，需要载体， 水溶性大分子的主要转运方式。对污染物 排出有重要作用。 异化扩散： 也称协同扩散/促进扩散。 高浓度至低浓度， 不耗能，需载体。 特殊转 运 暴饮作 用/吞 噬作用 由于生物膜具有流动性，因此，对颗粒状物质和粒液，细胞可以通过细胞膜的变 形移动和伸缩，把它们包围起来最后摄入细胞内。 8. 简述污染物在生物体内的行为及其生物学后果。简述污染物在生物体内的行为及其生物学后果。 污染物在生物体内的行为包括生物转运和生物转化。 生物转运是指环境污染物经各种途径和方式同生物体接触而被吸收、分布和排泄等过 程的总称。吸收可以通过呼吸系统、消化系统或者皮肤进行，再进一步通过被动运输、特殊 转运或者胞饮及吞噬作用进入细胞；分布是指污染物进入体内之后所停留的器官组织及系 统；排泄可以通过肾脏、皮肤、呼出气体，或者随胆汁排出。 生物转化是指外源化合物进入生物体后在有关系统酶的催化作用下的代谢变化过程， 一般分为相Ⅰ、Ⅱ两个连续的作用过程。相Ⅰ反应主要类型有氧化、水解、还原等，代表是 羟基化、去氨基和巯基反应，代表酶有YHM、MFO。经过相Ⅰ反应之后，活性基团暴露， 会接着进行相Ⅱ反应，相Ⅱ反应的生成物亲水性一般增强，有利于排出。 （相１反应中氧化反应最重要，可以形成活性基团伙食将活性基团暴露，从而获得二 次反应基团。 降解反应：使原化学物质转变为低毒或者无毒的物质从体内排出。 激活反应：—————————具有亲电性质、导致毒性增强，成为致 突变物或者终致癌物。 ） （相 2 反应也称结合反应，指在酶的催化下，外源性化合物的相1 反应产物或者带有 某些集团的外源性化合物与细胞内物质的结合反应。 底物不一定是相 1 产物；可以与相1 同时进行；大多属于体内活性物质结 合解毒。 ） 生物转化能使一些外援化合物毒性消除或者降低，或者转化成易于排出体外的物质， 从而实现解毒， 如将脂溶性物质变成稳定的水溶性物质排出体外； 但也有一些情况下毒性却 增强，或是富集产生累积毒性，如产生极性亲电物质与生物大分子反应而产生毒性。总之， 生物转化过程极其复杂， 同一种外源化合物可以不同的方式进行转化， 形成不同的代谢产物， 导致不同的生物学效应。 9. . 生物可利用性、生物积累、生物富集、生物放大以及它们