浙大885环境学考点背诵——第七章 生态毒理学

第八章环境污染生态效应
污染物在生态系统中的迁移及转化
一、环境污染物质的迁移
污染物进入生态系统后的迁移，取决于污染物本身的理化性质及环境条件，概括起来，有以下途径：
1 、污染物进入水体后被水生生物吸收或经微生物作用后被水生生物吸收。

吸收方式有食物链上各营养级直接吸收和食物链逐级传递富集，有的经陆生生物，人食用后逐步富集。

循着这一食物链系统受污染物作用的生物的尸体，肢体被微生物分解后又被返回水体进行再循环，有的则沉淀在江河、湖泊、海洋的底泥中。

2 、污染物进入水体，由水体灌溉土壤或直接进入土壤，再由陆生生物吸收进入生物体或是由植物吸收后依食物链逐级传递至食物链中顶级动物和人。

然后被污染生物由微生物分解又回到土壤、水、大气或沉积层。

3 、废气进入大气后被生物呼吸、吸附或沉降到土壤，水中再依 1 、 2 途径循环。

二、污染物在环境中的转化
排入环境的污染物质由于介质的影响及污染物本身的理化性质，其在环境中的转化也将有所不同。

（一）生物性转化
1 ．生物体的积累、富集。

相当一部分污染物进入环境后即被一些生物直接吸收，在生物体内积累起来。

有的则通过不同营养级的传递、运移使顶级生物的污染物富集达到严重程度，可使人体发生严重的疾病。

2 ．生物作用。

有的物质进入环境后因生物的作用而发生物质形态、性质的变化。

3 ．生物吸收、代谢、吸附作用。

相当多的污染物都能被生物吸收。

这些物质进入生物体内在各种酶系参与下发生氧化、还原、水解、络合等反应。

有的毒物经过这些过程转化成无毒物质，有的毒性反而增强。

（二）化学转化
1 ．中和置换反应。

污染物进入生态系在水溶液中稀释，溶解后多呈离子态，所以很容易和环境中酸、碱性物质起中和置换反应。

2 ．氧化还原作用。

有的物质排入环境中发生氧化还原反应。

3 ．光化学反应。

许多农药化合物、氮氧化物、碳氢化物在太阳光作用下发生一系列化学反应，产生异构化、水解、置换、分解、氧化等作用。

（三）物理变化
毒物或污染物质在环境中可以发生渗透、凝聚、蒸发、吸附、稀释、扩散、沉降及放射性蜕变等一个或若干个物理变化。

第三节环境污染物的生态毒效应
一、基本概念介绍
（一）毒效应
毒物分子与某些作用器官的特异部分即受体之间相互作用，产生一系列反应的结果，称为毒效应。

（二）靶子
污染物进入机体后，对机体各器官组织并不是产生同样的毒作用，而是只对部分器官组织产生直接或间接的毒作用。

靶子就是指污染物作用于生物机体的部位。

（三）蓄积
当人和动物长期摄入小剂量污染物质的时间间隔和剂量超过机体解毒和排泄的能力时，则导致该污染物在体内的蓄积，从而引起毒性作用。

（四）危害性
污染物质在与机体接触或使用过程中，有引起中毒的可能性。

（五）危险性
又称危险度，是一种统计学概念，指引起接触生物损害的预期频率。

（六）安全性
某种污染物按一定数量或方式使用，不致引起生物机体损害的实际肯定性。

（七）暴露
靶子所接触的特定污染物的化学和物理因素的总和。

二、致毒效应机理
植物致毒效应机理
1. 污染物质在植物体内转归
污染物在环境中处于离子态或是吸附在土壤表面，可被置换的离子均可以被植物根系所吸收。

这类吸收有主动吸收和被动吸收。

毒物被植物吸收后，有的不进入植物细胞即通过气孔、根系被排出体外。

有毒物质进入体内后主要靠细胞胞间连丝等作用实现了在细胞间和体内的迁移。

污染物进入根、叶、茎后，一部分就停留、积累在根、叶、茎处。

另一部分则是通过木质部导管随溶液流向植物各部位。

毒物进入植物体各组织与运输过程中也发生生物转化。

在这一过程中有的毒物被水解，毒性减弱或消失，有的则通过一系列降解后为植物所利用；有的经生物转化后毒性反应加强。

多数离子态毒物在与植物体内有机分子结合后对植物起某种损害作用。

植物没有特定排泄系统，活的植物对于金属、类金属的排出往往是通过根系排出，有的是通过叶面呼吸带走或是其他方式排出（包括枯枝落叶），所以有害物质排出较少，毒性更易于在各组织积累。

2 ．污染物对植物的危害机制
植物的能动性很差，当环境物质浓度，尤其是土壤与水域中物质浓度达到一定值后，这些物质都将涌进植物体内，它们有的是植物所必须的，但量多则危害；有的则是明显有害；有的在某个量值时对植物无害，但在食物链传递上却对高营养级生物产生危害，这些需视植物和物质种类，量值大小等而定。

•动物致毒效应机理
1. 污染物在动物体内的吸收、分布、排泄
（ 1 ）侵入和吸收
污染物主要经呼吸道和消化道侵入动物体，也可经皮肤或其他途径侵入。

空气中的气态毒物或悬浮的颗粒物质经呼吸道被吸收。

水和土壤中的有毒物质，主要是通过饮用水和食物经消化道被动物体吸收。

（ 2 ）分布
污染物质经上述途径进入动物或人体内后很快就通过血液、淋巴系统、体液等输送到各组织中去，且分布到各器官组织的速率与器官的血流量、毒物穿过毛细血管床渗透进入该组织细胞的难易程度、以及该组织对毒物的亲和力有关。

体内各组织细胞的膜结构和细胞的成分不同，毒物在不同组织中的分布有很大差异。

毒物在体内的分布是随时间变化的，有时出现再分布现象。

毒物分布比较集中的部位，与毒作用部位可能相同，也可能不同，与有毒物质的性质有关。

（ 3 ）排泄
污染物的体内排除，对毒效应是极重要的。

排除快，毒效应小。

相反，如果污染物在体内存留时间延长，潜在的毒效应就大。

污染物或其代谢产物，通过多种途径排出体外。

绝大多数非气态或非挥发性化合物，主要经肾排出。

气态和挥发性物质，经肺由呼气排出。

毒物在排出过程中，可在排出的器官造成继发性损害，成为中毒表现的一部分。

2 ．污染物对动物的毒害机制
由于机体在化学和物理学上的复杂性、多样性，不同污染物的毒害机理多种多样。

污染物对生物的作用因环境条件、生物种类、生长发育情况，性别和年龄而不同，应具体情况具体分析。

总的来说，从毒作用的分子机理看有以下三类：①毒物与靶分子的不可逆作用而引起的毒作用。

②毒物与靶分子的可逆作用而引起的毒作用。

③毒物在生物系统中物理性蓄积而引起的毒作用。

第四节影响污染物毒作用的因素
污染对生物体的危害性质和程度，主要取决于以下一些因素：
一、剂量
污染物能否对生物体产生危害以及其危害的程度，主要取决于污染物进入生物体的“剂量”。

二、作用时间
很多环境污染物具有蓄积性，只有在体内蓄积达到中毒阈值时，才会产生危害。

因此随着作用时间的延长，毒物的蓄积量将加大。

第五节研究方法
为了探讨环境污染与生态效应的关系，必须运用物理学、化学、生物学领域的先进技术方法以了解外界环境因素的物理、化学和生物学作用，同时，又必须广泛地应用生理、生化、病理、
毒理和临床学科的有关知识，以阐明机体受到外界环境影响时所引起的种种变化。

因此其研究的方法很多：
一、现场调查方法
现场调查法包括生态学研究和流行病学调查。

（一）生态学研究
生态学的方法是作为掌握生态系统的自然现象的方法、就是观察物质（有机物质和无机物质）及其能量在生态系的各个组成部分之间的迁移转化，阐明某一局部地区以至整个地球范围内生态系统的相互依存，相互作用的关系。

（二）流行病学调查
流行病的调查是了解某一地区环境污染对居民健康状况、患病率、死亡率等危害情况的统计，为制定污染物的安全浓度提供科学依据。

根据调查的因果关系和时间先后可分为两类。

一类是回顾性调查，是调查人群中已经发生的某种疾病，追溯过去有无可疑的共同病因和发病的性质，是在病例发生后从果到因的调查。

另一类是前瞻性调查，是将一个范围明确的居住区的居民划分为某一污染因素的接触组与对照组，在一定期间追踪观察和比较两组的健康差异和发病死亡情况，是从因到果的调查。

二、实验研究方法
为了深入地阐明环境污染对机体的作用，必须在严格控制的实验室条件下，进行环境污染物对机体和其它生物系统影响的观察，即采用毒理学的研究方法。

毒理实验包括急性、短期和长期毒性实验，以及致癌、致突变和致畸实验。

（一）急性毒性实验
急性毒性的定义是在 24 小时内一次或多次给药后短时间内所发生的不良作用。

当不具备测试物质的毒性资料时，急性实验可用于对该化学物的相对毒性进行分析，研究其作用的类型及特殊毒效应，以及确定是否存在种系差别。

（二）短期毒性实验
短期毒性实验，又称亚急性或亚慢性毒性实验，是研究实验动物在多次给以受试物时所引起的毒作用，试验期通常为动物生命期的1/30 ～1/10。

通过实验，了解受试物有无蓄积作用，试验动物对该物质能否产生耐受性，初步估计出现毒性作用的最小剂量和不出现毒作用的最大剂量。

确定是否要进行长期毒性试验，并为长期毒性试验的剂量分组和指标选择提供依据。

（三）长期毒性实验
是观察试验动物长期摄入受试物产生的反应。

所谓长期，是指试验动物整个生命期的大部分或终生，有时可包括若干代的试验。

通过长期毒性试验，了解短期试验所不能测得的反应，确定最大无作用剂量，为制订环境允许量提供依据。