第7章 环境生物地球化学特征 与健康长寿
环境健康学概论
第一章绪论环境健康学:研究环境中的物理、化学、生物、社会以及心理社会因素与人体健康的关系,提示环境因素影响健康的发生、发展规律,为充分利用对人群健康有利的环境因素,消除和改善不利的环境因素,提出卫生要求和预防措施,并配合有关部门做好环境立法、卫生监督以及环境保护工作。
环境健康学的基本原理①生态平衡原理②剂量效应关系和剂量反应关系③敏感人群④微量元素的健康效应生命体内的微量元素具有以下特点:(1)相对性。
(2)低浓度。
(3)普存性。
(4)重要性。
(5)相关性。
⑤环境因素的联合作用:相加作用、独立作用、协同作用、拮抗作用⑥健康影响的类型(1)直接暴露引起的疾病:即环境中的毒物(污染物)经呼吸道、消化道或皮肤进人机体,可能引起多种疾病。
急性中毒(大剂量、一次或短时间内暴露于毒物,引起全身性病理改变)慢性中毒(小剂量、多次或长期暴露于毒物,引起全身性病理改变)(2)致敏性(3)致癌⑦发病规律潜伏期、时间-剂量关系与效应-反应关系、易感性、细胞对暴露的反应(细胞应激反应、细胞应激蛋白反应)环境健康学的主要研究方法1、环境流行病学方法2、环境毒理学方法:急性毒性实验、亚慢性和慢性毒性实验、蓄积性毒性实验、致癌实验、致畸实验、致突变试验。
第二章大气环境与人体健康人体健康:人的身心及社会生活处于健康状态。
一、大气概述1、大气的组成:➢恒定组分:氮78.09%,氧20.95%,氩0.93%,微量的氖、氦、氪、氙、氡等稀有气体。
➢可变组分:二氧化碳(0.02%-0.04%)和水蒸气(<4%)➢不定组分:1、自然界的火山爆发、森林火灾、海啸、地震等暂时性的灾难所引起的,由此形成的污染物有尘埃、硫、硫化氢、硫氧化物、氮氧化物盐类及恶臭气体。
一般说来,这些不定组分进入大气中,可造成局部和暂时性的污染;2、由于人类社会生产的发展,城市增多与扩大,人口密集,或由于城市工业布局不理,环境管理不善等人为因素,使得大气中增加或增多了某些不定组分,如煤烟、尘硫氧化物、氨氧化物等,这是空气中不定组分的最主要来源,也是造成空气污染的主要根源。
生命科学第七章生态与环境——生命世界的和谐生存-PPT课件
水体——人类的垃圾桶
• 水体污染:污染物流入水体,地表径流 • 水体富营养化:含磷洗涤剂、化肥、生活污 水、工业污水 • 赤潮:富集后,小球藻等引起危害大(毒素、 阻碍光合、减少溶解氧)
土地在呼救
• 地球陆地面积: 1.48 亿 km2 ,可利用 1.34 km2,其 中耕地占10.8%,放牧地占22.3% • 土地与人口的矛盾: -人均土地面积减少,1975年为0.31hm2,2000年为 0.15 hm2; -水土流失:土壤变薄 -每年沙漠化面积大 600万hm2,世界沙漠化的面积占 陆地的1/3。 • 土壤污染:工业污染、酸雨、生活污染、农药
生态系统种类
• • • • • 生物圈 20km 陆地生态系统:森林、草原、山地、农田 淡水生态系统:河流、湖泊、水库 海洋生态系统:海岸、河口、浅海、大洋 据人类干预程度:自然、半自然(农田)、 人工(城市)
能流
• 辐射能、化学能、机械能、电能、生物能 • 热力学定律: -热力学第一定律:能量守恒 -热力学第二定律:能量传递方向活转换效率, 熵:系统热量被温度除后的商。 在封闭系统中,熵增大;开放系统中熵变化。 生态系统中:通过光合,引入负熵,通过呼吸把正熵转 出环境。熵增大的过程是老化的过程。
能量转化效率活生态金字塔
• • • • 能量转化效率:一级固定能量与前一级能量之比 十分之一定律:十分之一被转化,之九被消耗 生态效率:各能级之比 生态金字塔:塔型分布
生态系统物质循环
• 循环的基本原理:物质不灭和质能守恒。 • 生物地球化学循环:气相型(大气、海洋)、沉积型 • 地质大循环:大气圈、水圈、岩石圈、土壤圈、生物圈——闭合 循环 • 生物小循环:元素经吸收、同化、异化、回归自然界——开放式 循环 • 生物浓缩:生物体内浓度高于环境——生物富集 • 碳循环、氮循环 • 水循环:植物95%的水蒸腾,5%光合作用和维持渗透压。 • 冰川周转期:8600年,地下水:5000年,江河:11.4天,植物: 2~3天。丰茂的森林截流量自然蓄水量
七年级科学上册 第七章 生物多样性保护生物多样性课件 华东师大版
食用价值:许多野生生物我营国养农丰业富科,技味工
直
道鲜美,是上作等者食以品野生的雄性不 药用价值:许多野育生水生稻物作能为为原人始类母提本供
接
工业原料:食品、决医了药世、界化三工分及之制一造人等 许多工业都要口以的生吃物饭为问原题料。。
科研价值:仿生学、动植物品种的改良 都需要野生生物。
野生生物的灭绝或严重减少将导致生态系 统稳定性的破坏,甚至造成生态灾难。
潜价值在使用
• 对大量的野生生物,我们目前尚不清楚它们的 使用价值,但是它们具有巨大的潜在使用价值。
无名小草 (今天)
克癌药 (明天)
潜在使用价值
潜在使用价值指目前尚未被人发现的使用 价值。目前绝大多数野生生物的使用价值都未 被人充分发掘出来。如果一种生物灭绝了,它 的任何使用价值都将永远找无法得到了。
3 科研价值 4 美学价值
间接使用价值
间接使用价值指生物多样性具有重要的生 态功能。
动物需要以特定的生物为食物,同时它的 发展又需要相应的生物来制约它;植物需要特 定的动物来为它传粉、散播种子,还需要各种 微生物将不能利用的有机物分解为无机盐以便 重新利用。各种生物共同维持生态系统的结构 与功能。
野兔、狼等多种野生动物!
风潇潇兮易水寒 众生一去兮不复还
工业革命以来,数百种动物因过度捕杀而遭灭顶之灾
当地球上最后一只老虎在人工林中徒劳 地寻求配偶; 当最后一只未留下后代的 鹰从污浊的天空坠下大地; 当麋鹿的最后一声哀鸣在干燥的沼泽地上空回荡…… 人类也就看到了自己的结局。
我们
在保护生物的多样性上能做什么?
平均每年以200万公顷的速 度增加,16.7%的国土已被 风蚀沙化。
环境污染对生物圈的影响
初中生物人体健康与生态环境知识点归纳
初中生物人体健康与生态环境知识点归纳人体健康与生态环境是初中生物课程中重要的知识点之一。
学习这一知识点,可以帮助学生了解人体与环境之间的相互作用关系,提高环保意识,促使学生养成良好的生活习惯。
本文将对初中生物人体健康与生态环境的知识点进行整理归纳。
首先,我们来了解人体健康方面的知识点。
人体健康是人类生存和发展的基础,对于初中生来说,掌握以下内容是非常重要的。
首先是营养与健康。
人体需要摄取多种营养物质,包括碳水化合物、脂肪、蛋白质、维生素和矿物质等。
缺乏某种营养物质会导致各种健康问题,比如维生素C 缺乏会引发坏血病,钙缺乏会导致骨质疏松等。
因此,合理搭配饮食,保证摄入足够的各种营养物质对于人体健康至关重要。
其次是运动与健康。
适度的运动可以促进心血管、呼吸系统和消化系统的健康,增强肌肉力量和协调能力,提高身体素质。
青少年应每天进行适量的体育锻炼,如慢跑、游泳、跳绳等,同时减少长时间坐姿活动,以免引发身体不适和肥胖等问题。
再者是心理健康。
初中生正处于生长发育期,面临各种学习和社交压力。
良好的心理健康是保持身体健康的重要条件之一。
孩子们可以通过与家人、朋友的交流、参加各种活动、学习放松技巧等方式来调节自己的情绪,保持愉快、积极的心态。
除了人体健康,了解生态环境及其与人类生活的关系也是十分重要的。
以下是一些相关知识点。
生态环境是指生物和非生物因素在一定范围内相互作用形成的生活环境。
生态环境稳定对人类的生存和社会经济发展至关重要。
第一个知识点是资源保护与利用。
资源是指人类生产和生活所需要的各种自然物质,包括水资源、能源、土地等。
资源有限,我们应该合理利用、节约资源,比如开发可再生能源、制定合理的节水措施、推行循环经济等。
第二个知识点是环境污染与减排措施。
工业化和城市化的过程中,人们大量释放包括废气、废水和固体废物等污染物,导致大气、水体和土壤等环境污染严重。
为了改善环境质量,我们应该采取一系列的措施,如减少工业污染排放、推广清洁能源汽车、垃圾分类等。
《环境生物技术》课程笔记
《环境生物技术》课程笔记第一章:环境生物技术的生物学基础1.1 我们与微生物微生物是地球上最古老、最普遍、最丰富的生物群体。
它们存在于自然界的每一个角落,包括土壤、水体、空气、极端环境等。
微生物在地球生态系统中扮演着重要的角色,如参与物质循环、维持生态平衡、影响气候变化等。
人类与微生物的关系密切,微生物在人类的健康、食品、医药等领域具有重要作用。
1.2 微生物的特点微生物具有体积小、表面积大、繁殖速度快、适应能力强等特点。
这些特点使微生物在环境治理中具有独特的优势,如高效降解污染物、快速修复受损环境等。
微生物的多样性丰富,包括细菌、放线菌、古菌、蓝细菌、真菌、原生动物、后生动物等。
1.3 微生物与环境污染治理微生物在环境污染治理中具有重要作用。
它们可以通过生物降解、生物转化、生物吸附等途径去除环境中的污染物。
此外,微生物还可以用于生物修复技术,修复受污染的土壤、水体和空气。
微生物在污水治理、固体废物处理、有机废气处理等方面具有广泛应用。
1.4 如何观测微生物观测微生物的方法有很多,如显微镜观察、染色技术、分子生物学技术等。
其中,显微镜是观察微生物最常用的工具,包括光学显微镜、电子显微镜等。
染色技术可以帮助我们更清晰地观察微生物的形态和结构。
分子生物学技术如PCR、DNA测序等可以用于分析微生物的遗传信息和种群结构。
1.5 细菌的结构和性质细菌是原核生物,其基本结构包括细胞壁、细胞膜、细胞质、核糖体等。
细菌具有多种形态,如球形、杆形、螺旋形等。
细菌的营养方式多样,有的可以通过光合作用自养,有的则需异养。
细菌的繁殖方式为二分裂,繁殖速度快。
1.6 放线菌、古菌及蓝细菌放线菌是一类具有分支状菌丝体的细菌,广泛分布于土壤、水体等环境中。
放线菌具有很强的抗生素生产能力,对人类生活和医药产业具有重要意义。
古菌是一类生活在极端环境中的微生物,具有独特的生理和代谢特性。
古菌在生物地球化学循环中发挥着重要作用。
蓝细菌是一类能进行光合作用的细菌,广泛分布于水体和土壤中。
环境与健康【2024版】
精选课件
35
(二)气象灾害和极端天气对人类健康的影响
(2)寒冷天气
凡使当地24h降温10℃以上或48h 降温12℃以上、且最低气温降至5℃以 下的强冷空气称为寒潮。
2008年年初,我国南方遭遇持续的 低温雨雪冰冻天气,给20个省(区、市) 造成重大灾害。此次灾害受灾人口达1 亿多人,死亡60人;失踪2人,紧急转 移安置175.9万人;农作物受灾面积 7270.8千公顷;直接经济损失537.9亿元。
人类的自然环境是人类
生存的必要条件,与人类的
健康密切相关。在人类的自
然环境中存在着大量对健康
有利的因素,也有不少不利
因素。深入研究这些因素与
健康的关系,是环境卫生学
的基本任务之一 。
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(一)地质灾害对人类健康的影响
• 1.地震
• 2011年 3月11日发生于日本 福岛县附近海底的大地震, 引发强烈海啸,导致核泄漏 事故,致使日本东北地区至 少20万居民直接遭受核辐射 ,并将对日本工农业生产造 成长远不利影响。地震还会 给灾难的经历者或家属造成 持久的心理创伤。
第二章 环境与健康的关系
精选课件
1
第一节 人类的环境
环境(environment)
是指以人为主体的外部世
界,是地球表面的物质和
现象与人类发生相互作用
的各种自然及社会要素构
成的统一体,是人类生存
发展的物质基础,也是与
人类健康密切相关的重要
条件。
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2
一、人类自然环境的构成
精选课件
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二、生态环境
功能拮抗 化学拮抗 配置拮抗 受体拮抗
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四、人群健康效应谱与易感人群
生物学中的环境与人类健康知识点
生物学中的环境与人类健康知识点环境对人类健康有着重要的影响。
生物学研究环境与人类健康之间的关系,通过掌握相关的知识点,我们可以更好地保护自己的生命健康。
本文将介绍一些生物学中与环境和人类健康相关的知识点。
1. 生物多样性与生态系统健康生物多样性指的是地球上各种生物的多样性,包括物种多样性、基因多样性和生态系统多样性。
保持良好的生物多样性对于维护生态系统的健康至关重要。
不同物种在生态系统中扮演着不同的角色,它们之间相互依赖,构成了复杂而稳定的生态网络。
生态系统的破坏和物种灭绝会破坏这个网络,对人类健康产生负面影响。
2. 水质与健康水是人类健康不可或缺的资源,而水质的好坏直接影响着人类的健康。
水中的污染物可以导致各种疾病,比如水源地受到农药和工业废水的污染可能含有有害物质,如重金属、农药残留等,长期饮用此类水源可能导致癌症、神经系统损伤等健康问题。
因此,保护水源地和加强水质监测十分重要。
3. 大气污染与呼吸系统健康空气质量的好坏与人们的呼吸系统健康息息相关。
大气污染物,如颗粒物、臭氧、二氧化硫等,可以引发呼吸道疾病,如支气管炎、哮喘等。
此外,空气中的有害气体和颗粒物还可能诱发心血管疾病和免疫系统疾病。
因此,减少大气污染,改善空气质量对于保护人们的呼吸系统健康至关重要。
4. 饮食与环境污染饮食对于人类健康至关重要,而环境污染会对食物造成污染,进而影响人类健康。
比如,农业生产中的农药和化肥使用过量可能导致食物中残留有害物质。
此外,水生生物摄入微塑料等污染物质也可能通过食物链传递到人类身体中,对人体健康造成威胁。
因此,选择健康的饮食来源,避免食用受到污染的食物对于人类健康至关重要。
5. 气候变化与传染病气候变化对传染病的传播和流行有着重要的影响。
气候变化导致温度和降水等环境因素发生变化,进而影响病原体和传染媒介的分布和活动。
例如,气候变暖会使得蚊子等传播疟疾、登革热等疾病的昆虫扩展分布区域,进而增加传染病的风险。
普通化学环境化学污染和人体健康专家讲座
普通化学环境化学污染和人体健康专家讲座
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天津市卫生防病中心最近调查监测了新 建及新装修幼稚园、写字楼、家庭居室等180 余户近3万平方米建筑,发觉室内空气质量 合格率仅为34.7%。其中,在不合格室内空 气中,氨污染最为严重,超标率为56.9%, 测得最高值超出国家控制标准62.8倍,平均 超标36.5倍;甲醛超标率为27.8%,苯系物 (甲苯、二甲苯等)超标率为14.6%。
间内就出现显著症状)
普通化学2环02境4化/4学/9污染和人体健康专家讲座
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1、英国烟雾事件:(第一次污染时期) (1)飘尘为主、SO2 (2)症状:呼吸道、胸闷、咳嗽、嗓子痛 (3)发生条件:谷地或盆地、无风或微风; 大气逆温;污染物排放多
2、光化学烟雾(第二次污染时期) (1)发生条件情况:NOX与CH在紫外线照 射下,形成光化学氧化剂(O3、NO2等) (2)症状:刺激眼睛;O3会引发胸部压缩、 刺激粘膜,植物变黄。 (3)条件:天气晴朗,交通高峰期,湿 度较低。
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三、环境致病原因 1、概念:使人体发生病理改变(人生理结构和
功效发生异常)环境原因。 2、分类 (1)生物原因:各种细菌、病菌 (2)物理原因:噪声、振动 (3)化学原因:有毒气体、农药、重金属 四、环境化学污染物在人体内转化
蓄积 侵入、吸收 (呼吸、消化道) 生物转化
排泄
普通化学2环02境4化/4学/9污染和人体健康专家讲座
环境化学污染与人体健康 第一节 人和环境辨证关系 一、人体经过新陈代谢与周围环境进行物质交换 二、环境中物质与人体中物质保持动态平衡,但有
一定程度。
人体血液和地壳中元 素含量相关性
普通化学环境化学污染和人体健康专家讲座
地球化学与生物地球化学
地球化学与生物地球化学地球化学和生物地球化学是研究地球环境中各种元素的地球化学组成和它们之间相互作用的学科。
地球化学和生物地球化学对我们了解地球的起源、演化以及地球表面与其他天体的相互作用都具有重要的意义,同时也对我们理解自然环境和生命科学等学科有着至关重要的作用。
地球化学地球化学是研究地球化学组成和各种元素在地球上分布、迁移、转化、沉积等过程的学科。
它包括地球内部和地球表面的化学成分、原子核作用、放射性同位素及其应用、化学地球年代学、地球大气、海洋、陆地、水文等领域的化学基础等方面。
地球化学是综合性的、基础性的科学,研究的对象包括岩石、矿物、土壤、地下水、大气、河流、湖泊、海洋、生命体等一系列地球物质和过程。
其研究手段主要包括地球样品分析、实验室物理化学分析技术、环境监测技术等。
生物地球化学生物地球化学是研究生态系统中各种生物在生存过程中对各种元素的吸收、转移、转化、释放等过程的学科。
它涉及生态系统内所有生物组成成分之间的相互作用,包括无机元素、有机物质、气体等。
生物地球化学的基本研究方法是对草原、森林、湿地、河流、湖泊和海洋等生态系统中各种元素的通量、生物和非生物环境对元素的影响、元素的转移和转化过程等进行详细的实地调查和科学分析。
地球化学和生物地球化学的相互关系地球化学和生物地球化学的研究对象都是元素及其物质在地球上的运移、转化和再循环过程等,而生物地球化学更关注生态系统内生物与物质颗粒之间的相互作用和循环,即更关注物质循环的微观过程。
因此,这两个学科之间存在内在的联系和相互作用。
例如,地球化学研究了一些原初元素存在的现象,如放射性同位素的作用和矿物形成,而生物地球化学则研究了生态系统中元素的生物量、元素的运移和转化过程等,它们共同构成了地球化学和生物地球化学的主要研究领域。
同时,地球化学和生物地球化学的研究结果对其它学科也有一定的启示作用。
如地质学、生态学、环境科学等。
地球化学可以研究矿物、地处潜在地震活动的区域等,为地球深层的构成提供了基础信息。
《环境地球化学》PPT课件
• 研究人类活动对环境破坏和污染问题,并阐明污染规律及其 环境效应;
• 研究过去地球环境(特别是15万年以来)的演变历史以及环 境变化记录信息的提取;
• 研究碳、氧、氢、磷、硫及其它元素的全球地球化学和生物 地球化学循环;
• 研究农业环境介质中化学元素的分布、结合转化、迁移循环
对农业生产的影响。
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和社会科学的研究活动向环境污染领域延伸或扩展的结果。
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9
3)环境地球化学与全球环境变化研究:
时间:
二十世纪90年代以来。
特点:
环境地球化学的研究活动不仅包括地球化学环境与 植物、动物和人体健康,也包括人为活动释放入环境中 的污染物的地球化学,而且还包括了全球环境变化的地 球化学方面。环境地球化学的研究范畴实现了第三次扩 展或更新。
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12
1) 区域环境研究
• 区域环境分异研究 ;
区域环境地球化学分异特征是区划环境的重要基础。区域性环境规划是 发展区域环境中协调资源开发、发展经济和改善环境的纲领。编制区域环境 规划必须在环境目标和环境内容上与区域规划协调。
80年代初以区域环境综合研究为主,着重探索区域内环境物 质运移和净化关系。通过分析自然环境特征和承载能力,阐明了 环境区域的控制因素及净化功能,提出了环境保护分区,阐明了 环境污染过程及环境质量状况,提出了区域环境的对策建议。
• 研究个别元素和元素对的环境地球化学行为,亦即研究对人 类有益或有害元素以及生命元素的赋存规律、结合形态及其 对人类健康的影响;
• 研究区域环境地球化学特征,揭示与原生环境有关的地方性 疾病的发生原因,探讨人类长寿的环境地球化学因素;
• 研究原生地球环境及其演化因素的环境地球化学分类、元素 演化过程中能量的作用、元素环境背景值的确定、原生环境 质量评价以及人类活动对自然环境的影响和预测等;
中科大《生命科学导论——生态与环境》期末考试重点总结
第一章:生命的起源生命的生物学定义:生命是生物体所表现出来的自身繁殖、生长发育、新陈代谢、遗传变异以及对刺激产生反应等复合现象。
生命是单一起源(共相同源):1、DNA是遗传物质;2、DNA复制使用模板和碱基配对机制;3、将DNA转录成RNA使用有同源催化机制的RNA聚合酶;4、使用三联体密码子把RNA翻译成蛋白;5、使用rRNA、tRNA和核糖体蛋白的混合物来翻译蛋白质;6、ATP作为细胞内能量储存和合成DNA、RNA的能量来源;7、细胞质被包在膜内,营养和废物可以通过;8、生命起源于海洋,并是热起源。
生命起源的三个阶段:元素演化——化学演化——生命演化元素演化:是星球演化的组成部分化学演化:无机物——有机物。
生命演化(从生物大分子演化期到细胞)的4个步骤:(1)生物大分子和催化作用形成;(2)有机物聚合成多聚体,整合为多分子体系颗粒(原球体,奥巴林假说);(3)多聚体代谢与遗传体系的形成;(4)细胞膜出现——原核细胞,进入生物演化。
“内共生假说”生物细胞间的内共生现象是存在的。
好氧细菌与线粒体,蓝细菌与叶绿体在大小、膜的组成及膜蛋白的运转作用等方面具有相似性。
繁殖时,线粒体和叶绿体分裂方式与好氧细菌和蓝细菌的二分裂基本相同。
线粒体与叶绿体内部含有环状DNA,这一点也与好氧细菌和蓝细菌相同。
线粒体与叶绿体核酸序列的分析结果也为内共生假说提供了支持。
病毒类型: DNA病毒,RNA病毒,朊病毒。
共性:是非细胞专性寄生,无ATP代谢系统;与细胞共用遗传密码。
达尔文学说的内容1.遗传变异普遍存在,物种渐变。
2.繁殖过剩,生存斗争个体之间,种群之间。
3. 自然选择、适者生存。
化石的重要性第一,作为证据,它为进化论做了慷慨激昂的辩护;第二,当发现过渡态物种的化石,它必定会出现所预测的地层位置;第三,任何进化的改变,必然是基于旧特征塑造出的新特征。
第二章:人类的起源盲肠&阑尾食草动物的盲肠比较大,盲肠主要功能消化纤维素;阑尾可能是免疫系统部分;并为有益菌提供庇护所。
生物地球化学
生物地球化学生物地球化学是研究地球上生物和环境相互作用的科学领域。
生物地球化学涉及生物体的生态系统、生态学、地球化学、气候变化等多个学科,通过对地球上生物与地球环境之间化学反应过程的研究,揭示了生命的进化和地球环境的演化之间的相互关系。
一、生物地球化学的基本概念生物地球化学的研究对象是地球上的生物体和环境之间的相互关系。
它主要研究地球上生命活动与地球环境之间的相互作用过程,探索地球生物体与地球环境的特征、相互关系与演化进程。
生物地球化学研究的核心是生物元素循环。
生物体对地球上多种元素的吸收、利用和排放等过程对地球环境的演化起着重要作用。
例如,碳、氧、氮、磷等元素在生物地球化学循环中具有重要地位,它们通过生物体的代谢过程与地球环境相互作用,影响着全球的气候、生态系统以及地球化学过程。
二、生物地球化学过程与机制1. 元素循环在生物地球化学中,元素循环是一个重要的研究内容。
元素循环包括元素的吸收、运输、转化、积累和释放等过程。
生物体通过吸收和利用来自环境中的元素,完成生命活动的需求。
而在代谢过程中,生物体也将某些元素通过代谢产物排放入环境中。
这些过程构成了元素在生物地球化学圈中的循环。
2. 土壤生物地球化学过程土壤是地球生物地球化学循环的重要媒介之一。
土壤中的生物体,如微生物、植物、动物等,通过代谢和分解有机物、矿物质的过程,参与到地球化学循环中。
例如,微生物的代谢作用可以使土壤中的有机物质分解,释放出二氧化碳和水等元素,参与到碳、氮等元素的循环中。
3. 气候变化与生物地球化学气候变化对生物地球化学过程具有深远影响。
气候变化可以直接或间接地影响生物体的分布、活动和数量等。
同时,气候变化也会影响到地球化学循环的速率和方向。
例如,温度升高会加速土壤中有机质的分解过程,进而影响碳的循环。
4. 生物地球化学与环境保护生物地球化学的研究对于环境保护具有重要意义。
通过深入研究生物地球化学过程,我们可以了解到生物体与环境之间的相互作用,从而为环境保护提供科学依据。
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a)生物-非生物复合系统
非生物成分 物质:水,氧气和二氧化碳,矿物 其他:气压,火,pH,Eh 辐射:光,热 空间结构:介质(土壤、水、大气)及 其运动,区域,地层 人
共生者
初级生产者(其他自养生 物)绿色植物 消费者: 死有机物质 寄生者 食草者 食肉者
分解者: 矿化微生物 食腐动物 噬菌体
土壤腐殖质
第7章
环境生物地球化学特征 与健康长寿
【导入案例】聊城部分地区发生氟中毒 系浅层水含 氟多所致
7.1 环境生物地球化学概述
7.1.1 环境生物地球化学的基本概念
环境生物地球化学是一门研究生物-非生物复合系统 中化学物质的生物地球化学循环的基本过程、化学机制 及其调控的学科,其涉及的重要概念主要有: a)生物-非生物复合系统 b)生物地球化学循环 c)全球化学污染和全球环境变化
7.1.3 生物地球化学元素
常量元素: 碳、氢、氧、氮、硫、钾、钠、磷、钙、镁、氯等11种元素, 占人体内化学元素总量的99.95%。
微量元素: 锌、铁、铜、锰、钴、铬、钒、锡、硒、氟、碘、钼、铝、铅、 镉、汞、铊、镍、锶、锂、硅及多种稀土元素等,它们在人体 内正常含量小于人体体重的0.01%。
1.地球化学元素地域分异
b)生物地球化学循环
生物地球化学循环是指化学物质从非生物分室进到生物体
分室然后又回到非生物分室而进行循环的过程,它包括化学
元素或化合物在非生物分室中的行为、运行机制和过程以及 从一种生物体(初级生产者)到另一种生物体(消费者)的 迁移或食物链的传递关系及其效应。
C Cycle
S Cycle
c)全球化学污染和环境变化
3)镉循环的生态效应
镉是一种对植物和动物均有害的化学元素,其毒性 主要是通过它对生物酶活性的干扰。
使 用的 Cd 化合 Cd浓度( mg/L) 试验的水生生 作用 物 CdCl 2 CdCl 2 CdCl 2 0.01 0.001 物 鲫鱼 鲤鱼 经 8-18小时致死 经 8.7-19.8 小 时 致死 0.1 水蚤 致死
人们生产和使用的化学物质,如果不被自然地或是人为地 降解,它们最终都将进入环境,就会进行生物地球化学循环, 并进入生物体,最终导致全球化学污染。由于人类活动致使
地球各圈层中生物栖息和繁殖以及人类能获取资源的空间领
域所发生的一系列异常变化或生态效应。
7.1.2 环境生物地球化学的基本原理
1.整体相关原理 2.循环与再生原理 3.时空分异原理 4.协调与优化原理
叶缺绿,根畸形
禾本科植物分蘖强烈, 叶尖枯黄等
失绿症、黄叶病,严 重时全株黄白色
Se
甲状腺肿大,智商较 萎黄病,新叶变成暗 低,克汀病,地方性 绿色 聋哑 风湿痛、非炎症关节 心血管疾病、克山病、 幼叶完全白花,老叶 脉间失绿症 炎,生殖功能受到影 胃癌、肝癌等 响 甲状腺肿大 心力衰竭,贫血症, 侏儒病、皮炎,精子 食欲降低等 活力下降 白苗病,植株矮缩, 果树簇叶病
CdCl 2
CdNO3 CdCl 2 CdNO3
0.5
0.118 0.1 0.1
泥鳅
淡水鱼 藻类 藻类
经 10小时致死
致死 抑制繁殖 致死
4)砷循环的生态效应
一是人为输入以及通过各种生物地球化学过程产生各种具 有毒性的砷化合物; 二是导致砷污染的全球扩散和在生物体内的不断积累。 砷的危害: 植物---生长受阻、叶枯萎、显紫色、根变黄或变褐、分蘖凹陷 动物、人体---砷通过呼吸作用或食物链进入动物体或人体后, 先集中在血液中,直接作用于毛细血管壁,使其通透性增强, 麻痹毛细血管,造成组织营养障碍,产生急性和慢性砷中毒。
Zn
7.1.4 生物地球化学循环
1.生物地球化学循环的基本方式
生物地球化学循环可分为以下三种基本类型: 1)气体型循环,储蓄库为大气分室和水分室(主要是海洋 分室),并可能成为生物-非生物复合系统的一个组成部分;
2)沉积型循环,储蓄库为地壳或是岩石系统,存在于生物
-非生物复合系统之外;
3)过度型循环,兼有气体型循环和沉积型循环的双重特点。
缺血性心脏病,肾炎、 冠心病、佝偻病,结 根变短或萎缩,叶片 心叶凋萎病、叶枯腐 肾结石和关节炎 肠癌发病率上升 黄化 病 恶心、呕吐、便血, 糖尿病、高血压 急性肾功能衰竭等 顶部枯萎,根受损, 植株矮化,分蘖减少
Cu
Fe I
溶血性贫血,较高心 白癜风、白发 血管病死亡率
铁质沉着症,肝、肾 缺铁性贫血症,影响 受损 儿童注意力
பைடு நூலகம்
缺硅: 骨骼生长受阻、发育不良和软 骨生长,易患关节炎、动脉硬 化等病症,冠心病的死亡率大 大升高 富硅: 可能导致肾结石、肺病和高血 压等疾病发生,脑溢血发病率 也大大升高
2)汞循环的生态效应
汞是生物体非必需元素,汞的生物地球化学循环将导 致汞污染范围的扩大,甚至是污染全球化。 汞的危害: 对植物----主要表现为阻碍幼苗的生长和根的发育, 抑制光合作用,导致生物学产量的降低。 对动物-----通常呈现消化紊乱、神经错乱和肾炎的 综合征,汞累积到一定程度时,会对肝和肾具有损伤作用, 并导致死亡。 对人体----疲乏、多汗、头痛、易怒,然后是战栗、 手指和脚趾失去感觉,视力模糊及肌肉协调萎靡,运动失 调、听觉损害和语言障碍等。
2.元素组合及其分布特点
(1)钠、钙、镁、钾、锶 (2)铬、铁、锰、镍、钴、钒、钛 (3)铜、锌、铅、汞 (4)砷、镉
(5)氟、硼、锂
(6)磷 (7)铝 (8)钼
3.区域地球化学与地方病
元素 动物或人群 过多 缺乏 甲状腺肿、胃痛、黑 脚病、皮肤病等 植物 过多 受到毒害 缺乏 As Ca Cr
2. 生物地球化学循环的生态效应
1)硅循环的生态效应
人体 硅 每日摄取量( g/d) 组织中平均浓度( mg/kg ) 肾( mg/kg 干重) 肝( mg/kg 干重) 肌肉( mg/kg 干重) 骨( mg/kg 干重) 发( mg/kg 干重) 指甲( mg/kg 干重) 血液( mg/L) 红细胞( mg/L) 血浆( mg/L) 血清( mg/L) 生态学半衰期(天) 吸收率: 经口 0.85 0.3 14-200 13-120 100-200 170-1500 20-2000 310-3500 3.9 4.1 0.38 7.1 60