第四章污染物生物效应检测
《环境生物学》课程教学大纲
《环境生物学》课程教学大纲课程中文名称（英文名称）：环境生物学（Environmental Biology）课程代码：PRN241课程类别：学科基础课程课程性质：必修课课程学时：48学时（理论32学时，实验16学时）学分：3学分适用专业：环境科学先修课程：环境学、无机化学一、课程介绍1.环境生物学是环境科学专业一门重要的必修学科基础课。
环境生物学是20世纪50年代环境问题成为全球重大问题时，生物学家在运用生命科学的理论和方法，认识环境问题实质并寻找解决环境问题途径的过程中逐渐形成的一门新兴边缘学科。
本课程系统介绍环境生物学的基本知识、主要技术和发展动态，使学生对环境生物学能有一个较完整的认识，为学习后续课程打下坚实的基础2.环境生物学属于环境科学专业学生必修的专业基础课，在专业人才培养方案和课程体系中的地位十分重要，属重点基础课，许多后续课程如环境毒理学、环境生物化学、环境生物工程、环境污染修复工程等与环境生物学密切相关。
环境生物学也是环境生态类考研科目之一，对学生的考研具有重要作用。
了解与掌握环境生物学的基本理论和方法，是环境类专业人才认识和解决环境问题所必须。
二、课程教学目的和任务通过本课程的学习，使学生对本大纲范围内的环境生物学内容有比较系统和比较全面的了解，认识环境污染物的生物效应以及环境污染的生物净化，使学生掌握环境生物学的基本知识和基础理论；培养学生具有初步的分析问题和解决问题的能力，为学好后续课程打下坚实基础。
课程应达到的基本要求为理解和掌握以下理论、方法和技术：1）环境污染物在生态系统中的行为；2）污染物对生物的影响；3）污染物的生物效应检测；4）环境质量的生物监测与生物评价；5）环境污染生物净化的原理；6）环境污染物的生物净化方法；7）现代生物技术与环境污染治理8）污染环境的生物修复三、课程学时分配、教学内容与教学基本要求四、教学方法与教学手段说明环境生物学为重点基础课，牵涉面广，学科交叉较多，内容丰富，而学时有限，因此，贯彻“少而精”的原则，精选有代表性的、有广泛应用的、最基本的、较现代化的内容作为基本要求。
《环境生物学》课程教学大纲
《环境生物学》课程教学大纲一、课程根本信息课程代码：260411课程名称：环境生物学英文名称：Environmental Biology课程类别：专业选修课学时：54学分：3.0适用对象: 环境科学专业考核方式：考试先修课程：无二、课程简介环境生物学主要探讨生物与受损环境之间的相互作用和调控机理。
环境生物学是环境科学、生态学、环境毒理学、环境化学、普通生物学等相关科学的穿插学科，它包含了污染生态学、生态毒理学等不同分支学科的内容，该学科主要研究人类活动对生态系统造成的环境污染、生态破坏对人类与生物产生的效应以与人类和生物对这种环境污染、生态破坏的产生的响应，其目的在于为维护人类生态安康，保护和改善人类生存与开展的环境，合理利用自然和自然资源提供科学根底，促进环境和生物相互关系以利于人类的生存和社会可持续开展。
三、课程性质与教学目的通过本课程的教学，帮助学生了解环境污染物在生态系统中的行为和对生物体的危害，以与生物体在净化环境污染中的作用，使学生充分理解环境污染和生物之间的相互作用，更深层次地认识到环境保护的重要性。
本课程要求学生掌握环境污染物在生物体内从吸收到排泄的整个行为过程，和环境污染对生物在各级水平上的影响，了解污染物的生物效应的检测方法。
掌握生物净化污染物的根本原理，了解生物净化的根本方法和常用的工艺。
该学科主要培养和训练学生认识生物与环境的相互关系与其根本规律，了解和掌握环境生物学的根本识；本课程要求学生应具备普通物学、生态学、环境学概论等相关专业的根底知识和理论。
通过本课程的学习，学生应掌握环境生物学的根本理论、研究方法和技术，同时拓宽学生的学术视野和知识结构，提高学生整体综合素质。
为今后进一步的学习和工作打下良好的根底。
四、教学内容与要求绪论〔2课时〕（一）目的与要求1.掌握环境生物学的概念、研究内容与任务；2.认识环境科学与环境问题，环境科学的开展历史。
3.了解环境生物学与相关学科的关系，环境生物学的开展趋势。
污染物的生物效应检测
（二）测试方法标准化的优点 ➢ 在同一类型的不同实验室中进行许多有
用的测试并把结果选择出来。 ➢ 增加数据的精确度 ➢ 测试可以被其他实验室重复 ➢ 各种人员容易进行该试验 ➢ 可方便地将数据进行比较 ➢ 可为环境管理、环境立法(环境标准建
立)提供可靠的数据或结果。
第二节 一般毒性试验
—、生物毒性的基本概念 （一） 毒物与中毒 1.毒物
因为在试验过程中污染物浓度会降低，受试 生物对污染物的暴露程度会逐渐减少。 ➢代谢速率快的受试生物 因为排出代谢废物较多，代谢废物的累积和 分解会产生不适当的高浓度二氧化碳和氨， 从而影响试验结果。 ➢ BOD较高的废水 因为溶解氧的耗尽会对受试生物造成压迫。
2.中期生物测试 中期生物测试 是介于短期和长期之间
➢ 讨论一种化学物质的毒性时，必须考虑 到它进入机体的数量(剂量)、方式(经口 食人、经呼吸道吸入、经皮肤或粘膜接 触)和时间分布(一次或反复多次给予)。
➢ 最基本的因素是剂量。
2.中毒 ➢ 生物体受到毒物作用引起功能或器质性
改变后出现的疾病状态称中毒。中毒是 各种毒性作用的综合表现(包括局部的和 全身的)。 ➢ 根据病变发生发展的快慢，可区分为：
在一定条件下，以较小剂量给予机体时， 能与生物相互作用，引起生物体功能或器质 性损伤的化学物质，或剂量虽微，但累积到 一定的量，就能干扰或破坏机体的正常生理 功能，引起暂时或持久性的病理变化，甚至 危及生命的化合物，亦称毒物。
➢ 毒物与非毒物之间并不存在绝对的界限， 而只能以引起中毒的剂量大小相对地加 以区别。
急性中毒 亚急性中毒 慢性中毒
3.毒性 有毒物质接触或进入机体后，引起生物
体的易感部位产生有害作用的能力。 (1) 毒性作用或毒效应
环境污染物的生态毒理学效应和监测方法
环境污染物的生态毒理学效应和监测方法环境污染物是现代社会面临的一个严重问题。
它们来自于人类的日常生活和工业活动，通过不同方式进入自然环境中。
这些污染物对生态系统和人类健康产生不良影响。
他们的毒性机制已经得到了足够的研究，在环境污染控制和监测方面产生了巨大的影响。
一、环境污染物的生态毒理学效应环境污染物包括了许多有机化学物和无机污染物。
它们通过直接或间接的途径进入各种生物体中，产生毒性效应。
这些毒性机制包括了细胞毒性、基因毒性、免疫毒性等。
有些污染物可以通过内分泌干扰素的机制检测到。
这些效应不仅可以在分子和细胞水平上发现，也可以看到它们在生态系统和生态组织中的表现。
二、环境污染物的监测方法监测环境污染物可以帮助了解环境污染对生态系统的影响。
监测有两种基本方法。
一种是被动的方法，另一种是主动的方法。
被动方法通常使用生物标志物来检测环境污染物的存在。
生物标志物是生物体内或生物体表面的化学或生物学变化，与出现在环境中的特定化学物或生物物质的存在相关。
这些标志物的形成是污染物影响的个体反应。
生物标志物将本来很难测量的环境污染物拓宽到了检测的范围内。
主动方法是直接检测环境污染物存在的方法。
这种方法涉及到高吞吐量的分析，如气相色谱、液相色谱、电化学测量和光谱学等技术。
它们在现场和实验室检测中都广泛应用。
三、总结环境污染是全球性问题，产生的影响范围很广。
生态毒理学是研究环境污染物的影响范围和机制的重要领域之一。
选择什么样的方法来监测环境污染也是至关重要的。
不管使用哪种监测方法，都需要适当的技术和检测标准来保证监测的准确性和有效性。
未来，环境污染监控领域将会有更多更先进的技术被开发出来。
这将有助于有效地监测和控制环境污染，确保环境保护和人类健康。
第四章 环境质量的生物监测与评价
5.种的多样性指数 多样性指数是生物群落中种类与个体数的比值。在正常水体中群落 的结构相对稳定，水体受到污染后，群落中敏感种类减少，而耐污种 类的个体则大大增加，污染程度不同，生物群落变化也不同。常用的 多样性指数有：格利森和马格列夫多样性指数、香农-韦弗多样性指 数、辛普森多样性指数、凯恩斯连续比较指数 6.生产力 生产力是反映一个生态系统内物质循环和能量流动的一个指标。常 用的有： P/R值：根据群落的初级生产量P和呼吸量R的比率划分污染等级。 P/R 值在水质正常是一般为1左右，如偏离过大，则表明受到污染。 自养指数：用单位质量（mg/m3）的去灰分重与叶绿素的比值来表。 7.残留量指数及富集系数 用生物个体或种群的某种化合物或元素的实测残留量与环境中的本 底量的比值来表示。
二、水污染生物监测与评境条件改变时，人们就可以根据水生生物的 反应，对水体污染程度作出判断，这是水生生物监测水体污染的基础。
1.水污染的细菌学监测 （1）水污染的细菌学指标：我国现行饮用水卫生标准规定，细菌
总数1mL自来水不得超过100个，大肠菌群数每升水中不得超过3个。 （2）水样的采集与保存：供细菌学检验用的水样必须按一般无菌操 作的基本要求进行采样，并保证运送、保存过程中不受污染。
生物监测的特点和不足
特点：1）能直接反映出环境质量对生态系统的影 响；2）能综合反映环境质量状况；3）具有连续监 测的功能；4）监测灵敏度高；5）价格低廉，不需 购置昂贵的精密仪器；6）不需要繁琐的仪器保养 及维修等工作；7）可以在大面积或较长距离内密 集布点，甚至在边远地区也能布点进行监测。 不足：1）不能象理化监测那样迅速做出反应；2） 不能象仪器那样能精确地监测出环境中某些污染物 的含量，生物监测通常只是反映各监测点的相对污 染或变化水平。
环境污染物的生物效应和毒理学机制
环境污染物的生物效应和毒理学机制当我们开车行驶在城市的马路上时，我们时常被那浓厚的尾气所包围，感到呼吸困难。
这是全球范围内环境污染的一个例子。
随着城市化和工业的快速发展，环境污染已经成为人类社会所面对的最大挑战之一。
环境污染物对人类和生态系统的健康带来了不可估量的影响。
污染物的毒性可通过多种方式影响生物。
在这篇文章中，我们将讨论环境污染物的生物效应和毒理学机制。
污染物来源环境污染物可以来自多个来源。
例如，空气污染物包括汽车尾气、工厂排放和燃烧柴油等。
水污染物包括工业废水、农业和人类排放的废水。
土壤污染物包括工业废弃物和有害废弃物等。
污染物可以在空气、水和土壤中相互传播和转化，对生态系统和人的健康产生影响。
污染物对生物的生物效应当生物暴露在环境污染物中时，会受到许多不同的生物效应，这取决于暴露时间、剂量和毒性。
暴露于污染物的生物可能会遭受短期或长期健康影响，这些影响包括细胞、组织、器官和系统水平的生理和生化改变。
例如，长期暴露于大气细颗粒物和二氧化硫等空气污染物可导致呼吸系统疾病，并加重心血管和代谢问题。
水中常见的多环芳烃类污染物和硝基苯类污染物可影响水生生物和人类的生殖系统。
土壤中的重金属和化学物质可以在食物链中积累，对动物和人类产生危险。
机体对污染物的反应机体对环境污染物的反应是多种多样的，主要是由于毒性和修复能力不同。
这些反应可以分为3种类型：生物化学、细胞和组织、器官和系统级别。
暴露于污染物的生物可能会出现一系列的生化反应，包括生物转化、代谢和解毒。
此外，污染物还可以导致细胞和组织水平的损害，同时也可能产生多种器官和系统性影响。
这种复杂的生物反应导致了多种疾病的发生，从轻微的过敏症状和呼吸问题到严重的癌症和心血管疾病等。
污染物的毒理学机制了解环境污染物的毒理学机制在预测它们的生物效应方面至关重要。
毒理学是研究毒物与生物体相互作用的学科，旨在预测和描述毒性。
污染物的毒理学机制可由以下几个层面来考虑：1.分子与信号级别毒理学在分子和信号级别上研究毒理学是研究化学物质与生物体互动的关键。
第四章环境污染物的毒性及其影响因素
心脏毒素
毒性
4.3.3 干扰细胞内钙稳态
Ca2+
细胞
内 10-7~10-8 mol/L 外 10-3 mol/L
与CAM结合 cAMP作用 激活PKC 离子通道开放
神经转导 肌肉收缩 细胞分化和增值
细胞分泌
4.3.3 干扰细胞内钙稳态
硝基酚、醌、过氧化物、醛类、二恶英、卤化链烷、链 烯和Cd2+、Pb2+、Hg2+等重金属离子均能干扰细胞内钙稳 态, 从而引起细胞损伤或死亡。
盐度
盐度对痕量金属在生物相中富集的影响会受到生物因素 和化学因素的影响
硬度
硬度会影响有机表面活性剂的毒性，降低金属的毒性
4.4.4 环境化学物的联合毒性作用
两种或两种以上的化学物同时或短期内先后作 用于机体所产生的综合毒性作用，称为化学物的联 合毒性作用。
相加作用
联
协同作用
合 作
增强作用
用
拮抗作用
独立作用
(一) 联合毒性作用类型
相加作用：化学结构相似、靶器官和靶分子相同、
作用机理类似的多种环境化学物，同时作用于机体所 产生的生物学作用的总强度是各自单独作用的总和。
e.g.
M=M1+M2
丙稀腈、乙腈
大部分刺激性气体的刺激
具有麻痹作用的化合物对机体的刺激
两种有机磷农药对胆碱酯酶的抑制作用
(一) 联合毒性作用类型
第四章环境污染物的毒性及其影响因素
环境污染物的毒性作用及其影响因素
Paracelsus(16世纪)
What is there that is not poison? All things are poison and nothing (is) without poison. Solely the dose determines that a thing is not a poison.
环境污染物的生物监测与评估
环境污染物的生物监测与评估随着工业化和城市化的快速发展，环境污染问题日益严重。
环境污染物对人类健康和生态系统的影响已经引起了广泛的关注。
为了准确评估环境污染的程度和生态风险，生物监测成为了一种重要的方法。
一、生物监测的定义与意义生物监测是通过检测和评估生物体中的污染物含量，了解环境中的污染程度和生物对污染物的响应，以及评估生态风险。
相对于传统的化学分析方法，生物监测更能反映污染物在实际环境中的生物可利用性和毒性。
二、生物监测的方法与技术1. 生物指示器法生物指示器是指那些对环境污染物敏感，并能够反映环境质量变化的生物体。
常见的生物指示器包括地衣、苔藓、鱼类、昆虫和小型哺乳动物等。
通过分析生物指示器中污染物的含量，可以评估环境中的污染程度。
2. 生物标志物法生物标志物是指生物体内特定代谢产物或酶活性的变化，可以表明生物对污染物的暴露和反应。
通过测量生物标志物的含量或酶活性，可以评估环境中污染物的生物效应和毒性。
3. 生物传感器法生物传感器是一种利用生物体内酶、细胞或微生物等生物活性物质的特异性反应，检测和定量污染物的方法。
生物传感器具有高灵敏度、快速响应和低成本等优势，在环境监测中得到了广泛应用。
三、生物监测的应用领域1. 环境质量评估通过生物监测，可以监测环境中的重金属、农药、挥发性有机物等污染物的含量，评估环境质量和生态风险。
同时，还可以对污染源进行溯源和排污行为进行监控。
2. 生态风险评估生物监测可以评估环境中污染物对生态系统的影响程度和生物多样性的损害情况，为生态保护和修复提供科学依据。
3. 污染事件应急响应在环境污染事件发生后，通过生物监测可以及时评估污染物的扩散范围和对生物体的影响程度，为污染事件的防控和应急响应提供重要支持。
四、生物监测的优势与不足生物监测作为一种综合性的方法，具有以下优势：能够反映真实环境中的生物可利用性和毒性，具有较高的可行性和经济性，适用于大面积和长时间监测。
然而，生物监测也存在一些不足之处，如样本收集和分析的复杂性，受到环境和生物因素的干扰等。
环境生物学重点
环境生物学重点绪论1.环境的概念以人类为主体的外部世界，即人类赖以生存和发展的基本条件的综合体，包括自然环境和社会环境。
2.环境问题包括哪两大类、酸雨的定义、生物多样性的层次两类环境问题：环境污染和生态破坏定义：pH＜5.7①遗传多样性②物种多样性③生态系统多样性④景观多样性3.环境生物学的概念环境生物学是研究生物与受人类干扰的环境之间相互作用规律及其机理的科学，是环境科学与生物学的相互融合、相互渗透所形成的交叉学科（教材）。
其他定义环境生物学是研究生物与人为受损环境之间的相互关系的学科（段昌群）。
环境生物学是研究生物系统与人为逆境相互关系的科学（熊冶廷）。
4.环境生物技术是利用生物体、生物体的代谢反应过程和生物合成产物对污染或被破坏的环境进行治理和修复以及监测和评价的一种单一的或复合的工艺技术系统。
包括污染物生物控制、消除技术和环境生物监测、评价技术5.环境生物学和分支学科的相关性第一章环境污染物在生态系统中的行为1、环境污染及类型大气污染、水体污染和土壤污染大气污染物种类气体污染如CO2、NO x、碳氢化合物、HF、H2S、SO2、CO等。
颗粒物污染烟灰、烟尘、光化学烟雾微生物悬浮气溶胶污染水污染水污染的类型需氧有机物质污染氮磷化合物污染有毒重金属和难降解化合物的污染石油类污染病原微生物污染热污染盐污染土壤污染环境污染的类型按污染物的性质：生物污染、化学污染和物理污染。
⏹按污染物的形态：废气污染、废水污染、固体废弃物污染、噪声污染和辐射污染。
⏹按污染物的产生原因：生活污染和生产污染（如工业农业和交通）。
⏹按污染的涉及范围：全球性污染、区域性污染和局部污染2、污染物、优先污染物、污染源污染物：指进入环境以后使环境的正常组成结构、状态和性质发生变化、直接或间接有害于人类生存和发展的物质。
优先污染物：由于有毒物质品种繁多，不可能对每一种污染物都制定控制标准，因而提出在众多污染物中筛选出潜在危险大的作为优先研究和控制的对象，称之为优先污染物或优先控制污染物。
《环境生物学》课程教学大纲
《环境生物学》课程教学大纲Environmental Biology一、课程基本信息二、教学目标（一）知识目标通过本课程的教学使学生掌握环境生物学的基本理论和基本规律，了解学科发展的前沿动态。
（二）能力目标通过各教学环节的实施注重培养学生思考、分析、解决问题的能力和主动获取知识的能力，树立实事求是、严谨治学的学风。
（三）素质目标从思想上明确认识到生物与环境是相互依存、相互作用、相互制约的统一体，树立正确的科学观。
— 1 —三、基本要求（一）了解环境生物学在环境科技发展中的地位和作用，以及与相关学科之间的关系。
（二）理解利用生物进行环境质量监测和污染治理的基本原理。
（三）掌握污染物对生物的影响、污染物的生物效应检测、环境质量的生物监测与评价、环境污染的生物净化、现代生物技术在环境污染治理中的应用以及污染环境的生物修复等基本内容。
四、教学内容与学时分配第一章绪论2学时一、环境生物学定义二、环境生物学的形成与发展三、环境生物学的研究对象、内容与研究方法四、环境生物学的发展趋势本章小结重点：要求掌握对现代环境问题认识的发展以及对环境生物学提出的任务；明确学习环境生物学任务、研究对象及研究方法。
难点：环境生物学的分类地位思考题：1.你认为环境生物学的形成及其研究范畴与传统学科有哪些异同？2.环境生物学的研究对象与目的是什么？3.环境生物学在环境科学研究中有哪些作用？作业：如何开展环境生物学的研究？建议教学方法：课堂讲授与多媒体相结合。
第二章环境污染物在生态系统中的行为6学时第一节污染物在环境中的迁移与转化2学时一、污染物在环境中的迁移二、污染物的形态和分布— 2 —三、污染物在环境中的转化四、污染物的生物地球化学循环第二节污染物在生物体内的生物转运和生物转化2学时一、生物转运二、污染物在体内的生物转化第三节环境污染物在生物体内的浓缩、积累与放大2学时一、生物浓缩二、生物积累三、生物放大四、生物浓缩系数本章小结重点：要求掌握环境污染物在环境中的迁移与转化、在生物体内的生物转运和生物转化以及在生物体内的浓缩、积累与放大。
《环境生物学及实验》课程教学大纲
环境生物学及实验Environmental Biology and Experiment一、课程基本情况课程类别：学科基础课课程学分：3 学分课程总学时：48 学时，其中讲课：32 学时，实验（含上机）：16 学时，课外0 学时课程性质：必修开课学期：第3学期先修课程：普通生物学，环境科学概论适用专业：环境科学教材：《环境生物学》，孔繁翔，高等教育出版社，2000.开课单位：环境科学与工程学院环境科学系二、课程性质、教学目标和任务环境科学是一门综合性学科，涉及自然科学、人文社会科学和工程技术等广泛领域。
环境生物学是20世纪50年代环境问题成为全球性重大问题时，生物学家在运用生命科学的理论和方法，认识环境问题实质并寻找解决环境问题途径的过程中逐渐形成的一门新兴边缘学科，并与环境地学、环境化学、环境物理、环境医学、环境经济学、环境管理学等学科共同构成环境科学。
在环境科学的高等教育中，如果没有环境生物学的教学内容，那么环境科学就会成为一门没有生命的科学。
因此，了解与掌握环境生物学的基本理论与方法，是环境类各专业人才认识和解决环境问题所必需的。
本课程主要讲授环境生物学基本知识，旨在培养学生应用生物学知识分析、解决实际环境问题的能力。
三、教学内容和要求绪论（2学时）1．1环境科学概论与环境生物学（1学时）（1）初步了解环境问题与环境科学的产生与发展；（2）了解重大环境问题；（3）掌握环境生物学的概念与研究对象重点：环境问题；生态环境破坏难点：环境生物学的概念与研究对象1．2环境生物学概述（1学时）（1）熟悉环境生物学的任务和研究方法（2）理解环境生物学与相关学科的关系及发展趋势重点：环境生物技术的发展；难点：环境生物学的研究方法；环境生物学与相关学科间的关系第一章环境污染物在生态系统中的行为（4学时）1．1环境污染概述（1学时）（1）了解环境污染物；（2）理解污染源和污染物；（3）掌握优先污染物重点：环境污染物和污染源的概念难点：优先污染物的概念2．2污染物在环境中的迁移与转化（1学时）（1）了解污染物的生物地球化学循环（2）理解污染物在环境中的迁移及污染物的形态和分布（3）掌握污染物在环境中的转化重点：污染物在环境中的迁移及污染物的形态和分布难点：污染物在环境中的转化2．3污染物在生物体内的生物运转和生物转化（1学时）（1）了解生物运转的概念（2）理解污染物在生物体内运转的方式（2）掌握污染物在生物体内运转和转化的过程及相关的反应重点：污染物在生物体内运转的方式难点：污染物在生物体内运转和转化的过程及相关的反应2.4污染物在生物体内的浓缩、积累与放大（0.5学时）（1）了解生物浓缩模型（2）理解生物浓缩机理（2）掌握重点：生物浓缩、生物积累和生物放大的基本概念难点：生物浓缩机理2.5生物对污染物在环境中行为的影响（0.5学时）（1）了解生物引起的环境污染（2）掌握金属的生物转化重点：生物引起环境污染的机理难点：金属的生物转化3．第二章污染物对生物的影响（4学时）3.1污染物在生物化学和分子水平上的影响（1学时）（1）了解生物机体酶的基本概念（2）理解污染物对生物大分子的影响（3）掌握污染物对生物有机酶和生物大分子影响的机理重点：污染物对生物有机酶和生物大分子影响的机理难点：污染物对生物有机酶和生物大分子影响的机理3.2污染物在细胞和器官水平上的影响（1学时）（1）了解污染物对生物有机体细胞和组织器官影响的概念（2）理解污染物对生物有机体细胞产生影响的机理（3）掌握污染物对生物有机体在器官水平产生影响的机理重点：污染物对生物有机体细胞产生影响的机理难点：污染物对生物有机体在器官水平产生影响的机理3.3污染物在个体水平上的影响（1学时）（1）了解环境生物学意义上的死亡的定义（2）理解污染物对生物体行为和繁殖的影响（3）掌握污染物对生物个体生长和发育的影响机理重点：污染物对生物个体生长和发育的影响机理难点：污染物对生物个体生长和发育的影响机理3.4污染物在种群和群落水平的影响（0.5学时）（1）了解生物种群和生物群落的概念（2）理解污染物对生物种群的影响极其机理（3）掌握污染物对生物种群的影响极其机理重点：污染物对生物种群影响的影响难点：污染物对生物群落影响的机理3.5化学污染对生物的联合作用（0.5学时）（1）了解污染物对生物的联合作用类型（2）理解联合作用的研究方法（3）掌握协同作用、相加作用、独立作用和拮抗作用的概念重点：协同作用、相加作用、独立作用和拮抗作用的概念难点：联合作用的研究方法第三章污染物的生物效应检测4.1生物测试及方式（0.5学时）（1）了解影响生物测试的因素及标准（2）理解生物测试的分类以及试受生物的选择（3）掌握生物测试的定义重点：生物测试的内容与方法难点：影响生物测试的因素及标准4.2一般毒性试验（1学时）（1）了解表示毒性的常用参数（2）理解急性毒性试验、亚慢性和慢性试验的区别及方法（3）掌握蓄积毒性试验的方法重点：蓄积毒性试验的方法难点：急性毒性试验、亚慢性和慢性试验的区别及方法4.3生物的分子和细胞水平检测（1学时）（1）了解加合物测定的方法（2）理解抗氧化防御系统的检测方法（3）掌握一般代谢酶的活性测定和解毒系统酶类诱导作用的检测重点：一般代谢酶的活性测定和解毒系统酶类诱导作用的检测难点：一般代谢酶的活性测定和解毒系统酶类诱导作用的检测4.4生物致突变、致畸和致癌效应检测（1学时）（1）了解污染物对生物致突变的类型（2）理解生物生物致突变、致畸和致癌效应的概念以及致畸作用的评价（3）掌握生物致突变、致畸和致癌效应检测的方法和机理重点：生物致突变、致畸和致癌效应的检测方法难点：生物致突变、致畸和致癌效应的检测机理4.5微宇宙法（0.5学时）（1）了解微宇宙法及定义（2）理解标准化水生微宇宙、烧杯水生微宇宙和室外水生微宇宙（3）掌握土壤核心微宇宙和模拟农田生态系统的方法重点：土壤核心微宇宙和模拟农田生态系统的方法难点：模拟农田生态系统的方法第四章环境质量的生物监测与生物评价（4学时）5.1生物监测和环境质量评价概念（0.5学时）（1）了解环境质量的概念（2）理解环境质量的基本内涵（3）掌握生态监测的概念与分类重点：环境质量的基本内涵难点：生态监测的概念与分类5.2生物监测与评价（1学时）（1）了解大气污染生物监测的方法及大气污染的生物学分级（2）理解评价大气污染的相关指标（3）掌握水污染的生物监测及评价方法与指标重点：评价大气污染的相关指标难点：水污染的生物监测及评价方法与指标5.3生态环境质量评价（1学时）（1）了解环境质量及其基本内涵和生态环境质量的背景问题（2）理解环境质量预测方法（3）掌握生态环境质量评价参量的选择及其数量表征重点：环境质量语法方法难点：生态环境质量评价参量的选择及其数量表征5.4化学品生态风险评价（1学时）（1）了解风险和生态风险评价的定义（2）理解生态风险评价的内容和化学品生态风险评价的信息系统（3）掌握生态风险评价的程序重点：生态风险评价的内容和生态风险评价的程序难点：化学品生态风险评价的信息系统5.5 有害物理因素的生物学效应的评价（0.5学时）（1）环境噪声、放射性污染和射频电磁辐射污染的概念（2）理解环境噪声、放射性污染和射频电磁辐射污染的生物学效应（3）掌握环境噪声、放射性污染和射频电磁辐射污染的生物学评价方法重点：环境噪声、放射性污染和射频电磁辐射污染的生物学效应难点：环境噪声、放射性污染和射频电磁辐射污染的生物学评价方法6 第五章环境污染生物净化的原理（3学时）6.1环境污染净化概述（1学时）（1）了解环境污染物的类型和来源（2）理解环境污染治理方法（3）掌握环境污染的污染与净化指标重点：环境污染的类型及其治理方法难点：环境污染的污染与净化指标6.2生物对污染物净化原理（2学时）（1）了解废水生物处理的类型（2）理解废水生物处理的原理（3）掌握微生物对污染无的降解与转化重点：废水生物处理的降解与转化难点：废水生物处理的原理7．第六章环境污染物的生物净化方法（5学时）7.1废水的好氧生物处理（1.5学时）（1）理解生物膜法对废水的处理方法及原理（2）掌握活性污泥法对废水的处理方法和原理重点：活性污泥法和生物膜法对废水的处理方法难点：活性污泥法和生物膜法对废水的处理原理7.2废水的厌氧生物处理（1学时）（1）了解对高浓度有机废水厌氧处理与好氧处理的经济分析（2）理解厌氧生物处理的类型和运行过程的安全（3）掌握厌氧生物处理的原理及过程重点：厌氧生物处理的原理及过程难点：厌氧生物处理的原理及过程7.3特定微生物处理及组合工艺（1学时）（1）理解光合细菌法处理废水（2）掌握典型的生物处理废水的组合工艺重点：典型的生物处理废水的组合工艺方法难点：典型的生物处理废水的组合工艺原理7.4废水的微生物脱氮除磷（0.5学时）（1）微生物脱氮工艺及其机理（2）微生物除磷工艺及其机理重点：微生物脱氮除磷工艺难点：微生物脱氮除磷机理7.5固体废弃物的微生物处理（0.5学时）（1）了解堆肥（2）理解卫生填埋（3）掌握厌氧发酵（消化）及机理重点：卫生填埋和厌氧发酵难点：厌氧发酵的机理7.6大气污染的微生物处理（0.5学时）（1）了解煤炭微生物脱硫（2）理解微生物对无机废气和有机废气的处理重点：微生物对无机废弃的处理8第八章现代生物技术与环境污染治理（2学时）8.1现代生物技术的概况（1学时）（1）了解现在生物技术的概况（2）理解现在生物技术在环境中的应用前景（3）掌握各类生物技术在环境污染治理中的应用重点：基因工程、酶工程和细胞工程在环境污染治理中的应用难点：基因工程的基本过程以及治理环境污染中的机理8.2生态工程与污水处理系统（1学时）（1）了解生态工程（2）理解污水土地处理系统和生态工程与生态农业（3）掌握氧化塘和水生生物塘重点：氧化塘和水生生物塘在处理污水中的应用难点：生态工程运行的机理9第八章污染环境的生物修复（4学时）9.1生物修复的概念及其原理（2学时）（1）理解生物修复的概念及其原理（2）生物修复中主要生物种类及其修复原理重点：生物修复的概念及生物修复中主要的生物种类难点：生物修复的原理9.2生物修复工程技术（2学时）（1）了解生物修复工程技术的可行性（2）理解地下水生物修复工程技术（3）掌握地表水和土壤生物修复工程技术重点：地表水和土壤生物修复工程技术难点：土壤修复技术的实际应用四、课程考核（1）作业和报告：作业：课程论文：篇；（2）考核方式：闭卷考试或半开卷考试（3）总评成绩计算方式：平时成绩20%、期末考试成绩80%五、参考书目1.《环境毒理学基础》，高等教育出版社，孟紫强，2003年出版2.《环境生物学》，科学出版社，段昌群，2005年出版3.《环境生物技术》，科学出版社，周少奇，2003年出版4.《陈阅增普通生物学（第二版）》，高等教育出版社，吴湘钰，2005年出版；5.《环境生物学实验技术》，化学工业出版社，张清敏，2005年出版。
环境生物学环境污染的生物效应课件
02 环境污染现状及危害
环境污染现状
01
02
03
大气污染
工业废气、汽车尾气等排 放导致大气中颗粒物、二 氧化硫、氮氧化物等污染 物含量超标。
水体污染
工业废水、生活污水等未 经处理直接排放，造成江 河湖海等水体富营养化、 重金属超标等问题。
土壤污染
农药、化肥的过度使用， 工业固体废弃物的堆放等 导致土壤中有毒有害物质 积累。
环境生物学环境污染的生物效应课 件
目录
• 环境生物学概述 • 环境污染现状及危害 • 生物对环境污染响应机制 • 不同类型污染物对生物影响 • 环境污染下生物多样性变化 • 环境监测与治理技术应用 • 总结与展望
01 环境生物学概述
环境生物学定义与发展
定义
环境生物学是研究生物与环境之间 相互作用的科学，探讨生物如何适 应环境以及环境如何影响生物的生 存、生长和繁殖。
染物。
转运过程
污染物在生物体内被转运至各个 组织和器官。例如，通过血液循 环系统，污染物可被输送至全身
各个部位。
代谢过程
生物体内的代谢系统对污染物进 行转化和降解。这包括生物转化 作用，如氧化、还原、水解等， 以及生物累积作用，即污染物在
生物体内的积累。
污染物在生物体内积累与放大
生物放大
某些污染物在食物链中逐级传递并浓缩，导致高营养级生物体 内污染物浓度显著高于低营养级生物。这种现象被称为生物放 大作用。
群落结构变化
群落垂直结构变化
污染环境下，植物群落的层次结构可能发生变化，如乔木层减少、 灌木层和草本层增加。
群落水平结构变化
污染物的扩散和分布不均可能导致生物群落在水平方向上的异质性 增加，出现斑块状分布。
《环境生物学》4-环境污染的生物效应
第五章 环境污染的生物效应
PM2.5产生的室外来源： 日常燃煤发电、工业 生产、汽车尾气排放等过程中经过燃烧而排放 的残留物，大多含有重金属等有毒物质。
PM2.5产生的室内来源： 吸烟、烹饪、空调Biblioteka 第五章 环境污染的生物效应
• 世界卫生组织2005年的《空气 质量准则》中，PM2.5年均值 为10微克/立方米，日均值为 25微克/立方米。世界卫生组织 (WHO)认为，PM2.5小于10是 安全值，而中国一些地区的 PM2.5却高于50接近80，比撒 哈拉沙漠还要高很多
第五章 环境污染的生物效应
3、失衡生态系统环境的修复与重建 一个失衡的生态系统在结构上发生变化，在功能上发生缺损，能量流受
阻，物质循环中断，信息流错位，十分脆弱。
遭受摧毁的生态系统的重建：这主要发生于遭受自然因素或人为因素彻 底摧毁的环境，如因地震、海啸、泥石流或围湖造田、围海造地、山区 修筑大型水库等情况，陆地环境成为水域环境，或水域环境成为陆地环 境，完全不同于以前的环境，原有的生态系统在改变过程中完全被摧毁。
PM2.5监测数据: 中国环境监测总站（/） 或中国环境保护部(/) 查询.
第五章 环境污染的生物效应
第五章 环境污染的生物效应
在发展过程中，到底是GDP第一，还是 健康第一？现在到了认真考虑这个问题 的时候了。空气污染 若再这样下去，若 干年后肿瘤患者可能成几何级数增加。 人的生活基本要素受到威胁时，环境问 题就变成危机了。 钟南山
第五章 环境污染的生物效应
1、环境污染对平衡生态系统的破坏因素
➢人为因素
a)人类为了自身的生存与发展，可利用的科学知识和技 术手段越来越多，因而越来越严重、越来越多方面、越 来越强有力地干预自然生态环境的自然平衡。
《环境生物学》_课后习题答案及复习重点
环境生物学第一章环境污染的生物效应1.概念解释环境污染：有害物质或因子进入环境，并在环境中扩散、迁移、转化，使环境系统的结构和功能发生改变，对人类以及其它生物的生存和发展产生不利影响的现象。
环境生物效应：各种环境因素变化而导致生态系统变异的效果。
污染源：向环境排放有害物质或对环境产生有害物质的场所、设备和装置。
或造成环境污染的污染物发生源。
污染物：进入环境后使环境的正常组成结构、状态和性质发生变化，直接或间接有害于人类生存和发展的物质，是造成环境污染的重要物质组成。
优先控制污染物：由于有毒物质品种繁多，不可能对每一种污染物都制定控制标准，因而提出的在众多污染物中筛选出潜在危险大的作为优先研究和控制的对象。
污染物形态：环境中污染物的外部形状、化学组成和内部结构的表现形式。
污染物迁移：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、消失的过程。
污染物转化：污染物在环境中通过物理、化学或生物的作用改变形态或转变为另一种物质的过程。
2.污染物在环境中的迁移方式和转化途径。
迁移方式：机械迁移（水、气、重力）；物理化学迁移（最重要的形式）；生物迁移（吸收、代谢、生长、死亡等）。
转化途径（转化形式有物理、化学、生物转化）在大气中，以光化学氧化、催化氧化反应为主；在水体中，氧化还原作用，配合作用，生物降解作用；在土壤中，生物降解为主。
3.什么是生物转运？污染物透过细胞膜的方式。
生物转运：环境污染物经各种途径和方式同生物机体接触而被吸收、分布和排泄等过程的总称。
方式：被动转运（简单扩散和滤过）；特殊转运（主动运输和易化扩散）；胞饮作用（吞噬作用）。
4.什么是污染物在体内的的生物转化？生物转化过程和主要反应。
污染物在体内的的生物转化：外源化合物进入生物机体后在有关酶系统的催化作用下的代谢变化过程。
过程：一般分为I、II两个连续的作用过程。
在过程I（相I反应）中，外源化合物在有关酶系统的催化下经由氧化、还原或水解反应改变其化学结构，形成某些活性基团或进一步使这些活性基团暴露。
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主要对1）毒物的分析方法、环境条件的测定方法，2 ）仪器设备, 3）生物大小、生物量，4）水的溶解氧和 pH, 5）统计方法作出了国家规定。
但对那些易分解、非常见和混合污染物的测定还很难 进行标准化测定。
第二节 生物毒性试验
2、长期生物测试（Long term bioassays）
在低浓度下，受试生物长期被暴露于污染物下的测试，又 称全部生活史生物测试，常见有慢性毒性试验。
1）测定目的
测定在长期污染下，不造成有害效应的毒物最大浓度， 或最大允许毒物浓度（MATC）。
测定包括毒物对生物生长、生殖、产卵、孵卵、幼体成 活等的影响。
1) 测试目的：
（1）快速估计污染物的毒性；（2）评价几种毒物的相 对毒性；（3）评价不同生物对不同条件如温度、pH的相 对敏感性等。
主要用于测定半致死浓度(LC50)、或半抑制浓度(IC50) 或半效应浓度(EC50)。
2) 时间设定 ： 一般小于1周，如 一般水蚤类< 2d，藻类< 3d，鱼类< 4d。
生物测试意义： 1）研究多种污染物联合作用的生物效应。 2）监测环境质量的变化。 3）制订环境质量标准。 4）对制订排污标准，以及对污染物生态风险评价有重要 意义。
但注意：
（1）污染物结构、性质、毒作用机理不同，同一种生物对不 同污染物的反应不同。
（2）不同生物解毒机制、及能力不同，因而不同生物对相同 污染物有不同的反应。
第四章污染物生物效应检测
第一节生物测试及方式
一、生物测试
生物测试（Bioassay）指利用生物反应测定一种或多 种污染物或环境因素单独或联合存在时，所导致的影响 或危害。实际上就是用生物去测定污染物的危害。
可在分子、细胞、组织、器官、甚至个体和种群多种 水平上进行。
污染物毒性生物测试优点：
1)生物测试不需特殊仪器、方法简单。 2)可提供污染物 的生物毒性，而常规的物理和化学检测只能测定污染物的 浓度。 3）可测定污染物之间的相互作用,以及它们对生物 体的综合效应,而常规的物理和化学检测则做不到。4）还 可了解环境因素对污染物毒性的影响。如水体pH、溶氧 量、氧化还原电位、水体中有机和元机配位体对污染物毒 性的影响等 。
3、实验操作：实验结果还受人员操作水平、仪器设备的精 度、测定方法的影响。
（二）标准化测试的优点 1）增加数据的精确度，利于数据的比较。 2）测试可以被其它实验室重复。 3）筛选不同实验室一致的实验结果。 4）可为环境标准的建立提供可靠的数据，如饮用水环境
质量标准等。
（三）标准化的生物测试方法 有《水质物质对蚤类急性毒性测定方法《B/T13266-91)
（3）不同发育阶段的生物对同种污染物的反应也不同。
（4）受污染毒害的经验也会影响生物对有毒污染物的反应。
（一）生物测试方式 根据不同的研究要求和目的，可进行不同的测试。
测试方法多样， 有按时间分的、有按试验溶液和气体 给予方式分的。 1、短期生物测试（Short term bioassays）
指被测试的生物在短时间内暴露于高浓度的污染物 下，测定污染物对生物有机体的影响。 例：急性毒性 试验，以快速估价污染物的毒性。
3) 测试特点
（1） 暴露时间短；仅几天。（2）污染物浓度高；
（3）一般采用静止式给予有毒溶液或气体。
但对于下列情况，应用流动式给药： 1）不稳定且易 挥发的污染物（浓度会渐低)； 2）BOD较高的污水(低 O2)； 3）代谢速率快的受试生物（产生高的代谢产物 如CO2和NH3会影响受试生物的代谢。
此外，个体大小、生活史长短，以及以前受污染情况也 需考虑。
二、生物测试标准化
（一）影响生物测试的因素
1、受试生物：受试生物的种类、生长年龄（生活阶段、尺 寸大小、脱皮阶段）、发育阶段、食物供应程度等均影响生物 对毒物的敏感性。
2、试验条件：如试验水质的温度和含盐量、水流速度和溶 解氧、水域的酸碱度、受试生物的总量，不仅影响生物对毒物 的反应，而且影响作用于生物的毒物浓度、性质和形态。
节变化相符。 (3)受试 生物的生长、发育规律符合季节变化。
3、中期生物测试（Intermediate term bioassays） （1 ）目的: 介于短期和长期之间的一类生物测试。如
亚慢性毒性试验。 对毒物的毒作用、靶器官和最大无作 用剂量或中毒阈值作出估计。 （2）测试时间：8天之内算是短期，8-90天之间中期。 （3）毒物给予方式：无论毒物是溶液还是气体，给予方 式一般采用流动式，少数可采用静止式。
一、生物毒性
（一）生物毒性的基本概念
1、毒物（Toxicant）和毒性
（1）毒物：在一定条件下，以较小剂量给予有机体时， 与生物相互作用后而引起功能或器质性损伤的化学物质称 毒物。
或剂量虽微，但积累到一定量时，就能干扰或破坏机 体的正常生理功能，而引起暂时或持久性病变，甚至危及 生命的化合物，称毒物。
（二）受试生物的选择 花 植1、物）小：对麦烟毒、草物、三敏番感叶茄性草、：、矮S牵甜O牛菜2的、、敏菠莴感菜苣植、、物土大：豆豆紫、、苜燕向蓿麦日、、葵大丁。麦香O、3、敏棉秋感 海棠、女贞、梓树。 2）具生态学价值或经济价值。3）实验 室内易培养和繁殖。4）具清楚的生物学背景资料如生活史 、生长、发育特点等；5）足够的数量。6）对毒物的反应的 易测性。
（2）毒性(Toxicity): 指毒物产生有害作用的能力。 与下列因素有关：
1）进入机体的剂量。体内潜在性有毒物质存在并不意味发 生中毒，通常只有达中毒剂量时，才可引起中毒。
2）进入机体的方式（如经口、皮肤或呼吸）。 3）接触时间及频率。时间越长、频率越高，越引起中毒。
2）时间确定
（1）对动物而言，需要从一个卵期到下一个卵期或更长的 连续测定；
（2）对于更小的生物如浮游生物，要持续好几代测试；
（3）但对生活史特别长的动物，人们则选择在整个生活史 中最敏感的几个阶段测试。如鱼的发育早期测定，这种测 定又称部分生活史生物测试。
3) 长期生物测试要求 (1)只能采用流动式染毒性。 (2)室内试验条件，如水温、pH、硬度等必需和自然季