1、會(huì)計(jì)學(xué)1環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 污染物在生物體內(nèi)的遷移轉(zhuǎn)化污染物在生物體內(nèi)的遷移轉(zhuǎn)化生物污染和生物污染的生物污染和生物污染的主要途主要途徑徑環(huán)境污染物在生物體內(nèi)的環(huán)境污染物在生物體內(nèi)的分布分布污染物質(zhì)的污染物質(zhì)的生物富集、放大和生物富集、放大和積累積累微生物微生物對環(huán)境污染物的對環(huán)境污染物的降解轉(zhuǎn)降解轉(zhuǎn)化作用化作用環(huán)境污染物對人體健康的影響環(huán)境污染物對人體健康的影響本章內(nèi)容介紹本章內(nèi)容介紹第1頁/共94頁重重 點(diǎn)點(diǎn) 掌掌 握握污染物質(zhì)的污染物質(zhì)的生物富集生物富集、放大和積累、放大和積累微生物微生物對環(huán)境污染物對環(huán)境污染物的的降解轉(zhuǎn)化作用降解轉(zhuǎn)化作用環(huán)境環(huán)境污染物污染物對對人體健人體健康康的影響的影響

2、第2頁/共94頁一、一、 生物污染生物污染 有兩種含義，一種是指對人和生物有害的微生物、寄生蟲有兩種含義，一種是指對人和生物有害的微生物、寄生蟲等病原體和變應(yīng)原等污染水體、大氣、土壤和食品，影響生物等病原體和變應(yīng)原等污染水體、大氣、土壤和食品，影響生物產(chǎn)量和質(zhì)量，危害人類健康。產(chǎn)量和質(zhì)量，危害人類健康。 另一種是指大氣、水環(huán)境以及土壤環(huán)境中各種各樣的污染另一種是指大氣、水環(huán)境以及土壤環(huán)境中各種各樣的污染物質(zhì)，包括施入土壤中的農(nóng)藥等，通過生物的表面附著、根部物質(zhì)，包括施入土壤中的農(nóng)藥等，通過生物的表面附著、根部吸收、葉片氣孔的吸收以及表皮的滲透等方式進(jìn)入生物機(jī)體內(nèi)吸收、葉片氣孔的吸收以及表皮的滲

3、透等方式進(jìn)入生物機(jī)體內(nèi)，并通過食物鏈最終影響人體健康的現(xiàn)象。，并通過食物鏈最終影響人體健康的現(xiàn)象。二、植物受污染的主要途徑二、植物受污染的主要途徑 1. 表面附著表面附著 表面附著是指污染物以物理方式黏附在植物表面的現(xiàn)象。表面附著是指污染物以物理方式黏附在植物表面的現(xiàn)象。 表面附著量的大小與表面附著量的大小與植物的表面積大小、表面形狀、表面性植物的表面積大小、表面形狀、表面性質(zhì)質(zhì)等有關(guān)。植物葉片越粗糙，比表面積越大，越能吸附大量污等有關(guān)。植物葉片越粗糙，比表面積越大，越能吸附大量污染物。一些植物葉片分泌一些油脂性物質(zhì)，增加了對顆粒態(tài)污染物。一些植物葉片分泌一些油脂性物質(zhì)，增加了對顆粒態(tài)污染物的

4、吸附作用。例如云杉、油松、馬尾松能分泌油脂性物質(zhì)染物的吸附作用。例如云杉、油松、馬尾松能分泌油脂性物質(zhì)，楊梅、草莓等葉片粗糙，比表面積大。，楊梅、草莓等葉片粗糙，比表面積大。生物的污染生物的污染生物受到污染生物受到污染云杉云杉油松油松第3頁/共94頁2. 2. 植物吸收植物吸收 植物對大氣、水體和土壤中污染物的吸收方式可分為植物對大氣、水體和土壤中污染物的吸收方式可分為主主動(dòng)吸收動(dòng)吸收和和被動(dòng)吸收被動(dòng)吸收兩種。兩種。 主動(dòng)吸收即代謝吸收主動(dòng)吸收即代謝吸收，是指植物細(xì)胞利用其特有的，是指植物細(xì)胞利用其特有的代謝作用所產(chǎn)生的能量而進(jìn)行的吸收作用。細(xì)胞通過這代謝作用所產(chǎn)生的能量而進(jìn)行的吸收作用。細(xì)胞

5、通過這種吸收能把種吸收能把濃度差逆向的外界物質(zhì)濃度差逆向的外界物質(zhì)引入細(xì)胞內(nèi)。植物通引入細(xì)胞內(nèi)。植物通過根系從土壤或水體中吸收營養(yǎng)物質(zhì)和水分的同時(shí)亦吸過根系從土壤或水體中吸收營養(yǎng)物質(zhì)和水分的同時(shí)亦吸收污染物，其吸收量的大小與污染物的性質(zhì)及含量、土收污染物，其吸收量的大小與污染物的性質(zhì)及含量、土壤性質(zhì)和植物品種等因素有關(guān)。壤性質(zhì)和植物品種等因素有關(guān)。主動(dòng)吸收可使污染物在主動(dòng)吸收可使污染物在植物體內(nèi)濃縮。植物體內(nèi)濃縮。 被動(dòng)吸收即物理吸收被動(dòng)吸收即物理吸收，這種吸收依靠外液與原生質(zhì)，這種吸收依靠外液與原生質(zhì)的濃度差，通過溶質(zhì)擴(kuò)散作用實(shí)現(xiàn)吸收過程，其吸收量的濃度差，通過溶質(zhì)擴(kuò)散作用實(shí)現(xiàn)吸收過程，其吸

6、收量的大小與污染物的性質(zhì)及其含量大小，植物與污染物接的大小與污染物的性質(zhì)及其含量大小，植物與污染物接觸時(shí)間的長短等有關(guān)。觸時(shí)間的長短等有關(guān)。第4頁/共94頁三、動(dòng)物受污染的主要途徑三、動(dòng)物受污染的主要途徑 環(huán)境中的污染物主要通過環(huán)境中的污染物主要通過呼吸道、消化道和皮膚吸收呼吸道、消化道和皮膚吸收等途徑進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi)，并通過食物鏈得到濃縮富集，最終進(jìn)入人體。等途徑進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi)，并通過食物鏈得到濃縮富集，最終進(jìn)入人體。1. 1. 動(dòng)物吸收動(dòng)物吸收 動(dòng)物在呼吸空氣的同時(shí)將毫無選擇的吸收來自空氣中的氣態(tài)污染物及懸浮顆粒物，在飲水和攝取食物的同時(shí)，也將攝入其中的污染物，脂溶性污染物還能通過皮膚的吸收作用

7、進(jìn)入動(dòng)物機(jī)體。例如，某些氣態(tài)毒物如氰化氫、砷化氫等都可經(jīng)皮膚吸收。動(dòng)物在呼吸空氣的同時(shí)將毫無選擇的吸收來自空氣中的氣態(tài)污染物及懸浮顆粒物，在飲水和攝取食物的同時(shí)，也將攝入其中的污染物，脂溶性污染物還能通過皮膚的吸收作用進(jìn)入動(dòng)物機(jī)體。例如，某些氣態(tài)毒物如氰化氫、砷化氫等都可經(jīng)皮膚吸收。 呼吸道吸收的污染物，通過呼吸道吸收的污染物，通過肺泡肺泡直接直接進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi)進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi)大循環(huán)大循環(huán)。 成年人每天吸入成年人每天吸入101012m12m3 3的空氣，而空氣中正隱藏著各種各樣的污染物質(zhì)。的空氣，而空氣中正隱藏著各種各樣的污染物質(zhì)。呼吸道是吸收大氣污染物質(zhì)的主要途徑，呼吸道是吸收大氣污染物質(zhì)的主要途

8、徑，人的呼吸道主要包括鼻、咽、喉、氣管、支氣管及肺等部位。人的呼吸道主要包括鼻、咽、喉、氣管、支氣管及肺等部位。第5頁/共94頁 主要的吸收部位是主要的吸收部位是肺泡肺泡。肺泡的膜很薄，數(shù)量眾多，。肺泡的膜很薄，數(shù)量眾多，表面布滿壁膜極薄、結(jié)構(gòu)疏松的毛細(xì)血管。呼吸道吸收的表面布滿壁膜極薄、結(jié)構(gòu)疏松的毛細(xì)血管。呼吸道吸收的污染物只可以污染物只可以直接進(jìn)入血液系統(tǒng)直接進(jìn)入血液系統(tǒng)并轉(zhuǎn)移至淋巴系統(tǒng)或其他并轉(zhuǎn)移至淋巴系統(tǒng)或其他器官，而不經(jīng)肝臟的解毒作用，從而產(chǎn)生的毒性更大。器官，而不經(jīng)肝臟的解毒作用，從而產(chǎn)生的毒性更大。消化道吸收的污染物通過消化道吸收的污染物通過小腸小腸吸收，吸收，經(jīng)肝臟經(jīng)肝臟在進(jìn)入

9、大循在進(jìn)入大循環(huán)。環(huán)。 食物和飲水主要是通過消化道進(jìn)入人體的。從口腔攝食物和飲水主要是通過消化道進(jìn)入人體的。從口腔攝入的食物和飲水中的污染物質(zhì)，主要是被動(dòng)擴(kuò)散被消化管入的食物和飲水中的污染物質(zhì)，主要是被動(dòng)擴(kuò)散被消化管吸收，主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)很少。消化管包括口腔、咽喉、食管、胃吸收，主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)很少。消化管包括口腔、咽喉、食管、胃、小腸、大腸等部位，、小腸、大腸等部位，主要的吸收部位是小腸，其次是胃主要的吸收部位是小腸，其次是胃。 進(jìn)入小腸的污染物質(zhì)大多數(shù)以進(jìn)入小腸的污染物質(zhì)大多數(shù)以被動(dòng)擴(kuò)散被動(dòng)擴(kuò)散方式通過小腸方式通過小腸黏膜再轉(zhuǎn)入血液，因而污染物質(zhì)的脂溶性越強(qiáng)、在小腸內(nèi)黏膜再轉(zhuǎn)入血液，因而污染物質(zhì)的脂溶性越

10、強(qiáng)、在小腸內(nèi)濃度越高，被小腸吸收越快。濃度越高，被小腸吸收越快。小腸的吸收總面積約小腸的吸收總面積約200m200m2 2，胃的約為胃的約為1m1m2 2，小腸的吸收功能遠(yuǎn)大于胃。，小腸的吸收功能遠(yuǎn)大于胃。第6頁/共94頁 經(jīng)皮膚吸收的污染物可直接進(jìn)入血液循環(huán)經(jīng)皮膚吸收的污染物可直接進(jìn)入血液循環(huán) 人體皮膚的表面積平均約為人體皮膚的表面積平均約為2 2, ,同時(shí)還有近同時(shí)還有近1010萬萬個(gè)毛細(xì)孔和近個(gè)毛細(xì)孔和近1010萬根頭發(fā)與頭皮相通，這些都是污萬根頭發(fā)與頭皮相通，這些都是污染物質(zhì)進(jìn)入人體的通道。相對而言，人體皮膚對污染物質(zhì)進(jìn)入人體的通道。相對而言，人體皮膚對污染物質(zhì)的吸收能力較弱，常以染物

11、質(zhì)的吸收能力較弱，常以被動(dòng)擴(kuò)散被動(dòng)擴(kuò)散的方式相繼的方式相繼通過皮膚的表皮及真皮，再濾過真皮中的毛細(xì)血管通過皮膚的表皮及真皮，再濾過真皮中的毛細(xì)血管壁膜進(jìn)入到血液中。壁膜進(jìn)入到血液中。 一般，相對分子質(zhì)量低于一般，相對分子質(zhì)量低于300,300,處于液態(tài)或溶解處于液態(tài)或溶解態(tài)，呈態(tài)，呈非極性的脂溶性污染物質(zhì)非極性的脂溶性污染物質(zhì)，最容易被皮膚吸，最容易被皮膚吸收，如酚、醇等。收，如酚、醇等。 由呼吸道吸收并沉積在呼吸道表面上的有害由呼吸道吸收并沉積在呼吸道表面上的有害物質(zhì)，可咽到消化道，再被吸收進(jìn)入機(jī)體。物質(zhì)，可咽到消化道，再被吸收進(jìn)入機(jī)體。第7頁/共94頁2. 2. 食物鏈作用食物鏈作用 生物

12、（包括微生物）能通過食物鏈傳遞和富集污染物。生物（包括微生物）能通過食物鏈傳遞和富集污染物。 水體中的污染物通過生物、微生物的代謝作用進(jìn)入生物、微生物體內(nèi)得到水體中的污染物通過生物、微生物的代謝作用進(jìn)入生物、微生物體內(nèi)得到濃縮濃縮，其濃縮作用可使污染物在生物體內(nèi)的含量比在水體中的濃度大得多。水體環(huán)境中，浮游生物是食物鏈的基礎(chǔ)。，其濃縮作用可使污染物在生物體內(nèi)的含量比在水體中的濃度大得多。水體環(huán)境中，浮游生物是食物鏈的基礎(chǔ)。污染物在食物鏈的每次傳遞中濃度就得到一次濃縮，甚至可以達(dá)到產(chǎn)生中毒作用的程度。污染物在食物鏈的每次傳遞中濃度就得到一次濃縮，甚至可以達(dá)到產(chǎn)生中毒作用的程度。人處于食物鏈的末端

13、，人若長期食用了污染水體中的魚類，則可能由于污染物在體內(nèi)長期富集濃縮，引起慢性中毒。人處于食物鏈的末端，人若長期食用了污染水體中的魚類，則可能由于污染物在體內(nèi)長期富集濃縮，引起慢性中毒。 環(huán)境污染物不僅可以通過環(huán)境污染物不僅可以通過水生生物食物鏈富集水生生物食物鏈富集，也可以通過，也可以通過陸生生物鏈富集陸生生物鏈富集。如農(nóng)藥、大氣污染物，可通過植物的葉片、根系進(jìn)入植物體內(nèi)得到富集，而含有污染物的農(nóng)作物、牧草、飼料等經(jīng)過牛、羊、豬、雞等動(dòng)物進(jìn)一步富集，最后通過糧食、蔬菜、水果、肉、蛋、奶等食物進(jìn)入人體中濃縮，危害人體健康。如農(nóng)藥、大氣污染物，可通過植物的葉片、根系進(jìn)入植物體內(nèi)得到富集，而含有污

14、染物的農(nóng)作物、牧草、飼料等經(jīng)過牛、羊、豬、雞等動(dòng)物進(jìn)一步富集，最后通過糧食、蔬菜、水果、肉、蛋、奶等食物進(jìn)入人體中濃縮，危害人體健康。第8頁/共94頁第二節(jié)第二節(jié) 環(huán)境污染物在生物體內(nèi)的分布環(huán)境污染物在生物體內(nèi)的分布一、一、 污染物在植物體內(nèi)的分布污染物在植物體內(nèi)的分布 許多污染物質(zhì)都是通過植物的土壤進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)的許多污染物質(zhì)都是通過植物的土壤進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)的。植物對污染物質(zhì)的吸收植物對污染物質(zhì)的吸收被認(rèn)為是污染物在食物鏈中的被認(rèn)為是污染物在食物鏈中的積累并危害陸生動(dòng)物的第一步。積累并危害陸生動(dòng)物的第一步。 污染物質(zhì)進(jìn)入到植物體的途徑：污染物質(zhì)進(jìn)入到植物體的途徑： 通過通過根系的吸收根系的吸收并

15、通過蒸騰作用輸送到植物體的并通過蒸騰作用輸送到植物體的各部分；各部分； 通過植物通過植物葉片的氣孔葉片的氣孔從周圍空氣中從周圍空氣中吸收吸收蒸汽化的蒸汽化的污染物質(zhì)，并輸送到植物體的各個(gè)部分；污染物質(zhì)，并輸送到植物體的各個(gè)部分； 植物表皮通過植物表皮通過滲透作用滲透作用吸收有機(jī)污染物的蒸汽。吸收有機(jī)污染物的蒸汽。 各種途徑吸收的污染物總和減去植物代謝過程中消各種途徑吸收的污染物總和減去植物代謝過程中消耗或損失的是污染物質(zhì)在生物體內(nèi)的積累。耗或損失的是污染物質(zhì)在生物體內(nèi)的積累。第9頁/共94頁根部吸收根部吸收 污染物主要是通過根部吸收進(jìn)入植物體內(nèi)，根部對污染物質(zhì)的吸收有兩種方式：主動(dòng)吸收和被動(dòng)吸

16、收。主動(dòng)吸收需要消耗一定量的能量，而被動(dòng)吸收主要是通過擴(kuò)散、吸收和質(zhì)量流動(dòng)，不需要消耗能量。污染物主要是通過根部吸收進(jìn)入植物體內(nèi)，根部對污染物質(zhì)的吸收有兩種方式：主動(dòng)吸收和被動(dòng)吸收。主動(dòng)吸收需要消耗一定量的能量，而被動(dòng)吸收主要是通過擴(kuò)散、吸收和質(zhì)量流動(dòng)，不需要消耗能量。 根部吸收主要是根部吸收主要是物理吸附物理吸附而不是生物化學(xué)行為。根部的吸收過程在最初一個(gè)小時(shí)之內(nèi)最快，占而不是生物化學(xué)行為。根部的吸收過程在最初一個(gè)小時(shí)之內(nèi)最快，占4848小時(shí)過程的小時(shí)過程的50%50%70%70%，且在吸收過程中污染物質(zhì)在根部很快達(dá)到平衡而濃度不隨時(shí)間增加而變化。，且在吸收過程中污染物質(zhì)在根部很快達(dá)到平衡而

17、濃度不隨時(shí)間增加而變化。植物植物葉片的氣孔葉片的氣孔吸收空氣中的蒸汽態(tài)污染物質(zhì)吸收空氣中的蒸汽態(tài)污染物質(zhì) 葉子表面有很多氣孔，氣孔可以隨環(huán)境條件的變化而有時(shí)張開有時(shí)關(guān)閉，氣孔是二氧化碳、氧氣和其他氣體的進(jìn)出口，也是蒸騰作用的出口。葉子表面有很多氣孔，氣孔可以隨環(huán)境條件的變化而有時(shí)張開有時(shí)關(guān)閉，氣孔是二氧化碳、氧氣和其他氣體的進(jìn)出口，也是蒸騰作用的出口。降落在植物表面的污染物可通過降落在植物表面的污染物可通過滲透滲透作用進(jìn)入植物體內(nèi)作用進(jìn)入植物體內(nèi) 這種吸收作用很少，但某些污染物，比根部吸收更重要。這種吸收作用很少，但某些污染物，比根部吸收更重要。只有植物表面直接接觸的污染物質(zhì)才能通過滲透作用進(jìn)

18、入植物體內(nèi)只有植物表面直接接觸的污染物質(zhì)才能通過滲透作用進(jìn)入植物體內(nèi)第10頁/共94頁 植物從植物從大氣大氣中吸收污染物后，污染物在植物體內(nèi)的中吸收污染物后，污染物在植物體內(nèi)的殘留量常以葉部分布最多。殘留量常以葉部分布最多。 植物從植物從土壤和水體土壤和水體中吸收污染物，其殘留量一般的分布規(guī)律為：根莖葉穗殼種子。中吸收污染物，其殘留量一般的分布規(guī)律為：根莖葉穗殼種子。表表5 5-2 -2 水稻各部位水稻各部位1414C-C-六六六殘留量及殘留比六六六殘留量及殘留比表表5 5-1 -1 成熟期水稻各部位中的含鎘成熟期水稻各部位中的含鎘量量第11頁/共94頁二、污染物在動(dòng)物體內(nèi)的分布二、污染物在動(dòng)

19、物體內(nèi)的分布 污染物質(zhì)在動(dòng)物體內(nèi)的分別過程主要包括吸收、分布和排泄。污染物質(zhì)在動(dòng)物體內(nèi)的分別過程主要包括吸收、分布和排泄。 吸收是污染物質(zhì)從機(jī)體外吸收是污染物質(zhì)從機(jī)體外 , 通過各種途徑通透體膜進(jìn)入血液的過程。通過各種途徑通透體膜進(jìn)入血液的過程。吸收途徑主要是機(jī)體的消化管、呼吸道和皮膚。吸收途徑主要是機(jī)體的消化管、呼吸道和皮膚。 消化管的主要吸收部位在小腸，其次是胃。進(jìn)入小腸的污染物質(zhì)大多以被動(dòng)擴(kuò)散通過腸粘膜再轉(zhuǎn)入血液。消化管的主要吸收部位在小腸，其次是胃。進(jìn)入小腸的污染物質(zhì)大多以被動(dòng)擴(kuò)散通過腸粘膜再轉(zhuǎn)入血液。 影響消化管吸收的因素：（影響消化管吸收的因素：（1）污染物質(zhì)的脂溶性污染物質(zhì)的脂溶

20、性：脂溶性越強(qiáng)及在小腸內(nèi)濃度越高脂溶性越強(qiáng)及在小腸內(nèi)濃度越高 , 被小腸吸收也越快。被小腸吸收也越快。 （2）血液流速血液流速：污染物質(zhì)的脂溶性強(qiáng)，血流速度越大污染物質(zhì)的脂溶性強(qiáng)，血流速度越大 , 則膜兩側(cè)污染物質(zhì)的濃度梯度越大則膜兩側(cè)污染物質(zhì)的濃度梯度越大 , 機(jī)體對污染物質(zhì)的吸收速率也越大。極性污染物質(zhì)機(jī)體對污染物質(zhì)的吸收速率也越大。極性污染物質(zhì) , 因其脂溶性小因其脂溶性小 , 在被小腸吸收時(shí)經(jīng)膜擴(kuò)散成了限速因素在被小腸吸收時(shí)經(jīng)膜擴(kuò)散成了限速因素 , 而對血流影響不敏感。而對血流影響不敏感。 （3）離解度離解度：未解離型易于擴(kuò)散通過膜。：未解離型易于擴(kuò)散通過膜。 第12頁/共94頁 呼吸

21、道是吸收大氣污染物的主要途徑。其主要吸收部位是肺泡呼吸道是吸收大氣污染物的主要途徑。其主要吸收部位是肺泡。氣態(tài)和液態(tài)氣溶膠污染物質(zhì)氣態(tài)和液態(tài)氣溶膠污染物質(zhì) , 可以被動(dòng)擴(kuò)散和濾過方式可以被動(dòng)擴(kuò)散和濾過方式 , 分別迅分別迅速通過肺泡和毛細(xì)血管膜進(jìn)入血液速通過肺泡和毛細(xì)血管膜進(jìn)入血液。固態(tài)氣溶膠和粉塵污染物質(zhì)吸。固態(tài)氣溶膠和粉塵污染物質(zhì)吸進(jìn)呼吸道后進(jìn)呼吸道后 , 可在氣管、支氣管及肺泡表面沉積。可在氣管、支氣管及肺泡表面沉積。到達(dá)肺泡的固態(tài)到達(dá)肺泡的固態(tài)顆粒很小顆粒很小 , 粒徑小于粒徑小于 5m。其中。其中 , 易溶微粒在溶于肺泡表面體液后易溶微粒在溶于肺泡表面體液后 , 按上述過程被吸收按上

22、述過程被吸收 , 而難溶微粒往往在吞噬作用下被吸收。而難溶微粒往往在吞噬作用下被吸收。 皮膚吸收是不少污染物質(zhì)進(jìn)入機(jī)體的途徑。皮膚吸收是不少污染物質(zhì)進(jìn)入機(jī)體的途徑。皮膚接觸的污染物皮膚接觸的污染物質(zhì)質(zhì) , 常以被動(dòng)擴(kuò)散相繼通過皮膚的表皮及真皮常以被動(dòng)擴(kuò)散相繼通過皮膚的表皮及真皮 , 再濾過真皮中毛細(xì)再濾過真皮中毛細(xì)血管壁膜進(jìn)入血液。血管壁膜進(jìn)入血液。一般一般 , 分子量低于分子量低于 300，處于液態(tài)或溶解態(tài)，處于液態(tài)或溶解態(tài) , 呈非極性的脂溶性污染物質(zhì)呈非極性的脂溶性污染物質(zhì) , 最容易被皮膚吸收最容易被皮膚吸收, 如酚、尼古丁、如酚、尼古丁、馬錢子堿等。馬錢子堿等。 血腦屏障血腦屏障：中

23、樞神經(jīng)系統(tǒng)的毛細(xì)血管壁內(nèi)皮細(xì)胞互相緊密中樞神經(jīng)系統(tǒng)的毛細(xì)血管壁內(nèi)皮細(xì)胞互相緊密相連、幾乎無空隙相連、幾乎無空隙，是阻止已進(jìn)入人體的有毒污染物深入到中是阻止已進(jìn)入人體的有毒污染物深入到中樞神經(jīng)系統(tǒng)的屏障。樞神經(jīng)系統(tǒng)的屏障。當(dāng)污染物質(zhì)由血液進(jìn)入腦部時(shí)當(dāng)污染物質(zhì)由血液進(jìn)入腦部時(shí), , 必須穿過必須穿過這一毛細(xì)管壁內(nèi)皮的屏障這一毛細(xì)管壁內(nèi)皮的屏障，此時(shí)此時(shí), , 污染物質(zhì)的經(jīng)膜通透性成為污染物質(zhì)的經(jīng)膜通透性成為其轉(zhuǎn)運(yùn)的限速因素。其轉(zhuǎn)運(yùn)的限速因素。高脂溶性低解離度的污染物質(zhì)經(jīng)膜通透性高脂溶性低解離度的污染物質(zhì)經(jīng)膜通透性好好, , 容易通過血腦屏障容易通過血腦屏障, , 由血液進(jìn)入腦部由血液進(jìn)入腦部, ,

24、 如甲基如甲基汞汞化合物。化合物。第13頁/共94頁2. 2. 排泄排泄 排泄是污染物質(zhì)及其代謝物質(zhì)向機(jī)體外的轉(zhuǎn)運(yùn)過程。排泄是污染物質(zhì)及其代謝物質(zhì)向機(jī)體外的轉(zhuǎn)運(yùn)過程。 排泄器官有腎、肝膽、腸、肺、外分泌腺等，而以排泄器官有腎、肝膽、腸、肺、外分泌腺等，而以腎和肝膽腎和肝膽為主。為主。 腎排泄是污染物質(zhì)通過腎隨尿而排出的過程。腎排泄是污染物質(zhì)通過腎隨尿而排出的過程。 膽汁排泄是指主要由消化管及其他途徑吸收的污染物質(zhì)，經(jīng)血液到達(dá)肝臟后，以原物或其代謝物和膽汁一起分泌至十二指腸，經(jīng)小腸至大腸內(nèi)，再排出體外的過程。膽汁排泄是指主要由消化管及其他途徑吸收的污染物質(zhì)，經(jīng)血液到達(dá)肝臟后，以原物或其代謝物和膽

25、汁一起分泌至十二指腸，經(jīng)小腸至大腸內(nèi)，再排出體外的過程。 * *值得注意的是有些物質(zhì)由膽汁排泄，在腸道運(yùn)行中又重新被吸收，該現(xiàn)象稱為值得注意的是有些物質(zhì)由膽汁排泄，在腸道運(yùn)行中又重新被吸收，該現(xiàn)象稱為腸肝循環(huán)腸肝循環(huán)。3.3.分布分布 分布是分布是指污染物質(zhì)被吸收后或其代謝轉(zhuǎn)化物質(zhì)形成后，由血液轉(zhuǎn)送至機(jī)體各組織指污染物質(zhì)被吸收后或其代謝轉(zhuǎn)化物質(zhì)形成后，由血液轉(zhuǎn)送至機(jī)體各組織; ;與組織成分結(jié)合；從組織返回血液以及再反復(fù)等過程。與組織成分結(jié)合；從組織返回血液以及再反復(fù)等過程。 第14頁/共94頁 按照污染物性質(zhì)和進(jìn)入動(dòng)物組織的類型不同，大體有以下五種分布規(guī)律：按照污染物性質(zhì)和進(jìn)入動(dòng)物組織的類型不

26、同，大體有以下五種分布規(guī)律： （1 1）能溶解于體液的物質(zhì)，如鈉、鉀、鋰、氟、氯、溴等離子，在體內(nèi)分布比較均勻。）能溶解于體液的物質(zhì)，如鈉、鉀、鋰、氟、氯、溴等離子，在體內(nèi)分布比較均勻。 （2 2）鑭、銻、釷等三價(jià)和四價(jià)陽離子，水解后生成膠體，主要蓄積于肝或其他網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)。）鑭、銻、釷等三價(jià)和四價(jià)陽離子，水解后生成膠體，主要蓄積于肝或其他網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)。 （3 3）與骨骼親和性較強(qiáng)的物質(zhì)，如鉛、鈣、鋇、鍶、鐳、鈹?shù)榷r(jià)陽離子在骨骼中含量較高。）與骨骼親和性較強(qiáng)的物質(zhì)，如鉛、鈣、鋇、鍶、鐳、鈹?shù)榷r(jià)陽離子在骨骼中含量較高。 （4 4）對某一種器官具有特殊親和性的物質(zhì)，則在該種器官中蓄積較多。如碘

27、對甲狀腺，汞、鈾對腎臟有特殊親和性。）對某一種器官具有特殊親和性的物質(zhì)，則在該種器官中蓄積較多。如碘對甲狀腺，汞、鈾對腎臟有特殊親和性。 （5 5）脂溶性物質(zhì)，如有機(jī)氯化合物（六六六、）脂溶性物質(zhì)，如有機(jī)氯化合物（六六六、 DDTDDT等），易蓄積于動(dòng)物體內(nèi)的脂肪中。等），易蓄積于動(dòng)物體內(nèi)的脂肪中。第15頁/共94頁 一種污染物對某一種器官有特殊親和作用，但同時(shí)也分布于其他器官；一種污染物對某一種器官有特殊親和作用，但同時(shí)也分布于其他器官； 同一種元素可能因其價(jià)態(tài)或存在形態(tài)不同而在體內(nèi)蓄積的部位也有所不同。同一種元素可能因其價(jià)態(tài)或存在形態(tài)不同而在體內(nèi)蓄積的部位也有所不同。如水溶性汞離子很少進(jìn)入

28、腦組織，但烷基汞呈脂溶性，能通過腦屏障進(jìn)入腦組織。如水溶性汞離子很少進(jìn)入腦組織，但烷基汞呈脂溶性，能通過腦屏障進(jìn)入腦組織。第16頁/共94頁第17頁/共94頁4.4.生物蓄積生物蓄積 機(jī)體長期接觸某污染物質(zhì)，若吸收超過排泄及其代謝轉(zhuǎn)化，則會(huì)出現(xiàn)該污染物質(zhì)在體內(nèi)逐增的現(xiàn)象，稱為生物蓄積。蓄積量是吸收、分布、代謝轉(zhuǎn)化和排泄各量的代數(shù)和。機(jī)體長期接觸某污染物質(zhì)，若吸收超過排泄及其代謝轉(zhuǎn)化，則會(huì)出現(xiàn)該污染物質(zhì)在體內(nèi)逐增的現(xiàn)象，稱為生物蓄積。蓄積量是吸收、分布、代謝轉(zhuǎn)化和排泄各量的代數(shù)和。 機(jī)體的主要蓄積部位是機(jī)體的主要蓄積部位是血漿蛋白、脂肪組織和骨酪血漿蛋白、脂肪組織和骨酪。污染物質(zhì)常與血漿蛋白結(jié)合

29、而蓄積。污染物質(zhì)常與血漿蛋白結(jié)合而蓄積。 蓄積部位與毒性作用部位蓄積部位與毒性作用部位：相同：相同-如百草枯在肺及一氧化碳在紅細(xì)胞中血紅蛋白的集中。不相一致如百草枯在肺及一氧化碳在紅細(xì)胞中血紅蛋白的集中。不相一致-如如DDTDDT在脂肪組織中蓄積在脂肪組織中蓄積, , 而毒性作用部位是神經(jīng)系統(tǒng)及其他臟器而毒性作用部位是神經(jīng)系統(tǒng)及其他臟器; ; 鉛集中于骨髓鉛集中于骨髓, , 而毒性作用部位在造血系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)及胃腸道等。而毒性作用部位在造血系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)及胃腸道等。 蓄積部位中的污染物質(zhì)蓄積部位中的污染物質(zhì), , 常同血漿中游離型污染物質(zhì)保持相對穩(wěn)定的平衡。常同血漿中游離型污染物質(zhì)保持相對穩(wěn)定

30、的平衡。在污染物質(zhì)蓄積和毒性作用的部位不相一致時(shí)在污染物質(zhì)蓄積和毒性作用的部位不相一致時(shí), , 蓄積部位可成為污染物質(zhì)內(nèi)在的二次接觸源蓄積部位可成為污染物質(zhì)內(nèi)在的二次接觸源 , , 有可能引起機(jī)體慢性中毒。有可能引起機(jī)體慢性中毒。第18頁/共94頁第三節(jié)第三節(jié) 污染物質(zhì)的生物富集、放大和積累污染物質(zhì)的生物富集、放大和積累 各種物質(zhì)進(jìn)入生物體內(nèi)，即參加生物的代謝過程，其中生命各種物質(zhì)進(jìn)入生物體內(nèi)，即參加生物的代謝過程，其中生命必需的物質(zhì)，部分參與了生物體的構(gòu)成，多余的必需物質(zhì)和非生必需的物質(zhì)，部分參與了生物體的構(gòu)成，多余的必需物質(zhì)和非生命所需的物質(zhì)中，易分解的經(jīng)代謝作用很快排出體外，會(huì)長期殘命所

31、需的物質(zhì)中，易分解的經(jīng)代謝作用很快排出體外，會(huì)長期殘留在生物體內(nèi)，隨著攝入量的增大，在生物體內(nèi)的濃度也會(huì)逐漸留在生物體內(nèi)，隨著攝入量的增大，在生物體內(nèi)的濃度也會(huì)逐漸增大。增大。一、生物富集一、生物富集 生物富集生物富集是指生物機(jī)體或處于同一營養(yǎng)級上的許多生物種群是指生物機(jī)體或處于同一營養(yǎng)級上的許多生物種群，通過，通過非吞食方式非吞食方式，從周圍環(huán)境，從周圍環(huán)境( (水、土壤、大氣水、土壤、大氣) )蓄積某種元素蓄積某種元素或難降解的物質(zhì)，使其在機(jī)體內(nèi)濃度超過周圍環(huán)境中濃度的現(xiàn)象或難降解的物質(zhì)，使其在機(jī)體內(nèi)濃度超過周圍環(huán)境中濃度的現(xiàn)象。 生物富集用生物濃縮系數(shù)表示，即：生物富集用生物濃縮系數(shù)表示

32、，即： BCF = BCF = C Cb b/ /C Ce e 式中：式中：BCFBCF：生物濃縮系數(shù)：生物濃縮系數(shù) C Cb b：某種元素或難降解物質(zhì)在機(jī)體中的濃度：某種元素或難降解物質(zhì)在機(jī)體中的濃度; ; C Ce e：某種元素或難降解物質(zhì)在機(jī)體周圍環(huán)境中的濃度。：某種元素或難降解物質(zhì)在機(jī)體周圍環(huán)境中的濃度。 第19頁/共94頁生物濃縮系數(shù)生物濃縮系數(shù)(Bioconcentration Factor)(Bioconcentration Factor) ：金槍魚和海綿對銅的濃縮系數(shù)金槍魚和海綿對銅的濃縮系數(shù), , 分別是分別是100100和和14001400。一般一般, , 降解性小、脂溶性

33、高、水溶性低的物質(zhì)降解性小、脂溶性高、水溶性低的物質(zhì) , , 生物濃縮系數(shù)高生物濃縮系數(shù)高 一般，重金屬元素和許多氯化碳?xì)浠铩⒊憝h(huán)、雜環(huán)等有機(jī)化合物具有很高的生物濃縮系數(shù)。一般，重金屬元素和許多氯化碳?xì)浠铩⒊憝h(huán)、雜環(huán)等有機(jī)化合物具有很高的生物濃縮系數(shù)。第20頁/共94頁二、生物放大二、生物放大 是指在是指在同一食物鏈上同一食物鏈上的的高營養(yǎng)級生物高營養(yǎng)級生物，通過，通過吞食吞食低營養(yǎng)級生物蓄積某種元素或難降解物質(zhì)，使其在機(jī)體內(nèi)的濃度隨營養(yǎng)級數(shù)提高而增大的現(xiàn)象。生物放大的程度也用生物濃縮系數(shù)表示。低營養(yǎng)級生物蓄積某種元素或難降解物質(zhì)，使其在機(jī)體內(nèi)的濃度隨營養(yǎng)級數(shù)提高而增大的現(xiàn)象。生物放大的程

34、度也用生物濃縮系數(shù)表示。 生物放大的結(jié)果是食物鏈上高營養(yǎng)級生物體體內(nèi)這種物質(zhì)的濃度顯著超過環(huán)境中的濃度，生物放大的結(jié)果是食物鏈上高營養(yǎng)級生物體體內(nèi)這種物質(zhì)的濃度顯著超過環(huán)境中的濃度，如不存在食物鏈的關(guān)系如不存在食物鏈的關(guān)系就不能稱之為生物放大，而就不能稱之為生物放大，而只能是生物富集或生物積累只能是生物富集或生物積累。 生物放大并不是在所有條件下都能發(fā)生。有些物質(zhì)只能沿著生物鏈傳遞，不能沿食物鏈放大；有些既不能沿食物鏈傳遞，也不能沿食物鏈放大。生物放大并不是在所有條件下都能發(fā)生。有些物質(zhì)只能沿著生物鏈傳遞，不能沿食物鏈放大；有些既不能沿食物鏈傳遞，也不能沿食物鏈放大。 影響生物放大的因素很多，

35、如食物鏈往往都十分復(fù)雜影響生物放大的因素很多，如食物鏈往往都十分復(fù)雜 , 相互交織成網(wǎng)狀相互交織成網(wǎng)狀 , 同一種生物在發(fā)育的不同階段或相同階段同一種生物在發(fā)育的不同階段或相同階段 , 有可能隸屬于不同的營養(yǎng)級而具有多種食物來源有可能隸屬于不同的營養(yǎng)級而具有多種食物來源 , 這就擾亂了生物放大。這就擾亂了生物放大。不同生物或同一生物在不同的條件下不同生物或同一生物在不同的條件下 , 對物質(zhì)的吸收、消除等均有可能不同對物質(zhì)的吸收、消除等均有可能不同 , 也會(huì)影響生物放大狀況也會(huì)影響生物放大狀況。有機(jī)化合物在生物體的積累不是通過食物鏈遷移產(chǎn)生的生物放大，而是生物脂肪對有機(jī)化合物的溶解作用。有機(jī)化合

36、物在生物體的積累不是通過食物鏈遷移產(chǎn)生的生物放大，而是生物脂肪對有機(jī)化合物的溶解作用。第21頁/共94頁三、生物積累三、生物積累 生物積累是生物從生物積累是生物從周圍環(huán)境周圍環(huán)境(水、土壤、大氣水、土壤、大氣)和和食物鏈?zhǔn)澄镦溞罘e某種元素或難降解物質(zhì)，使其在機(jī)體中的濃度超過周圍環(huán)境中濃度的現(xiàn)象。蓄積某種元素或難降解物質(zhì)，使其在機(jī)體中的濃度超過周圍環(huán)境中濃度的現(xiàn)象。 生物積累也用生物濃縮系數(shù)（生物積累也用生物濃縮系數(shù)（BCF）表示。）表示。 以水生生物對某物質(zhì)的生物積累而論，其微分速率方程可以表示為：以水生生物對某物質(zhì)的生物積累而論，其微分速率方程可以表示為：,1,11()iaiwi ii ii

37、eigiidck cWckkcdt第22頁/共94頁當(dāng)生物積累達(dá)到平衡時(shí)，當(dāng)生物積累達(dá)到平衡時(shí)，dci/dt=0dci/dt=0時(shí)：時(shí)：,1,11()()i ii iaiiwieigieigiWkccckkkk 式中右端二項(xiàng)依次以式中右端二項(xiàng)依次以 C Cwiwi 和和C Cii表示表示, , 則此式改則此式改寫成寫成 : :iwiiccc從水中攝得從水中攝得的濃度的濃度- -生生物富集的貢物富集的貢獻(xiàn)獻(xiàn)從食物鏈傳遞得到從食物鏈傳遞得到的濃度的濃度- -生物放大生物放大的貢獻(xiàn)的貢獻(xiàn) 從上式可以看出，生物積累的物質(zhì)濃度中，兩相從上式可以看出，生物積累的物質(zhì)濃度中，兩相進(jìn)行比較，可以看出生物富集和

38、生物放大對生物積進(jìn)行比較，可以看出生物富集和生物放大對生物積累的貢獻(xiàn)。累的貢獻(xiàn)。生物放大和生物富集都是生物積累的一種方式生物放大和生物富集都是生物積累的一種方式第23頁/共94頁表表5-1 5-1 生物富集、放大和積累對照生物富集、放大和積累對照第24頁/共94頁第四節(jié)第四節(jié) 微生物對環(huán)境污染物的降解轉(zhuǎn)化作用微生物對環(huán)境污染物的降解轉(zhuǎn)化作用 物質(zhì)在生物作用下經(jīng)受的化學(xué)變化，稱為物質(zhì)在生物作用下經(jīng)受的化學(xué)變化，稱為生物轉(zhuǎn)化或代生物轉(zhuǎn)化或代謝謝。通過生物，特別是微生物的轉(zhuǎn)化，污染物質(zhì)的毒性也隨。通過生物，特別是微生物的轉(zhuǎn)化，污染物質(zhì)的毒性也隨之改變。之改變。一、微生物的生理特征一、微生物的生理特征

39、 微生物可以催化氧化或降解有機(jī)污染物或轉(zhuǎn)化重金屬元微生物可以催化氧化或降解有機(jī)污染物或轉(zhuǎn)化重金屬元素存在形態(tài)，這是環(huán)境中有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化的重要過程，同時(shí)素存在形態(tài)，這是環(huán)境中有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化的重要過程，同時(shí)微生物在重金屬的遷移轉(zhuǎn)化過程中也有很重要的作用。微生物在重金屬的遷移轉(zhuǎn)化過程中也有很重要的作用。 微生物是生物催化劑，能使許多化學(xué)反應(yīng)過程在環(huán)境中微生物是生物催化劑，能使許多化學(xué)反應(yīng)過程在環(huán)境中發(fā)生，同時(shí)生物有機(jī)體的降解又為其他生物生長提供必要的發(fā)生，同時(shí)生物有機(jī)體的降解又為其他生物生長提供必要的營養(yǎng)，以補(bǔ)償和維持生物活性的營養(yǎng)庫。營養(yǎng)，以補(bǔ)償和維持生物活性的營養(yǎng)庫。1. 微生物的種類微生物的種

40、類 環(huán)境中的微生物可以分為三類：細(xì)菌、真菌和藻類。環(huán)境中的微生物可以分為三類：細(xì)菌、真菌和藻類。 細(xì)菌和真菌可認(rèn)為是還原劑類，能使化合物分解為更簡細(xì)菌和真菌可認(rèn)為是還原劑類，能使化合物分解為更簡單的形式，從而維持它們自身的生長和代謝過程所需的能量單的形式，從而維持它們自身的生長和代謝過程所需的能量。第25頁/共94頁m范圍。范圍。球形球形菌菌弧形菌弧形菌螺形菌螺形菌桿形桿形菌菌 真菌是類似植物但缺乏葉綠素的非光合生物，通常是絲狀結(jié)構(gòu)，它對高濃度的金屬離子的耐受能力很強(qiáng)，真菌對環(huán)境最終的作用是分解植物的纖維素。真菌是類似植物但缺乏葉綠素的非光合生物，通常是絲狀結(jié)構(gòu)，它對高濃度的金屬離子的耐受能力

41、很強(qiáng)，真菌對環(huán)境最終的作用是分解植物的纖維素。單細(xì)胞真菌多細(xì)胞真菌大型真菌第26頁/共94頁 藻類是一大類低等植物的統(tǒng)稱。藻類是一大類低等植物的統(tǒng)稱。藻類屬于真核生物，是一種低等植物，種類很多，有單細(xì)胞的，也有多細(xì)胞的。藻類屬于真核生物，是一種低等植物，種類很多，有單細(xì)胞的，也有多細(xì)胞的。植物體無根、莖、葉的分化，有的有鞭毛，能動(dòng)。植物體無根、莖、葉的分化，有的有鞭毛，能動(dòng)。光合色素：分為三大類，葉綠素光合色素：分為三大類，葉綠素(a,b,c,d)；類胡蘿卜素；藻膽素；類胡蘿卜素；藻膽素(藻藍(lán)素，藻紅素藻藍(lán)素，藻紅素)。多數(shù)生活在水中，淡水種類多，海洋種類少，但數(shù)量多。多數(shù)生活在水中，淡水種類

42、多，海洋種類少，但數(shù)量多。 藻類營養(yǎng)一般是無機(jī)物，即自養(yǎng)型，其細(xì)胞內(nèi)含有葉綠素及其他輔助色素，能進(jìn)行光合作用。藻類營養(yǎng)一般是無機(jī)物，即自養(yǎng)型，其細(xì)胞內(nèi)含有葉綠素及其他輔助色素，能進(jìn)行光合作用。 在有光照的時(shí)候，利用光能吸收二氧化碳合成細(xì)胞物質(zhì)，同時(shí)釋放出氧氣；在夜間無陽光時(shí)，則通過呼吸作用，取得能量，吸收氧氣，同時(shí)放出二氧化碳。在有光照的時(shí)候，利用光能吸收二氧化碳合成細(xì)胞物質(zhì)，同時(shí)釋放出氧氣；在夜間無陽光時(shí)，則通過呼吸作用，取得能量，吸收氧氣，同時(shí)放出二氧化碳。 這一特征在穩(wěn)定塘廢水處理方法中體現(xiàn)，白天塘內(nèi)氧氣充足，微生物利用氧氣進(jìn)行好氧分解有機(jī)物；夜間藻類呼吸氧氣，使這一特征在穩(wěn)定塘廢水處理

43、方法中體現(xiàn)，白天塘內(nèi)氧氣充足，微生物利用氧氣進(jìn)行好氧分解有機(jī)物；夜間藻類呼吸氧氣，使DO下降。下降。第27頁/共94頁硅藻硅藻紅藻紅藻褐藻褐藻第28頁/共94頁 細(xì)菌接種到定量的液體培養(yǎng)基中，定時(shí)細(xì)菌接種到定量的液體培養(yǎng)基中，定時(shí)取樣測定細(xì)胞數(shù)量。取樣測定細(xì)胞數(shù)量。以以培養(yǎng)時(shí)間培養(yǎng)時(shí)間為為橫座標(biāo)橫座標(biāo)以以菌數(shù)菌數(shù)為為縱座標(biāo)縱座標(biāo)作圖作圖得到的一條反映得到的一條反映細(xì)菌在整個(gè)培養(yǎng)期間菌數(shù)變化細(xì)菌在整個(gè)培養(yǎng)期間菌數(shù)變化規(guī)律規(guī)律的曲線。的曲線。2. 2. 微生物的生長規(guī)律微生物的生長規(guī)律 微生物的生長規(guī)律可以用生長曲線表現(xiàn)出來。微生物的生長規(guī)律可以用生長曲線表現(xiàn)出來。第29頁/共94頁 根據(jù)微生物的

44、根據(jù)微生物的生長速率常數(shù)生長速率常數(shù)（growthrateconstant），即，即每小時(shí)的分裂次數(shù)（每小時(shí)的分裂次數(shù)（R）的不同，一般可把典型生長曲線粗分為）的不同，一般可把典型生長曲線粗分為延滯期延滯期、指數(shù)期指數(shù)期、穩(wěn)定期穩(wěn)定期和和衰亡期衰亡期等等4 4個(gè)時(shí)期個(gè)時(shí)期 。 延滯期延滯期指數(shù)期指數(shù)期穩(wěn)定期穩(wěn)定期衰亡期衰亡期第30頁/共94頁延滯期延滯期指數(shù)期指數(shù)期穩(wěn)定期穩(wěn)定期衰亡期衰亡期5-7第31頁/共94頁 又稱又稱停滯期停滯期、調(diào)整期調(diào)整期和和適應(yīng)期適應(yīng)期。指少量單細(xì)胞微生物接種到新鮮培養(yǎng)。指少量單細(xì)胞微生物接種到新鮮培養(yǎng)基后，在開始培養(yǎng)的一段時(shí)間內(nèi)細(xì)胞數(shù)基后，在開始培養(yǎng)的一段時(shí)間內(nèi)細(xì)

45、胞數(shù)目不立即增加，或增加很少，生長速度目不立即增加，或增加很少，生長速度接近于零的一段時(shí)期接近于零的一段時(shí)期代謝系統(tǒng)是正代謝系統(tǒng)是正在適應(yīng)新環(huán)境。在適應(yīng)新環(huán)境。延滯期延滯期第32頁/共94頁分裂遲緩、代謝活躍分裂遲緩、代謝活躍 生長速率常數(shù)為零；生長速率常數(shù)為零； 細(xì)胞形態(tài)變大或增長，許多桿菌可長成絲狀，細(xì)胞形態(tài)變大或增長，許多桿菌可長成絲狀，Eg.Eg.巨大芽孢桿菌（巨大芽孢桿菌（Bacillus megaterium）在延滯期末，細(xì)胞的在延滯期末，細(xì)胞的平均長度比剛接種時(shí)長平均長度比剛接種時(shí)長6倍；倍；一般來說處于遲緩期的細(xì)菌細(xì)胞體積最大一般來說處于遲緩期的細(xì)菌細(xì)胞體積最大！ 細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞內(nèi)

46、RNARNA尤其是尤其是rRNArRNA含量增高；含量增高； 合成代謝十分活躍，核糖體、酶類和合成代謝十分活躍，核糖體、酶類和ATPATP合成加速，易產(chǎn)生合成加速，易產(chǎn)生各種誘導(dǎo)酶；各種誘導(dǎo)酶； 對外界不良條件如對外界不良條件如NaClNaCl溶液濃度、溫度和抗生素等理化因素溶液濃度、溫度和抗生素等理化因素反應(yīng)敏感。反應(yīng)敏感。細(xì)胞處于活躍生長中，只是分裂遲緩。細(xì)胞處于活躍生長中，只是分裂遲緩。在此階段后期，少數(shù)細(xì)胞開始分裂，曲線略有上升。在此階段后期，少數(shù)細(xì)胞開始分裂，曲線略有上升。第33頁/共94頁 微生物接種到一個(gè)新的環(huán)境，暫時(shí)缺乏分解和催化有關(guān)底物的酶，或微生物接種到一個(gè)新的環(huán)境，暫時(shí)缺

47、乏分解和催化有關(guān)底物的酶，或是缺乏充足的中間代謝產(chǎn)物等。為產(chǎn)生誘導(dǎo)酶或合成中間代謝產(chǎn)物，就需是缺乏充足的中間代謝產(chǎn)物等。為產(chǎn)生誘導(dǎo)酶或合成中間代謝產(chǎn)物，就需要一段適應(yīng)期。要一段適應(yīng)期。調(diào)調(diào) 整整 代代 謝謝第34頁/共94頁 又稱又稱指數(shù)生長期指數(shù)生長期（Exponential phase）。指。指在生長曲在生長曲線中，緊接著延滯期的一段細(xì)胞數(shù)以幾何級數(shù)增長的時(shí)期線中，緊接著延滯期的一段細(xì)胞數(shù)以幾何級數(shù)增長的時(shí)期 。指數(shù)指數(shù)期期第35頁/共94頁 生長速率常數(shù)生長速率常數(shù)R R最大，因而細(xì)胞每分裂一次最大，因而細(xì)胞每分裂一次所需的時(shí)間所需的時(shí)間代時(shí)代時(shí)（generation time，G G，

48、又稱，又稱世代時(shí)間世代時(shí)間或或增代時(shí)間增代時(shí)間）或原生質(zhì)增加一倍所需或原生質(zhì)增加一倍所需的的倍增時(shí)間倍增時(shí)間（doubling time）最短；最短； 細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞進(jìn)行平衡生長平衡生長（balanced growth），菌，菌體各部分的成分十分均勻體各部分的成分十分均勻； 酶系活躍，代謝旺盛；酶系活躍，代謝旺盛；第36頁/共94頁 又稱又稱恒定期或最高生長期恒定期或最高生長期。其特點(diǎn)是生長速率常數(shù)其特點(diǎn)是生長速率常數(shù)R等于等于0，即處于新繁殖的細(xì)胞數(shù)與衰亡的細(xì)胞數(shù)相等，或正生，即處于新繁殖的細(xì)胞數(shù)與衰亡的細(xì)胞數(shù)相等，或正生長與負(fù)生長相等的動(dòng)態(tài)平衡之中。長與負(fù)生長相等的動(dòng)態(tài)平衡之中。穩(wěn)定期穩(wěn)定期

49、第37頁/共94頁 這時(shí)的菌體產(chǎn)量達(dá)到了最高點(diǎn)，而且菌體產(chǎn)量與營養(yǎng)物質(zhì)的消耗間呈現(xiàn)出這時(shí)的菌體產(chǎn)量達(dá)到了最高點(diǎn)，而且菌體產(chǎn)量與營養(yǎng)物質(zhì)的消耗間呈現(xiàn)出一定的比例關(guān)系，這一關(guān)系就是一定的比例關(guān)系，這一關(guān)系就是生長產(chǎn)量常數(shù)生長產(chǎn)量常數(shù)Y（或稱生長得率，（或稱生長得率，growth yield）。 xx0 xx0Y = Y = = = C C0C CC C0 x穩(wěn)定期時(shí)的細(xì)胞干重（穩(wěn)定期時(shí)的細(xì)胞干重（gml培養(yǎng)液），培養(yǎng)液），x0剛接種時(shí)的細(xì)胞干重，剛接種時(shí)的細(xì)胞干重，C0 限制性營養(yǎng)物的最初濃度（限制性營養(yǎng)物的最初濃度（gml），），C 穩(wěn)定期時(shí)限制性營養(yǎng)物的濃度（由于計(jì)算穩(wěn)定期時(shí)限制性營養(yǎng)物的濃度

50、（由于計(jì)算Y時(shí)必須用限制性營時(shí)必須用限制性營養(yǎng)物，所以養(yǎng)物，所以C應(yīng)等于應(yīng)等于0）。）。第38頁/共94頁 在衰亡期中，個(gè)體死亡的速度超過新生的速度，整個(gè)群在衰亡期中，個(gè)體死亡的速度超過新生的速度，整個(gè)群體呈現(xiàn)負(fù)生長狀態(tài)（體呈現(xiàn)負(fù)生長狀態(tài)（R為負(fù)值）。為負(fù)值）。衰亡期衰亡期第39頁/共94頁 細(xì)胞形態(tài)發(fā)生多形化，細(xì)胞形態(tài)發(fā)生多形化，例如會(huì)發(fā)生膨大或不規(guī)則的退化形例如會(huì)發(fā)生膨大或不規(guī)則的退化形態(tài)；有的微生物因蛋白水解酶活力的增強(qiáng)而發(fā)生態(tài)；有的微生物因蛋白水解酶活力的增強(qiáng)而發(fā)生自溶自溶（autolysis）；有的微生物在這一期合成或釋放對人類有益的抗生；有的微生物在這一期合成或釋放對人類有益的抗生

51、素等次生代謝產(chǎn)物；在芽孢桿菌中，芽孢釋放等。素等次生代謝產(chǎn)物；在芽孢桿菌中，芽孢釋放等。產(chǎn)生衰亡期的原因產(chǎn)生衰亡期的原因 外界環(huán)境對繼續(xù)生長越來越不利，外界環(huán)境對繼續(xù)生長越來越不利，營養(yǎng)物質(zhì)耗盡和有毒代營養(yǎng)物質(zhì)耗盡和有毒代謝產(chǎn)物的大量積累等，謝產(chǎn)物的大量積累等，從而引起細(xì)胞內(nèi)的分解代謝大大超過合從而引起細(xì)胞內(nèi)的分解代謝大大超過合成代謝，繼而導(dǎo)致菌體死亡。成代謝，繼而導(dǎo)致菌體死亡。 該時(shí)期死亡的細(xì)菌以對數(shù)方式增加，但在衰亡期的后期，該時(shí)期死亡的細(xì)菌以對數(shù)方式增加，但在衰亡期的后期，由于部分細(xì)菌產(chǎn)生抗性也會(huì)使細(xì)菌死亡的速率降低，仍有部分由于部分細(xì)菌產(chǎn)生抗性也會(huì)使細(xì)菌死亡的速率降低，仍有部分活菌存在

52、。活菌存在。第40頁/共94頁 可延長穩(wěn)定生長期，以獲得更多的菌體物質(zhì)或積累更多的代可延長穩(wěn)定生長期，以獲得更多的菌體物質(zhì)或積累更多的代謝產(chǎn)物，對環(huán)境中的污染物降解速度快，降解能力強(qiáng)。謝產(chǎn)物，對環(huán)境中的污染物降解速度快，降解能力強(qiáng)。生生產(chǎn)產(chǎn)上上的的措措施施補(bǔ)充營養(yǎng)物質(zhì)（補(bǔ)料）補(bǔ)充營養(yǎng)物質(zhì)（補(bǔ)料）取走代謝產(chǎn)物取走代謝產(chǎn)物調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)pH調(diào)節(jié)溫度調(diào)節(jié)溫度對好氧菌增加通氣、攪拌或振蕩對好氧菌增加通氣、攪拌或振蕩第41頁/共94頁二、生物酶的基礎(chǔ)知識二、生物酶的基礎(chǔ)知識 酶酶的定義：酶是一類由細(xì)胞制造和分泌的、以蛋白質(zhì)為主要成分的、具有催化活性的生物催化劑的定義：酶是一類由細(xì)胞制造和分泌的、以蛋白質(zhì)為主要

53、成分的、具有催化活性的生物催化劑. 在酶催化下發(fā)生轉(zhuǎn)化的物質(zhì)稱為在酶催化下發(fā)生轉(zhuǎn)化的物質(zhì)稱為底物或基質(zhì)底物或基質(zhì)。 底物所發(fā)生的轉(zhuǎn)化稱為底物所發(fā)生的轉(zhuǎn)化稱為酶促反應(yīng)。酶促反應(yīng)。 酶催化反應(yīng)的基本過程：酶催化反應(yīng)的基本過程： 產(chǎn)物酶底物復(fù)合物酶底物酶+-該過程可逆該過程可逆1. 酶的催化作用特點(diǎn)酶的催化作用特點(diǎn)（1） 催化專一性高。催化專一性高。 一種酶只能對一種底物或一類底物起催化作用一種酶只能對一種底物或一類底物起催化作用 , 而促進(jìn)一定的反應(yīng)而促進(jìn)一定的反應(yīng) , 生成一定的代謝產(chǎn)物。如蛋白酶只能催化蛋白質(zhì)水解生成一定的代謝產(chǎn)物。如蛋白酶只能催化蛋白質(zhì)水解 , 而不能催化淀粉水解。脲酶僅能催

54、化尿素水解而不能催化淀粉水解。脲酶僅能催化尿素水解 :第42頁/共94頁（2 2）酶催化效率高。）酶催化效率高。 一般一般 , , 酶催化反應(yīng)的速率比化學(xué)催化劑高酶催化反應(yīng)的速率比化學(xué)催化劑高10107 7-10-101313倍。倍。（3 3）酶具有多樣性。）酶具有多樣性。 酶的多樣性是由酶的專一性決定的，因?yàn)樵谏矬w內(nèi)存在各種各樣的化學(xué)反應(yīng)，而每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。酶的多樣性是由酶的專一性決定的，因?yàn)樵谏矬w內(nèi)存在各種各樣的化學(xué)反應(yīng)，而每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。（4 4）酶催化需要溫和的外界條件。）酶催化需要溫和的外界條件。 如如常溫、常壓、接近中性的酸堿度常溫、常壓

55、、接近中性的酸堿度等。酶的本質(zhì)為等。酶的本質(zhì)為蛋白質(zhì)蛋白質(zhì), , 比化學(xué)催化劑更容易受到外界條件的影響，而變質(zhì)失去催化效能。比化學(xué)催化劑更容易受到外界條件的影響，而變質(zhì)失去催化效能。 輔酶的成分是金屬離子、含金屬的有機(jī)化合物或小輔酶的成分是金屬離子、含金屬的有機(jī)化合物或小分子的復(fù)雜有機(jī)化合物。同一輔酶可以結(jié)合不同的酶蛋分子的復(fù)雜有機(jī)化合物。同一輔酶可以結(jié)合不同的酶蛋白白, , 構(gòu)成許多種構(gòu)成許多種雙成分酶雙成分酶, , 可對不同底物進(jìn)行相同反應(yīng)可對不同底物進(jìn)行相同反應(yīng)。 輔酶起傳遞電子、原子或某些化學(xué)基團(tuán)的作用。輔酶起傳遞電子、原子或某些化學(xué)基團(tuán)的作用。第43頁/共94頁2. 2. 酶的分類酶

56、的分類 根據(jù)起根據(jù)起催化作用的場所催化作用的場所, , 酶分為酶分為胞外酶胞外酶和和胞內(nèi)酶胞內(nèi)酶兩大類。這兩兩大類。這兩類都在細(xì)胞中產(chǎn)生類都在細(xì)胞中產(chǎn)生, ,但是胞外酶能通過細(xì)胞膜但是胞外酶能通過細(xì)胞膜, ,在在細(xì)胞外細(xì)胞外對底物起催對底物起催化作用化作用, ,通常是催化底物水解通常是催化底物水解; ;而胞內(nèi)酶不能通過細(xì)胞膜而胞內(nèi)酶不能通過細(xì)胞膜, ,僅能在細(xì)僅能在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮各種催化作用。胞內(nèi)發(fā)揮各種催化作用。 酶根據(jù)酶根據(jù)催化反應(yīng)類型催化反應(yīng)類型, ,分成分成: :氧化還原酶氧化還原酶( (催化氧化還原反應(yīng)催化氧化還原反應(yīng)) )、轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶( (催化化學(xué)基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)催化化學(xué)基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng))

57、)、水解酶水解酶 ( (催化水解反應(yīng)催化水解反應(yīng)) )、裂裂解酶解酶( (催化底物分子某些鍵非水解性斷裂反應(yīng)催化底物分子某些鍵非水解性斷裂反應(yīng)) )、異構(gòu)酶異構(gòu)酶( (催化異構(gòu)催化異構(gòu)反應(yīng)反應(yīng)) )、合成酶合成酶( (與高能磷酸化合物分解相耦聯(lián)與高能磷酸化合物分解相耦聯(lián), , 催化兩種底物結(jié)合催化兩種底物結(jié)合的反應(yīng)的反應(yīng)) )。 酶按照酶按照成分成分, ,分為分為單成分酶單成分酶和和雙成分酶雙成分酶兩大類。單成分酶只含兩大類。單成分酶只含有蛋白質(zhì)有蛋白質(zhì), , 如如脲脲酶、蛋白酶。雙成分酶除含蛋白質(zhì)外酶、蛋白酶。雙成分酶除含蛋白質(zhì)外, , 還含有非蛋還含有非蛋白質(zhì)部分白質(zhì)部分, ,前者稱酶蛋白

58、前者稱酶蛋白, ,后者稱輔基或輔酶。輔基同酶蛋白的結(jié)合后者稱輔基或輔酶。輔基同酶蛋白的結(jié)合比較牢固比較牢固, ,不易分離不易分離。輔酶與酶蛋白結(jié)合松弛輔酶與酶蛋白結(jié)合松弛, ,易于分離。易于分離。起決定催化專一性和催化高效率的功能起決定催化專一性和催化高效率的功能 雙成分酶雙成分酶的特點(diǎn)：的特點(diǎn)：在雙成分酶催化反應(yīng)時(shí)在雙成分酶催化反應(yīng)時(shí), , 一般是一般是輔酶起著輔酶起著傳遞電子、原子或某些化學(xué)基團(tuán)的功能傳遞電子、原子或某些化學(xué)基團(tuán)的功能, , 酶蛋白起著決定催化專酶蛋白起著決定催化專一性和催化高效率的功能一性和催化高效率的功能。因此。因此, ,只有雙成分酶的整體才具有酶的只有雙成分酶的整體才

59、具有酶的催化活性。催化活性。如果環(huán)境因素破壞了輔酶，也會(huì)影響酶的正常功能。如果環(huán)境因素破壞了輔酶，也會(huì)影響酶的正常功能。第44頁/共94頁三、微生物對有機(jī)污染物的降解作用三、微生物對有機(jī)污染物的降解作用1. 耗氧污染物的微生物降解耗氧污染物的微生物降解 耗氧有機(jī)污染物質(zhì)耗氧有機(jī)污染物質(zhì)(Oxygen-Consuming Organic Pollutant ):是生物殘?bào)w、排放廢水和廢棄物中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)等較是生物殘?bào)w、排放廢水和廢棄物中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)等較易生物降解的有機(jī)物質(zhì)。易生物降解的有機(jī)物質(zhì)。 生物降解生物降解(Biodegradation)：有機(jī)物質(zhì)通過生物氧化以及其他有機(jī)物

60、質(zhì)通過生物氧化以及其他的生物轉(zhuǎn)化，可以變成更小、更簡單的分子過程。的生物轉(zhuǎn)化，可以變成更小、更簡單的分子過程。（1 1）糖類的微生物降解）糖類的微生物降解 糖類通式為糖類通式為C Cx x(H(H2 20)0)y y, ,分成單糖、二糖和多糖三類。分成單糖、二糖和多糖三類。 單糖單糖：戍糖戍糖- -C C5 5H H1010O O5 5, , 如木如木糖及阿拉伯糖糖及阿拉伯糖；己糖己糖- -C C6 6H H1212O O6 6, , 如如葡萄糖、半乳糖、甘露糖及果糖。葡萄糖、半乳糖、甘露糖及果糖。 二糖二糖：C C1212H H2222O O1111, , 主要有主要有蔗蔗糖、乳糖和麥芽糖。