環(huán)境污染的生物效應(yīng)第一章環(huán)境污染物在生態(tài)系統(tǒng)中的行為第一節(jié)環(huán)境污染概述一、環(huán)境污染

1定義：環(huán)境污染(EnvironmentalPollution)是指有害物質(zhì)或因子進入環(huán)境,并在環(huán)境中擴散、遷移、轉(zhuǎn)化,使環(huán)境系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能發(fā)生變化,對人類以及其他生物的生存和發(fā)展產(chǎn)生不利影響的現(xiàn)象。

人類活動與自然因素引起的不同。不同國家環(huán)境質(zhì)量標準不同。2環(huán)境污染類型（1）按環(huán)境要素分：大氣污染、水體污染和土壤污染等。（2）按污染物的性質(zhì)分：生物污染、化學污染和物理污染。（3）按污染物的形態(tài)分：廢氣污染、廢水污染和固體廢棄物污染，噪聲污染、輻射污染等。（4）按污染產(chǎn)生的原因分：生產(chǎn)污染和生活污染。生產(chǎn)污染又可分為工業(yè)污染、農(nóng)業(yè)污染、交通污染等；（5）按污染涉及范圍分：全球性污染、區(qū)域性污染、局部污染等。

3環(huán)境效應(yīng)環(huán)境條件影響下，物質(zhì)之間通過物理、化學、生物作用所產(chǎn)生的環(huán)境效果。環(huán)境效應(yīng)按環(huán)境變化的性質(zhì)可分為環(huán)境生物效應(yīng)、環(huán)境化學效應(yīng)和環(huán)境物理效應(yīng)。

（1）環(huán)境生物效應(yīng)是指各種環(huán)境因素變化而導致生態(tài)系統(tǒng)變異的效果。

如大型水利工程；森林砍伐，水土流失；致癌物引起癌癥患者增多等。急性環(huán)境生物效應(yīng)，慢性環(huán)境生物效應(yīng)。（2）環(huán)境化學效應(yīng)是在多種環(huán)境條件的影響下,物質(zhì)之間的化學反應(yīng)所引起的環(huán)境效果,如環(huán)境的酸化、土壤的鹽堿化、地下水硬度的升高、光化學煙霧的發(fā)生等。（3）環(huán)境物理效應(yīng)是物理作用引起的環(huán)境效果,如熱島效應(yīng)、溫室效應(yīng)、噪聲、地面沉降等。

二、污染源1定義造成環(huán)境污染的污染物發(fā)生源稱之為污染源。它通常指向環(huán)境排放有害物質(zhì)或?qū)Νh(huán)境產(chǎn)生有害物質(zhì)的場所、設(shè)備和裝置。按污染物的來源，可分為天然污染源和人為污染源。

2人為污染源的分類按污染物種類：有機、無機、噪聲污染源等。大多數(shù)為混合污染源。按污染的主要對象：大氣、水體、土壤污染源等。按排放的污染物的空間分布方式：點污染源、非點污染源。按人類社會活動功能分：工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、生活污染源等。（一）工業(yè)污染源工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生，多數(shù)為點污染源。（二）農(nóng)業(yè)污染源化肥、農(nóng)藥等污染。（三）交通運輸污染源對周圍環(huán)境造成污染的交通運輸設(shè)施和設(shè)備。（四）生活污染源人類消費活動產(chǎn)生的廢水、廢氣和廢渣等。在重視工業(yè)污染源同時，必須高度重視農(nóng)業(yè)非點源污染。三、污染物污染物（Pollutant)是進入環(huán)境后使環(huán)境的正常組成結(jié)構(gòu)、狀態(tài)和性質(zhì)發(fā)生變化、直接或間接有害于人類生存和發(fā)展的物質(zhì),是造成環(huán)境污染的重要物質(zhì)組成,這類物質(zhì)有的是自然界釋放的,有的是人類活動產(chǎn)生的。環(huán)境科學研究的主要是人類生產(chǎn)和生活排放的污染物。（一）生產(chǎn)性污染物生產(chǎn)活動造成。如廢水、廢氣、廢渣、噪聲等。（二）生活污染物數(shù)量增多，種類復雜。污染物產(chǎn)生途徑多樣性。如農(nóng)藥在生產(chǎn)、使用過程均可產(chǎn)生。污染物由有用物質(zhì)到污染物的量的概念。污染物分類方法多樣。

四、優(yōu)先污染物在眾多污染物中篩選出潛在危險大的作為優(yōu)先研究和控制對象,稱之為優(yōu)先污染物(PriorityPollutant)或稱為優(yōu)先控制污染物。

我國水中優(yōu)先控制污染物黑名單。P27。第二節(jié)污染物在環(huán)境中的遷移與轉(zhuǎn)化

一、污染物在環(huán)境中的遷移

污染物主要通過三條途徑進入環(huán)境

:①人類活動過程中無意釋放,如交通事故和火災(zāi);②廢物的排放,如工業(yè)廢水、廢氣和固體廢物排放;③人類活動過程中故意的應(yīng)用,如殺蟲劑的應(yīng)用。污染物還可以在各環(huán)境要素間發(fā)生遷移

所謂污染物的遷移是指污染物在環(huán)境中發(fā)生的空間位置的移動及其引起的富集、分散和消失過程。由于污染物的遷移作用,使得污染物可以傳送到很遠的距離,由局部性污染引起區(qū)域性污染、甚至造成全球性的污染。

（一）遷移方式1機械遷移：水、氣、重力的機械遷移（擴散、搬運等）2物理－化學遷移：溶解－沉淀、氧化－還原作用、水解作用、絡(luò)合和螯合作用、吸附一解吸作用等。是污染物在環(huán)境中遷移的最重要的形式。3生物遷移：污染物通過生物的吸收、代謝、生長、死亡等過程所實現(xiàn)的遷移，是復雜的遷移形式。

（二）影響遷移的因素制約污染物遷移因素：一方面是污染物自身的物理化學性質(zhì),另一方面是外界環(huán)境理化條件和區(qū)域自然地理條件。1內(nèi)部因素原子的電負性、離子半徑、電價、離子電位和化合物的鍵性和溶解度等是影響污染物遷移的主要理化參數(shù)。由共價鍵結(jié)合的污染物易進行氣遷移,由離子鍵結(jié)合的污染物易進行水遷移…….

2外部因素A外界環(huán)境理化條件影響污染物遷移的外部因素主要是環(huán)境的酸堿條件、氧化一還原條件、膠體的種類和數(shù)量、絡(luò)合配位體的數(shù)量和性質(zhì)等。

（1）大多數(shù)重金屬在強酸性環(huán)境中形成易溶性化合物,有較高的遷移能力,而在堿性環(huán)境申則形成難溶性化合物,難以遷移。（2）有些污染物在氧化環(huán)境中有較強的遷移能力,如鉻、釩、硫,有些污染物在還原環(huán)境中有較強的遷移能力,如鐵、銨。（3）當環(huán)境中存在大量有機或無機配位體,特別是大量

Cl-和SO42-前,可大大促進汞、鎘、鋅、鉛的遷移。（4）當環(huán)境中有大量膠體,特別是有大量蒙脫石和難溶性胡敏酸時可大大阻止汞、鉛、鎘的遷移。

B區(qū)域自然地理條件

在自然環(huán)境中,所有影響污染物遷移的理化條件均受區(qū)域自然地理條件(氣候、地形、水文、土壤等)的制約,其中氣候條件對污染物遷移的影響最為明顯,主要表現(xiàn)為兩個最重要的氣候因子一熱量和水分之間的配合狀況。污染物在環(huán)境中遷移直接影響環(huán)境質(zhì)量,有些情況下起有利作用,有些情況下起不利作用。

二、污染物的形態(tài)和分布

(一)污染物的形態(tài)

環(huán)境中污染物的形態(tài)是環(huán)境中污染物的外部形狀、化學組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)形式。不同形態(tài)的污染物在環(huán)境中有不同的化學行為,并表現(xiàn)出不同的污染效應(yīng)。例如,六價鉻有強烈毒性,而三價鉻毒性較弱。

按污染物的化學組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以分為單質(zhì)和化合態(tài)兩類。

污染物形態(tài)若按其物理性狀和結(jié)構(gòu)來分可分為固體、流體(氣體和液體)、射線等形態(tài)。按污染物的形態(tài)和功能特點,還可分為離子態(tài)、代換態(tài)、膠體、有機結(jié)合態(tài)和難溶態(tài)等。①許多種污染物可溶于水形成離子態(tài)（如Hg2+)

。②代換態(tài)是水體或土壤溶液中存在的離子或分子態(tài)的物質(zhì),在物理化學的作用下產(chǎn)生各種同離子代換的表現(xiàn)形式。③膠體是一種常見的復雜分散體系,可分為氣溶膠、水溶膠和固溶膠等。

氣溶膠有飄塵、煙氣和霧等形態(tài)。

④有機結(jié)合態(tài)是由生物吸收積累起來的污染物,如農(nóng)產(chǎn)品中的殘留農(nóng)藥。⑤難溶態(tài)是以硅酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽、硫化物、氧化物等形態(tài)存在的難溶物質(zhì),廣泛地分布于巖石、土壤、河湖底泥和各種固體廢棄物品(特別是廢渣)中。(二）污染物的分布污染物的分布，不只是指在環(huán)境空間的濃度分布，而且還指污染物不同形態(tài)、不同相態(tài)之間的分配。如汞。(P32)三、污染物在環(huán)境中的轉(zhuǎn)化

污染物在環(huán)境中通過物理、化學或生物的作用改變形態(tài)或轉(zhuǎn)變成另一種物

質(zhì)的過程稱為污染物的轉(zhuǎn)化(TransformationofPollutant)。（一）轉(zhuǎn)化形式

污染物的轉(zhuǎn)化形式可分為物理轉(zhuǎn)化、化學轉(zhuǎn)化和生物轉(zhuǎn)化三種類型。

污染物在環(huán)境中轉(zhuǎn)化的結(jié)果，一方面使污染物的生物毒性降低，另一方面毒性增強。

（二）大氣中的轉(zhuǎn)化污染物以光化學氧化、催化氧化反應(yīng)為主。大氣中的碳氫化合物和氮氧化物（一次污染物）在陽光（紫外線）作用下發(fā)生光化學氧化反應(yīng)產(chǎn)生臭氧、過氧乙酰硝酸酯（PAN)等(二次污染物）。如光化學煙霧。（三）水體中的轉(zhuǎn)化1氧化還原作用如湖泊，水體凈化過程等。2.配合作用

天然水體中存在許多無機配位體,如

OH－、Cl－等和有機配位體如氨基酸,腐殖酸,以及生活廢水中洗滌劑、清潔劑、農(nóng)藥和大分子環(huán)狀化合物等。水體中各種配位體可以與水中各種污染物特別是重金屬污染物進行配合反應(yīng)，改變其性質(zhì)和存在狀態(tài),影響污染物在水體中的發(fā)生、遷移、反應(yīng)和生物效應(yīng)等。

3.生物降解作用

水體中的微生物

,特別是底泥中的厭氧微生物可使一些污染物發(fā)生轉(zhuǎn)化，如無機汞轉(zhuǎn)化為一甲基汞或二甲基汞。

（四）土壤中的轉(zhuǎn)化土壤由固、液、氣三相構(gòu)成。污染物在土壤中的轉(zhuǎn)化及其行為取決于污染物和土壤的理化性質(zhì)。生物降解在這里起重要的作用。

四、污染物的生物地球化學循環(huán)

污染物的生物地球化學循環(huán)就是生物的合成作用和礦化作用所引起的污染物周而復始的循環(huán)運動過程。(一

)循環(huán)過程

(二

)循環(huán)機理

在被污染的環(huán)境中,污染物質(zhì)隨著營養(yǎng)物被生物吸入體內(nèi)

,污染物在環(huán)境(水、土、氣)與生物群落之間交換引起污染物的生物地球化學循環(huán)。

在這個循環(huán)過程中同時伴隨有污染物的遷移、轉(zhuǎn)化、分散、富集的過程,從而使得污染物的形態(tài)、化學組成和性質(zhì)也發(fā)生變化。如酚第三節(jié)污染物在生物體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運和生物轉(zhuǎn)化

一生物轉(zhuǎn)運

生物轉(zhuǎn)運

(Bio-transportorBiotransport)是指環(huán)境污染物經(jīng)各種途徑和方式同生物機體接觸而被吸收、分布和排泄等過程的總稱。

生物膜Biologicalmembrane各類細胞器的膜（如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、內(nèi)囊體膜等）、質(zhì)膜和核膜在分子結(jié)構(gòu)上基本相同，它們統(tǒng)稱為生物膜。膜的結(jié)構(gòu)1895年Overton膜是由脂組成的1917年Langmuir磷脂單分子層1925年Gorter&Grendel

磷脂雙分子層1932年Davson&Danielli

“三明治”模型

……流動鑲嵌模型生物膜的“流動鑲嵌模型”主要特點Fluidmosaicmodel有序性流動性不對稱性生物膜的結(jié)構(gòu)是與其功能相一致的。（一）污染物透過細胞膜的方式主要分為被動轉(zhuǎn)運、特殊轉(zhuǎn)運和胞飲作用三種形式。1被動轉(zhuǎn)運（passivetransport）

被動轉(zhuǎn)運的特點是生物膜不起主動作用;不消耗細胞的代謝能量。這種轉(zhuǎn)運形式包括簡單擴散和濾過兩種方式。簡單擴散是脂溶性有機化合物的主要轉(zhuǎn)運方式。濾過過程是環(huán)境污染物通過生物膜上的親水性孔道的轉(zhuǎn)運過程。濾過是分子直徑小于生物膜親水性孔道直徑的水溶性化合物的主要轉(zhuǎn)運方式。

簡單擴散（simplediffusion）概念：脂溶性物質(zhì)從高濃度側(cè)向低濃度側(cè)跨膜轉(zhuǎn)運影響因素：*動力：濃度差*阻力：通透性（permeability）

通透性：物質(zhì)通過膜的難易程度

2特殊轉(zhuǎn)運特點：具有特定結(jié)構(gòu)的環(huán)境污染物和生物膜中的蛋白質(zhì)構(gòu)成的載體形成可逆性復合物進行轉(zhuǎn)運，生物膜有主動選擇性,包括主動轉(zhuǎn)運和易化擴散。主動轉(zhuǎn)運

是環(huán)境污染物由生物膜低濃度一側(cè)逆濃度梯度向高濃度一側(cè)轉(zhuǎn)運。這種轉(zhuǎn)運需要消耗細胞代謝能量，是水溶性大分子化合物的主要轉(zhuǎn)運形式。易化擴散facilitateddiffusion載體蛋白carrierprotein能與被載物結(jié)合，有特異性易化擴散（facilitateddiffusion）

概念：在膜蛋白的幫助下物質(zhì)從高濃度側(cè)向低濃度側(cè)跨膜轉(zhuǎn)運。

特點：從高濃度到低濃度特異性

3胞吞和胞吐作用

endocytosis

andexocytosis

——生物大分子或顆粒物質(zhì)的運輸(二）污染物的吸收吸收就是污染物在多種因素影響下，自接觸部位透過體內(nèi)生物膜進入血液循環(huán)的過程。對多數(shù)動物而言，主要是通過消化管、呼吸系統(tǒng)、皮膚三條途徑吸收。1.呼吸系統(tǒng)吸收

（1）

氣體和蒸氣：以氣體和蒸氣存在的化合物,到達肺泡后主要經(jīng)過被動擴散，通過呼吸膜吸收入血。其吸收速度與肺泡和血液中毒物的濃度(分壓)差呈正比。

（2）氣溶膠和顆粒狀物質(zhì)以被動擴散方式通過細胞膜吸收，吸收情況與顆粒大小有明顯差異。以被動擴散方式通過細胞膜吸收情況與顆粒大小有明顯差異〉在生物學上有意義的顆粒大小是0.1μm－10μm。2消化管吸收污染物在消化管吸收的多少與其濃度和性質(zhì)有關(guān),濃度越高吸收越多，脂溶性物質(zhì)較易吸收,水溶性易離解或難溶于水的物質(zhì)則不易吸收。

經(jīng)胃腸道吸收的外源化合物主要通過下列轉(zhuǎn)運方式：（1）簡單擴散

是外源化學物在胃腸道吸收的主要方式。分子量小的(200D以下)，脂溶性大的(油水分配系數(shù)大)，極性低的(解離度小)化學物較易通過生物膜被吸收。（2）濾過

小腸粘膜細胞膜上有直徑0.4nm左右的親水性孔道，分子量100左右，直徑小于親水性孔道的小分子，可隨同水分子一起濾過而被吸收，例如，經(jīng)口攝入的鉛鹽10%,錳鹽4%,鎘鹽1.5%和鉻鹽1%可被胃腸道吸收。（3）主動轉(zhuǎn)運機體需要的某些營養(yǎng)物質(zhì)如糖類、氨基酸、核酸、無機鹽可由腸道通過主動轉(zhuǎn)運逆濃度梯度被吸收，少數(shù)外源化學物，由于其化學結(jié)構(gòu)或性質(zhì)與體內(nèi)所需的營養(yǎng)物質(zhì)非常相似，也能通過主動轉(zhuǎn)運進入機體。例如鉛可利用鈣的運載系統(tǒng)，鉈、鈷和錳可利用鐵的運載系統(tǒng)；抗癌藥５-氟尿嘧啶（5-FU）和５-溴尿嘧啶可利用小腸上皮細胞上的嘧啶運載系統(tǒng)。（4）胞吞作用

偶氮色素及某些微生物毒素可通過胞吞作用進入腸粘膜上皮細胞。（5）淋巴管吸收

脂肪經(jīng)腸道吸收后，與磷脂和蛋白質(zhì)一起形成乳糜微粒，經(jīng)胞吐作用進入細胞外空間，通過淋巴管直接進入全身靜脈血流。某些脂溶性外源化學物也可沿這一途徑被淋巴管吸收。例如苯并(a)芘［benzo(a)pyrene］、３-甲基膽蒽(3-methylcholan-threne)和順二甲氨基芴(cis-dimethylaminostilbene)以及DDT都式通過這種方式吸收的。3皮膚吸收1、吸收特點皮膚的通透性不高，但污染物也可透過皮膚而被吸收，例如氯仿可透過完整健康的皮膚引起肝損害，有機磷殺蟲劑和汞的化學物可經(jīng)皮膚吸收，引起中毒以至死亡。1吸收途徑與階段污染物經(jīng)皮膚簡單擴散方式的吸收，主要通過表皮或皮膚附件如汗腺管，皮脂腺和毛囊吸收，分為兩個階段.第一階段:為穿透角質(zhì)層的屏障作用，但速度較慢。第二階段:為吸收階段，須經(jīng)過顆粒層、棘細胞層、生發(fā)層和真皮，各層細胞都富有孔狀結(jié)構(gòu)，不具屏障功能，外源化學物極易透過，然后通過真皮中大量毛細血管和毛細淋巴管而進入全身循環(huán)。2、影響因素(1)污染物的理化性質(zhì)

脂/水分配系數(shù)在1左右者，更容易被吸收。非脂溶性的極性外來化學物的吸收與其分子量大小有關(guān)，分子量較小者也較易穿透角質(zhì)層被吸收。(2)皮膚的完整性

人體不同部位皮膚對外源化學物的吸收能力存在差異，角質(zhì)層較厚的部位如手掌、足底，吸收較慢，腹部皮膚較薄，污染物易被吸收。(3)其它因素化合物與皮膚接觸的條件。血流速度和細胞間液流動加快，吸收也快；皮膚大量排出汗液，外源化學物容易在皮膚表面汗液中溶解、粘附，延長外源化學物與皮膚接觸時間，也易于吸收。4.植物對污染物的吸收（1）根部：蒸騰流而輸送到植物各部分。根部吸收污染物主要有兩種方式:主動吸收過程和被動吸收過程。（2）葉片上的氣孔。（3）表皮：滲透。

（三）污染物的體內(nèi)分布血液是大多數(shù)外源化學物在吸收后或排泄前最為重要的運輸系統(tǒng)，主要有以下幾種運輸形式1、與血漿蛋白結(jié)合

污染物與血漿蛋白的結(jié)合一般是非共價結(jié)合，常以氫鍵連接。血漿蛋白的結(jié)合有競爭現(xiàn)象，結(jié)合率高的外源化學物可將結(jié)合率低的外源化學物從血漿蛋白的結(jié)合位點上置換出來，而增加后者的血漿游離濃度。2、溶解狀態(tài)

外源化學物在血液溶解后，游離形式存在的多少對于運輸量有影響。如水溶性化學物，主要溶解于血漿的水性介質(zhì)中；脂溶性化學物，可溶解在乳糜微?；蛑行灾舅嶂?。

3、與血紅蛋白結(jié)合

血紅蛋白有較強的親合力，這些化合物多與血紅蛋白結(jié)合，隨血循環(huán)運送到全身各處。4、吸附或結(jié)合于紅細胞表面

如有機磷化合物吸附于紅細胞表面并與膜上膽堿酯酶結(jié)合，容易運輸。5被吸收的污染物可能在脂肪組織或骨組織中蓄積和沉積。鉛有90%沉積在骨髓中;DDT和六六六等著機氯化合物則大量蓄積在脂肪組織中。6某些組織器官具有阻止或減緩外源化學物進入組織器官的生理功能，即屏障作用。在毒理學中較為重要的屏障有皮膚屏障、血腦屏障和胎盤屏障。（四）污染物的排泄污染物的排泄是指進入機體的環(huán)境污染物及其代謝轉(zhuǎn)化產(chǎn)物被機體清除的過程。1腎臟是環(huán)境污染物最重要的排泄器官,其轉(zhuǎn)運方式是腎小球濾過和腎小管主動轉(zhuǎn)運。2.隨同膽汁排泄

這也是一種主要排泄途徑。

3.其他排泄途徑

二、污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)化(一

)生物轉(zhuǎn)化的概念污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)化(Biotransformation)是指外源化合物進入生物機體后在有關(guān)酶系統(tǒng)的催化作用下的代謝變化過程。

外源化合物(Xenobitic)系指除了營養(yǎng)元素及維持正常生理功能和生命所必需的物質(zhì)以外,存在于環(huán)境之中,可與機體接觸并進入機體,引起機體發(fā)生生物學變化的物質(zhì),又稱為外來化合物或外源性生物活性物質(zhì),包括藥物、日用化學品、工業(yè)化學品、食品添加劑,環(huán)境污染物等。

（二）生物轉(zhuǎn)化過程外源化學物的生物轉(zhuǎn)化過程分兩項反應(yīng)。第一相反應(yīng)(PhaseⅠreaction)主要包括氧化(oxydation)、還原(reduction)和水解(hydrolysis)；

形成某些活性基因(如一

OH、-SH、一

COOH、-NH2等

)或進一步使這些活性基因暴露。第二相反應(yīng)(phaseⅡreaction)主要為結(jié)合反應(yīng)(conjugation),結(jié)合反應(yīng)指化合物經(jīng)第一相反應(yīng)形成的中間代謝產(chǎn)物在酶系統(tǒng)催化下與細胞內(nèi)的某些化合物相互結(jié)合的反應(yīng)過程。肝臟是機體內(nèi)最重要的代謝器官，外源化合物的生物轉(zhuǎn)化過程主要在肝臟進行。其它組織器官，例如肺、腎、腸道、腦、皮膚等也具有一定的生物轉(zhuǎn)化能力。1相Ⅰ反應(yīng)（1）氧化反應(yīng)是在混合功能氧化酶系的催化下進行的。這些氧化酶位于細胞微粒體上。有些外源性化合物也可被位于線粒體部分的非微粒體氧化還原酶所催化。<1>微粒體混合功能氧化酶參與的主要反應(yīng)①脂肪族羥化反應(yīng)常見于丁烷、戊烷和已烷等直鏈脂肪族化合物烷烴類，其羥化產(chǎn)物為醇類。②芳香族羥化反應(yīng)

芳香環(huán)上的氫被氧化，形成酚類。例如苯可形成苯酚，苯胺可形成對氨基酚或鄰氨基酚。常用的氨基甲酸酯類農(nóng)藥殘殺威經(jīng)機體內(nèi)氧化亦可形成羥化產(chǎn)物。

③N-羥化反應(yīng)

是外源化學物的氨基（H2N-）上的一個氫與氧結(jié)合的反應(yīng)。苯胺可代表一種類型。苯胺經(jīng)羥化后形成羥胺，羥胺的毒性較苯胺本身為高，可使血紅蛋白氧化成為高鐵血紅蛋白。具有毒理學意義的是有些芳香胺類本身并不致癌，經(jīng)N-羥化后才具有致癌作用。④環(huán)氧化反應(yīng)在微粒體混合功能氧化酶催化下，一個氧原子在外源化學物的兩個相鄰碳原子之間構(gòu)成一橋式結(jié)構(gòu)（P45)，形成環(huán)氧化物。有些環(huán)氧化物可以致癌，例如氯乙烯的環(huán)氧化產(chǎn)物環(huán)氧氯乙烯即為致癌物。有些外源化學物的環(huán)氧化物性質(zhì)極為穩(wěn)定，可長期在環(huán)境和機體脂肪組織中存留，例如有機氯殺蟲劑艾氏劑的環(huán)氧化物鍬氏劑已造成嚴重的生態(tài)問題。還有些化學物的環(huán)氧化物性質(zhì)極不穩(wěn)定，將繼續(xù)發(fā)生羥化，形成二氫二醇化合物。⑤N－氧化反應(yīng)如三甲胺生成三甲胺氧化物。⑥P-氧化反應(yīng)如二苯甲磷，通過氧化反應(yīng)可生成二苯甲磷氧化物。⑦S-氧化反應(yīng)這一反應(yīng)多發(fā)生在硫醚類化合物，其代謝產(chǎn)物為亞砜，有一部分可繼續(xù)氧化為砜類。可進行硫氧化反應(yīng)的外源化學物還有某些有機磷化合物，例如殺蟲劑內(nèi)吸磷和甲拌磷等；氨基甲酸酯類殺蟲劑中的滅蟲威及常用藥物氯丙嗪。⑧氧化性脫鹵典型的氧化脫鹵反應(yīng)可以滴滴涕（DDT）為代表。DDT經(jīng)脫鹵反應(yīng)可形成滴滴伊（DDE）和滴滴埃（DDI）。DDE具有較重要的毒理學意義，脂溶性極高，反應(yīng)活性較低，可在脂肪組織中大量蓄積，DDT代謝物的60%、DDI主要由尿中排出。

⑨氧化性脫氨反應(yīng)胺類物質(zhì)在氧化同時脫去一個氨基，如苯丙胺生成苯丙酮。⑩氧化性脫烷基反應(yīng)反應(yīng)產(chǎn)物為分別含有氨基、羥基、或巰基的化合物并有醛或酮生成。由于反應(yīng)中有一個O原子插入外源化學物的-C-H鍵，所以稱為氧化脫烷基反應(yīng)，可分N-脫烷基反應(yīng)(如煙堿，二甲基亞硝胺致癌)、O-脫烷基反應(yīng)(如農(nóng)藥甲基對硫磷生成一甲基對硫磷解毒)和S-脫烷基反應(yīng)（四乙基鉛脫烷基后生成三乙基鉛毒性增強）。

(2)非微粒體氧化體內(nèi)具有催化醇、醛和酮功能基團的化合物的氧化反應(yīng)的酶類,主要在線粒體和肝組織的胞液中存在，在肺和腎中亦有出現(xiàn)。包括醇脫氫酶、醛脫氫酶和胺氧化酶類，例如單胺氧化酶、雙胺氧化酶等。①醇與醛類脫氫反應(yīng)分別由醇脫氫酶與醛脫氫酶催化。醇脫氫酶催化醇類氧化形成醛或酮，醛類氧化反應(yīng)主要由肝組織中的醛脫氫酶催化。因攝入乙醇經(jīng)脫氫酶催化而形成的乙醛將繼續(xù)氧化成為乙酸。乙醇的毒性主要來自乙醛。有人由于遺傳缺陷造成醛脫氫酶活力較低，乙醛在體內(nèi)不易經(jīng)氧化分解而解毒，飲灑后容易出現(xiàn)乙醛聚積，灑精中毒及酒醉與此有關(guān)。

②胺氧化反應(yīng)胺氧化酶主要存在于線粒體，可催化單胺類和二胺類氧化反應(yīng)，形成醛類。根據(jù)底物不同，可分為單胺氧化酶（MAO）和二胺氧化酶（DAO）。MAO可將伯胺、仲胺、叔胺等脂肪族胺類氧化脫去胺基，形成相應(yīng)的醛類并釋放出NH3。DAO主要催化二胺類的氧化反應(yīng)，例如腐胺、尸胺等。（2）還原反應(yīng)

（1）微粒體還原主要包括硝基還原、偶氮還原、還原性脫鹵。①硝基還原反應(yīng)典型的硝基還原反應(yīng)可以硝基苯為例。在反應(yīng)過程中先形成亞硝基苯和苯羥胺，終產(chǎn)物為苯胺。

②偶氮還原反應(yīng)脂溶性偶氮化合物在腸道易被吸收，還原作用主要在肝微粒體以及腸道中進行；而水溶性偶氮化合物雖然可被肝臟胞液以及微粒體中還原酶還原，但由于其水溶性較強，在腸道不易被吸收，所以主要被腸道菌叢所還原，肝微粒體參與較少。偶氮化合物中還有一些色素，例如蘇丹Ⅳ，經(jīng)還原后形成鄰氨基偶氮甲苯。③還原性脫鹵如CHCl3脫鹵加氫，生成CH3Cl2（2）非微粒體還原如醛類和酮類還原反應(yīng)，可分別生成伯醇和仲醇。乙醇在氧化還原反應(yīng)中可經(jīng)醇脫氫酶催化氧化為乙醛，同時醇脫氫酶也可催化乙醛還原為乙醇，這是可逆反應(yīng)中相反方向的反應(yīng)。

（3）水解作用①酯酶水解作用。有機磷農(nóng)藥在哺乳動物體內(nèi)代謝主要方式。②酰胺酶水解作用。水解過程比酯酶慢。農(nóng)藥樂果的水解反應(yīng)。③糖苷酶水解作用。如硫代葡萄糖毒苷的水解反應(yīng)。2結(jié)合反應(yīng)(相

Ⅱ反應(yīng)）

絕大多數(shù)外源化學物在第一相反應(yīng)中無論發(fā)生氧化、還原或水解反應(yīng)，最后必須進行結(jié)合反應(yīng)排出體外。結(jié)合物一般將隨同尿液或膽汁由體內(nèi)排泄。（1）、葡萄糖醛酸化葡萄糖醛酸結(jié)合反應(yīng)在結(jié)合反應(yīng)中占有重要的地位，在許多外源化學物都可進行，如醇類、酚類、羧酸類、硫醇類和胺類等。葡萄糖醛酸為葡萄糖的中間代謝產(chǎn)物，先活化成尿苷二磷酸α-葡萄糖醛酸（UDPGA），然后經(jīng)各種轉(zhuǎn)移酶催化，將葡萄糖醛酸基轉(zhuǎn)移到外源化學物分子。根據(jù)進行結(jié)合反應(yīng)的外源化學物結(jié)構(gòu)及結(jié)合方式或部位不同，可分為O-葡萄糖醛酸結(jié)合(醇類，酚類，羧酸胺類)、N-葡萄糖醛酸結(jié)合(氨基甲酯類，芳香胺類，磺胺類)和S-葡萄糖醛酸結(jié)合，統(tǒng)稱葡萄糖醛酸化。

（2）硫酸化系外源化學物與硫酸根結(jié)合反應(yīng)，硫酸的來源主要是含硫氨基酸的代謝物。在大多數(shù)外源化學物的結(jié)合反應(yīng)中，硫酸結(jié)合往往與葡萄糖醛酸結(jié)合反應(yīng)同時存在，如機體接觸的外源物較少，則首先進行硫酸結(jié)合，隨著劑量增多，硫酸結(jié)合減少，而與葡萄糖醛酸的結(jié)合增多。（3）乙?；低庠椿瘜W物與乙酰基結(jié)合的反應(yīng)，多發(fā)生在芳香族伯胺類、磺胺類、肼類化合物的氨基（-NH2）或羥氨基。

（4）氨基酸化是帶有羧酸基的外源化學物與一種α-氨基酸結(jié)合的反應(yīng)，多發(fā)生在芳香羧酸，例如芳基乙酸。參與結(jié)合反應(yīng)的氨基酸主要有甘氨酸、谷氨酰胺以及?；撬?，較少見的還有天冬酰胺、精氨酸、絲氨酸以及N-甘氨酰甘氨酸等。（5）谷胱甘肽化是外源化學物在一系列酶催化下與還原型谷胱甘肽結(jié)合形成硫醚氨酸的反應(yīng)。應(yīng)具備以下條件：一定程度的疏水性；含有一個親電子碳原子；可與谷胱甘肽進行一定程度的非酶促反應(yīng)。這樣的化學物主要有鹵化物，例如烷基鹵化物、硝基鹵化物、芳基鹵化物，各種酯類化合物如磷酸酯類殺蟲劑，苯、萘、苯胺等芳烴類及芳胺類化合物和環(huán)氧化物等。另外，值得注意的是有些外源化學物與谷胱甘肽形成的結(jié)合物可與生物大分子結(jié)合，誘發(fā)突變以及癌變，例如氯甲烷和二溴乙烷。

（6）、甲基化在甲基轉(zhuǎn)移酶催化下，將內(nèi)源性來源的甲基結(jié)合于外源化學物分子結(jié)構(gòu)內(nèi)的反應(yīng)。與其它結(jié)合反應(yīng)相比，甲基結(jié)合后，外源化學物的功能基團未被遮蓋，水溶性沒有明顯的增強，有的反而下降；生物學作用并未減弱，有的反而增強，甲基化反應(yīng)有解毒作用。內(nèi)源性甲基供體是S-腺苷甲硫氨酸(SAM)。能進行甲基結(jié)合反應(yīng)的外源化學物主要有含羥基、巰基或氨基的酚類、硫醇類和各種胺類，還有吡啶、喹啉等含氮雜環(huán)化合物。

第四節(jié)環(huán)境污染物在生物體內(nèi)的濃縮、積累與放大一、生物濃縮是指生物機體或處于同一營養(yǎng)級上的許多生物種群,從周圍環(huán)境中蓄積某種元素或難分解的化合物，使生物體內(nèi)該物質(zhì)的濃度超過環(huán)境中的濃度的現(xiàn)象,又稱生物學濃縮，生物學富集。生物濃縮的程度用濃縮系數(shù)或富集因子〈

BioconcentrationFactor，BCF〉來表示,亦指生物機體內(nèi)某種物質(zhì)的濃度和環(huán)鏡中該物質(zhì)濃度的比值。

二、生物積累生物積累(Bioaccumulation)是指生物在其整個代謝活躍期通過吸收、吸附、吞食籌各種過程,從周圍環(huán)境中蓄積某些元素或難分解的化合物以致隨著生長發(fā)育,濃縮系數(shù)不斷增大的現(xiàn)象,又稱生物學積累。

生物積累過程中,不同種生物,同一種生物的不同器官和組織,對同一種元素或物質(zhì)的平衡濃縮系數(shù)的數(shù)值,以及達到平衡所需要的時間,可能有很大差別。生物個體大小同積累量的關(guān)系三、生物放大生物放大(Biomagnification)是指在生態(tài)系統(tǒng)中,由于高營養(yǎng)級生物以低營養(yǎng)級生物為食物,某種元素或難分解化合物在生物機體中的濃度隨著營養(yǎng)級的提高而逐步增大的現(xiàn)象,又稱為生物學放大。DDT的生物放大。四、生物濃縮系數(shù)生物濃縮系數(shù)(BCF）

生物體內(nèi)某種元素或難分解的化合物的濃度同它所生存的環(huán)境中該物質(zhì)的濃度比值，用以表示生物濃縮程度。求得水生生物中某種物質(zhì)的濃縮系數(shù)有兩種方法

:實驗室飼養(yǎng)法和野外調(diào)查法,兩者各有優(yōu)缺點。由于生物對污染物的吸收和積累隨著生物機體的生理因素和外界環(huán)境條件而發(fā)生變化,因此,生物濃縮系數(shù)隨之而變。五、生物濃縮機理和濃縮摸型

(一)生物濃縮機理

生物的各種器官和組織對某污染物的濃縮程度,取決于該物質(zhì)在血液中的濃度,生物組織與血液對該物質(zhì)親合性的差異以及生物組織對該物質(zhì)的代謝。

(二

)生物濃縮的模型

目前采用生物濃縮的模型很多,如單一組合模型、食物鏈組合模型等。

第五節(jié)生物對污染物在環(huán)境中行為的影響一、生物引起的環(huán)境污染生物污染(BiologicalPollution)：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、氣、土壤和食品,影響生物產(chǎn)量和質(zhì)量,危害人類健康,這種污染稱為生物污染。

（一）環(huán)境中的病原微生物

1空氣中的微生物污染2水體中的微生物污染(1)沙門氏菌(Salmonella)

(2)志賀氏菌屬(Shigella)

(3)霍亂弧菌(Vibriocholerae)

(4)腸道病毒屬(Enterovirus)

(5)甲型肝炎病毒、呼腸鍋病毒等

3.土壤的微生物污染造成土壤微生物污染主要方式有:(1)用未經(jīng)徹底元害處理的人、畜糞便施肥。(2)用未經(jīng)處理的生活污水、醫(yī)院污水和含有病原體的工業(yè)廢水進行農(nóng)田灌溉和利用其污泥