污染物对生物的影响和毒理作用.ppt

思考1：许多生物外源性物质在环境中的含量很低，通常在ppb级，为什么这么低的浓度还会引起严重的问题？,第三章 污染物在生态系统中的行为,思考1答案：这正是由于生物放大作用造成的，这样的生物外源性物质必须满足以下两个条件：（1）难以生物降解；（2）具有亲脂性。,第三章 污染物在生态系统中的行为,思考2：生物浓缩、生物积累、生物放大有何区别？有何意义？,第三章 污染物在生态系统中的行为,思考2答案：生物浓缩：C体内C环境生物积累：t（生长期），KBCF 生物放大：营养级，KBCF,第三章 污染物在生态系统中的行为,第四章 污染物对生物的影响和毒害作用,第一节 污染物对生物的新陈代谢的影响第二节 生物对正常生命活动的影响第三节 污染对人群健康的影响第四节 环境污染对生物后代的远期影响,第一节 污染物对生物的新陈代谢的影响,一、污染物对细胞结构和功能的影响 膜系统：细胞膜、细胞器膜 膜系统：是细胞生化反应和功能发挥的结构基础，是物质交换、转运、物质和能量产生与消耗的具体场所。,第一节 污染物对生物的新陈代谢的影响,一、污染物对细胞结构和功能的影响（一）影响膜的成分和结构 酚类及其衍生物可以使膜的磷脂构象发生改变；对硫磷化合物使动物膜的脂肪酸组成发生变化。,第一节 污染物对生物的新陈代谢的影响,一、污染物对细胞结构和功能的影响（一）影响膜的成分和结构 影响磷脂双分子层结构：与亲水、疏水集团结合；膜受损：选择通透性、跨膜运输、电子传递、信号传导、能量交换与转换；,第一节 污染物对生物的新陈代谢的影响,一、污染物对细胞结构和功能的影响（一）影响膜的成分和结构 导致膜脂过氧化：自由基氧化性强，破坏膜结构；如：镉、二氧化硅。对线粒体的氧化磷酸化过程产生抑制作用；如饮酒过量等。动物细胞内质网上的RNA酶失活。,第一节 污染物对生物的新陈代谢的影响,一、污染物对细胞结构和功能的影响（二）对生物膜功能的影响1、膜的结合酶活性降低 污染物是镶嵌膜结构中多种蛋白酶的活性改变。如：甲基汞易与-SH结合，使膜蛋白构象发生变化。内质网核糖体酶失活，线粒体的氧化磷酸化受抑制。导致生物的发育受阻。,第一节 污染物对生物的新陈代谢的影响,一、污染物对细胞结构和功能的影响（二）对生物膜功能的影响2、膜的通透性发生改变 DDT作用于神经索膜而促使膜对钾离子、钠离子的通透性增大，引起细胞功能异常。受粉尘颗粒污染血液系统，致膜电位异常，引起溶血现象。,第一节 污染物对生物的新陈代谢的影响,一、污染物对细胞结构和功能的影响（二）对生物膜功能的影响3、膜电位发生改变 生物膜的选择透过性是由钠离子-钾离子-ATP酶调节酶内外浓度而实现。如：甲基汞浓度增高使钠离子-钾离子-ATP酶活性下降，影响膜电位，细胞处于去极化，通透性增加。,第一节 污染物对生物的新陈代谢的影响,二、污染物对植物新陈代谢的影响（一）对光合作用的影响1、二氧化硫对植物光合作用的影响 二氧化硫进入植物气孔后，以亚硫酸根离子形式存在，对植物产生极大的毒害作用。（1）阻止二氧化碳的固定；（2）影响ATP的合成；（3）改变细胞液pH，抑制光合作用。,第一节 污染物对生物的新陈代谢的影响,二、污染物对植物新陈代谢的影响（一）对光合作用的影响2、重金属对植物光合作用的影响（1）破坏叶绿体的超微结构，进而影响光合作用；如：镉处理，叶绿体的基粒片层稀疏、层数少，分布不均。,第一节 污染物对生物的新陈代谢的影响,二、污染物对植物新陈代谢的影响（一）对光合作用的影响2、重金属对植物光合作用的影响（2）重金属进入叶内，与蛋白质上的-SH基等结合或取代其中的铁、锌、铜、镁离子，直接破坏叶的结构与功能。,第一节 污染物对生物的新陈代谢的影响,二、污染物对植物新陈代谢的影响（一）对光合作用的影响2、重金属对植物光合作用的影响（3）重金属通过拮抗作用，阻碍叶绿素的合成；（4）重金属使叶绿素酶活力增加，加速叶绿素分解。,第一节 污染物对生物的新陈代谢的影响,二、污染物对植物新陈代谢的影响（一）对光合作用的影响3、农药对植物光合作用的影响 近半数的除草剂是光合作用抑制剂；如草甘膦、阿特拉津等。对气孔导度造成影响，气孔导度越大，蒸腾速率越快。,第一节 污染物对生物的新陈代谢的影响,二、污染物对植物新陈代谢的影响（二）对水分代谢的影响1、降低土壤水分的有效性，降低植物对水分的有效吸收；2、影响植物的呼吸作用，使植物水分吸收能力下降，引起生理性干旱；3、损害叶片，降低蒸腾作用。,第一节 污染物对生物的新陈代谢的影响,二、污染物对植物新陈代谢的影响（三）对植物营养吸收的影响1、污染物改变土壤环境的PH，降低植物对营养吸收的平衡性和有效性；2、污染物改变土壤微生物的活性，且影响酶的活性，从而影响无机营养的可利用性；,第一节 污染物对生物的新陈代谢的影响,二、污染物对植物新陈代谢的影响（三）对植物营养吸收的影响3、污染物抑制植物根系的呼吸作用；4、重金属通过元素之间的拮抗作用影响植物对某些元素的吸收。,第一节 污染物对生物的新陈代谢的影响,二、污染物对植物新陈代谢的影响（三）对作物品质的影响 污染物进入植物体，产生有害物质，能沉积在作物的可食部分，降低农产品的内在质量。污染物影响植物体内各种维生素、蛋白质的合成及淀粉等糖的合成。如：土壤中的酞酸酯影响辣椒品质。,第一节 污染物对生物的新陈代谢的影响,三、污染物对动物新陈代谢的影响（一）对呼吸作用的影响1、氧气运输的影响 硝酸铅：使血浆中的钠离子、氯离子明显增加，血糖降低；硝酸盐：进入人体后，能转变为亚硝酸根离子，亚硝酸根离子，和血红蛋白中的亚铁离子结合，形成铁离子，使机体缺氧。,第一节 污染物对生物的新陈代谢的影响,三、污染物对动物新陈代谢的影响（一）对呼吸作用的影响2、干扰糖酵解过程 污染物对糖酵解的抑制，能间接影响到后面的无氧呼吸及有氧呼吸的三羧酸循环等过程。主要是对三羧酸循环中底物和酶的干扰。3、对电子呼吸链的阻断效应,第一节 污染物对生物的新陈代谢的影响,三、污染物对动物新陈代谢的影响（二）对营养元素代谢的影响 有机氯农药是许多鸟类蛋壳变薄；二价重金属镉离子，能破坏钙泵，影响钙的沉积，或取代钙，部分沉积在动物体骨骼，导致骨痛病。如：软骨化病、骨质疏松症。,第一节 污染物对生物的新陈代谢的影响,三、污染物对动物新陈代谢的影响（三）对神经系统的影响 使酶失去分解乙酰胆碱的作用，引起一系列的神经系统中毒；甲基汞能抑制细胞膜表面的钠离子-钾离子-ATP酶活性；DDT的毒性作用与神经膜的离子通透性有关。,第一节 污染物对生物的新陈代谢的影响,四、污染物对微生物新陈代谢的影响 1、对土壤活性酶的影响 土壤酶是存在于土壤中、具有生物酶催化功能的蛋白质体系。土壤酶来源：植物、有机残体和微生物生命活动。土壤酶种类：氧化酶还原类、转移酶类、水解酶类、裂合酶类。,第一节 污染物对生物的新陈代谢的影响,四、污染物对微生物新陈代谢的影响 2、对硝化作用和反硝化作用的影响 硝化作用和反硝化作用；土壤中具有硝化作用的微生物：土壤杆菌、芽胞杆菌、曲霉和青霉等。,第一节 污染物对生物的新陈代谢的影响,四、污染物对微生物新陈代谢的影响3、对土壤呼吸作用的影响 土壤中各种物质的生物转化是以呼吸作用提供能量作为保证的。与污染物、微生物种类有关。,第二节 污染对生物正常生命活动的影响,一、污染对植物正常生命活动的影响 1、细胞器受损，细胞功能丧失；2、组织和器官受损；3、自由基清除降低，加速了植物的老化；4、个体发生异常生长反应。,第二节 污染对生物正常生命活动的影响,一、污染对植物正常生命活动的影响4、个体发生异常生长反应。,第二节 污染对生物正常生命活动的影响,二、污染物对动物正常生命活动的影响 1、污染物对动物组织器官和内脏的破坏作用；污染物铅、镉能使鱼的脊椎弯曲；甲基汞能增加鱼血浆中的钠离子、氯离子浓度，导致贫血；农药，导致动物肝、肾受损而致死。,第二节 污染对生物正常生命活动的影响,二、污染物对动物正常生命活动的影响2、污染对动物生长发育的干扰；环境污染导致动物严重营养不良，很多动物不能进入发情期，生物种群不断衰退。如：鸟蛋壳变薄。,第二节 污染对生物正常生命活动的影响,二、污染物对动物正常生命活动的影响 3、污染与生物的心血管疾病；人类动物粥类硬化机制；引起DNA损伤，这与心血管疾病有关。,第二节 污染对生物正常生命活动的影响,二、污染物对动物正常生命活动的影响 1、污染物对动物组织器官和内脏的破坏作用；2、污染对动物生长发育的干扰；3、污染与生物的心血管疾病；4、污染与衰老。,第二节 污染对生物正常生命活动的影响,二、污染物对动物正常生命活动的影响 4、污染与衰老 生物的长寿程度与生物自身DNA损伤修复能力直接相关；绝大多数污染物均能明显干扰DNA的修复能力。,第二节 污染对生物正常生命活动的影响,三、污染物对微生物数量和种类的影响 1、对微生物生物量的影响 铜浓度的影响：低浓度（50/）促进微生物生物量提高；超过，起抑制作用。2、微生物种类的影响 酸碱条件变化,第三节 污染对人群健康的影响,一、污染对人群健康影响概述 1、环境污染对人群健康影响的复杂性（1）污染物可通过多种介质、多种渠道进入人体；（2）受环境污染影响的人群的反应个体差异大；（3）人群属于低水平、长时间暴露状态；,第三节 污染对人群健康的影响,一、污染对人群健康影响概述 1、环境污染对人群健康影响的复杂性（4）环境污染物在环境中通过物理、化学、生物作用而发生转化、降解、或形成新的污染物；（5）不同污染物常联合作用于人体，可能产生与原有污染物不同的危害作用。,第三节 污染对人群健康的影响,一、污染对人群健康影响概述 2、污染对人群健康损害的方式 急性危害 慢性危害 远期危害,第三节 污染对人群健康的影响,二、物理污染对人群健康影响 1、噪声（1）影响休息和睡眠：超过50分贝（2）影响生活质量和工作效率：70分贝以上（3）引起疾病和体质下降：80分贝以上2、电离辐射,第三节 污染对人群健康的影响,二、物理污染对人群健康影响 3、非电离辐射：紫外线、电磁辐射 4、空气离子化 三、化学污染对人群健康影响1、重金属：铅、汞、镉、砷2、农药：有机磷酸酯类、拟除虫菊酯类、氨基甲酸酯类、有机氯杀虫剂四、食品生物污染对人群健康影响,第三节 污染对人群健康的影响,四、食品生物污染对人群健康影响 2013年中国食品安全事件汇总,第四节 环境污染对生物后代的远期影响,一、污染物的“三致”作用二、环境激素机器毒害效应三、污染对生物种质基因库的潜在影响 增加遗传负荷 基因库萎缩 基因库结构改变,