環(huán)境學(xué)概論：第三章環(huán)境污染及污染生態(tài)學(xué)

1、第三章 環(huán)境污染及污染生態(tài)學(xué),“環(huán)境學(xué)概論”課程演示文稿,第一節(jié)環(huán)境污染和污染源,一.概況 20世紀50年代以來，世界很多地區(qū)的環(huán)境遭到日趨嚴重的污染和破壞，環(huán)境污染成為公害。某些地區(qū)大氣大氣中經(jīng)常是煙霧彌漫，有的城市曾一度出現(xiàn)行人上街戴著防毒面具；河流湖泊水庫污濁，飲用水和食物中侵入了各種毒物，引起許多疾病，造成廣大人民群眾的健康水平下降，甚至生命受到威脅。 回顧一下歷史，公害發(fā)展大概有三個階段：第一階段是產(chǎn)業(yè)革命時期，此時公害的發(fā)生期。,資本主義國家產(chǎn)業(yè)革命從紡織工業(yè)開始，已建立煤炭、鋼鐵、化工等重工業(yè)而告完成。煤炭大規(guī)模應(yīng)用，產(chǎn)生大量煤煙粉塵和硫氧化合物，污染大氣。這個時期化學(xué)工業(yè)也開始

2、污染環(huán)境。氯化氫排入大氣；硫化石灰棄置河岸便分解產(chǎn)生硫化氫，惡臭熏人，毒死河魚；水泥工業(yè)的粉塵，造紙工業(yè)的廢液， 第二階段：20世紀20年代至40年代是公害發(fā)展期。 20世紀20年代以來，石油和天然氣的生產(chǎn)急劇增長，石油在燃料構(gòu)成中的比重大幅度上升。30年代前后，內(nèi)燃機在世界各國普遍發(fā)展，在產(chǎn)業(yè)革命時期風(fēng)行一時的蒸汽機衰落了。,與此同時，小轎車用汽油、拖拉機用煤油和輕柴油、各種動力機器和機車用柴油等油品的消耗量激增，還有鍋爐燃料重油的廣泛使用，使石油制品及其燃燒產(chǎn)物造成的污染日趨嚴重。石油污染的典型是美國洛杉磯光化學(xué)煙霧事件：從1943年開始，在洛杉磯上空出現(xiàn)了淺藍色光化學(xué)煙霧。這個時期，煤的

3、消耗量也在逐步上升，到1938年，世界上煤的絕對消耗量仍為石油的五倍以上，所以煤煙塵和二氧化硫的污染也是與年俱增。1930年比利時的馬斯河谷事件和1948年美國的多諾拉事件就是典型例證。,這個時期，有機化學(xué)工業(yè)有了很大發(fā)展，因此有機毒物對環(huán)境的污染問題變得突出了，主要表現(xiàn)在含有機毒物的廢水對水域和魚類的破壞上。 第三階段，20世紀50年代至70年代，是公害泛濫時期。第二次世界大戰(zhàn)后20多年，石油等燃料的消費量急劇增長，僅在60年代的十年里，國外石油年產(chǎn)量從10億噸增至21億噸，煤炭年產(chǎn)量從20億噸增加到25億噸。隨之而來的是大氣中二氧化硫的含量急劇增加，60年代里每年超過一億噸。洛杉磯型煙霧在

4、世界大城市時有發(fā)生，危及面逐年擴大。海洋的石油污染愈來愈嚴重。50年代初爆發(fā)了燃煤造成的倫敦?zé)熿F事件，震驚一時。,地區(qū)性環(huán)境污染造成的地方?。ㄒ匀毡緸榇恚┎绷似饋怼Ｈ缛毡舅娜帐袣獯?、水俁汞中毒病等都與日本的石油化工飛速發(fā)展密切相關(guān)。發(fā)生在富山的骨痛病和前兩大公害代表著公害發(fā)展進入一個新階段。 近年來，酸雨的危害越來越受到人們的重視，因為它會成為全球性的問題。酸性降水的形成主要是硫氧化物、氮氧化物排入大氣候經(jīng)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)形成硫酸、硝酸等酸性物質(zhì)所致。它能毀壞森林、危害植物、污染江湖使魚類死亡。,二.污染源 污染源指的是造成環(huán)境污染的污染物的發(fā)生源，通常指向環(huán)境排放有害物質(zhì)或?qū)Νh(huán)境產(chǎn)生有害

5、影響的場所、設(shè)備和裝置。所以，凡是產(chǎn)生物理的（聲、光、熱、振動、電磁輻射、放射性等），化學(xué)的（無機的、有機的），生物的（霉素、病菌、病毒）有害物質(zhì)和因素的設(shè)備、裝置、場所系統(tǒng)都稱為污染源。調(diào)查和掌握污染源的排污狀況是制定環(huán)境保護規(guī)劃和計劃，加強管理和評價環(huán)境質(zhì)量狀況的重要依據(jù)。,三.環(huán)境污染 1 環(huán)境污染定義 （1） 超過本底值 （2） 超過自凈能力 （3） 改變了用途和功能 由于人為的因素，環(huán)境的構(gòu)成和狀態(tài)發(fā)生了變化，與原來的情況相比，環(huán)境素質(zhì)惡化，擾亂和破壞了生態(tài)系統(tǒng)和人們的正常生活環(huán)境。具體講是指有害物質(zhì)對大氣、水質(zhì)、土壤和動植物的污染，并達到有害的程度。環(huán)境污染一般認為，由于人為的因素

6、，環(huán)境的化學(xué)組成或物理狀態(tài)發(fā)生了變化，與原來的情況相比，環(huán)境質(zhì)量惡化，擾亂和破壞了生態(tài)系統(tǒng)和人們正常的生產(chǎn)和生活條件，就叫做“環(huán)境污染”。,2環(huán)境污染分類 按污染物性質(zhì)來分有：化學(xué)性污染、物理性污染、生物性污染和放射性污染； 按污染對象來分有： 大氣污染、水體污染、土壤污染； 按行業(yè)來分有：工業(yè)污染、農(nóng)業(yè)污染、交通運輸污染、生活污染。 四 環(huán)境污染原因 國家環(huán)保局長曲格平在全國工業(yè)污染源調(diào)查新聞發(fā)布會上講（環(huán)境科學(xué)動態(tài)，1988.7P1-4） 1 工業(yè)布局不合理 我國工業(yè)企業(yè)80%集中在城市，特別是大、中城市工業(yè)高度集中。隨著工業(yè)建設(shè)規(guī)模的擴大，城市建設(shè)、環(huán)境工程跟不上發(fā)展，欠賬太多，從而加重

7、了污染危害。,環(huán)保欠賬 首先看一下我國的環(huán)保投資。在“七五”期間將環(huán)保列入國民經(jīng)濟發(fā)展計劃?！傲濉逼陂g，環(huán)保資金170億元，占國民收入0.67%，“七五”330億元，比“六五”增長94%，占國民收入0.8%，而實際現(xiàn)狀令人不滿意?！傲濉币郧?，只是20億元/年，占國民收入0.5%，而在70年代，資本主義國家： 美國：500600億美元/年 日本：200億美元/年 蘇聯(lián)：100億美元/年 污染現(xiàn)狀 處于資本主義國家5060年代時期。北京市懸浮物1982年監(jiān)測比倫敦高30倍，比東京高18倍，全年煙霧一年比一年增加?，F(xiàn)在環(huán)保投資一年年遞增，若按現(xiàn)在投資，2000年，則環(huán)境繼續(xù)惡化。,今年奮斗目標(biāo)（

8、中等） （1)自然生態(tài)環(huán)境破壞的趨勢有所緩和，某些方面將會得到控制和改善。水土流失問題難以解決50億噸/年，沙漠會擴大1000萬畝/年，鹽堿化有所減少。森林覆蓋率會增加12.717.6 （2）農(nóng)業(yè)環(huán)境污染會進一步發(fā)展，有機氯污染會解除，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)污染會加重，工業(yè)三廢污染耕地近億畝。 （3)城市環(huán)境和工業(yè)污染一定程度的控制和改善 （4）重點解決改善城市環(huán)境狀況，環(huán)境污染對人體健康危害有所減輕，克立、SO2、NOx、肺癌。上海地區(qū)苯并篦每增加0.1g，肺癌增加7%。我國死亡分析，心臟病中肺心病46.7%（1982），高于國外10倍。,世界統(tǒng)計WHO：32個工業(yè)發(fā)達國家平均死亡：肺癌30.34/10萬

9、，發(fā)展中國家7.22/ 10萬，而我國（19761979）重慶20.7/ 10萬，上海18.48/10萬，大連18.48/10萬。 國外稱我國長江、黃河水土流失為大動脈流血。長江可能變成第二條黃河，流的不是水，而是中華民族的血，確不過分。 布局不合理也表現(xiàn)在對環(huán)境問題無知，生產(chǎn)處于無政府狀態(tài)，決策者在制定計劃時不是以科學(xué)為依據(jù)，而是長官意志，許多污染的工廠建在城市上風(fēng)向，水源上游，風(fēng)景游覽區(qū)和居民稠密區(qū)?，F(xiàn)在建廠強調(diào)工業(yè)布局合理，考慮局部和整體，眼前和長遠利益關(guān)系。,2 多數(shù)工業(yè)企業(yè)工藝技術(shù)落后，能源浪費嚴重，是造成污染嚴重的又一個原因 我國大工業(yè)大部分是五、六十年代發(fā)展起來的，6070%處于

10、落后狀態(tài)。大中型企業(yè)中，70年代以前的工藝設(shè)備占23%。其中： 60年代：13.4%50年代：8.6%40年代：1% 小型企業(yè)70年代以前所占的比例更大，由于工藝和技術(shù)落后，普遍存在燃料、原料消耗高，加工深度不夠，利用率低，“三廢”排放量大，污染嚴重。設(shè)備更新?lián)Q代是個重要問題，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)問題更大，大工業(yè)淘汰設(shè)備，三廢排放大更甚污染的轉(zhuǎn)嫁，城市不準生產(chǎn)到農(nóng)村，不顧長遠利益，只顧賺錢，工作環(huán)境惡化，破壞環(huán)境嚴重，前幾年發(fā)展表現(xiàn)無政府狀態(tài)，加重了農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境污染,3. 企業(yè)管理不善，污染物排放控制不嚴 經(jīng)營管理不善企業(yè)，三廢排放重，對于產(chǎn)量相當(dāng)，工藝設(shè)備水平相同之同類企業(yè)對比分析，其能源和原材料消耗，

11、“三廢”排放，污染危害，經(jīng)濟效益等幾項指標(biāo)高低差別大。 4. 環(huán)境監(jiān)督管理不利 新建項目沒認真執(zhí)行“三同時”，大約50%企業(yè)三廢處理設(shè)施不能正常運轉(zhuǎn)，還有棄之不用，對于限期治理企業(yè)未按時完成，聽之任之。 五 污染源分類 污染源的分類，一般是根據(jù)污染物的來源、特征、結(jié)構(gòu)形態(tài)和調(diào)查目的的不同，分類方法也不同。,1.來源 可以分為自然源和人為源。 2.污染物對環(huán)境要素影響分為水體、大氣、土壤和生物。 3.污染物的形態(tài)可以分為點源、線源和面源 4.污染源性質(zhì) 可以分為物理污染源、化學(xué)污染源、生物污染源和綜合污染源. 本書介紹一般是按照污染物的來源分為：工業(yè)污染源，交通，農(nóng)業(yè)，生活 （1）工業(yè)污染源 a

12、.燃料燃燒產(chǎn)生污染、b.工藝過程產(chǎn)生污染c.工業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)生污染,（2）交通污染源 指對周圍環(huán)境造成污染的交通運輸設(shè)施和設(shè)備。 噪聲、振動尾氣：CO、NOx、碳氫化合物、硫氧化合物、鉛、苯并蓖 鉛：可使人體Pr變性,使人中毒。在汽油中含有一種防爆劑（四乙基鉛）汽車、飛機、輪船、火車 美國：1/2世界汽車總數(shù)，噪聲。,（3） 農(nóng)業(yè)污染源 a. 農(nóng)藥（DDT，PCB） b.過多使用化肥 c.土壤流失及農(nóng)業(yè)污染 （ 4） 生活污染源 日常生活中，排放各種污水（炊事、洗滌衣物及糞便）和生活垃圾。大氣（燃煤）。在大氣污染中，一家一戶分散爐灶，熱效率低，污染中，治理難。污水：有機物、病菌、病毒、水體產(chǎn)傳染病,

13、第二節(jié)生物與環(huán)境的辯證關(guān)系,一.生物分類系統(tǒng),二 概述 人類是生物進化過程中自然選擇的產(chǎn)物，在人類的進化過程中正是由于人類這一生物能夠適應(yīng)環(huán)境，才得以保存和發(fā)展成為今天的人類。 生命是由蛋白質(zhì)組成的，在生命過程中人類要發(fā)生新陳代謝。在新陳代謝過程中，一方面，人體從環(huán)境中攝取空氣、水、食物等生命必需物質(zhì)，在機體內(nèi)經(jīng)過分解、同化組成細胞和組織，并產(chǎn)生一定的能量，維持機體正常生成和,發(fā)育；另一方面，機體內(nèi)產(chǎn)生各種不需要的代謝產(chǎn)物，以廢物形式排入環(huán)境，這些物質(zhì)在環(huán)境中經(jīng)過進一步的變化，成為人類所必需的物質(zhì)。 由新陳代謝這一過程我們可以看出，生物與環(huán)境之間有密切的聯(lián)系：即生物生存離不開環(huán)境，并對環(huán)境產(chǎn)生

14、一定的影響；環(huán)境對生物的生存和發(fā)展具有制約作用，并受人類的影響。,三 環(huán) 境化學(xué)因素與生物的關(guān)系 任何物質(zhì)的基本組成單位都是化學(xué)元素，外界環(huán)境和人體也不例外，同樣是由化學(xué)元素組成的。通過研究發(fā)現(xiàn)，人體組成的化學(xué)元素的平均含量與地殼中化學(xué)元素的含量相適應(yīng)：如人體血液中含有的多種化學(xué)元素，這些元素的含量和巖石中該元素的含量有明顯的相關(guān)性，即地殼中含量高的元素，人體血液中該元素含量也高。 研究環(huán)境和人體化學(xué)元素之間的關(guān)系，了解人體必需化學(xué)元素的組成，掌握不同地區(qū)自然界化學(xué)元素的本底數(shù)值，對地方病的病因和防治研究具有重要意義。我國地方病主要有四種，即：地方性甲狀腺腫、地方性氟病、克山病和大骨節(jié)病。,地

15、方性甲狀腺腫：是由于人體長期缺碘造成的甲狀腺肥大，是由于土壤和水中含碘量少，不能供應(yīng)人體對碘的需要造成的。 地方性氟?。悍堑貧ぶ蟹植驾^廣的一種元素。我國一些地區(qū)，如內(nèi)陸盆地和鹽漬化的濱海地帶，土壤和水重氟含量高。這些地區(qū)的人，由于長期攝入過量的氟，可引起地方性氟病，出現(xiàn)斑釉牙和骨質(zhì)營養(yǎng)不良等變化。,克山?。菏且环N壞死性心肌炎，研究認為它與鋰、硒等化學(xué)元素缺乏有關(guān)。 大骨節(jié)?。菏且环N軟骨代謝障礙造成的骨節(jié)畸形，它與多種化學(xué)元素的缺乏有關(guān)。 另外，我們知道Ca和Mg含量與的硬度有關(guān)，它們含量約高，水的硬度亦越高。研究發(fā)現(xiàn)，心血管系統(tǒng)的疾病與水的硬度有密切關(guān)系。,四 環(huán)境物理因素與生物的關(guān)系 環(huán)境

16、物理因素是指大氣的溫度、濕度、流動、氣壓、太陽的輻射等。生活在不同環(huán)境物理因素中的壽命及健康狀況有較大差別。如：生活在寒帶地區(qū)的人的壽命較生活在非洲的人要長。環(huán)境物理因素對人體的作用和機制非常復(fù)雜。,五 環(huán)境生物因素與其他生物的關(guān)系 環(huán)境生物因素是指除人類以外的所有生物，它們和人類一樣都是地球演化到一定階段的必然產(chǎn)物。人類與其它生物的不同之處在于人類能認識和掌握自然規(guī)律。,在長期的生物進化過程中，人類和其它生物之間形成了一定的關(guān)系，正是依靠這種關(guān)系使人和其它生物在自然界中達到一定的平衡。如果環(huán)境中出現(xiàn)一種新的生物，則破壞了人與其它生物之間的平衡關(guān)系，對人的生存則會產(chǎn)生一定的影響。如目前世界上出

17、現(xiàn)的最危險的疾病艾滋病，經(jīng)研究認為是由艾滋病毒所引起的。這種病毒以前自然界所沒有的，因此，人類沒有與其建立平衡關(guān)系，但是隨著時間推移，人類可能與其達到平衡。,第三節(jié) 環(huán)境污染及其對人體的作用,一 環(huán)境污染物及其來源 環(huán)境污染物：人們在生活生產(chǎn)過程中，排入大氣、水、土壤中，并引起環(huán)境污染或者導(dǎo)致環(huán)境破壞的物質(zhì)。 二 環(huán)境污染物進入人體途徑 環(huán)境污染物要對人體發(fā)生毒性作用，必須被人體吸收即進入人體內(nèi)部，然后在人體內(nèi)運轉(zhuǎn)，分布到不同的部位（器官），到達作用部位（靶官）,產(chǎn)生毒性作用，并在人體內(nèi)代謝轉(zhuǎn)化。以上這些過程，環(huán)境污染物都需要通過人體的天然屏障生物膜，因此，必須對生物膜的結(jié)構(gòu)特性加以了解。 三

18、.生物膜構(gòu)造及性質(zhì) 1. 構(gòu)造：生物膜是指包括細胞外層的細胞膜、細胞內(nèi)的核膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、和線粒體膜等組成的膜系統(tǒng)。生物膜極薄，一般為8nm，主要由類脂和蛋白質(zhì)兩部分組成，類脂占40%，蛋白質(zhì)占60%。 類脂的種類很多，但主要是卵磷脂和膽甾醇。蛋白質(zhì)按其與類脂結(jié)合的程度可分為兩類，即外周蛋白與內(nèi)部結(jié)構(gòu)蛋白。,（1）膜的結(jié)構(gòu)特點 膜（1）脂排列成雙分子層，它構(gòu)成膜的基質(zhì)，其親水的部分向著膜的外側(cè)，疏水部分向著膜的中心，這個雙層結(jié)構(gòu)可以自由地橫向流動，即具有流動性和柔韌性。 （2）膜蛋白為球蛋白，包埋于基質(zhì)中。蛋白可以從兩側(cè)表面鑲?cè)牖虼┩刚麄€雙分子層。 1. 2.生物膜性質(zhì) （1）由于膜的表面是極性

19、的，因而它對水溶性的化合物起屏障作用（同性相斥，異性相吸），而脂溶性的化合物可以通過。 （2）鑲嵌在脂質(zhì)中的球狀蛋白，可以起到“載體”的作用和特殊通道的作用，使一些水溶性的物質(zhì)通過生物膜。 （3）生物膜的多孔性：在膜上分布有許多直徑為24的微孔，是某些水溶性小分子的通道。,3.污染物穿透生物膜的方式 污染物穿透生物膜的方式主要有五種：被動擴散、主動擴散、促進擴散、離子對轉(zhuǎn)運和胞飲作用。 （1）被動擴散 膜兩側(cè)的污染物按其理化性質(zhì)由高濃度向低濃度擴散稱為被動擴散。當(dāng)膜兩側(cè)的濃度達到平衡時即停止運轉(zhuǎn)。 此過程一般不需要能量，主要是脂溶性的污染物，但水溶性的小分子化合物可經(jīng)過微孔結(jié)構(gòu)進行被動擴散。

20、（2）主動擴散 被動擴散是順濃度梯度進行的，而主動擴散是逆濃度梯度進行的，即由低濃度到高濃度，因此需要能量亦需要載體，即有生物膜的蛋白質(zhì)參與。當(dāng)污染物到達生物膜時，首先與膜蛋白結(jié)合，然后通過生物膜。,當(dāng)載體數(shù)量大大超過污染物時，擴散與污染物的濃度成正比；當(dāng)載體數(shù)量飽和時，擴散速度與污染物濃度無關(guān)。 載體對不同結(jié)構(gòu)污染物具有特異選擇性。結(jié)構(gòu)相似物質(zhì)可以競爭而出現(xiàn)競爭性抑制現(xiàn)象。人類所需要的營養(yǎng)物質(zhì)如氨基酸、維生素等可以通過該方式吸收，而與之結(jié)構(gòu)相似的污染物亦可以次方式穿過生物膜。 （3）促進擴散 指水溶性的大分子污染物借助于膜上的載體進行擴散，也有飽和現(xiàn)象和競爭抑制現(xiàn)象。它與主動運輸?shù)牟煌c是：

21、不需消耗能量或耗能很少，不能逆濃度梯度運轉(zhuǎn)。,四.人體對污染物吸收 接觸人體的污染物通過各種途徑透過生物膜進入血液的過程稱為吸收。人體吸收污染物的途徑主要是：皮膚、呼吸道和消化道。各種污染物侵入人體的途徑是： （1）大氣污染物質(zhì)通過呼吸道進入人體； （2）水和食物中污染物直接或間接吃下去，由消化系統(tǒng)進入人體； （3）少數(shù)由于皮膚接觸，由皮膚粘膜吸收進入人體； （4）有些污染物質(zhì)不吸收至全身，僅對皮膚、眼、鼻、咽部粘膜產(chǎn)生刺激 1. 皮膚吸收 人皮膚表面積為18000cm2，結(jié)構(gòu)為表皮真皮皮下脂肪。表皮110m最外層是角質(zhì)層（14m）由角質(zhì)蛋白和纖維狀蛋白組成，是防止水分蒸發(fā)和抵御外部物質(zhì)入侵的

22、第一道屏障。穿透方式為被動擴散。主要是脂溶性的污染物，例如有機農(nóng)藥、汞、砷等重金屬。空氣潮濕氣溫高時有利于皮膚的吸收。,2.呼吸道吸收 人的呼吸道由鼻腔、氣管、支氣管及肺組成。鼻腔中的鼻毛和上皮細胞的絨毛起過濾作用，能清除一定數(shù)量污染物；支氣管上的纖毛運動能將分泌物伴隨空氣侵入的異物排出。肺是由大量肺泡組成，是進行空氣血液交換的場所。由于肺泡上呼吸膜很薄，僅為1.5m，而消化道為30m，皮膚為100m以上，因此在三種入侵途徑種它的吸收能力最強。如大氣中的CO、CO2、SO2、NO2、H2SO4煙霧等氣體均經(jīng)肺吸收。 3. 消化道吸收 從口腔到腸胃道稱為消化道。污染物通過水和食物進入消化道后，主

23、要由小腸吸收。小腸的粘膜上有大量的絨毛，使小腸面積大大增加，約為300，因此大大增加了小腸的吸收能力。吸收方式主要是被動擴散和主動擴散。,4.影響污染物吸收的因素 影響污染物吸收的因素有內(nèi)因和外因兩種。內(nèi)因是指污染物理化性質(zhì)，外因是指污染物所處的環(huán)境條件，如溫度、pH、濕度等。理化性質(zhì)包括結(jié)構(gòu)（脂溶性或水溶性），存在狀態(tài)(離子狀態(tài)或分子狀態(tài))。前者多位水溶性，后者多位脂溶性。 五.污染物在人體內(nèi)運輸和分布 （一）污染物在體內(nèi)運輸 污染物在體內(nèi)運輸大致分為以下幾種方式：,1.溶解狀態(tài) 溶解于血液中，按污染物的溶解特點分為水溶性（血漿為水溶性介質(zhì)）、脂溶性（中性脂肪酸中），均以游離方式。 2.與血

24、紅蛋白結(jié)合 污染物的理化性質(zhì)不同，和血紅蛋白的結(jié)合能力亦不同。例如：HCN、CO、HAS等與含鐵的血紅蛋白有強親和力，而由腸胃道吸收的苯、酚等非電解質(zhì)污染物則往往與血紅蛋白形成非特異性和可逆性的化合物。 3.吸附于血紅細胞表面 有機磷農(nóng)藥吸附于紅細胞膜上與膜上的膽堿酯酶結(jié)合。 4.與血漿蛋白結(jié)合 以氫鍵方式結(jié)合。,（二）污染物在體內(nèi)分布 污染物進入血液后，在體內(nèi)非均勻分布，而且有選擇地分布在器官系統(tǒng)中，具有以下特點： 1.多數(shù)化合物為非電解質(zhì)，隨血液循環(huán)，因此器官供血量的多少與污染物分布呈正相關(guān)。 2. 再分布。視毒物的親和力大小，有選擇性地繼續(xù)分布到一定器官中。例如： 代謝轉(zhuǎn)化部位：肝臟 靶

25、部位：神經(jīng)元、神經(jīng)節(jié)等 排泄部位：腎臟等 貯藏部位：脂肪等,六. 污染物在體內(nèi)代謝轉(zhuǎn)化及排泄 污染物被吸收后，在體內(nèi)發(fā)生一系列化學(xué)變化稱之為代謝和轉(zhuǎn)化。體內(nèi)的許多器官，如肝、腎、胃、腸道、肺、神經(jīng)、皮膚、胎盤等均有代謝和轉(zhuǎn)化功能。 機體內(nèi)的代謝、轉(zhuǎn)化一般是通過氧化、還原、水解、結(jié)合等反應(yīng)，使脂溶性強的污染物獲得極性基團，增加水溶性而利于排泄。代謝轉(zhuǎn)化后，污染物有的增毒，有的減毒。多數(shù)致癌物質(zhì)有轉(zhuǎn)化后才顯示致癌作用。 代謝轉(zhuǎn)化反應(yīng)分為兩大類：第一類為氧化、還原、水解反應(yīng)，是初級代謝；第二類為結(jié)合反應(yīng)，是次級代謝。大多數(shù)污染物進入組織后，先進行第一類反應(yīng)，然后進行第二類反應(yīng)，但亦有少數(shù)污染物直接進

26、入第二類反應(yīng)。,第四節(jié) 環(huán)境污染物對人體的毒性（危害）及其對人體的作用,一 幾個基本概念 1. 毒性：指化學(xué)的、生物性的物質(zhì)或物理因素對生物機體的損傷能力，即引起有害生物學(xué)變化的能力。 2. 急性毒性：環(huán)境污染物在一次或24小時內(nèi)多次作用于生物機體所引起的損傷能力。,3. 亞急性毒性：環(huán)境污染物在生物壽命的十分之一左右時間內(nèi)，每日或反復(fù)多次作用于生物機體所引起的損傷能力。 4. 慢性毒性：環(huán)境污染物在生物壽命的大部分時間內(nèi)或整個生命期內(nèi)持續(xù)作用于生物機體所引起的損傷能力。 5. “三致”性：指污染物對生物有機體的“致癌、致畸、致突變”的能力。 6. 劑量：污染物在生物有機體作用點上的總量。實際

27、上該量可以測量，通常用生物機體單位體重所承受的污染物量來表示，如：mg/kg，g/kg等。,7. 效應(yīng)：暴露所引起的生物學(xué)變化（生物效應(yīng)），其強度可以測定，并用等級來表示，即定量的。 8. “劑量效應(yīng)”關(guān)系：指某污染物的不同水平的劑量，可使某一生物個體后群體產(chǎn)生不同程度的生物學(xué)效應(yīng)。 9. 反應(yīng)：暴露引起某一生物群體中呈現(xiàn)特殊效應(yīng)的個體在群體中所占的比例。 10. 劑量反應(yīng)關(guān)系：環(huán)境污染物的不同水平的劑量使某一生物群體中產(chǎn)生一定標(biāo)準效應(yīng)的個體在群體中所占的比例變化關(guān)系。,(一)環(huán)境污染物對人體的危害 1.急性危害：污染物在短期內(nèi)濃度很高，或者幾種污染物聯(lián)合進入人體可以對人體造成急性危害。如世界

28、上有名的煙霧事件造成上千人的中毒和死亡。 2.慢性危害：主要指小劑量的污染物持續(xù)地作用于人體產(chǎn)生的危害。如受到大氣污染的危害能使上呼吸道慢性炎癥及呼吸系統(tǒng)發(fā)病率升高。 3.積累作用（遠期危害）：環(huán)境污染給人類帶來的積累性危害主要是致癌、致畸、致突變，叫“三致作用”。環(huán)境中“三致作用”的因素有物理、化學(xué)和生物因素；致突變作用是由于環(huán)境中某些污染物進入機體后，能使機體細胞中的基因物質(zhì)改變其原有特性，因而當(dāng)細胞分裂后，新的細胞具有新的遺傳特性，這種遺傳特性的改變使后代發(fā)生遺傳性突變，叫做致突變作用，能引起這種遺傳突變作用的物質(zhì)叫做致突變原。,(二)環(huán)境污染對機體危害的特點 環(huán)境污染對機體的危害，從影

29、響人體健康的角度來看，一般有三個特點： 1.影響范圍大。環(huán)境污染涉及地區(qū)廣泛，人口多，甚至在全球范圍內(nèi)都受到危害。 2.作用人體時間長。人離不開環(huán)境，因此在污染物未消除之前，人類每時每刻都要受到危害。 3.危害持續(xù)時間長。例如，重金屬污染水體之后，造成積累性危害往往在污染后2030年，甚至到后代才能反映出來。,二 污染物的“三致” （一） 致癌作用 癌，又稱惡性腫瘤，引起惡性腫瘤的作用稱為致癌作用。致癌作用的過程較長，從化學(xué)物質(zhì)的致癌作用來看，一般認為有兩個階段。第一是引發(fā)階段，即在致癌物的作用下，經(jīng)過細胞基因突變引發(fā)出最初的癌細胞。第二階段是促長作用，即促使癌細胞增殖發(fā)展成為腫瘤的過程；致癌

30、物在助癌物的作用下，使機體的免疫功能受到破壞或阻遏，造成癌細胞的不規(guī)律繁殖和擴散。 有關(guān)癌的病因?qū)W和病理生理機制，目前還沒有完全搞清楚，但已確認，所有的強制癌物都不以原形化合物產(chǎn)生作用，這與其化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)。多數(shù)致癌物幾乎都是低分子量的有機物，在化學(xué)性質(zhì)上多數(shù)不活潑，稱為前致癌物。這些物質(zhì)在人體內(nèi)代謝轉(zhuǎn)化為終致癌物質(zhì)，與攜帶遺傳信息的DNA或RNA共價結(jié)合，導(dǎo)致遺傳密碼發(fā)生突變，使正常的體細胞轉(zhuǎn)化為癌細胞。,（二） 致畸作用 環(huán)境污染物通過母體影響動物胚胎發(fā)育與器官分化，使后代出現(xiàn)先天畸形的作用稱為致畸作用。能夠使動物致畸的環(huán)境污染物稱為致畸原。致畸原能否引起畸形與多種因素有關(guān)，不同的人（個體）

31、的敏感性不同，致畸原與母體接觸時期不同，劑量大小等均有影響。 （三）致突變作用 指遺傳信息突然發(fā)生變化，變化了的信息和物質(zhì)傳給子代，使其具有新的遺傳特性的現(xiàn)象稱為致突變作用。突變是由于基因組成的改變或重組，或是攜帶基因的染色體的數(shù)量或結(jié)構(gòu)的變化而引起的。在“三致”中，致突變是致癌、致畸的基礎(chǔ)。據(jù)報道，在已知的176種致癌劑中有158種是致突變劑，占90%。,三.影響污染物毒性的因素 污染物對人體的毒性是污染物與機體在一定條件下共同作用的結(jié)果，作用條件變化，污染物的毒性亦隨之變化。影響作用條件變化的因素多而復(fù)雜，大致有四個方面：污染物特性，人體特性，染毒方式，環(huán)境因素。 （一） 環(huán)境污染物的特性

32、 1. 污染物結(jié)構(gòu)與毒性關(guān)系 污染物的毒性與其理化性質(zhì)有關(guān)，而其理化性質(zhì)又決定于其化學(xué)結(jié)構(gòu)。 （1）碳原子數(shù)與毒性關(guān)系 在脂肪族碳氫化合物中，碳原子數(shù)量增加，毒性變大，到79個碳原子以后則下降。 （2）官能團與毒性關(guān)系 官能團不同，性質(zhì)亦不同，對毒性有影響。例如，乙酰膽堿在體內(nèi)易被水解，作用時間較短，而乙酰甲基膽堿則水解緩慢，作用時間較長。,2. 污染物的物理性質(zhì)與毒性關(guān)系 物理性質(zhì)指溶解度、揮發(fā)度、分散度、純度、pH值等。 （1）溶解度 污染物首先要溶解于生物體的體液種，才能運輸?shù)桨衅鞴佼a(chǎn)生毒性反應(yīng)，因此，污染物在水中，特別是在體液中的溶解度的大小與其毒性有關(guān)。例如，As2O3在水中溶解度比

33、As2S3大三萬倍。 （2） 揮發(fā)度 污染物對毒性的影響與吸入的有毒物質(zhì)的揮發(fā)性有關(guān)。污染物的揮發(fā)度越大，在大氣中的濃度越高，通過呼吸道引起中毒的危險性越大。而揮發(fā)度與沸點有關(guān)且成反比。,（3）分散度 分散度是物質(zhì)顆粒大小的程度。污染物的分散度越大，表示顆粒越小，化學(xué)活性越大，隨空氣吸入呼吸道深部的危害性越大。 （4） 純度 化合物的純度意味著雜質(zhì)含量的多少，有些污染物本身的毒性很小，但由于含有雜質(zhì)即表現(xiàn)出有較大毒性，例如農(nóng)藥馬拉松。,(二）人體的特性 人的性別、年齡、健康狀況、個體的大?。w重）對毒性的影響很大。污染物毒性大小，一般是通過動物試驗而獲知，即動物對污染物的敏感性有較大的差異。因

34、此，對實驗動物毒性大的污染物對人體毒性一般亦大；對實驗動物毒性小的污染物對人體的毒性不一定小。 （三） 染毒方式 接觸污染物的方式不同，毒性往往不同。染毒方式不同，毒物進入人體后首先到達的器官和組織不同。污染物可能首先到達靶器官，亦可能經(jīng)過一定的運輸以后到達靶器官，運輸過程中可能要發(fā)生代謝和轉(zhuǎn)化，因此，毒性表現(xiàn)就不同。另外，同一種污染物以不同狀態(tài)進入人體后毒性表現(xiàn)亦不一樣。,（四） 環(huán)境因素對毒性影響 環(huán)境因素主要通過改變機體的生理功能繼而影響機體對污染物的反應(yīng)。 1.氣溫 高氣溫環(huán)境使機體皮膚的毛細管擴張，血液循環(huán)加快，呼吸加快，因此污染物通過皮膚和呼吸道的吸收加快。但隨著溫度升高，代謝轉(zhuǎn)化

35、亦加強，毒性表現(xiàn)亦有降低趨勢。因此，毒性的大小取決于二者的綜合作用。 2. 氣濕 高氣濕環(huán)境，皮膚角質(zhì)層的水合作用升高，有利于經(jīng)皮膚呼吸；另一方面，高氣濕環(huán)境下，汗液蒸發(fā)慢，污染物易黏著于皮膚表面，從而延長接觸時間，毒性增強。 3.季節(jié)變化 季節(jié)變化影響人的情緒，進而影響體內(nèi)代謝活動，從而影響污染物的毒性。,第五節(jié)污染物對植物的影響,大氣污染不僅危害人體健康，發(fā)生污染事件，而且對于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、交通、城市建設(shè)有嚴重危害。腐蝕金屬物品、建筑物、文物、橋梁等，特別是酸雨的危害更嚴重，引起世界各國的關(guān)注。大氣污染對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的危害也相當(dāng)嚴重，污染物可以破壞植物葉片，形成病斑，降低光合作用面積，減少植物

36、生產(chǎn)量，從而對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來嚴重損失。 最近，美國統(tǒng)計，由于空氣污染造成的作物損失價值近8600萬美元，其中90%是由于O3、PAN、NOx、SO2、氟化物引起。,我國1986年一年大氣污染損失44億元，其中人體健康占9.2%，居民生活占36.4%，材料占36.2%，農(nóng)業(yè)占18.2%；估計到2000年可達200億元。 1980年，大氣污染損失糧食2126億斤，僅糧食損失25億元。 只SO2排放1500萬噸，污染土地2000萬畝，減產(chǎn)糧食1520億斤，年經(jīng)濟損失1.5億元。 氟污染：1980年，排放35萬噸，污染土地2000萬畝，糧食損失6億斤，緊急損失0.8億元。,一.種類 排入大氣的污染物：氣

37、、液、固體； 有機、無機、金屬、非金屬。 按照大氣污染物對植物產(chǎn)生危害的機制可分為： 氧化性：O3、PAN、NO2、Cl2等； 還原性：SO2、H2S、CO、甲醛； 酸性：HF、HCl、HCN、SO3、SiF4； 堿性：氨； 無機物：重金屬及共氧化物、粉塵、土等； 有機物：乙烯、甲醇、苯、酚； 重金屬污染較重：五毒As、Cr、Hg、Cd、Pb。,二.大氣污染物毒性 1.對作物直接起破壞作用的大氣污染物 （1） 對植物氧化性很強，破壞作用也很強：O3、PAN； （2） 還原性強，對于植物作用：H2S、CO、SO2； （3） 酸性強，破壞作用：HF、HCl、HCN、SO3、SiF4； （4） 堿性

38、：NH3、H2O。 2.非直接起作用的大氣污染物 非直接起作用的大氣污染物也就是非直接使葉片枯死或產(chǎn)生病斑等，而是影響植物生長量。例如，使光合作用降低，使植物果實變味。,3.閾值 1. 并非大氣中有污染物就對植物產(chǎn)生危害，還要達到一定量才發(fā)生危害，量化關(guān)系很重要。殺蟲劑、殺菌劑也要達到一定量才有殺死作用。 LD50、LC50。 閾值：每種污染物對于生物產(chǎn)生用眼能看到的傷害的濃度，單位：ppm，mg/m3，g/dm3。污染物濃度達到閾值才產(chǎn)生危害癥狀，人的肉眼能看得見。當(dāng)然，當(dāng)未表現(xiàn)癥狀時并不否認植物本身已產(chǎn)生危害，對于生理方面已產(chǎn)生影響。各種污染物對于不同植物都有一定閾值。當(dāng)然，閾值與環(huán)境條件

39、、植物種類（敏感程度）有很大關(guān)系。,4.毒性分級 大氣污染物對植物毒性機理不同，而是毒性有大差異。根據(jù)資料，毒性可分三級： A級：毒性最強，如HF、SiF4、Cl2、PAN、乙烯等，ppb級，當(dāng)達到幾個ppb濃度時，對植物產(chǎn)生危害。 B級：毒性中等，如SOx、硫酸煙霧，HNO3霧等。ppbppm級濃度即對植物有危害。 C級：毒性較弱，如甲醛、H2S、CO、NH3、HCN等，濃度達到數(shù)十到數(shù)千ppm才產(chǎn)生危害。HCN對人毒性大，但對植物則相反。,第六節(jié) 污染物對植物影響,一 污染物侵入植物體的途徑 大氣污染物侵入植物體主要通過氣孔。植物葉片上氣孔密度為50300個/mm2。環(huán)境條件影響氣孔的關(guān)閉

40、與張開，因而氣孔開閉與危害有密切關(guān)系。植物對水溶性污染物的吸收主要通過根部吸收完成的。 二 污染與植物的關(guān)系 （一）大氣污染與植物的關(guān)系分三級： （1）污染物在一定范圍內(nèi)對植物生長發(fā)育有刺激作用，對植物生長發(fā)育有好處； （2）產(chǎn)生慢性危害（達一定濃度時）； （3） 產(chǎn)生急性危害（高）。,解釋： （1）級關(guān)系 當(dāng)大氣污染物劑量（濃度時間）較低時，對植物不產(chǎn)生危害（影響），有的反而促進植物生長發(fā)育，起類似激素的作用。但認為有兩種情況： A 可能是植物所必需元素，如SO2S。 B 一般植物本身含有少量有毒物質(zhì)，可以在植物體內(nèi)起分解作用。例如：Al非植物必需元素，但Al3+存在體內(nèi)，可以使F污染而解毒

41、。 （2） 級關(guān)系 當(dāng)污染物達到較高劑量，超過閾濃度，植物會產(chǎn)生一系列的輕微積累性影響。這種關(guān)系反映在各級水平上（植物生物學(xué)水平）。,分子水平上：影響E的活性、代謝活性和代謝產(chǎn)物變化。輕度污染的樹木、葉片，過氧化E活性增強，酚含量增加。 細胞水平上：影響膜的透性，使細胞內(nèi)外水分和物質(zhì)關(guān)系失調(diào)。 細胞器水平上：影響葉綠體、線粒體。葉綠體變形，光合作用受影響。光合作用降低，呼吸作用加強，葉片變小、黃化，花粉、發(fā)芽和花粉管伸長受抑制。個體水平上：生長發(fā)育受抑制，生長量降低，產(chǎn)量降低。群落水平上：表現(xiàn)為輕微積累性危害。主要群落發(fā)生演化：高大優(yōu)勢樹種首先受到危害，然后是矮小的灌木。級關(guān)系表現(xiàn)輕微的這種反

42、應(yīng)多數(shù)情況下是可逆的，一旦污染物消失，則危害可以恢復(fù)正常。,級關(guān)系 當(dāng)大氣污染物的劑量超過一般植物的極限傷害閾值時，便對植物產(chǎn)生嚴重危害，表現(xiàn)癥狀為： A.葉綠體解體，細胞崩潰、死亡，葉片組織死亡，產(chǎn)生傷斑，嚴重時整個葉片枯黃、脫落。 B. 植物生長發(fā)育嚴重受阻，枝條易枯死，甚至不能開花、結(jié)果，嚴重時整個植株枯死。 C.群落水平上，大批植物種類死亡、消失，只有少數(shù)抗性特別強的種類生存下來，有時，最后還可能死亡，形成死區(qū)；水土流失，生態(tài)破壞。 級關(guān)系是不可逆的，壞死部分，不易恢復(fù)。,（二）從根部表面吸收的污染物能橫穿根的中柱，被送入導(dǎo)管。進入導(dǎo)管后隨蒸騰拉力向地向部移動。一般認為穿過根表面的無機

43、離子到達內(nèi)皮層可能有兩種通道：第一條為非共質(zhì)體通道，即無機離子和水在根內(nèi)橫向遷移，到達內(nèi)皮層是通過細胞壁和細胞間隙等質(zhì)外空間；第二條是共質(zhì)體通道，即通過細胞內(nèi)原生質(zhì)流動和通過細胞之間想連接的細胞質(zhì)通道。 三 植物受害的表現(xiàn)類型 當(dāng)污染物濃度和受害時間（劑量）超過植物忍受能力和解毒能力，就會使植物產(chǎn)生傷害反應(yīng)。根據(jù)出現(xiàn)傷害反應(yīng)的程度不同分為兩類：可見傷害和不可見傷害。,1.可見傷害 在外觀上用肉眼可以識別的傷害，稱為可見傷害?？梢妭τ挚煞譃榧毙詡吐詡?。 2.急性傷害：指植物在較高劑量的污染物質(zhì)的短時間作用下，出現(xiàn)傷害癥狀。濃度大，作用時間短，在外觀上可以看見。 急性傷害的癥狀是：葉片出

44、現(xiàn)小漬狀斑點，整個組織壞死，葉片枯萎、脫落，減產(chǎn)嚴重，對于生態(tài)破壞嚴重；不過出現(xiàn)機率較小。 引起急性傷害的特點： A. 明顯的方向性：下風(fēng)向大氣污染的下風(fēng)； B. 物受害程度與距污染源距離有關(guān):近重,遠輕； C. 障礙物可以阻擋污染物擴散； D. 同一個受害區(qū)各種植物表現(xiàn)不同癥狀，不同程度受害。,3.慢性傷害 指植物在較低濃度下，長時間作用下，出現(xiàn)傷害癥狀。 柑桔：受HF危害，1ppm作用8h和8 ppm作用1h，兩種劑量都發(fā)生葉片脫落 葉片脫落率：低濃度，長時間：高； 高濃度，短時間：低。 因此，慢性傷害不一定小。,4.不可見傷害 植物在低濃度危害下，外觀上難以識別出傷害，癥狀的存在或在外觀

45、上出現(xiàn)傷害癥狀，以前體內(nèi)的代謝正發(fā)生紊亂或被抑制現(xiàn)象。有人稱其為生理傷害或隱蔽傷害。在這種情況下，植物有如下表現(xiàn)：植物生長勢較弱，抗病抗蟲能力差，光合作用減弱，呼吸作用增強，膜透性增強。從根部表面吸收的污染物能橫穿根的中柱，被送入導(dǎo)管。進入導(dǎo)管后隨蒸騰拉力向地向部移動,四 植物受害生理生化變化 （1）可溶性糖、a、Pr等方面變化。 Cl2、SO2對北方常見樹木，Pra； SO2，苜蓿，Pr含量。 （2）E活性變化 SO2對E影響，CO2固定，E受抑制（氣孔保衛(wèi)細胞），RUDP羧化，在光合作用中固定CO2。 （3）細胞膜透性變化 使細胞膜透性發(fā)生紊亂，失去正常功能。,（4） 光合作用變化 使光合

46、作用受抑制，原因是： 1.破壞同化組超微結(jié)構(gòu)，形成壞死傷斑，使同化面積減少，光合強度下降； 2. 阻礙葉綠素的形成，使葉片中葉綠素含量下降； 3.引起氣孔關(guān)閉（E），引起氣體交換受阻。 （1）呼吸作用影響 （2）水分代謝 主要影響蒸騰作用。蒸騰作用下降，則影響根的吸水。 （3）對于其它代謝及E的活性也有影響。,主要污染物引起的傷害 1. 在此主要介紹SO2、NOx、HF、Cl2、O3、NH3等的危害。 (一) SOx，主要是SO2 1. 來源 主要是含S化石燃料，煤、石油等。含S化合物氧化SO2，SO2SO3（12周）。 但當(dāng)大氣中水蒸氣多、污染重時，15天，由SO2SO3。 干燥：SO21/2O2SO3,干沉。 潮濕：SO2H2OH2SO3 SO3H2OH2SO4 在中SOx，SO3毒性比SO2大30倍。,2.