環(huán)境生物學 超給力總結(jié)

環(huán)境生物學：研究生物與受人類干擾的環(huán)境之間相互作用規(guī)律及其機理的科學,是環(huán)境科學的一個分支學科。對象-生物與受人類干擾的環(huán)境之間相互關系，目的-為人類維護生態(tài)健康，保護和改善環(huán)境，為合理利用自然和自然資源提供科學基礎，促進環(huán)境和生物的相互關系以有利于人類的生存和社會的可持續(xù)發(fā)展。任務- 闡明環(huán)境污染的生物學或生態(tài)學效應。探索生物對環(huán)境污染的凈化原理，提高生物對污染凈化的效率。探討自然保護生物學和恢復生態(tài)學的原理與方法。內(nèi)容：環(huán)境污染的生物效應 環(huán)境污染的生物凈化 保護生態(tài)學方法：野外調(diào)查和試驗 實驗室試驗模擬研究 發(fā)展趨勢：生態(tài)毒理學研究 環(huán)境污染的生物凈化 環(huán)境生物技術(shù)的發(fā)展 保護生態(tài)學環(huán)境污染：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)的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變，對人類以及其它生物的生存和發(fā)展產(chǎn)生不利影響的現(xiàn)象。（環(huán)境化學效應:在各種環(huán)境條件的影響下,物質(zhì)之間的化學反應所引起的環(huán)境效果.環(huán)境物理效應:物理作用所引起的環(huán)境效果.）環(huán)境生物效應：各種環(huán)境因素變化而導致生態(tài)系統(tǒng)變異的效果。污染源：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、設備和裝置。或造成環(huán)境污染的污染物發(fā)生源。污染物：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。優(yōu)先控制污染物：由于有毒物質(zhì)品種繁多，不可能對每一種污染物都制定控制標準，因而提出的在眾多污染物中篩選出潛在危險大的作為優(yōu)先研究和控制的對象。污染物形態(tài)：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。污染物遷移：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、消失的過程。污染物轉(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?yōu)榱硪环N物質(zhì)的過程。 污染物在環(huán)境中的遷移方式機械遷移（水、氣、重力）；物理化學遷移（最重要的形式）；生物遷移（吸收、代謝、生長、死亡等）。和轉(zhuǎn)化途徑轉(zhuǎn)化途徑（轉(zhuǎn)化形式有物理、化學、生物轉(zhuǎn)化）在大氣中，以光化學氧化、催化氧化反應為主；在水體中，氧化還原作用，配合作用，生物降解作用；在土壤中，生物降解為主。氧垂曲線:在河流受到大量有機污染時,由于有機物這種氧化分解作用,水體溶解氧發(fā)生變化,隨著污染源到河流下游一定距離內(nèi),再到原來的溶解氧水平,可繪制成一條溶解氧下降的曲線.(清潔區(qū),分解區(qū),腐敗區(qū),恢復區(qū),清潔區(qū))生物轉(zhuǎn)運：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。方式：被動轉(zhuǎn)運（簡單擴散和濾過）生物膜不起主動作用,不消耗細胞的代謝能量；特殊轉(zhuǎn)運（主動運輸和易化擴散）具有特定結(jié)構(gòu)的環(huán)境污染物和生物膜中蛋白質(zhì)構(gòu)成的載體形成可逆性復合物進行轉(zhuǎn)運,生物膜又主動選擇性；胞飲作用（吞噬作用和胞飲作用）生物膜變形。方式濃度梯度有無載體是否耗能其他特點簡單擴散高濃度-低濃度(順) 無否脂溶性有機化合物的主要方式濾過過程無否通過膜上的親水基孔道主動轉(zhuǎn)運低濃度-高濃度(逆)有耗能水溶性大分子化合物的主要方式異化擴散高濃度-低濃度(順) 有否胞飲作用內(nèi)吞物質(zhì)為液體吞噬作用內(nèi)吞物質(zhì)為固體物質(zhì)污染物在體內(nèi)的的生物轉(zhuǎn)化：外源化合物進入生物機體后在有關酶系統(tǒng)的催化作用下的代謝變化過程。外源化合物:除營養(yǎng)元素及維持正常生理功能和生命所必需的生命物質(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). 過程：一般分為I、II兩個連續(xù)的作用過程。在過程I（相I反應）中，外源化合物在有關酶系統(tǒng)的催化下經(jīng)由氧化、還原或水解反應改變其化學結(jié)構(gòu)，形成某些活性基團或進一步使這些活性基團暴露。在過程II（又稱相II反應）中，相I反應產(chǎn)生的一級代謝物在另外的一些酶系統(tǒng)催化下通過上述活性基團與細胞內(nèi)的某些化合物結(jié)合，生成結(jié)合產(chǎn)物，極性有所增強，利于排出。 主要反應：相I反應（代謝反應）：氧化反應，還原反應，水解反應；相II反應：葡萄糖醛酸化，硫酸化，甲基化等等。 相II反應：又叫結(jié)合反應，指在酶的催化下，外源化合物的相I反應產(chǎn)物或帶某些基團的外源化合物與細胞內(nèi)物質(zhì)的結(jié)合反應。5生物濃縮：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。生物積累：生物在其整個代謝活躍期通過吸收、吸附、吞食等各種過程，從周圍環(huán)境中蓄積某種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。生物放大：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。濃縮系數(shù)：BCF，指生物體內(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)的濃度的比值。（可用以表示生物濃縮的程度）機理：污染物通過生物呼吸、食物和皮膚吸收等多種途徑進入生物體內(nèi)，然后通過血液循環(huán)分散至生物體的各個部位，被生物的多種器官和組織吸收濃縮。生物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)的親合性的差異以及生物組織對該物質(zhì)的代謝。生物污染：對人和生物有害的微生物、寄生蟲等病原體和變應原等污染水、氣、土壤和食品，影響生物產(chǎn)量和質(zhì)量，危害人類健康，這類污染稱為生物污染。（附加）生物對環(huán)境的污染效應有：病原微生物使人、家禽、家畜和植物致病；水體富營養(yǎng)化影響水體外觀、氣味、水生生物，產(chǎn)生毒素，污染飲用水；微生物代謝物污染，如H2S氣體難聞且使人中毒，酸性礦水危害周圍生物，硝酸和亞硝酸致病致癌，微生物毒素污染食品。汞Hg：在有氧條件下，某些細菌使元素汞氧化或使二價汞還原為元素汞；在甲基鈷氨素參與下使汞甲基化；汞的甲基化與其脫甲基化過程保持動態(tài)平衡。砷As：某些細菌氧化亞砷酸鹽為砷酸鹽，毒性減弱；在土壤中三價砷氧化為五價；霉菌使砷化物甲基化形成劇毒的三甲基砷。*污染物進入機體之后,首先引起機體的一系列的生物化學變化兩種:1 防護性生化反應 用來保護生物體抵抗污染物的傷害 機理：通過降低細胞中游離的污染物濃度，從而防止或限制細胞組成部分可能的有害反應，消除對機體的影響。2 非防護性生化反應 不起保護作用防護性混合功能氧化酶的誘導加快新陳代謝，生成水溶性代謝物，從而加快排泄。金屬硫蛋白的生成增加對金屬的束縛速度從而降低金屬的生物利用率。非防護性乙酰膽堿酯酶的抑制作用50%以上因抑制作用而產(chǎn)生可見的毒性效應。DNA加合物的生成若導致突變會發(fā)生損害作用。1.何謂酶的誘導和抑制作用？ 誘導作用：污染物使酶的合成速度增加或降低酶蛋白的分解。舉例：被多氯聯(lián)苯和多環(huán)芳烴污染的河水對魚的混合功能氧化酶具有誘導作用。 抑制作用：污染物與酶的中心功能基團結(jié)合而抑制酶的活性。舉例：DDT對Na+/K+ ATPase（腺三磷酶）和Mg-ATPase有抑制作用。2.闡述污染物對生物大分子的影響。污染物及其活性代謝物可直接與生物大分子反應，共價結(jié)合（蛋白質(zhì)、核酸、脂肪酸等），導致生物大分子的化學性損傷，從而影響生物大分子的功能，引起一系列生物學反應，產(chǎn)生毒性效應。抑制生物大分子的合成。3.污染物在細胞水平上的影響有哪些？（1 細胞膜 2 細胞器：線粒體 光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和粗糙內(nèi)質(zhì)網(wǎng)）表現(xiàn)為對細胞結(jié)構(gòu)和功能的改變：引起細胞膜脂過氧化作用導致細胞膜損傷；影響細胞膜的離子通透性；與細胞膜上受體結(jié)合，干擾受體正常生理功能（細胞膜）。引起線粒體膜和嵴形態(tài)結(jié)構(gòu)的改變，影響氧化磷酸化和電子傳遞功能；污染物經(jīng)代謝活化產(chǎn)生自由基，導致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)和微粒體膜的一些重要組分（如MFO）的破壞；阻礙葉綠素合成，加速葉綠素分解，破壞葉綠體超微結(jié)構(gòu)，影響光合作用；影響微管、微絲、高爾基體等其他細胞器（細胞器）。4.靶器官？對生物組織器官的影響。靶器官：污染物進入機體后，對各器官并不產(chǎn)生同樣的毒作用，而只對部分器官產(chǎn)生直接毒作用，這些器官稱為靶器官。影響：植物吸收大氣污染物后，導致葉組織的壞死，表現(xiàn)為葉面出現(xiàn)點、片傷害斑，造成葉、蕾、花、果等器官的脫落；農(nóng)藥污染也能對植物器官和組織產(chǎn)生影響。對動物組織器官的影響較為復雜，如Pb損害造血器官和神經(jīng)系統(tǒng)，Cd影響肝臟和腎臟，引起骨痛病；Hg引起水俁病，影響神經(jīng)系統(tǒng)。5.行為毒性：當一種污染物或其他因素（溫度、光照、輻射等）使得動物一種行為改變超過正常變化的范圍時，產(chǎn)生行為毒性。影響：影響回避行為，使生物的分布區(qū)系改變，打亂原有的生態(tài)系統(tǒng)系統(tǒng)平衡；影響捕食行為，造成獲得的資源減少，進一步導致生物發(fā)育和繁殖受阻；影響學習行為；影響警惕行為，增加生物死亡率，導致種群數(shù)量下降；影響社會行為。對鳥類（有機磷農(nóng)藥）：姿態(tài)效應的改變，對領地的失控，不能照顧后代等。環(huán)境激素：環(huán)境中存在一些天然物質(zhì)和人工合成的環(huán)境污染物具有動物和人體激素的活性，這些物質(zhì)能干擾和破壞野生動物和人的內(nèi)分泌功能，導致野生動物繁殖障礙，甚至能誘發(fā)人類的重大疾病，這些物質(zhì)被稱為環(huán)境激素。種類：天然雌激素和合成雌激素；植物雌激素；具有雌激素活性的環(huán)境化學物質(zhì)。危害：可使野生動物的性發(fā)育和雄性生殖器異常；使魚類等發(fā)生性逆轉(zhuǎn)，導致繁殖成功率下降；引起人體多種形式的雄性生殖系統(tǒng)發(fā)育障礙；與人類許多重大疾病的發(fā)生有關。1.什么是生物測試？生物測試的基本類型。指系統(tǒng)地利用生物的反應測定一種或多種污染物或環(huán)境要素單獨或聯(lián)合存在時，所導致的影響或危害?；绢愋停憾唐谏餃y試、中期生物測試、長期生物測試。短期生物測試：將被測試的生物在短時間內(nèi)暴露于高濃度的污染物下，測定污染物對生物機體的影響。指標：半數(shù)致死濃度、半數(shù)抑制濃度、半數(shù)效應濃度 作用：可為中期或長期試驗時所應使用的毒物濃度提供必要的依據(jù)。 形式：靜止式、流動式 中期生物測試：介于短期和長期之間的一種生物實驗方法，大多數(shù)情況下采用流動式。長期生物測試:指在低濃度污染物作用下，暴露時間要盡可能長達受試生物的整個生活史的一類生物測試，又稱全生活史生物測試。動物要從一個卵期到下一代的卵期或更長時間內(nèi)連續(xù)進行。常使用最敏感的幾個階段進行。生物測試的意義：監(jiān)測環(huán)境質(zhì)量的變化，確定單一污染物的安全濃度，研究多種污染物的聯(lián)合作用的生物效應，制定污染物的排放標準和環(huán)境質(zhì)量標準，污染物的生態(tài)風險評價標準與基準的比較2.受試生物的選擇條件。對試驗毒物或因子具有敏感性；地理分布廣泛，數(shù)量多，易獲得；具有重大生態(tài)學價值；易于培養(yǎng)和繁殖；生物學背景資料豐富，已被清楚了解；對試驗毒物或因子的反應能被測定，并有標準測定方法或技術(shù)；具有重要經(jīng)濟價值和旅游價值并考慮與人類食物鏈的聯(lián)系；考慮受試生物的個體大小和生活史長短；考慮是否曾經(jīng)受污染；半數(shù)致死劑量：LC50，能引起一群動物的50%死亡的最低劑量。蓄積系數(shù)：分次給受試物后引起50%受試動物出現(xiàn)某種毒效應的總劑量（LD50（n）與一次給受試物后引起50%受試動物出現(xiàn)同一效應的劑量（LD50（1）的比值，即蓄積系數(shù)K=LD50（n）/ LD50（1）最大無作用劑量：化學物在一定時間內(nèi)，按一定方式與機體接觸，按一定檢測方法或觀察指標，不能觀察到任何損害作用的最高劑量。最小有作用劑量：能使機體發(fā)生某種異常變化所需的最小劑量（即，能使機體開始出現(xiàn)某種毒性反應的最低劑量）。急性毒性試驗和慢性毒性試驗的一般程序。急性：選擇受試生物；預試驗及確定劑量組；染毒方式；觀察指標；確定LD50；試驗結(jié)果評價。11急性毒性試驗：研究化學物質(zhì)大劑量一次染毒或內(nèi)多次染毒動物所引起的毒性試驗。慢性：選定試驗動物并分組；確定染毒劑量和實驗期限；選定染毒途徑；觀察指標；試驗評價。12慢性毒性試驗：以低劑量外來化合物，長期與實驗動物接觸，觀察其對實驗動物所產(chǎn)生的生物學效應的試驗。5.致突變：某些物質(zhì)引起生物體的遺傳物質(zhì)發(fā)生基因結(jié)構(gòu)改變的作用。致畸效應：致畸物通過母體作用于胚胎而引起胎兒畸形的現(xiàn)象。致癌效應：環(huán)境中的物理、化學、生物等因素作用于生物體引起生物體發(fā)生腫瘤的作用。毒物：只有一種物質(zhì)達到中毒劑量時才是毒物 中毒：各種毒性作用的綜合表現(xiàn) 毒性：指一種物質(zhì)引起機體損傷的能力 效應：表示接觸一定劑量的化學物質(zhì)引起的機體個體發(fā)生的生物學變化 反應：接觸一定量的化學物質(zhì)后，表現(xiàn)一定程度某種效應個體在一個群體中所占的比例。1.生物檢測與化學測試相比有哪些優(yōu)點？存在哪些不足？優(yōu)點：能直接反映出環(huán)境質(zhì)量對生態(tài)系統(tǒng)的影響；能綜合反映環(huán)境質(zhì)量狀況；具有連續(xù)監(jiān)測的功能；監(jiān)測靈敏度高；價格低廉，不需購置昂貴的精密儀器；不需要繁瑣的儀器保養(yǎng)及維修等工作；可以在大面積或較長距離內(nèi)密集布點，甚至在邊遠地區(qū)也能布點進行監(jiān)測。不足：不能像理化監(jiān)測儀器那樣迅速作出反應；不能像一起那樣能精確地監(jiān)測出環(huán)境中某些污染物的含量，生物監(jiān)測通常只是反映各監(jiān)測點的相對污染或變化水平。生物監(jiān)測：利用生物個體、種群或群落對環(huán)境污染或變化的反應闡明環(huán)境污染狀況，從生物學角度為環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測和評價提供依據(jù)。（加）指示生物：指環(huán)境中對某種物質(zhì)（包括進入環(huán)境中的污染物）能產(chǎn)生各種反應或信息而被用來監(jiān)測和評價環(huán)境質(zhì)量的現(xiàn)狀和變化的生物。指示生物法：根據(jù)對環(huán)境中有機污染或某種特定污染質(zhì)敏感的或有較高耐量 的生物種類的存在或缺失。來指示其所在水體或河段內(nèi)有機物(或某種特定污染物)的多寡和分解程度，即指示生物法。5.化學品生態(tài)風險評價的定義、基本內(nèi)容和評價程序。定義：確定環(huán)境中的化學品對非人群生態(tài)系統(tǒng)不利影響的概率和大小，以及這些風險可接受程度的過程。內(nèi)容：暴露評價、受體分析、危害評價、風險表征。程序：危害識別、暴露反應估算、暴露評價、風險表征。6.生物標志物的定義、種類以及在監(jiān)測中的作用。種類：暴露生物標志物，效應生物標志物。亞個體和個體水平上既可以測定污染物暴露水平，也可以測定污染物效應的生理和生化指標。作用：能在最早期階段發(fā)現(xiàn)污染物的危害，起到預警系統(tǒng)的作用；預測污染物對另一個物種的影響更加準確和精確，可用低等物種來預測高等物種；可以反映特定環(huán)境中的生物體在生理上是否正常，起到環(huán)境診斷的作用；反應一般較為快速，通常在48h可表現(xiàn)出來。作為生物標志物的基本原則：1 一般指示性 2 相對敏感性 3 生物特異性 4 化學特異性 5 反應的時間效應 6 固有的變化性 7 與高級生物學水平上效應的關系 8 野外應用價值環(huán)境質(zhì)量：在一個具體的環(huán)境內(nèi)，環(huán)境的總體或環(huán)境的基本要素對人群的生存和繁衍及社會經(jīng)濟發(fā)展的適宜程度，是反映人類的具體要求而形成的對環(huán)境的性質(zhì)及數(shù)量進行評定的一種概念。基本內(nèi)涵：環(huán)境質(zhì)量指自然環(huán)境質(zhì)量和社會環(huán)境質(zhì)量兩個方面，包括物理的、化學的和生物的質(zhì)量，又可具體劃分為大氣環(huán)境質(zhì)量、水環(huán)境質(zhì)量、土壤環(huán)境質(zhì)量、生物環(huán)境質(zhì)量等。生態(tài)環(huán)境質(zhì)量：除人口種群以外的生態(tài)系統(tǒng)中不同層次的生物組成的生命系統(tǒng)在人為作用下所發(fā)生的好與壞的變化程度或總變化狀態(tài)?；緝?nèi)涵：生態(tài)環(huán)境質(zhì)量是從生態(tài)系統(tǒng)的層次上，研究系統(tǒng)各組分，特別是有生命組分的質(zhì)量變化規(guī)律和相互關系，以及人為作用下結(jié)構(gòu)和功能的變化情況，從而評定其環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣，其綜合性很強。效應器官：污染物作用于靶器官后，其毒作用直接由靶器官表現(xiàn)出來，則此器官是效應器官?；鶞蕵藴识x根據(jù)環(huán)境中有害物質(zhì)和和機體之間的劑量-反應關系，考慮敏感人群和暴露時間而而確定的對健康不會產(chǎn)生直接或間接有害影響的相對安全劑量（濃度）以保護人群為直接目的，對環(huán)境中有害因素提出的限量要求以及實現(xiàn)這些要求所規(guī)定的相關措施，它是評價環(huán)境污染對人群健康危害的尺度。兩者關系標準的科學依據(jù)基準內(nèi)容的法律效益無有微生物對物質(zhì)降解與轉(zhuǎn)化的特點：1微生物個體微小，比表面積大，代謝速度快2 微生物種類繁多，分布廣泛，代謝類型多樣，3微生物具有多種降解酶 4微生物繁殖快，異變易，適應性強 5微生物具有強大的講解能力 6共代謝作用：只有在初級能源物質(zhì)物質(zhì)存在時，才能進行的有機化合物的生物降解過程馴化：一種人工選育微生物的方法與過程，通過人工措施使微生物逐步適應某種特定的條件，最后獲得具有較高耐受性和代謝活