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1、第一节 环境污染与生物环境一、污染物在环境中的循环与迁移机械迁移，通过大气、水扩散和搬运以及重力作用迁移;物理化学迁移；生物迁移，二、污染物在生物体内的归宿1.污染物跨膜转运生物转运是指环境污染物经各种途径和方式同生物机体接触而被吸收、分布和排泄等过程的总称。接触生物机体的环境污染物透过生物膜的生物转运过程，主要分为被动转运（passive transport）、特殊转运(special transport)两种形式。2.污染物的吸收污染物通过各种途径透过生物机体的生物膜进入体液、血液循环的过程称为吸收，对于大多数动物而言，主要通过消化管、呼吸系统、皮肤三条途径吸收。经消化道吸收是污染物最主要
2、的吸收途径,消化管吸收的主要部位是胃和小肠。3.污染物在体内分布污染物的体内分布是指环境污染物进入体液后，经循环系统、输导组织和其他途径分散到机体各组织细胞的过程。4.污染物的排泄污染物的排泄是指进入机体的环境污染物及其代谢转化产物向体外运输的过程。动物排泄的主要途径是通过肾脏以尿液形式排出，主要是通过肾小球滤过和肾小管主动转运。其它：呼出的气体、汁液、汗液、唾液、乳汁排泄、毛发和指甲的脱落。5.污染物的生物转化生物转化是指外源化合物（Xenobiotic）进人生物机体后在机体酶系统的催化作用下的代谢变化过程，包括氧化、水解和结合一系列化学反应，其产物称为代谢物。外源性化合物生物转化的主要场所
3、是肝脏，其它有肺、胃、肠和皮肤等。生物体内的生物转化一般分为、两个连续阶段，第一阶段（又称相反应），外源性化合物在有关酶系统的催化下经由氧化、还原或水解反应改变其化学结构，形成某些活性基团或进一步使这些易溶于水的活性基团暴露。第二阶段（又称相反应）相反应产生的一级代谢物与某些细胞类的化合物进行合成，生成易溶于水的结合产物（二级代谢物）排出体外。6.污染物在生物体内的富积生物浓缩（Bioconcentration）是指生物机体或处于同一营养级上的许多生物种群，从周围环境中蓄积某种元素或难分解的化合物，使生物体内该物质的浓度超过环境中的浓度的现象，又称生物学浓缩。生物积累（Bioaccumulat
4、ion）是指生物在其生长发育过程中直接从环境介质和消耗的食物中，通过吸收、吸附、吞食等各种过程，蓄积某些元素或难分解的化合物，一直随着生长发育，浓缩系数不断增大的现象，称为生物积累或生物蓄积。生物放大（Biomagnification）是的食物链上高营养级生物机体中的这种物质浓度显著地超过环境浓度。生物浓缩的程度用浓缩系数或富集因子（Bioconcentration Factor，BCF）来表示，即生物机体内某种物质的浓度和环境中该物质浓度的比值。三、污染物对生物的影响1.污染物在生物化学和分子水平的影响一类反应保护生物抵抗污染物伤害，称为防护性生化反应。这类反应通过降低细胞中游离污染物的浓度
5、，从而防止或限制细胞组成部分发生可能有害反应，消除对机体的影响。另一类反应，不起保护作用，甚至可能产生对生物体有害的影响，称为非防护性反应。2.污染物在细胞和器官水平上的影响某种毒物首先在部分器官中达到毒作用的临界浓度，这些器官称为靶器官（Target Organ）。靶器官未必是接触、吸收毒物的器官、效应器官、蓄积器官。 剂量反应关系（dose-response relationship）：在一定剂量（一般用机体的吸收量来表示，单位常用每公斤体重的毫克数表示）污染物作用下，生物体种发生一系列诸如酶活性的增减、细胞数量的多寡、免疫功能、酶活性的变化等方面的变化的个体在群体中所占比例。急性毒性指污
6、染物大剂量一次或24小时内多次接触于机体所引起的毒性作用。而当低剂量污染物在生物体生命期内长时间反复多次作用于生物体所引起的毒性伤害作用则为慢性毒性。蓄积性毒性指低于中毒剂量的污染物反复地与生物接触一定时间后致使其出现的中毒作用，污染物进入生物体的速率高于其消解的速率，使体内污染物的量不断积累，达到了对生物体产生毒性作用的临界效应浓度。三致作用：致癌、致畸、致突变作用。3.污染物在个体水平上的影响半致死浓度（LC50）或半致死剂量（LD50）来评价污染物的急性毒性大小，分别是指一定时间试验生物死亡50的毒物浓度或剂量。环境内分泌干扰物：环境中的一些天然物质和人工合成物具有动物和人体激素的活性，
7、能干扰和破坏野生动物和人内分泌功能，导致生物繁殖障碍，甚至诱发重大疾病，如肿瘤。4.污染物对生物的联合作用两种或两种以上污染物共同作用所产生的生物学效应称为联合作用。协同作用：指两种以上污染物同时和先后与机体接触，对机体的生物学作用强度远远超过它们分别单独与机体接触所产生的生物学作用总和。相加作用：指多种污染物混合产生的生物学作用强度等于其中各化学污染分别产生的作用强度的总和。独立作用：指多种污染物各自对机体产生毒性作用的机理不同，互不影响。拮抗作用：指多种污染物同时或先后输入机体，其中一种污染物可以干扰另一种污染物原有生物学作用，使得混合物的毒性作用低于单独作用的毒性。第二节生物技术与环境生
8、物技术的两面性：现代生物技术的发展和应用为解决全人类的粮食短缺、医药、环境以及能源问题，带来了美好的前景，对生态、人体健康的潜在危害。一、生物技术应用现状二、生物技术对环境改善作用1.环境生物技术（1）污染治理环境生物技术可以分为高中低三个层次。高层次是指以基因工程为主导的近代污染生物技术，中层次包括传统的治理方法如活性污泥法和生物膜法，及其在新的理论和技术背景下强化的技术与工艺等。低层次主要是指氧化塘，人工湿地，生态工程以及厌氧发酵等处理技术。(2)生物监测指示生物（indicator organism）对环境中的某些物质（包括污染物）能产生各种反应或信息而被用来监测和评价环境质量的现状和变
9、化的生物。(3)生物多样性保护2.环境友好的生物技术（1）减少农药用量生物防治、生物农药、转基因植物的种植（2）绿色科技理想的绿色技术是采用无毒、无害的原科、催化剂和溶剂，高选择性的反应，极少副产品，甚至达到原于经济100选择性，实现零排放；同时绿色反应也要求有一定转化率，达到技术上经济合理。（3）生物能源三、生物技术对环境潜在危害对生态环境和生物多样性的威胁和影响对人体健康的威胁和影响 四、生物安全第三节 生物多样性与环境一、生物多样性1.定义生物多样性是生物及其与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和。遗传多样性主要是指种内不同种群之间和同一种群内不同个体的遗传变异的总和。物
10、种多样性是指物种水平的生物多样性。生态系统多样性是指生物圈内生境、生物群落和生态过程的多样化以及生态系统内生境、生物群落和生态过程变化的多样性。景观多样性是指由不同类型的景观要素或生态系统构成的景观在空间结构、功能机制和时间动态方面的多样化或变异性。2.生物多样性的分布：生物多样性并不是均匀地分布于世界，物种最丰富的自然环境在热带雨林、珊瑚礁、热带湖泊及深海区，热带雨林生物种类极其丰富（7的面积拥有世界一半以上的物种），群落结构复杂，能流与物质流的速率很高（陆地生态系统中生产力最高的类型）。3.生物多样性的价值生物多样性的直接价值体现在提供食物、药物、多种工业原料和科学研究，生物多样性的间接价
11、值体现在环境作用、生态价值等方面，其价值往往大于直接价值。备择价值：在未来某个时候为人类社会提供经济利益的潜能。存在价值：对于大多数宗教、哲学和文化的价值体系都有对保护物种的认同，支持保护那些即使对人类没有明显经济价值的物种。二、人类活动对生物多样性的影响原因：生境破坏或破碎，生境退化和环境污染，资源过度利用，外来物种引入、农业和林业的品种单一化生境破坏和破碎破碎化限制了生物活动范围，碎片面积可能小于物种所需的最小巢区或领域面积。生境破碎化导致小种群的产生。破碎化导致了边缘效应。生境破碎显著增加了边缘与内部生境的相关性，异质性的消失导致一些需要几种栖息地类型才能生存的物种灭绝。另外，由于外来物
12、种容易在森林边缘建立种群，破碎化加速了外来物种入侵。次生灭绝，即扰乱群落内很多重要的生态学相互作用，包括捕食者被捕食者、寄生生物寄主、植物传粉者的关系以及互惠共生，这些关系的破坏将导致物种灭绝，并称之为次生灭绝。生物资源过度开发生物资源的过度开发，超过生物本身的更新能力，不仅导致该种生物资源的枯竭，还对整个生态系统造成巨大破坏。外来物种引入科学的外来物种引入可以丰富本地物种多样性，培育优良物种，促进人类发展和生态保护。有些外来物种适应当地环境条件，在新的环境中没有天敌，其种群密度能迅速增大并蔓延成灾，与本地物种竞争养分、水分、生存空间等；也可能捕食当地物种，直至它们灭绝，或者改变生境以至许多当
13、地物种不能生存，严重威胁到本地的生态系统的结构和功能，导致生物多样性的丧失和生境的丧失，被称为外来物种入侵。三、生物多样性的可持续利用与保护就地保护就地保护是指保护生态系统和自然生境以及维持和恢复物种在其自然环境中有生存力的种群。保护生物多样性首先保护生物生存环境，就地保护是生物多样性保护的最佳方式，通常是采取保护区的形式。保护区按功能不同分为核心区、缓冲区和实验区。核心区的原生生态系统和物种保存最好的区域，应严格保护，禁止任何开发。缓冲区位于核心区的周围，防止对核心区的影响和破坏，可用于实验性和生产性的科学研究。实验区又称过渡区，位于缓冲区周围，除了保护部分原生或次生生态系统外，主要用于可持续发展及其它实验研究。迁地保护面临日益增长的人类干扰，原来所处自然环境遭到破坏，许多物种的保护不能在原地进行，此时只有迁到原先自然环境之外，采取在人类管理下的人工环境中维持个体的生存。新种群的建立一、再引种计划，在原先的环境中重建一个新的种群。二、增强项目，释放野生或圈养繁殖的个体进入现有种群，扩大现有种群大小和基因库。三、引入方法，当物种历史范围以内的环境恶化到一定程度，即该物种无法在此生存或者当导致种群衰落的因素仍然存在时，致使再引种已不可能，此时有必要将其迁到新的地点。受损生态系统的恢复