环境生物学.doc

题型：名词解释、选择、填空、简答题、问答绪 论1.环境生物学：是研究生物与受人类干扰的环境之间相互作用规律及其机理的科学；2.酸雨：一般将PH小于5.6的雨称为酸雨；酸雨的危害：它能腐蚀建筑物，工业设备及建筑材料等，破坏露天的文物古迹等；损坏植物叶面，导致森林死亡；使湖泊中的鱼虾死亡；破坏土壤成分，使农作物减产甚至死亡饮用酸化造成的地下水，对人身体有害。措施：开发无污染的能源；调整民用燃料结构，实现燃料气体化；节约能源，改善煤炭利用技术；加强对汽车尾气的控制；3.南极臭氧层空洞：极地上空臭氧层的中心地带，近90%臭氧被破坏，若从地面向上观测，高空臭氧层已极其稀薄，与周围相比像是形成了一个直径上千公里的洞，称为“南极臭氧层空洞”臭氧层空洞的危害：降低人体抵抗力，损害免疫力；使人类皮肤癌发病率增高；伤害眼睛导致白内障而使眼睛失明；抑制植物的生长；穿透10cm深的水层，杀死浮游植物和微生物。4.温室效应：在大气层中，二氧化碳对光辐射是透彻无阻的，但是能吸收红外线而阻挡红外辐射的通过，就像温室的玻璃罩一样，能量近老容易出去男，大气中的二氧化碳越多，热外流越受阻，从而地球温度也升高越快，这种现象称为“温室效应”，也称“花房效应”。P2 （二）重大环境问题 是难点第一章 环境污染物在生态系统中的行为1.优先污染物：在众多污染物中筛选出潜在危险大的作为有限学研究和控制对象，称之为“优先污染物”，也称“优先控制污染物”。（有毒有机污染物、生物难降解性污染物、具有生物积累性、三致性污染物）2.生物转运：是纸话你就能够污染物经过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；3.生物转化：指外源化合物（即身体不需要）进入生物机体后在有关酶系统的催化作用下的代谢变化过程。生物转化的过程：外源性化合物结合产物排除体外一级代谢物毒害作用 过程（相反应） 过程（相反应） （二级代谢产物）图1-1 生物转化示意图生物转化过程描述：在相反应中，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（如OH、SH、COOH、NH2）或进一步使这些活性基因暴露。在相反应中，相反应产生的以及代谢物在另外一些酶系统催化下通过上述活性基因与细胞内某些化合物结合，生成结合产物（二级代谢物）。结合产物的极性（亲水性）一般有所增强，利于排出。经相反应产生的以及代谢产物也可以直接排出体外，或直接对机体产生毒害作用。此外，也有一些外源性化合物本身已含有相应的活性基因，因而不必经过过程，即直接进入过程与细胞内的物质结合而生物转化。已知许多外源性化合物可在器官和组织中进行生物转化，其主要场所是肝脏，其他有肺、胃、肠和皮肤等。4.环境污染：是指有害物质或因子进入环境，并在环境中扩散、迁移、转化，使环境系统结构和功能发生变化，对人类以及其他生物的生存和发展产生不利影响的现象。5.污染物：指进入环境后使环境的正常组成结构、状态和性质发生变化，直接或间接有害于人类的生存和发展的物质。第二章 污染物对生物的影响1. 污染物对酶产生的影响？说明：污染物进入机体后:一方面在酶的催化下，进行代谢转化；另一方面也导致体内酶活性改变。许多污染物的毒作用就是基于与酶的相互作用，污染物可影响酶的活性和数量（污染物对酶的诱导和阻遏影响酶的数量，污染物对酶活性的激活和抑制影响酶的活性）。 污染物对酶辅助因子的影响一些污染物能与酶的辅助因子金属离子作用，从而使辅助因子失活，影响到酶的活性。对酶活性中心的影响污染物还能和酶的其它活性基团结合，如汞和砷与某些酶的活性基团结合就很牢固，从而使酶失去活性。破坏酶的结构有些污染物能够取代酶分子中的某些成分，从而使酶失去活性。如铍的毒作用机理就是能取代某些酶分子中的镁和锰，破坏了酶的正常结构，使酶失去活性。与酶激活剂作用有些酶需要激活剂才能表现活性。酶激活剂往往是金属离子，凡是能与激活剂作用的污染物都能抑制酶的活性。污染物与基质竞争同种酶而抑制酶的作用污染物与底物有相似的结构，也能和酶形成复合物，从而竞相和酶发生作用。2.污染物对酶的抑制（P74）不可逆性抑制：由于污染物与酶蛋白的活性中心功能基因不可逆性结合而引起的。此类抑制剂一般均为非生物来源，它们与酶共价结合破坏了酶与底物结合或酶的催化功能。由于抑制剂与酶共价结合，不能用简单的透析、稀释等物理方法除去抑制作用。典型的例子是有机磷农药对胆碱酯酶的抵制作用，使酶失去分解乙酰胆碱的作用，引起一系列的中毒反应。可逆性抑制：可逆性抑制剂是通过非共价键与酶结合，因此既能结合又易解离，迅速地达到平衡。竞争性抑制作用：竞争性抑制剂的结构与底物相似，抑制剂与底物竞争酶的结合位点，从而干扰了酶与底物的结合，使酶的催化活性降低，这种作用就称为竞争性抑制作用。其特点为：a.竞争性抑制剂往往是酶的底物类似物或反应产物；b.抑制剂与酶的结合部位与底物与酶的结合部位相同；c.抑制剂浓度越大，则抑制作用越大；但增加底物浓度可使抑制程度减小。抑制剂与底物竞争酶的结合位点的能力取决于两者的浓度。如抑制剂浓度恒定，底物浓度低时，抑制作用最为明显。随着底物浓度的增加，酶-底物复合物浓度增加，抑制作用减弱。当底物浓度远远大于抑制剂浓度时，几乎所有的酶均被底物夺取。很多药物都属酶的竞争性抑制剂。非竞争性抑制：污染物与酶分子的结合位置不是底物的结合位置，因此增加底物浓度，不能使抑制作用逆转。其特点为：a.底物和抑制剂分别独立地与酶的不同部位相结合；b.抑制剂对酶与底物的结合无影响，故底物浓度的改变对抑制程度无影响；3.污染物对酶的诱导。(P70 待补充)混合功能氧化酶（MFO）MFO是污染物在体内进行生物转化相I过程中的关键酶系，它们对人工化学品解毒发挥了重要作用。混合功能氧化酶（MFO）的作用：MFO存在于所有的脊椎动物和大部分的无脊椎动物中。作用是代谢非极性的亲脂性有机化合物，包括内源性化合物和外源性化合物。从生理作用来看：它参与体内的胆固醇、胆汁酸、类固醇、激素、维生素D的生物合成和代谢。从解毒作用来看：许多外源性化合物进入体内，经MFO作用后发生各种变化，大多数被转化成低毒易溶的代谢产物排出体外。4.什么是靶器官，和效应器官、蓄积器官有何不同（重点）？靶器官：污染物进入机体后，对各器官并不产生同样的毒作用，而只对部分器官产生直接毒作用，这些器官称为靶器官。效应器官：污染物作用于靶器官后，其毒作用直接由靶器官表现出来，则此靶器官是效应器官。（靶器官不一定是效应器官）蓄积器官:是污染物毒物在体内的蓄积部位。（靶器官也不同于蓄积器官）靶器官和效应器官区别（重点）污染物的毒作用可以通过靶器官表现处来，也可由另外的效应器官表现出来。例如:有机磷农药作用于神经系统,表现为瞳孔缩小,流涎等。靶器官神经系统,效应器官瞳孔和唾液腺.靶器官和蓄积器官区别（重点）污染物在蓄积器官内的浓度高于其他器官，但对蓄积器官并不一定显示毒作用。例如:DDT等有机氯农药靶器官中枢神经系统, 蓄积器官脂肪组织。5. 行为毒性：指一种污染物或其他因素（如温度、光照、辐射）使得动物一种行为超过正常变化的范围。污染物对水生生物行为毒性的影响：回避行为水生动物,特别是游泳能力强的水生动物,能主动避开受污染水区,游向清洁水区的行为.打乱原有生态系统的平衡.捕食行为污染物可影响水生动物的胃口,降低捕食能力,最终导致捕食的停止.导致生物机体获得资源减少, 发育和繁殖受阻.警惕行为警惕行为的破坏,导致容易被捕食,增加了死亡率.例如:汞可以增加食蚊鱼被鲈鱼捕食的危险性.6.何为优势种、耐污种、敏感种？优势种:在群落中优势度大的即为群落优势种，在群落功能中占重要的位置耐污种：指只在某一污染条件下生存的物种敏感种：对环境条件变化反应敏感的物种7.何为协同作用、相加作用、独立作用和拮抗作用（重点）？协同作用：两种或两种以上化学污染物对机体产生的生物学总作用强度大于其各个成分单独作用产生的生物学作用的总和。AB A + B相加作用：多种化学污染物混合所产生的生物学作用强度等于其各个成分单独作用强度的总和。AB = A + B拮抗作用：多种化学污染物的总作用强度小于其中任何一种成分的单独作用强度。AB A ,AB B独立作用:各污染物对机体的侵入途径、方式、作用部位、产生毒作用的机理各不相同，因此产生的生物学效应彼此无关。第三章 污染物的生物效应控制1. 生物测试（Bioassay）的概念(重点)指系统地利用生物的反应测定一种或多种污染物或环境因素单独或联合存在时所导致的影响或危害。2.生物测试的方式(重点)短期生物测试（Short Term Bioassays）被测试的生物在短时间内暴露于高浓度的污染物下，测定污染物对生物机体的影响。主要用于测定半数致死浓度LC50、半数抑制浓度IC50、半数效应浓度EC50。中期生物测试介于短期和长期之间的一类生物测试。时间为8d到90d，多数情况下为流动式。长期生物测试在低浓度污染物作用下，暴露时间要尽可能长达受试生物的整个生活史的一类生物测试。又称全部生活史的生物测试。通常，选用在整个生活史中的最敏感几个阶段来进行，又称为部分生活史的生物测试。生物测试与常规的物理、化学检测有何不同？生物测试不同于常规的物理、化学检测。前者能够测定污染物对生物机体的影响，而后者只能测定污染物的浓度。生物测试不仅弥补物理和化学检测的不足，还可以提供物理和化学检测无法得到的数据。3.Ames试验原理同一种微生物的营养缺陷型突变型菌株与受试物接触，若此化学物质具有致突变性，可使突变型微生物再发生一次突变，重新成为野生型微生物。这种突变叫做回复突变。注释1：营养缺陷型突变型菌株注释2：野生型微生物此法是检测受试物致突变作用较为简便的筛检方法。优点：对动物致癌性相符率较高。一般于48h内可得到结果，费用亦低。不足：微生物的遗传信息仅为哺乳动物的1/6，DNA修复系统没有哺乳动物复杂而精巧、无免疫功能。少数不在肝脏中进行代谢转化的外来化合物，不能检出其突变性。反应和效应的区别是?4.何为剂量-效应或反应曲线，最常见的是哪种曲线？剂量效应关系和剂量反应关系(难点)以剂量为横坐标，以表示效应强度的计算单位或表示反应的百分率或比值为纵坐标，绘制散点图所得到的曲线，即为剂量效应关系和剂量反应关系曲线。直线型：效应或反应强度与剂量呈直线关系；随着剂量的增加，效应或反应的强度也随着增加，并成正比关系。但在生物机体内，此种直线关系较少出现，仅在某些体外实验中，在一定的剂量范围内存在。抛物线型：剂量与效应或反应呈非线性关系。随着剂量的增加，效应或反应的强度也增加，但最初增高急速，然后变为缓慢，以致曲线先陡峭，然后平缓，成抛物线型。S状曲线：曲线开始平缓，继之陡嵴，然后又趋平缓，成不甚规则的S状。此种曲线的特点：在低剂量范围内，随着剂量增加，反应或效应强度增高较为缓慢，然后剂量较高时，反应或效应强度也随之急速增加，但当剂量继续增加时，反应或效应强度增高又趋向缓慢。5.半数致死剂量、最大无作用剂量和最小有作用剂量、蓄积系数的定义。最大无作用剂量：化学物在一定时间内，按一定方式与机体接触，按一定的检测方法或观察指标，不能观察到任何损害作用的最高剂量。最小有作用剂量：能使机体发生某种异常变化所需的最小剂量，即能使机体开始出现毒性反应的最低剂量。一般都是略高于最大无作用剂量，也称中毒阈剂量。蓄积系数K分次给受试物后引起50%受试动物出现某种毒效应的总剂量，与一次给受试物后引起50%受试动物出现同一毒效应的剂量的比值。半数致死剂量6.致突变、致畸效应和致癌效应的基本概念？致突变:致畸作用：致畸物通过母体作用于胚胎而引起胎儿畸形的现象。致癌效应:化学物质（包括有机、无机、天然和合成的化学物质）引起肿瘤的过程。第四章 环境质量的生物监测和生物评价(填空)1. 环境质量:是指在一个具体的环境内，环境的总体或环境的基本要素对人群的生存和繁衍及社会经济发展的适宜程度。2.生物监测：是利用生物个体、种群或群落对环境污染或变化所产生的反应阐明环境污染状况。从生物学角度为环境质量的监测和评价提供依据。生物监测与化学测试相比有哪些优点？存在哪些不足？优点：能直接反映环境质量对生态系统的影响，能综合反映环境质量状况。具有连续监测的功能，监测灵敏度高。价格低廉，不需购置昂贵的仪器及进行仪器保养和维修。可大面积或长距离内密集布点，甚至在边远地区也能布点进行监测。不足：反应不够快速，无法精确监测某些污染物的含量，精度不高；通常只是反映各监测点的相对污染或变化水平。易受环境因素的影响如季节和地理环境等。3.大气污染生物监测：是利用生物对大气污染物的反应，监测有害气体的成分和含量以了解大气的环境质量状况。由于植物位置固定，管理方便，对大气污染敏感等特点，大气污染植物监测被广泛应用。大气污染的生物监测主要采用哪种方法？有何优缺点？4.水环境的生物监测方法有哪些？水污染的细菌学监测浮游生物监测法底栖大型无脊椎动物监测法微型生物群落监测法5.对于一个地区,一个城市,如何进行全环境质量评价？首先做大气、水、土壤、生物和噪声的评价。还应着重对以人类生态环境为中心的社会环境质量进行评价。第五章 环境污染生物净化的原理1.生化需氧量BOD ：在20条件下，微生物好氧分解水样（废水或受污染的天然水）中有机物所消耗的溶解氧量。BOD5：微生物5天好氧分解有机物所消耗的溶解氧。2.BOD曲线的七个阶段（1）微生物增殖的迟缓期 （2）细菌的对数生长期 碳（3）耗氧平缓阶段 化（4）原生动物耗氧峰 阶（5）耗氧再次平缓阶段 段（6）硝化细菌耗氧峰（7）所有的微生物继续减少，有机物最终转化为CO2和H2O。 硝化阶段有机物生化耗氧过程的两个阶段碳化阶段： 将有机物分解成CO2、H2O、NH3，碳化作用消耗的氧量称为碳化需氧量。硝化阶段： NH3被转化为亚硝酸盐和硝酸盐，硝化作用消耗的氧量称为硝化需氧量。3.BOD曲线是指废水生物处理过程中，在有氧的情况下，微生物降解有机物稳定化所需的氧量（BOD）随时间增长变化的曲线。4.化学需氧量COD：是指在一定条件下，用强氧化剂处理水样时所消耗氧化剂的量，以氧的毫克/升来表示。它反映了水中受还原性物质污染的程度，COD也作为有机物相对含量的指标之一。5.评价BOD和COD这两个指标？BOD：反映水体中微生物氧化分解有机物所消耗的氧量，比较符合生产实际。但检出时间过长，不能迅速及时指导生产实践。而且毒性大的废水可抑制微生物的作用而影响结果，甚至无法测定。COD：一般表示废水中有机污染物重量的98，几乎可以表示出有机物全部氧化所需氧量。测定不受水质限制，并可在数小时内完成；但是它不能反映微生物能够降解的那部分有机物的数量。叙述BOD曲线所反映的污水生物处理过程中的生物学特征？水环境污染有哪些指标？如何确定并比较不同有机化合物的生物可解降性？其原理如何？为什么活性污泥和生物膜能够在污水净化中发挥重要作用？第六章 环境污染物的生物净化方法1.和好氧生物处理法相比，厌氧处理有哪些优缺点？好氧生物处理a.活性污泥法原理（重点）活性污泥法是利用悬浮生长的微生物絮体处理有机废水的一类好氧生物处理方法。丝状细菌 它的作用有两方面：一方面：是活性污泥的重要组分，交叉穿织于菌胶团内，具有强氧化分解有机物能力。另一方面：当丝状菌的数量超过菌胶团细菌时，可使絮状体沉降性能下降，严重时可引发污泥膨胀现象。b.2.什么是活性污泥，其组成是什么？3.生物膜的形成及其处理废水的机理是什么？4.相比活性污泥法，生物膜法有哪些优缺点？5.微生物是如何对有机物进行厌氧发酵的？6.甲烷可通过哪些途径形成？7.微生物是如何脱氮？各种因素是如何影响脱氮的？8.微生物是如何除磷？各种因素是如何影响除磷的？