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文檔簡介
第五章污染物在生物體內的遷移轉化基礎知識理論提升生物污染和生物污染的主要途徑污染物在生物體內的分布生物富集、生物放大、生物積累微生物在污染物降解中的作用污染物的毒性一、生物污染和生物污染的主要途徑1、生物污染的兩種含義對人和生物有害的微生物、寄生蟲等病原體和變應原引起的環境(大氣、水、土壤)和食品的污染,危害人類健康,稱為生物污染。根據污染物性質定義●病原體:能引起疾病的微生物和寄生蟲的統稱。微生物占絕大多數,包括病毒、衣原體、立克次體、支原體、細菌、螺旋體和真菌;寄生蟲主要有原蟲和嚅蟲。●變應原:引起變態反應的抗原物質稱為變應原。變態反應,是機體受同一抗原再次刺激后所發生的一種表現為組織損傷或生理功能紊亂的特異性免疫反應。也可以說,變態反應是異常的、有害的、病理性的免疫反應。變應原可以是完全抗原(如微生物、寄生蟲、花粉、異種動物血清等),也可以是半抗原(如藥物和一些化學制劑)。●抗原:通俗一點講抗原是入侵者,被機體識別后,機體會產生反應來消滅不屬于機體本身的物質(抗原),產生反應形成的物質就是抗體,抗體就是來對抗抗原的物質。一、生物污染和生物污染的主要途徑根據污染物性質定義的生物污染我們霉菌是生物污染的主力軍!未經處理的生活污水、醫院污水、工廠廢水、垃圾和人畜糞便以及大氣中的漂浮物和氣溶膠等排入水體或土壤,可使水、土壤環境中蟲卵、細菌數和病原菌數量增加,威脅人體健康。污濁的空氣中病菌、病毒大增,食物受霉菌或蟲卵感染都會影響人體健康。我們陰險毒辣,無孔不入!根據污染物性質定義的生物污染大氣、水及土壤環境中的污染物質通過生物的表面附著、生物吸收、表皮滲透等方式進入生物機體內,并通過食物鏈最終影響到人體健康。把污染環境的某些物質在生物體內累積至數量超過其正常含量,足以影響人體健康或動植物正常生長發育的現象。根據被污染對象的類型定義★本章所指生物污染一、生物污染和生物污染的主要途徑1、生物污染的兩種含義我來幫你們灌溉!這活干得好!悲劇呀!根據被污染對象的類型定義的生物污染砷汞鎘鉛鉻大米鎘超標土壤重金屬污染罪魁禍首根據被污染對象的類型定義的生物污染沒辦法…早餐也是這樣說的…別追了我平時吃污染菜!根據被污染對象的類型定義的生物污染受酸雨傷害的植物葉片受酸雨傷害的水稻根據被污染對象的類型定義的生物污染根據被污染對象的類型定義的生物污染可憐的魚兒2、植物受污染的主要途徑污染物進入到植物體內至少有三種途徑:◆通過植物根系的吸收并通過蒸騰作用輸送到植物體的各部分;◆通過植物葉片的氣孔從周圍空氣中吸收蒸氣化的污染物,并輸送到植物體的各個部分;◆植物表皮直接接觸污染物時,可通過滲透作用吸收有機污染物的蒸氣。2、植物受污染的主要途徑(1)表面附著表面附著是指污染物以物理方式黏附在植物表面的現象散逸到大氣中的各種氣態污染物施用的農藥大氣中降落的粉塵及含大氣污染物的降水部分黏附在植物的表面上,造成對植物的污染和危害。2、植物受污染的主要途徑2、植物受污染的主要途徑●影響表面附著量的因素:植物的表面積大小、表面形狀、表面性質及污染物的性質、狀態有關。?植物葉片表面積大,表面粗糙,有絨毛,附著污染物的量大。楊梅草莓2、植物受污染的主要途徑油松馬尾松云杉?葉片分泌一些油脂性物質,增加了對氣態污染物的附著作用。?粘度較大、粉末狀的污染物附著量大。2、植物受污染的主要途徑(2)植物吸收
植物吸收污染物的主要器官是根,通過根系吸收土壤中的污染物;葉片也能吸收污染物,通過植物葉片的氣孔從周圍空氣中吸收蒸氣化的污染物;植物表皮直接接觸污染物時,可通過滲透作用吸收有機污染物的蒸氣。吸收方式主動吸收:消耗能量被動吸收:不消耗能量2、植物受污染的主要途徑主要吸收土壤中的污染物。◆通過根系的吸收并通過蒸騰作用輸送到植物體的各部分。●根部吸收受污染的土壤
水層
樹根從地下將水分和污染物吸上來骨痛病2、植物受污染的主要途徑●葉孔吸收:通過植物葉片的氣孔吸收空氣中蒸氣化的污染物或沉降在顆粒表面的污染物,并輸送到植物體的各個部分。
植物呼吸主要通過葉片氣孔進行,葉子表面有許多氣孔,可隨環境條件的變化而時開時閉,氣孔是氣體的進出口,也是蒸騰作用的出口,蒸氣態的污染物能直接被氣孔吸收進入植物體內,噴灑或沉降在莖葉表面的污染物也能通過擴散作用進入氣孔。
如二氧化硫通過氣孔進入葉片,被葉肉組織吸收,高濃度的二氧化硫能導致氣孔的開閉功能癱瘓;氟化物、臭氧、光化學煙霧的有害成分、一些農藥等都能通過氣孔進入植物體內。此外,附著在植物表面的污染物也可通過滲透作用進入植物體內。2、植物受污染的主要途徑●吸收方式:主動吸收和被動吸收
①主動吸收:即代謝吸收,是指植物細胞利用其特有的代謝作用所產生的能量而進行的吸收。可逆濃度差進行。?植物葉片的氣孔能不斷地吸收空氣中極微量的氟,吸收的氟隨蒸騰作用轉移到葉尖和葉緣,并在那里積累值一定濃度后造成植物組織的壞死。?含鎘廢水灌溉水稻,水稻根部吸收鎘,并在水稻的各個部位積累,造成水稻的鎘污染。
★主動吸收可使污染物在植物體內百倍、千倍甚至數萬倍的濃縮。2、植物受污染的主要途徑●吸收方式:主動吸收和被動吸收
②被動吸收:即物理吸收,是指依靠外液與原生質的濃度差,通過溶質的擴散作用實現吸收的過程。順濃度差進行。被動吸收的吸收量的大小與污染物的性質及含量多少,以及植物與污染物接觸時間長短等因素有關。●植物對污染物的吸收是一個復雜的綜合過程。
植物根部對污染物的吸收主要受土壤pH值、污染物濃度及環境理化性質的影響;植物地上部分(暴露在空氣中的莖、葉等)的吸收,主要取決于污染物的蒸氣壓。3、動物受污染的主要途徑動物在呼吸空氣的同時毫無選擇地吸收來自空氣中的氣態污染物及懸浮顆粒物,在飲水和攝食的同時,也將攝入其中的污染物,脂溶性的污染物還能通過皮膚吸收進入動物體內,如氣態的氰化氫、砷化氫及重金屬汞都可經皮膚吸收。當皮膚有病損時,原不能經過完整皮膚吸收的污染物也可通過病損的皮膚進入動物體內。污染物主要通過呼吸道、消化道和皮膚等途徑進入動物體內,并通過食物鏈得到濃縮富集,危害人體健康。3、動物受污染的主要途徑●經呼吸道吸收:是吸收大氣污染物的主要途徑●經消化道吸收:吸收污染物質的最主要途徑●經皮膚吸收:某些污染物質進入機體的一種途徑呼吸道吸收的污染物,通過肺泡直接進入動物體內大循環;
消化道吸收的污染物通過小腸吸收,經肝臟再進入大循環;經皮膚吸收的污染物可直接進入血液循環;
此外,由呼吸道吸入并沉積在呼吸道表面的有害物質,也可以咽到消化道,再被吸收進入體內。3、動物受污染的主要途徑(1)呼吸吸收過程
呼吸道是吸收大氣污染物的主要途徑
空氣中的氣態污染物及懸浮顆粒物從鼻、咽、喉進入氣管,有的可到達肺部。成年人每天吸入10~12m3的空氣
其中大顆粒部分停留在鼻腔、咽喉等部位,通過噴嚏、吐痰等排出。細顆粒部分可以進入肺部不易復出。3、動物受污染的主要途徑
水溶性較大的氣態污染物,在呼吸道粘膜上被溶解,極少進入肺胞;水溶性較小氣態物質,絕大部分可到達肺泡。3、動物受污染的主要途徑
氣態和液態氣溶膠,可以通過被動擴散和濾過的方式,分別迅速通過肺泡和毛細血管膜進入血液。
★呼吸道吸收的污染物可直接進入血液循環并轉移至淋巴系統或其它器官,而不經過肝臟的解毒作用,從而產生的毒性更大。
固態氣溶膠和粉塵進入呼吸道后,可在氣管、支氣管及肺泡表面沉積,進入肺泡的固體顆粒很小。其中易溶微粒通過肺泡上的毛細血管膜進入血液,難溶微粒被咽到消化道,再被吸收進入體內。呼吸道的主要吸收部位是肺泡,肺泡的膜很薄,數量眾多,表面布滿壁膜極薄、結構疏松的毛細血管。3、動物受污染的主要途徑(2)攝食吸收過程
消化道是吸收污染物質的最主要途徑
通過攝取食物和飲水進入體內,由呼吸道吸入并沉積在呼吸道表面上的有害物質,也可以咽到消化道,再被吸收進入體內。從口腔攝入的食物和飲水中的污染物,多數隨同消化作用被動吸收,主要是被動擴散,主動轉運很少。
被動擴散:順濃度差擴散通過生物膜,不消耗能量。
主動轉運:消耗能量,可逆濃度差進行,蛋白質載體參與(在低濃度側與有害物質結合,通過生物膜,至高濃度側解離出原物質)。病從口入3、動物受污染的主要途徑
整個消化道都有吸收作用,但主要吸收部位在小腸,其次是胃。胃的吸收面積約1m2,血液流速約0.15L/s,同時小腸的pH大于胃酸的pH值,因此,小腸的吸收遠遠大于胃的吸收功能。成年人小腸全長5.5m,是消化道全長的0.6倍,吸收總面約200m2,血液流速約1L/s。小腸是污染物進入體內的主要場所。3、動物受污染的主要途徑
由于胃酸的分泌,一些弱堿性的有機污染物在胃中呈極性離子態,水溶性增強,脂溶性變差,不易被吸收;而弱酸性的有機污染物以分子形態存在,在胃中容易被吸收。在小腸中有機堿比有機酸更容易吸收,但由于小腸的表面積巨大,對有機酸的吸收也相當可觀。3、動物受污染的主要途徑●影響消化道吸收的因素?污染物的脂溶性:
脂溶性越強,濃度越高,被消化道吸收越快;?血液流速:
脂溶性強的污染物易通過細胞膜,血液流速越大,膜兩側污染物的濃度梯度越大,機體對污染物的吸收速率越大。
極性污染物質,脂溶性小,在被小腸吸收時經膜擴散成為限制因素,而對血流影響不敏感。?離解度
:未解離型易于擴散通過細胞膜。3、動物受污染的主要途徑(3)皮膚吸收過程:某些污染物質進人機體的一種途徑人體皮膚的表面積平均約為1.8m2,同時還有近10萬個毛細孔和近10萬根頭發與頭皮相連,這些都是污染物進入人體的通道,但動物皮膚通常對污染物的通透性較差,可在一定程度上防止污染物的吸收,但有些污染物具有破壞皮膚屏障的作用,使皮膚通透性增加,如酸、堿等。不同動物皮膚的屏障差異較大,低等動物的表皮細胞防止外源污染物侵襲能力較低,污染物滲透體表后可直接進入體液或組織細胞。3、動物受污染的主要途徑對人來說,皮膚是保護肌體的有效屏障,由于皮膚角質層的阻隔,與消化道和呼吸道相比,皮膚對污染物的吸收能力較弱,許多污染物不能直接通過皮膚吸收或吸收甚微,但也是有些污染物進入人體的一種途徑,如氣態的氰化氫、砷化氫及重金屬汞。
當皮膚有病損時,原不能經過完整皮膚吸收的污染物也可通過病損的皮膚進入動物體內。3、動物受污染的主要途徑
皮膚接觸污染物質,常以被動擴散的方式相繼通過皮膚的表皮和真皮,再濾過真皮中的毛細血管壁膜進入到血液中。第一道屏障防御能力較強第二道屏障結構較為疏松防御能力遠低于表皮3、動物受污染的主要途徑即污染物通過皮膚進入人體,必須首先通過角質層,常以被動擴散的方式通過。擴散速率取決于角質層的厚度、污染物的化學性質與濃度等因素。對于非極性污染物,脂溶性越高、分子量越小,越有利于皮膚吸收;極性物質一般通過角蛋白纖維滲透。第一道屏障防御能力較強第二道屏障結構較為疏松防御能力遠低于表皮3、動物受污染的主要途徑
污染物通過角質層后,面臨的第二道屏障是真皮,其結構較為疏松,防御能力遠低于表皮,但由于血漿水是水溶液,因此,脂溶性大、容易透過表皮的物質卻不容易透過真皮而被阻隔于皮膚之外。第一道屏障防御能力較強第二道屏障結構較為疏松防御能力遠低于表皮3、動物受污染的主要途徑
一般分子量低于300的污染物、處于液態或溶解態、呈非極性的脂溶性污染物,最容易被皮膚吸收,如酚、醇、某些有機磷農藥。但是當皮膚毛孔張開時,一些大分子污染物也可以通過毛孔進入人體,夏季高溫噴灑農藥時,要穿防護服。第一道屏障防御能力較強第二道屏障結構較為疏松防御能力遠低于表皮3、動物受污染的主要途徑◆污染物還可通過汗腺、皮脂腺、毛囊等皮膚附屬器繞過表皮層障礙直接進入真皮。3、動物受污染的主要途徑消化道呼吸道皮膚吸收吸收大氣污染物的主要途徑,主要吸收部位是肺泡。不少污染物質進入機體的一種途徑。吸收污染物質的最主要途徑,主要吸收部位在小腸,其次是胃。3、動物受污染的主要途徑●通過水生生物食物鏈富集污染物●通過陸生生物鏈富集污染物生物(包括微生物)能通過食物食物鏈傳遞和富集污染物食物鏈作用水俁病骨痛病3、動物受污染的主要途徑食物鏈作用
水體中的污染物通過生物、微生物的代謝作用進入生物、微生物體內得到濃縮,其濃縮作用可使污染物在生物體內比在水中的含量大很多。進入水體中的污染物,除了由水生生物的吸收作用直接進入生物體,還有一條重要途徑,食物鏈。水環境中,浮游生物是食物鏈的基礎,蝦米吃浮游生物,小魚吃蝦米,大魚吃小魚。●通過水生生物食物鏈富集污染物3、動物受污染的主要途徑污染物在食物鏈的每次傳遞中濃度得到一次濃縮,甚至可以達到中毒作用的程度。人處于這一食物鏈的末端,若長期食用污染水體中的魚類,則可能由于污染物在體內長期富集濃縮,引起慢性中毒。海水中Hg0.0001mg/L浮游生物體內0.002~0.01mg/L小魚體內0.2~0.5mg/L大魚體內1~5mg/L含汞廢水進入“海水—魚—人”食物鏈造成的對人體的嚴重毒害。水俁病3、動物受污染的主要途徑●通過陸生生物鏈富集污染物食物鏈作用大氣污染物、土壤污染物,可通過植物的葉片、根系進入植物體內得到富集,而含污染物的農作物、牧草、飼料等經過牛、羊、豬、雞等動物進一步富集,最后通過糧食、蔬菜、水果、肉、蛋、奶等食物進入人體中濃縮,危害人體健康。骨痛病含鎘廢水進入“稻田—稻米—人”食物鏈而引發的鎘中毒事件。二、污染物在生物體內的分布1、污染物在植物體內的分布
污染物通過各種途徑進入生物體后,被傳輸分布到生物體的不同部位,多數情況下呈不均勻分布,并且與污染物進人生物體內的途徑、性質、生物種類有關。●許多污染物通過土壤—植物系統進入生態系統。植物對污染物的吸收是污染物在食物鏈中積累并危害陸生動物的第一步。污染物進入植物體的途徑?
◆通過植物根系的吸收并通過蒸騰作用輸
送到植物體的各部分;◆通過植物葉片的氣孔從周圍空氣中吸收蒸氣化的污染物,并輸送到植物體的各個部分;◆植物表皮直接接觸污染物時,可通過滲透作用吸收有機污染物的蒸氣。●植物通過各種途徑吸收的污染物總和減去植物代謝過程中消耗或損失的污染物,即是污染物在生物體內的積累。●植物吸收污染物后,污染物在植物體內的分布與植物種類、吸收污染物的途徑、污染物的性質等因素有關。1、污染物在植物體內的分布1、污染物在植物體內的分布◆植物從大氣中吸收污染物后,污染物在植物體內的殘留量常以葉部分布最多。◆在含氟的大氣環境中種植的番茄、茄子、黃瓜、菠菜、青蘿卜、胡蘿卜等蔬菜體內氟的含量分布符合此規律。1、污染物在植物體內的分布◆植物從土壤和水體中吸收污染物,其殘留量的一般分布規律是:根>莖>葉>穗>殼>種子。?在被鎘污染的土壤中種植的水稻,其根部的鎘含量遠大于其它部位。成熟期水稻各部位中的含鎘量植株部位含鎘量μg/g干樣%∑%地上部分葉、葉鞘0.673.515.2莖稈1.709.0穗軸0.201.1穗殼0.160.8糙米0.150.8根系部分16.1284.884.81、污染物在植物體內的分布1、污染物在植物體內的分布◆不同種類的植物,吸收無機物后在體內的分布與殘留量差別很大,如隨著土壤含鎘量的增加,一般植物根部含鎘量都高于葉部,但蘿卜和胡蘿卜相反,其塊根部分的含鎘量低于葉部。◆污染物的滲透能力與在植物體內的殘留分布關系密切。滲透力強的農藥富集于果肉、米粒較多;滲透力弱的農藥多停留在果皮、米糠之中。2、污染物在動物體內的分布(1)吸收:污染物質從機體外部環境,通過各種途徑進入生物有機體的過程。三種途徑◆污染物質在動物體內的分布過程主要包括從吸收、排泄和分布呼吸道吸收:吸收大氣污染物質的主要途徑,主要吸收部位是肺泡。氣態和液態氣溶膠,可以通過被動擴散和濾過的方式,分別迅速通過肺泡和毛細血管膜進入血液。固態氣溶膠和粉塵進入呼吸道后,可在氣管、支氣管及肺泡表面沉積,進入肺泡的固體顆粒很小。2、污染物在動物體內的分布消化道吸收:吸收污染物質的最主要途徑,主要吸收部位在小腸,其次是胃。進入小腸的污染物多數以被動擴散方式通過小腸粘膜再轉入血液。脂溶性越強,濃度越高,被消化道吸收越快。
脂溶性強的物質,經膜通透性對吸收影響不大,血液流速是吸收的限制因素,血液流速越大,機體對其吸收速率越大;
極性污染物質,脂溶性小,在被小腸吸收時經膜擴散成為限制因素,對血流影響不敏感。三種途徑2、污染物在動物體內的分布皮膚吸收:不少污染物質進入機體的一種途徑。皮膚接觸污染物質,常以被動擴散的方式相繼通過皮膚的表皮和真皮,再濾過真皮中的毛細血管壁膜進入到血液中。一般分子量低于300的污染物、處于液態或溶解態、呈非極性的脂溶性污染物,最容易被皮膚吸收,如酚、醇、某些有機磷農藥。三種途徑2、污染物在動物體內的分布
污染物質進入人體被吸收后,一般通過血液循環輸送到全身。血液循環把污染物質輸送到各器官(如肝、腎等),對這些器官產生毒害作用;也有些毒害作用如砷化氫氣體引起的溶血作用,在血液中就可以發生。2、污染物在動物體內的分布
血腦屏障:阻止已進入人體的有毒污染物質深入到中樞神經系統的屏障
與一般器官組織的多孔性毛細血管壁不同,中樞神經的毛細血管管壁內皮細胞相互緊密相連、幾乎沒有孔隙。當污染物由血液進入腦部時,必須穿過這一血腦屏障。此時污染物的經膜通透性成為其運轉的限制因素。高脂溶性低解離度的污染物經膜通透性好,容易通過血腦屏障,由血液進入腦部,如甲基汞化合物;而非脂溶性物質很難進入腦部,如無機汞化物。
污染物由母體轉運到胎兒體內,必須通過由數層生物膜組成的胎盤,稱為胎盤屏障,同樣受到經膜通透性的限制。
2、污染物在動物體內的分布
(2)轉化與排泄轉化部位主要是腎、肝膽、腸、肺、外分泌腺等胃腸道系統,肝臟由于含有大量的轉化酶,是發生轉化等主要場所。
①轉化
有機污染物質,進入動物體后,除很少一部分水溶性強,分子量小的毒物可以原形排出外,絕大部分都要經過某種酶的代謝(或轉化),從而改變其毒性,增強其水溶性而易于排泄。
無機污染物質,進入動物體后,一部分參加生化代謝過程,轉化為化學形態和結構不同的化合物,也有一部分直接蓄積于體內各器官。2、污染物在動物體內的分布轉化有三種可能●污染物與生物體中某些成分結合(或螯合),不參加代謝活動,使污染物失去毒性,從而可以在生物體內富集;●污染物在酶的作用下通過氧化、還原、水解、脫鹵、去甲基化、脫氨基化和異構化等過程,毒性降低,甚至完全分解,失去毒性,易于排泄或加速生物的吸收增加生物富集量;●污染物經生物轉化,易于吸收,毒性增強。2、污染物在動物體內的分布②排泄:污染物質及其代謝物質向機體外的轉運過程排泄主要途徑◆經腎臟隨同尿液排出經呼吸道排出◆經肝臟隨同膽汁排出主要排泄途徑重要排泄途徑能排泄氣態和揮發性有害物質腎臟泌尿系統肝膽系統的膽汁排泄污染物質通過腎隨尿而排出的過程,主要是分子量小的物質。大部分污染物質能從腎小球濾過,但分子量過大的或與血漿蛋白結合的污染物質,不能濾過,仍留在血液內,這是一些高分子污染物長期富積人體的原因。有機汞的脂溶性強,也不易排出體外,實驗表明,由腎排出的汞有75%是無機汞。
污染物經血液到達肝臟后,以原物或代謝產物與膽汁一起分泌至十二指腸,經小腸至大腸內,再排出體外的過程。少數是原形物質,多數是原形物質在肝臟經代謝轉化而形成的產物,所以膽汁排泄是原形污染物排出體外的一個次要途徑,但它是污染物質代謝物的主要排出途徑。一般分子量大、水溶性大、脂溶性小的化合物,膽汁排泄良好。有些物質由膽汁排泄,在腸道運行中又重新被吸收,稱為腸肝循環。如高脂溶性甲基汞在膽汁排泄中,由于腸肝循環,使其生物半衰期平均達70天,排除慢。
2、污染物在動物體內的分布
指污染物質被動物吸收后或其代謝轉化物質形成后,借助血液循環輸送至機體各組織;與組織成分結合;從組織返回血液以及再反復等過程。
(3)分布●污染物的分布情況,取決于污染物與機體不同部位的親和性及污染物通過細胞膜的能力。◆脂溶性強的污染物易通過細胞膜,經膜通透性對其分布影響不大,組織血流速度是分布的限制因素,血流速度越大,機體對其吸收速率越大。它們在血流豐富的組織(如肺、肝、腎)的分布遠比血流量少的組織(皮膚、肌肉、脂肪)中迅速。
極性污染物質,脂溶性小,在被小腸吸收時經膜擴散成為限制因素,而對血流影響不敏感。2、污染物在動物體內的分布?只有未與蛋白結合的污染物才能在體內組織進行分布,與蛋白質結合的污染物不易透過細胞膜進入靶器官產生毒作用,但可以解離出來,隨血液循環進行分布或再分布。
由于親和力不同,污染物質與血漿蛋白的結合受到其它污染物質及機體內源性代謝物質置換競爭的影響,影響顯著時,會使污染物在機體內的分布有較大改變。◆污染物質常與血液中的血漿蛋白結合,這種結合是可逆的,結合與解離處于動態平衡。2、污染物在動物體內的分布◆有些污染物可與血液的紅細胞或血管外組織蛋白相結合,也會明顯影響它們在體內的分布。如肝、腎細胞內有一類含巰基氨基酸的蛋白,易與鋅、鎘、汞、鉛等重金屬結合成復合物,稱為金屬硫蛋白,因而肝、腎中這些污染物的濃度可超過血液中濃度的數百倍。
●由于污染物的性質不同,與機體不同部位親和性不同,污染物在動物體內的分布有明顯的選擇性,多數呈不均勻分布,大體有以下五種分布規律:①能溶解于體液的物質,如鈉、鉀、鋰、氟、氯、溴等離子,在體內分布比較均勻。2、污染物在動物體內的分布②鑭、銻、釷等三價和四價陽離子,水解后生成膠體,主要蓄積于肝和其他網狀內皮系統。③與骨骼親和性較強的物質,如鉛、鈣、鋇、鍶、鐳、鈹等二價陽離子在骨骼中含量極高。④對某種器官具有特殊親和性的物質,則在該種器官中積累較多。如碘對甲狀腺、汞對腎臟有特殊親和性,故碘在甲狀腺中蓄積較多,汞在腎臟中蓄積較多。⑤脂溶性物質,如有機氯化合物(DDT、六六六等),主要積累于動物體內的脂肪中。2、污染物在動物體內的分布●五種分布類型往往彼此交叉,一種毒物對某器官有特殊的親和作用,但同時也分布到其他器官。如汞對腎具有特殊的親和性,但也在肝和腸中分布;鉛主要分布在骨骼中,同時也分布在肝、腎中;砷除分布于腎、肝、骨骼外,也分布于皮膚、毛發、指甲中。
此外,分布規律還和污染物存在的形態有關,同一元素價態或存在形態不同,分布部位不同。如水溶性的無機汞離子很難進入腦組織,但脂溶性的甲基汞易通過血腦屏障進入腦組織;進入體內的四乙基鉛最初在腦、肝中分布較多,轉變成無機鉛后,主要分布在骨骼、肝、腎中。2、污染物在動物體內的分布金屬、類金屬在動物及人體內的分布元素主要分布部位元素主要分布部位鎘腎、肝、主動脈鉻肝、肺、皮膚鉛骨、主動脈、肝、腎、頭發鈷肝、腎汞腎、脂肪、毛發鋅肌肉、肝、腎鈹、鋇骨、肺錫心、腸、肺銻骨、肝、毛發鋁、鈦肺砷肝、脾、腎、頭發釩體脂銅肝、骨、肌肉銫隨鉀分布鉬肝銣肌肉、肝2、污染物在動物體內的分布(4)蓄積:機體長期接觸某污染物質,若吸收超過排泄及其代謝轉化,則會出現該污染物質在體內逐漸增加的現象,即生物蓄積。
◆蓄積量是吸收、代謝轉化和排泄各量的代數和。
◆人體的某些部位對有毒物質具有富集和儲存作用。?肝和腎能富集某些有毒物質,因其參與體內清除有毒代謝物的代謝過程;?脂肪組織能富集許多難溶于水的具有親脂性的有毒物質;?骨骼能儲存幾種無機物,因其含有無機羥基磷灰石,如離子大小和性質相似的鉛和鍶等可代替其中的鈣離子,而F-可以取代OH-,放射性鍶在骨骼中積累能引起骨癌,過多的氟積累在骨骼中會引起氟骨癥。2、污染物在動物體內的分布有些污染物質的蓄積部位與毒性作用部位相同百草枯在肺、一氧化碳在紅細胞中血紅蛋白的集中有些污染物質的蓄積部位與毒性作用部位不一致DDT在脂肪組織中蓄積,而毒性作用部位是神經系統及其他臟器;鉛集中于骨酪,而毒性作用部位在造血系統、神經系統及胃腸道2、污染物在動物體內的分布蓄積部位中的污染物質
當污染物質從體內排出或機體不與之接觸時,血漿中污染物質即減少,蓄積部位就會釋放該物質,以維持平衡。在污染物質蓄積和毒性作用的部位不相一致時,蓄積部位可成為污染物質內在的二次接觸源,有可能引起機體慢性中毒。血漿中游離型污染物質2、污染物在動物體內的分布攝食(進入)呼吸(進入)二氧化碳氣態、揮發性有害物質
◆許多污染物在生物體內的濃度遠遠大于其在環境中的濃度,并且只要環境中這種污染物繼續存在,生物體內污染物的濃度就會隨著生長發育時間的延長而增加。
◆對于一個受污染的生態系統而言,處于不同營養級上的生物體內的污染物濃度,不僅高于環境中污染物的濃度,而且具有明顯的隨營養級升高而增加的現象。三、污染物的生物富集、放大和積累三、污染物的生物富集、放大和積累1、生物富集(濃縮)(1)生物富集的概念指生物機體或處于同一營養級上的許多生物種群,通過非吞食方式,從周圍環境中蓄積某種元素或難降解的物質,使生物體內該物質的濃度超過環境中濃度的現象,又稱為生物學富集或生物濃縮。藻類植物、多種微生物:體表直接吸收;高等植物:根系吸收、葉孔吸收三、污染物的生物富集、放大和積累
一般來說,同一種生物對不同物質的濃縮程度會有很大差別;不同種生物對同一物質也有很大差別。濃縮程度用生物濃縮系數表示。
(2)生物濃縮系數生物機體內某種物質的濃度和環境中該物質濃度的比值。
BCF=cb/ce
式中BCF——生物濃縮系數;
cb——某種元素或難降解物質在機體中的濃度;
ce
——某種元素或難降解物質在環境中的濃度。三、污染物的生物富集、放大和積累(3)影響生物濃縮系數的主要因素
①在污染物性質方面:降解性、脂溶性、水溶性
降解性小、脂溶性高、水溶性低的物質,生物濃縮系數高,如虹鱒對2,2',4,4'-四氯聯苯濃縮系數為12400,對四氯化碳為17.7。
②在生物特征方面:生物種類、大小、性別、器官、生物體不同發育階段等,金槍魚和海綿魚對銅的生物濃縮系數分別是100和1400。
③在環境條件方面:溫度、鹽度、硬度、pH值、氧含量、光照等。翻車魚對多氯聯苯濃縮系數,水溫在5℃時為6.0×103,15℃時5.0×104。三、污染物的生物富集、放大和積累2、生物放大●生物放大的概念同一食物鏈上的高營養級生物,通過吞食低營養級生物富集某種元素或難降解物質,使其在機體內的濃度隨營養級數提高而增大的現象。●生物放大的程度也用生物濃縮系數表示。
★生物放大的結果是食物鏈上的高營養級生物體內該物質的濃度顯著超過環境中的濃度。三、污染物的生物富集、放大和積累海水中汞的濃度0.0001mg/L浮游生物體內的汞含量可達0.001~0.002mg/L小魚體內可達0.2~0.5mg/L大魚體內可達1~5mg/L,大魚體內的汞比海水含汞量會高1萬~5萬倍汞的生物放大作用噴灑DDT大氣空氣流河流土壤50%揚塵氣溶膠海洋徑流浮游植物(
0.01mg/kg)浮游動物(
0.1mg/kg)小魚(1mg/kg)海鳥(10mg/kg)大魚(10mg/kg)人(10mg/kg)50%猛禽(100mg/kg)DDT的遷移和生物放大與大氣相比濃縮1萬倍以上三、污染物的生物富集、放大和積累①生物放大是針對食物鏈的關系而言的如果不存在食物鏈關系不能稱為生物放大。注意②生物放大并不是所有條件下都能發生◆有些物質只能沿著食物鏈傳遞,而不能沿著食物鏈放大;有些物質既不能沿著食物鏈傳遞,也不能沿著食物鏈放大。◆影響生物放大的因素是多方面的,食物鏈往往十分復雜,相互交織成網狀,同一生物在發育的不同階段或相同階段,有可能隸屬于不同營養級具有多種食物來源,這擾亂了生物放大。三、污染物的生物富集、放大和積累
◆重金屬鉛、汞、鎘等對人和生物有害,通過食物鏈的放大作用,對人和生物造成更大的危害。
◆鉛對人體的危害主要是造成神經系統、造血系統和腎臟的損傷。
◆汞是以甲基汞的形式對人體造成傷害,甲基汞在體內代謝緩慢,可引起蓄積中毒,而且可通過血腦屏障進入大腦,與大腦皮層的巰基結合,影響腦細胞的功能。
◆鎘對機體的危害是破壞腎臟的近曲小管,
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