1、环境生物学复习提纲环境学第一章 环境污染物在生态系统的行为第一节1、环境污染的概述：是指有害物质或因子进入环境，并在环境中扩散、迁移、转化，使环境系统结构与功能发生变化，对人类以及其他生物的生存和发展产生不利影响的现象。2、环境生物效应：是指各种环境因素变化而导致生态系统变异的效果。3、污染源：造成环境污染的污染物发生源4、污染物：进入环境后使环境的正常组成结构、状态和性质发生变化、直接或间接有害人 类生存和发展的物质。5、优先污染物：在众多污染物中筛选出潜在危险大的作为优先研究和控制的对象6、二次污染物：二次污染物是指排入环境中的一次污染物在物理、化学因素或生物的作用下发生变化，或与环境中的
2、其他物质发生反应所形成的物理、化学性状与一次污染物不同的新污染物。又称继发性污染物。如一次污染物SO2在空气中氧化成硫酸盐气溶胶，汽车排气中的氮氧化物、碳氢化合物在日光照射下发生光化学反应生成的臭氧、过氧乙酰硝酸酯、甲醛和酮类等二次污染物。第二节1、污染物的迁移：是指污染物在环境中发生的空间位置的移动及其引起的富集、分散和消失过程2、污染物在环境中的迁移方式：机械迁移、物理化学迁移、生物迁移3、影响迁移的因素：1、污染物自身的物理化学性质 2、外界环境理化条件和区域自然地理条件4、污染物的形态：包括价态、化合态、结构态、络合态5、污染物的分布：是指污染物在环境多组分间分布；不单指在环境空间的浓
3、度分布，而且还指污染物不同形态、不同相态之间的分配6、污染物的转化：污染物在环境中通过物理、化学或生物的作用改变形态或转变成另一种物质的过程7、污染物的转化形式：物理转化、化学转化、生物转化8、大气中的转化以光化学氧化、催化氧化反应为主水体中的转化主要以氧化还原作用、配合作用、生物降解作用为主土壤中的转化主要以微生物降解为主9、氧垂曲线：在河流受到大量有机物污染时，由于有机物这种氧化分解作用，水体溶解氧发生变化，随着污染源到河流下游一定距离内，溶解氧由高到低，再到原来溶解氧水平，可绘制成一条溶解氧下降曲线，称之为氧垂曲线10、污染物在生物地球化学循环的过程：植物吸收空气、水、土壤中的无机养分后
4、合成植物的有机物质，植物的有机物质被动物吸收后合成动物的有机质，动、植物的残体经微生物分解作用成为无机物质回到空气、水、土壤之中11、循环的机理：在被污染的环境中，污染物质随着营养物被生物吸入体内，污染物在环境与生物群落之间交换引起污染物的生物地球化学循环第三节1、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2、污染物透过细胞膜的方式：被动转运、特殊转运、胞饮作用 3、污染物的吸收：动物 1、呼吸系统吸收 2、消化管吸收 3、皮肤吸收 植物 途径：（1）根部吸收以及随后随蒸腾流而输送到植物各部分（2）暴露在空气中的植物地上部分，主要通过植物叶片上的气孔
5、从周围空气中吸收污染物 （3）有机化合物蒸气经过植物地上部表皮渗透而摄入体内4、污染物的体内分布：是指污染物随血液或其他体液的流动，分散到全身各组织细胞的过 程5、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被机体清除的过程6、排泄的方式：（1）肾脏排泄进入尿液 （2）随同胆汁排泄进入粪便 （3）其他排泄途径呼出的气体、汁液等7、生物转化：是指外源化合物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8、外源化合物：指除了营养元素及维持正常生理功能和生命所必需的物质以外，存在于环境之中，可与机体接触并进入机体，引起机体发生生物学变化的物质 内源化合物：生物机体能自身合成的物质9、
6、生物转化的过程：相I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活性基团暴露 相II相I反应产生的一级代谢物在另外的一些酶系统催化下通过上述活性基团与细胞内的某些化合物结合，生成结合产物10、金属的生物转化：汞、砷的生物转化氧化、还原和甲基化（甲基钴氨素）第四节1、 生物浓缩：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2、 生物积累：是指生物在其整个代谢活跃期通过吸收、吸附、吞食等各种过程，从周围环境中蓄积某些元素或难分解的化合物，以致随着生长发
7、育，浓缩系数不断增大的现象3、 生物放大：是指在生态系统中，由于高营养级生物以低营养级生物为食物，某种素或难分解化合物在生物机体中的浓度随着营养级的提高而逐步增大的现象4、生物浓缩系数：物质在生物体内浓度与物质在环境介质中浓度的比值第五节1、生物污染：是指对人和生物有害的微生物、寄生虫等病原体和变应原等污染某种素或难分解化合物在生物机体中的浓度随着营养级的提高而逐步增大的现象水、气、土壤和食品，影响生物产量和质量，危害人类健康，这种污染称为生物污染水体富营养化：指大量的氮、磷等营养元素物质进入水体，使水中藻类等浮影响生物量和质量，危害人类健康，这种污染称为生物污染浮游生物旺盛增殖，从而破坏水体
8、的生态平衡的现象。3、水体富营养化产生的后果：（1）水体外观呈色，变浊 （2）水中散发出不良气味 （3）溶解氧含量下降 （4）水生生物死亡 （5）产生藻毒素 （6）污染饮用水源4、水体富营养化的防治：（1）控制外源性营养物质的输入 1、制定营养物质排放标准和水质标准 2、根据水体环境容量，实施总量控制 3、实施截污工程或引排污染源 4、在农业区大力发展生态农业 5、保护绿化带，集中收集饲养场的家禽的粪便 （2）降低内源性营养物质的负荷 1、生物生态性措施：利用生物的生命活动 2、物理工程性措施：底泥疏浚、水体深层曝气、机械除藻、引水冲淤、注水稀释、底泥表面敷设塑料 3、化学方法：凝聚沉降和化学
9、药剂杀藻 （3）除去污、废水中的营养物质 1、物理化学方法：脱氮有氮汽提法、沸石法和折点氯处理法；除磷有电渗析，反渗透 2、生物生态方法：脱氮有活性污泥法、固定池法、流化床法、生物转盘法；除磷工艺有厌氧好氧法、厌氧缺氧好氧法第二章 污染物对生物的影响第一节 污染物在生物化学和分子水平上的影响1、污染物进入机体后产生的生物化学变化：防护性、非防护性生化反应2、污染物对生物体酶的影响：酶活性的诱导、酶活性的抑制作用3、酶活性的诱导是增加酶的合成速度，或可能降低酶蛋白的分解酶活性的抑制分为不可逆性抑制（共价键结合）、非竞争性抑制和竞争性抑制4、抗氧化防御系统：在长期进化中，需氧生物发展防御过氧化损害
10、的系统5、污染物对大分子的影响：污染物及其活性代谢产物可直接与生物大分子反应，共价结合，导致生物大分子的化学性损伤，从而影响生物大分子的功能，引起一系列生物学反应，产生毒效应6、脂质的过氧化：自由基攻击不饱和脂肪酸，导致膜系统的磷脂不饱和脂肪酸侧链迅速降解，引起脂质过氧化第二节 污染物在细胞和器官水平上的影响1、污染物对细胞的影响：（1）对细胞膜：脂质过氧化使细胞膜结构损伤；影响细胞膜的离子通透性；污染物与细胞膜上的受体结合，干扰受体正常生理功能。（2）对细胞器：线粒体、内质网、溶酶体等2、对组织器官的影响：靶器官污染物进入机体后，直接产生毒作用的器官 效应器官表现靶器官毒作用的器官 蓄积器官
11、污染物毒物在体内的蓄积部位3、对植物的影响：叶面出现点、片伤害斑，造成叶、蕾、花、果实等的脱落第三节 污染物在个体水平上的影响1、污染物对动物个体水平的影响主要有：死亡、行为、繁殖、和发育的影响2、对水生生物行为的影响：；回避行为（避开污染）、捕食行为、警惕行为3、对鸟类行为影响最典型的污染物是有机磷农药；表现：姿态效应改变、对领地的失控和不能照顾后代4、环境激素：具有动物和人体激素的活性，能干扰和破坏野生动物和人内分泌功能，导致野生动物繁殖障碍，甚至能诱发人类重大疾病的天然物质或人工合成的环境污染物第四节 污染物在种群和群落水平的影响1、种群：在一定时空中同种个体的组合2、种群密度：指单位面
12、积或单位空间内的个体数量和竞争关系的改变3、污染物对种群的影响：种群数量的密度改变、结构和性别比例的变化、遗传结构的改变4、群落：指在一定时间内，居住在一定区域或生境内的各种生物种群相互关联、相互影响的有规律的一种结构单元5、优势种：在群落中优势度大的即为群落优势种耐污种：指在某一污染条件下生存的物种敏感种：指对环境条件变化反应敏感的物种6、污染物对群落的影响：优势种变化、生物量、丰度、种的多样性第五节 化学污染物对生物的联合作用1、协同作用：指两种或两种以上化学污染物同时或数分钟内先后与机体接触，其对机体产生的生物学作用强度远远超过它们分别单独与机体接触时所产生的生物学作用的总和2、相加作用
13、：指多种化学污染物混合所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3、独立作用：指多种化学污染物各自对体产生毒作用的机理不同，互不影响。独立作用产生的总效往往低于相加作用，但不低于其中活性最强者4、拮抗作用：是两种或两种以上的化学污染物同时或数分钟内先后输入机体，其中一种化学污染物可干扰另一化学污染物原有的生物学作用，使其减弱，或两种化学污染物相互干扰，使混合物的生物作用或毒性作用的强度低于两种化学污染物任何一种单独输入机体的强度第三章 污染物的生物效应检测第一节 生物测试及方式1、生物测试：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
14、或危害2、生物测试的方式：短期生物测试被测试的生物在短时间内暴露于高浓度的污染物之下，测定污染物对生物机体的影响中期生物测试介于短期和长期之间的一类生物测试长期生物测试指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3、受试生物的条件：1、受试生物对试验毒物或因子要具有敏感性 2、受试生物应具有广泛地理分布和足够的数量，并在全年中在某一实际区域范围内可获得 3、受试生物应是生态系统的重要组成，具有重大的生态学价值 4、在实验室内易于培养和繁殖 5、受试生物应具有丰富的生物学背景资料，人们已较清楚了解受试生物的生活史、生长、发育、生理代谢等 6、受试生物对试验毒物或
15、因子的反应能够被测定，并具有一套标准的测定方法或技术 7、受试生物具有重要的经济价值和旅游价值，应考虑与人类食物链的联系4、影响生物测试结果的主要因素：受试生物、试验条件和不同的实验室5、生物测试标准化的优点：1、在同一类型的不同实验室中进行多有用的测试并把结果一致的测试选择出来 2、增加数据的精确度 3、测试可以被其他实验室重复 4、可方便地将数据进行比较 5、可为环境管理、环境立法提供可靠的数据或结果第二节 一般毒性试验1、毒物：在一定条件下，以较小剂量给予机体时，能与生物相互作用，引起生物体功能或器质损伤的化学物质，或剂量虽微，但累积到一定的量，就能干扰或破坏机体的正常生理功能，引起暂时
16、或持久性的病理变化，甚至危及生命的化合物2、中毒：生物体受到毒物作用引起功能或器质性改变后出现的疾病状态根据病变发生发展的快慢，可区分为急性中毒、亚急性中毒、慢性中毒3、毒性：指有毒物质接触或进入机体后，引起生物体的易感部位产生有害作用的能力4、毒性作用或毒效应：化学物引起生物体损害的总称5、效应：表示接触一定剂量化学物质引起机体个体发生的生物学变化反应：接触一定剂量化学物质后，表现一定程度某种效应的个体在一个群体中所占的比例6、危害性：有毒物质在与机体接触或使用过程中，有引起中毒的可能性危险性：某化学物质在正常生产使用条件下，能引起机体发生中毒的可能性7、LD100、LC100：表示一群动物
17、全部死亡的最低剂量或浓度LD50、LC50：能引起一群动物的50%死亡的最低剂量或浓度LC0：能使一群动物虽然发生严重中毒，但全部存活无一死亡的最高剂量或浓度EC50：指能引起50%受试生物的某种效应变化的浓度IC50：指能引起受试生物的某种效应50%抑制的浓度第三节 生物的分子和细胞水平检测1、加成物的测定方法主要有免疫法、荧光法、P32后标记法第三节 生物致突变、致畸和致癌效应检测1、致突变作用：某些物质引起生物体的遗传物质发生基因结构改变的作用突变可分为基因突变和染色体畸变2、致突变试验方法：基因点突变试验、染色体畸变试验、DNA损伤试验3、致畸变作用：致畸物通过母体作用于胚胎而引起胎儿
18、畸形的现象4、致癌作用：指化学物质引起肿瘤的过程5、癌变过程：引发阶段：即通过致癌物的作用，使正常细胞转化为癌细胞的过程 促长阶段：促长是经过引发的癌细胞不断增殖直至形成一个临床上可被检出之肿块的过程，是癌的增殖阶段 浸润和转移阶段：已形成的癌肿不断发展，逐渐侵害周围的正常组织并扩散到较远的部位第四节 微宇宙法1、微宇宙法：是研究污染物在生物种群、群落、生态系统和生物圈水平上的生物效应的一种方法，又称为模型生态系统法2、标准化水生微宇宙：是用于实验室测定有毒物质在多物种水平对淡水生态系统的影响3、土壤核心微宇宙：是用于研究外源性化合物对农业生态系统及其生长的植物、土壤无脊椎动物和微生物影响的一
19、种陆生微宇宙4、模拟农田生态系统：是模拟农田条件，而没有陆生动物第四章 环境质量的生物监测与生物评价第一节 环境质量定义及其基本内涵1、环境质量：是指环境素质的优劣程度2、环境质量调查：为了了解环境的质量状况而进行的一系列工作；调查的主要内容有环境背景值、自然环境状态、区域污染状况、人类干扰下的演变规律，以及环境因素的危害效应等3、环境质量监测：为了评价环境质量，人们研究并确定了一系列具有代表性的环境指标，对这些指标进行定期的或连续的监测、观察和分析其变化4、环境质量评价：按照一定的标准，采用相应的方法对环境质量进行评定、比较及预测5、环境质量预测：对环境质量未来趋势所作的推断6、环境质量调控
20、：采取人工手段，使环境要素变化不超过或能够达到一定的标准7、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8、生物监测的优点：（1）能直接反映出环境质量对生态系统的影响 （2）能综合反映环境质量状况 （3）具有连续监测的功能 （4）监测灵敏度高 （5）价格低廉，不需购置昂贵的精密仪器 （6）不需要繁琐的食品保养及维修等工作 （7）可以在大面积或较长距离内密集布点，甚至在边远地区也能布点进行监测 生物监测的缺点：（1）不能像理化监测仪器那样迅速作出反应 （2）不能像仪器那样能精确地监测出环境中某些污染物的含量第二节 生物监测与评价1、 大气污染生物监测：利用生
21、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2、 大气污染的植物监测方法：（1）指示植物 （2）现场调查法 （3）植物群落监测法 （4）现场盆栽定点监测法 （5）地衣、苔藓监测法 （6）微核技术的应用 （7）污染量指数法 （8）大气污染的综合生态指标3、大气污染生物监测评价：（1）调查污染源 （2）观察叶片受害症状 （3）观察植物受害方式4、污染的细菌总数测定方法：（1）沉降平皿法 （2）吸收管法 （3）撞击平皿法 （4）滤膜法5、评价空气微生物污染状况的指标可用细菌总数和链球菌总数6、指示生物：指环境中对某些物质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
22、和变化的生物7、生物标志物：化学污染物所导致的生物有机体的生物化学和生理学改变第五章 环境污染的生物净化原理第一节 环境污染净化概述1、 污水处理的方法：物理法：沉淀法、过滤法、离心分离法、浮选法、吸附法、 萃取法、吹脱法、蒸发结晶法、反渗透法 化学法：化学凝聚法、中和法、氧化还原法、离子交换法 生物法：主要是利用微生物的生命活动2、大气污染净化方法：1、气溶胶状态污染物的控制：重力沉降、旋风除尘、静电除尘、过滤式除尘 2、气体状态污染物的吸附与净化：气体吸附法、气体吸收法 3、生物处理方法：生物吸收法、生物洗涤法、生物过滤 法2、 固体废弃物的处理方法：1、物理与化学法 2、生物方法3、城市
23、垃圾的处理方法：1、填埋法 2、堆肥法 3、制取沼气 4、焚烧4、废水的污染与净化指标：BOD、COD、TOD、TOC、TS、大肠杆菌群数等5、微生物对物质降解与转化的特点：（1）微生物个体微小、比表面积大、代谢速率快 （2）微生物种类繁多，分布广泛，代谢类型多样 （3）微生物具有多种降解酶 （4）微生物繁殖快，易变异，适应性强 （5）微生物具有巨大的降解能力 （6）共代谢作用6、微生物对污染物降解与转化的途径：（1）光降解 （2）化学降解 （3）生物降解7、微生物降解转化作用的影响因素：（1）微生物的代谢活性 （2）微生物的适应性 （3）化合物结构可生物降解，难生物降 解，不可生物降解 （4
24、）环境因素温度、酸碱度、营养、氧、 底物浓度8、水体自净：包括稀释、沉降等物理作用；氧化、还原、分解、凝聚等化学作 用；生物作用9、废水生物处理的机理：活性污泥法和生物膜法（特性：具有很强的吸附能力， 有很强的分解、氧化有机物的能力，具有较长的食物 链，具有良好的沉降性能）第六章 环境污染物的生物净化方法第一节 废水的好氧生物处理1、活性污泥法的原理：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（细菌、真菌、原生动物和后生动物）处理方法3、 活性污泥的净化反应过程：（1）絮凝和吸附阶段 （2）活性污泥中微生物的代谢和增殖 （3）活性污泥的凝聚、沉淀和浓缩4活性污泥法的特点：（1）利用
25、生物絮凝体为生化后应的主体物 （2）利用曝气设备向生化反应系统分散空气或氧气，为微 生物提供氧源 （3）对体系进行混合搅拌以增加接触和加速生化反应传质过程 （4）采用沉淀方式去除有机物，降低出水中的微生物的固体含量 （5）通过回流使沉淀池法浓缩的微生物絮凝体返回到反应系统 （6）为保证系统内生物细胞平均停留的时间的稳定，经常排出一部分生物固体5活性污泥法的主要类型：推流式、阶段曝气法、生物吸附法、完全混合式、接触稳定活性污泥法6、生物膜法的特点：（1）微生物多样性高 （2）生物膜各段的微生物类群不同 （3）生物膜中食物链较长 （4）具有较高的脱氮能力 （5）单位处理能力大 （6）系统维护方便
26、（7）操作运行稳定7生物膜法的原理：生物膜的表面总是吸附着一层薄薄的污水，称为“附着水层 ”或结合水层，其外是能自由流动的污水，称为“运动水层”， 当“附着水层”中的有机物被生物膜中的微生物吸附、吸收、 氧化分解时，附着水层中有机物质深度随之降低，由于“运 动水层”中有机物浓度高，便迅速地向“附着水层”转移， 并不断地进入生物膜被微生物分解8、生物膜的微生物组成：细菌、真菌、原生动物、微后生动物9、生物膜法的主要类型：（1）固定床生物法：生物滤池、塔式生物滤池、生物转盘滤池、生物接触氧化滤池 （2）流化床生物法第二节 废水的厌氧生物处理1、 厌氧生物处理与好氧生物处理的区别：在于不以分子态氧为
27、受氢体，而以化 合态盐、碳、硫、氮为受氢体2、 厌氧生物处理的优点：（1）厌氧法可以在较高的负荷下，达到有机物的高效 去除 （2）大部分可生物分解的碳素有机物经厌氧处理后转 化为甲烷有价值的副产品 （3）处理过程中剩余污泥产量低，因此污泥处置费用 少 （4）由于不需要充氧设备，工艺所需的能量消耗相当 低，所需要的氮磷养分较少3厌氧生物处理的缺点：（1）污泥量增长慢，工艺过程启动所需的时间较长 （2）对废水的负荷变化和毒物较敏感4、厌氧生物处理的过程：第一阶段：水解阶段 第二阶段：酸化阶段 第三阶段：甲烷化阶段4、 厌氧反应器内的微生物：不产甲烷菌，产甲烷菌5、 厌氧生物处理的影响因素：温度、p
28、H、营养成分、有机负荷6、 厌氧生物处理的类型：（1）普通厌氧反应器 （2）厌氧接触反应器 （3）上流式厌氧污泥床反应器 （4）厌氧生物滤池 （5）厌氧流化床反应器 （6）厌氧处理的活性污泥第三节 特定微生物处理及组合工艺1、 光合细菌：一大类能进行光合作用的原核生物的总称2、 PSB的特点：能在厌氧光照下以低级脂肪酸、多种二羧酸、醇类、糖类、芳 香族化合物等低分子有机物作为光合作用的电子供体，进行光能 异养生长，而且能在好氧黑暗的条件下，以有机物作为呼吸基质， 进行好氧异养生长3工艺流程：第一步是高浓度大分子有机物在异养菌的作用下降解成为小分子有 机物，即所谓可溶化处理过程 第二步由光合细菌
29、将小分子脂肪酸进一步降解，有机物浓度大幅度 降解 第三步用藻类或好氧处理使废水达到排放标准第四节 废水的微生物脱氮除磷1、 脱氮：主要通过硝化作用和反硝化作用来完成氨化作用：有机氨NH3-N（氨化细菌）硝化作用：NH3-NNO2NNO3N（亚硝化和硝化细菌）反硝化作用：NO3NN2（反硝化细菌）2、 除磷：聚（积）磷菌厌氧放磷：ATP+H2OADP+H3PO4+能量好氧吸磷：ADP+H3PO4+能量ATP+H2O第五节 固体废弃物的微生物处理1、 固体废弃物的处理方法：堆肥、卫生填埋、沼气发酵2、 堆肥法：好氧堆肥法、厌氧堆肥法3、 好氧堆肥法的生物学过程：（1）发热阶段 （2）高温阶段 （3
30、）降温和腐熟保肥阶段4、影响好氧堆肥法的因素：有机质含量、水分、温度、碳氮比、氮磷比、pH5、厌氧堆肥法的生物学过程：（1）酸性发酵阶段 （2）产气发酵过程6、卫生填埋主要有：厌氧、好氧、半好氧7、填埋坑中微生物的活动过程：（1）好氧分解过程 （2）厌氧分解不产甲烷阶段 （3）厌氧分解产甲烷阶段 （4）稳定产气阶段第六节 大气污染物的微生物处理1、 微生物治理大气的主要内容主要包括煤炭的微生物脱硫、微生物对无机废气处理和微生物对有机废气的处理第七章 现代生物技术与环境污染治理第一节 现代生物技术概述1、生物技术：指利用生物有机体或组成部分发展新产品或新工艺的一种技术体系2、生物技术包括：基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程3、基因工程：主要涉及一切生物类型的所共有的遗传物质核酸分离、提取、体外剪切、拼接重组以及扩增与表达等技术4、细胞工程：包括一切生物类型的基本单位细胞的离体培养、繁殖、再生、融合以及细胞核、细胞质乃至染色体与细胞器的移植改建等操作技术5、酶工程：指利用生物有机体内酶所具有的某些特异催化功能，借助固定化技术、生物反应器和生物传感器等新技术、新装置，高效优质地生产特定产品的一种技术6、发酵工程：为微生物提供最适宜的发酵条件，生产特定产品的一种技术7、生物技术
