生态毒理学C6.ppt

生 态 毒 理 学 第六章 金属与其它无机污染物 第一节 金属与类金属的共性效应 一、基本概念 1.金属： 具有显著的光泽（在元素形态时）; 具有延展性和可塑性； 能形成典型的阳离子； 比非金属具有更高的熔点和沸点（例如，在常温和常压下是固体）； 比非金属的密度高； 能够形成基本的氧化物； 通常是热和电的良好导体； 通常能从稀的非氧化性酸中置换出氢气 第一节 金属与类金属的共性效应 一、基本概念（从毒理学角度） 2. “重金属”：密度大于6 g/cm3（原子量大于铁，55.85）的金属，大多数属于毒性元素（通常也包括原子量小于铁的Al、Cr和Mn）。 3. 类金属：通常指As和Se，表现出一些与金属相同的特性；既形成阳离子又形成阴离子；与环境毒理学密切相关。 4. “痕量金属”：自然体系中少量存在的金属，但通常具有高的生态学意义（如必需元素、高毒性）。 第一节 金属与类金属的共性效应 二、一般特征 相对于大多被称为外源物质的有机污染物来说，许多无机污染物是自然产生的。生态系统不能区分自然物质和人为产生的物质。 许多无机污染物不仅存在潜在的毒性，而且也作为生物所需要的营养物质。 对于那些作为营养物质而被需要的物质来说，尤其是在现实世界中，很难测定其无危害的剂量和存在潜在危害的剂量之间的界线（临界点）。其原因有： 在环境（水、土壤等）中，生物系统最适宜的浓度范围往往很窄； 更重要的是反应取决于影响其元素的生物可利用性的化学形态。 第一节 金属与类金属的共性效应 三、影响环境归趋（fate）的因素 pH：如Al 吸附与解吸：颗粒物 络合与螯合：有机配体 生物可利用性：化学物被生物体吸收和可能产生毒性的机会（Alexander, 2000)。 水溶性：胶体物质对过滤的影响 第一节 金属与类金属的共性效应 四、测定化学形态和生物可利用性的方法 利用针对液体系统开发的软件进行化学混合物平衡模拟； 分析化学方法的发展，测定金属的各种形态组分； 土壤和沉积物等固体的系列萃取方法的发展； 通过对金属的生物可利用性明显相关的环境的化学性质的常规检测； 同位素示踪法的使用； 通过控制pH值或者通过使用有机复合试剂等来控制金属的化学形态，实现实验测定金属毒性; 现场活体生物体内金属含量或吸收量的测定； 多营养级水平的测试 第一节 金属与类金属的共性效应 五、金属在环境中的生物浓缩、生物累积和生物放大 1、生物浓缩(BC) 1）概念：体内/环境中 2）特点： 是物化过程，速度快，效率高 直接吸收，基本属于简单扩散 与体内亲和力、外界条件有关 3）BCF：达到平衡时的比值 生物浓缩 简单扩散？ 第一节 金属与类金属的共性效应 五、金属在环境中的生物浓缩、生物累积和生物放大 2、生物放大(BM)：只有Hg（有机Hg？） 1）概念：体内/食物内 2）特点： 间接吸收，效率低（食物同化率） 生物学过程 达到平衡时间长，有波动。 与年龄、脂肪量有关 3、生物积累(BA) 1）概念：体内后期/体内前期（浓缩 + 放大） 2）特点：不同动物，比例不同 第二节 汞 一、暴露途径与界面过程 1. 来源：工业排污、冶炼、化石燃料（与硫共生）、电池 2. 界面过程：气－水－土循环；甲基化；食物链转移；生物蓄积 二、毒作用机理与生态毒性诊断 1．对生物的毒作用机理：无机、有机 2．生态毒性诊断：生物放大 3. 甲基汞中毒：水俣病（1953年，数百人死亡）；1971年伊拉克急性中毒（3723人死亡） 第二节 汞 三、生态化学毒性效应及调控 对植物的危害：低浓度有刺激作用，高浓度产生伤害（蛋白质变性）。 对水生生物的影响：降低鱼脑乙酰胆碱酯酶活性，与铅的联合作用。 修复方法：热处理（热蒸汽），植物修复（挥发、固定）。 第三节 铅 一、暴露途径与界面过程 1. 来源：颜料、冶炼、含铅汽油、大气远距离传输 2. 界面过程：气－水－土循环 二、毒作用机理与生态毒性诊断 1．毒作用机理：与巯基相结合；损害神经系统 2．生态毒性诊断 ：根伸长试验；种子发芽试验；早期植物幼苗生长试验；ALAD活性抑制 3. 对人体伤害：血、尿铅含量；儿童多动症 第三节 铅 三、生态化学毒性效应及调控 对植物的伤害：影响根系生长，作物生长缓慢，染色体和细胞核发生畸变，降低作物产量。 对蚯蚓的伤害：影响抗氧化酶体系，破坏体腔细胞溶酶体膜系统（中性红保留时间）。 对水生生物的影响：影响鱼抗氧化酶体系，