污染物的生物迁移教学文稿.pptVIP

3. 污染物的生物迁移 3.1 生物积累 3.2 生物富集 3.3 生物放大 3.1 生物积累 生物从周围环境和食物链蓄积某种物质或元素，使其在机体中的浓度超过周围环境中浓度的现象称为生物积累，可用生物浓缩系数BCF表示。 生物富集和生物放大都可以造成生物积累。 3.2 生物富集 生物通过非吞食方式从外界摄取营养物质的同时，使某些污染物或元素在生物体内的浓度大大超过周围环境中的浓度的现象，称为生物浓缩或生物富集。常用浓缩系数来表示生物浓缩率。 3.3 生物放大 在生态系统中，生物往往通过食物链和呼吸两个途径在体内浓缩污染物质。一种污染物的浓度在同一食物链上往往随着营养级提高而逐步增大，甚至可提高数百倍至数万倍，从而对人体构成危害，这种作用称为生物放大作用。生物放大的程度可以用生物浓缩系数表示。 生物放大并不是在所有条件下都能发生，有些物质只能沿食物链传递而不放大，有些物质既不能沿食物链传递也不能沿食物链放大。原因是同种生物可能隶属于不同食物链不同的营养级，因而有不同的食物来源，扰乱了生物放大；不同生物或同种生物在不同条件下对污染物的吸收、降解、排泄、积累等均有可能不同，也会影响生物放大状况。 4. 污染物的生物转化 4.1 生物转化的若干概念与规律 4.2 无机物的微生物转化 4.2.1 氮的微生物转化 4.2.2 硫的微生物转化 4.2.3 重金属元素的微生物转化 4.3 有机物的微生物转化 4.3.1 氧化反应类型 4.3.2 还原反应类型 4.3.3 水解反应类型 4.3.4 结合反应类型 生物转化是指污染物进入生物体后，在有关体内酶或分泌到体外的酶的催化作用下的代谢变化过程，包括生物降解和生物活化两种转化过程。 生物降解是在生物体内酶或分泌酶的作用下将有机物分解为简单有机物或无机物，转变为低毒或无毒物的过程。多数污染物经生物转化后，水溶性提高，毒性也相对减弱或消失，有的分解中间产物与生物体内的物质相结合，生成易排泄物而迅速排出体外。 生物活化是有的污染物在生物体内的代谢过程中转变为比母体毒性更大的生物活性物质的现象，例如汞的甲基化。 返回 固氮作用：通过固氮菌的作用把分子氮转变为氨的过程。所生成的氨并不排出菌体外，而是在菌体内进一步参与合成氨基酸和蛋白质。 硝化作用：氨在有氧条件下通过微生物的作用氧化成硝酸盐的过程。 硝化作用要求高水平的氧，即充足的氧供给条件； 中性至弱碱性条件，当pH9.5时硝化细菌受到抑制，pH6.0 时亚硝化细菌被抑制； 最适宜温度为30℃，低于5℃或高于40℃时就不能活动。 硝化作用在自然界，特别是在土壤环境和污水处理中很重要，比如肥料以铵盐或氨形态进入土壤时，微生物的硝化作用可将其转变为植物较易吸收利用的硝态氮。 硝酸盐在通气不好的情况下，通过反硝化细菌的作用而还原的过程称为反硝化作用。 反硝化细菌需要厌氧环境，有丰富的有机物作为碳源和能源，一般适宜的酸度范围是中性至弱碱性，温度为25℃左右。 反硝化作用通常有三种情形： （1）包括细菌、真菌和放线菌在内的的多种微生物，将硝酸盐转化为亚硝酸。 （2）兼性厌氧假单胞菌属、色杆菌属等使硝酸盐还原成N2O或N2。 （3）梭芽孢杆菌将硝酸盐还原成亚硝酸盐和氨。 返回 硫是生命的必需元素，在环境中有单质硫、无机硫化合物和有机硫化合物三种存在形态。 环境中的含硫有机化合物有含硫的氨基酸、磺胺酸等，微生物降解在好氧条件下是硫酸，在厌氧条件下是硫化氢，降解不彻底时可形成硫醇而被菌体暂时积累，再转化为硫化氢。 硫化氢、单质硫在微生物作用下氧化，最后生成硫酸的过程称为硫化作用。在硫化作用中以硫杆菌和硫磺菌为最重要。 硫酸盐、亚硫酸盐等在微生物作用下进行还原，最后生成硫化氢的过程称为反硫化，以脱硫弧菌最重要。海水中硫酸盐浓度较高，经反硫化细菌作用还原成硫化氢是海水中硫化氢的主要来源；而淡水中硫化氢主要来源于含硫有机物质的厌氧降解。 返回 4.2.3.1 汞 微生物参与汞形态转化的主要方式是汞的甲基化作用和将汞的化合物还原为金属汞的还原作用。在好氧或厌氧条件下，某些微生物将二价无机汞盐转变为甲基汞和二甲基汞的过程称汞的甲基化，反应机理是微生物利用体内的甲基钴氨蛋氨酸转移酶来实现汞的甲基化。该酶的辅酶是甲基钴胺素（甲基维生素B12）。 汞的生物甲基化途径可由此辅酶把甲基离子传递给Hg2+形成甲基汞，本身转变为水合钴胺素。后者由于其中的Co被辅酶FADH2还原并失水而转变为五个氨配位的一价钴胺素。最后辅酶甲基四叶氢酸将甲基离子转于五配位钴胺素，并从其一价钴上取得两个电子，以负甲基离子与之络合，