污染生态学考题大纲

1.污染生态学：以生态系统理论为基础，用生物学、化学、数学分析等方法研究在污染条件下生物与环境之间相互关系及其规律的一门学科。（污染的生态系统是其研究对象） 2.污染生态学的研究内容

1. 污染物在生物体内的生物过程 2. 环境污染的生物防治与修复 3. 环境污染的生物指示、监测和评价 3.污染生态学的任务

1. 阐明污染物在生物体内的生物过程，为环境污染控制提供理论依据 2. 寻求解决环境污染问题的生态学途径 3. 建立和完善污染环境的生物监测评价体系 4.污染生态学的研究方法？

把生态系统作为一个整体来研究生物与受污染环境之间的相互关系，但在具体研究时常把它“分解”为各个单元进行研究，最后综合为整体。 野外调查、受控实验、多学科交叉、新技术的运用

5.污染生态学侧重于研究污染条件下生物的生物过程和生态效应，核心是分析环境中的污染物在生态系统中的行为及其对生物的影响，目的是要利用生物控制污染和改善环境质量，并对环境质量进行综合评价和预测，提出生态规划和管理对策。 6.植物对污染物的吸收

（一）植物对气态污染物的粘附和吸收

粘附的数量决定于植物表面积的大小和粗糙程度；

吸收主要通过气孔和叶孔进入植物体，积累后并对这些部位产生伤害。 （二）植物对水溶态污染物的吸收 1、水溶态污染物到达植物根（或叶）表面 两个途径：

1. 质体流(mass flow)途径：污染物随蒸腾拉力，在植物吸收水分时与水一起到达

植物根部；

2. 扩散途径：通过分子扩散而到达根表面。 2、水溶态污染物进入细胞的过程

一种是被动的扩散，物质顺着本身的浓度梯度或细胞膜的电化学势流动； 一种是物质的主动传递过程，这种传递需要能量。

3. 污染物透过细胞膜过程的物理化学解释

植物吸收环境中的污染物有两种方式：一种是细胞壁等质外空间的吸收，一种是污染物透过细胞质膜进入细胞的生物过程。

1. 不带电荷分子的跨膜扩散 (2)带电离子的跨膜扩散 3. 离子被动运输 ①离子运输 ②促进运输 (4)主动运输 4.

7.污染物在植物体内的迁移

一般认为穿过根表面的无机离子到达内皮层可能有两种通路：

第一条为非共质体通道，即无机离子和水在根内横向迁移，到达内皮层是通过细胞壁和细胞间隙等质外空间；

第二条是共质体通道，即通过细胞内原生质流动和通过细胞之间相连接细胞质通道。 8.动物对污染物的吸收与迁移

污染物通过动物细胞膜的方式有两大类：被动运输与特殊转运。 被动运输包括：简单扩散和滤过作用；

特殊转运分为：载体转运、主动运输、吞噬和胞饮作用。

吞噬作用：某些固态物质与细胞膜上某种蛋白质有特殊亲和力，当其与细胞膜接触后，可改变这部分膜的表面张力，引起细胞膜外包或内凹．将固态物质包围进入细胞；

胞饮作用：吞食细胞外液的微滴和胶体物质(即液态物质，特别是蛋白质) 通过这种方式进入细胞。

动物机体对污染物质的吸收

(一)经呼吸道吸收 (二)经消化管吸收 (三)经皮肤及其他途径的吸收 9.微生物对污染物的吸收

污染物连接到微生物细胞壁上有三种作用机制： 离子交换反应、沉淀作用和络合作用。

10.影响植物吸收、迁移污染物的因素 一、植物种的生物学、生态学特性

1. 不同植物种对污染物的吸收、积累量差异很大 2. 生态类型之间对污染物吸收的差异比较复杂 3. 同一植物的不同部位吸收污染物也有差异 4. 、污染物的种类及其形态差异

植物对有些元素容易吸收而对另一些元素很难吸收。

三、pH

土壤中绝大多数重金属都是以难溶态存在，它的可溶性受pH控制。

1. 、氧化还原电位

重金属是过渡元素，在不同的氧化还原状态下，有不同的形态 五、土壤阳离子交换量

增加土壤有机质含量，提高土壤对阳离子的固定率，就能减少植物对镉等重金属的吸收。 六、污染物间的不同效应

(一)相加作用(addition) (二)协同作用(synergism) (三)颉颃作用(antagonism) (四)独立作用(independent joint action) M＝M1+M2(1-M1)或M＝l-(1-M1)(1-M2)。 七、土壤性质的影响

1. 土壤类型和特性不同，能影响植物根系对污染物的吸收。

2. 土壤中有机质含量越多，提供了更多的能沉淀、络合污染物的基团，从而对污染物

吸附能力越强，根系吸毒量就越少。

3. 不同类型的金属离子，被土壤吸附的数量、强弱是不同的。

4. 金属离子形成有机螯合物后，植物对它们的吸收主要取决于所形成螯合物的溶解性 八、根际微生物的作用

根际是根土界面不足1mm到几毫米范围的微区土壤，是植物根系与土壤接触的微域环境。 植物对重金属的吸收能够通过2种相互增效的方法来提高：一种是通过微生物产生含fe细胞、分泌生物表面活化剂及有机酸等来提高金属在土壤中的移动性，促进植物吸收高浓度的金属；另一种则主要通过与促进植物生长的根际细菌和丛枝菌根真菌关联性来提高植物的生物量，从而增加重金属的积累量。

真菌也能促进植物对重金属的吸收；丛枝菌根真菌也能增加植物对重金属的吸收

11.生物富集(bio-enrichment)或生物浓缩(bio-concentration)：生物个体或处于同一营养级的许多生物种群，从周围环境中吸收并积累某种元素或难分解的化合物，导致生物体内该物质的浓度超过环境中浓度的现象。

12.生物积累：同一生物个体在生长发育的不同阶段生物富集系数不断增加的现象。 13.生物放大 ：在同一食物链上，生物富集系数从低位营养级到高位营养级逐级增大的现象。

14.生物富集机制

1. 、生物学特性

生物体内能与污染物结合的物质

糖类物质 葡萄糖和果糖等，其分子结构中都有醛基(果糖是酮糖，但易变为醛糖)；在还原性环境中，重金属离子易被还原，导致活性下降，并和糖类结合形成不溶性化合物。 蛋白质和氨基酸 也具有与重金属及某些农药相结合的位点。一股认为蛋白质所含有的酸性氨基酸比碱性氨基酸多，其等电点接近于pH5。如果在中性环境中，蛋白质往往呈阴离子状态，易和金属阳离子结合

在能与重金属结合的蛋白质中，最重要的是金属硫蛋白及类金属硫蛋白。⑦作为细胞内蛋白质存在，不存在于一般体液中。

脂类含有极性酯键，这类酯键能和金属离子结合而形成络合物或螯合物，从而把重金属贮存在脂肪内。

核酸是极性化合物，既含有磷酸基又含有碱性基团，属两性电解质。在一定的pH条件下能解离而带电荷，所以能和金属离子结合。因此，尽管生物体内核酸含量不多，但仍是生物富集的重要原因之一。

生物对复杂有机化合物的富集能力与其体内存在的分解该类物质的酶的活性有关。酶活性越强，则越不易富集；酶活性越弱，则越易富集

金属元素在各类生物体内的半衰期长短不同，能直接影响生物富集量。 富集还和某些元素的代谢有关

1. （）不同器官

对三种鱼(鲢鱼、草鱼、鲤鱼)的研究证明，在相同铅浓度下，三种鱼各部位的富集规律都一致，即鳃＞内脏＞骨骼＞头＞肌肉

1. （）不同生育期

在水稻的不同生育期施铅，根对铅的富集顺序为：拔节期＞分蘖期＞苗期＞抽穗期＞结实期。叶片和茎对铅的富集也以拔节期最高。谷壳和糙米的富集量则不同，都是以结实期施铅富集量最高，其富集顺序为：结实期＞苗期＞拔节期＞抽穗期＞分蘖期。

1. （）不同生物种

生物体吸收污染物后，由于其特有的生物学特性，可以降低污染物的毒性，从而使其在体内富集。主要表现为：①污染物和生物体中某些成分结合(络合、螯合)，不能再参加代谢活动，使污染物失去毒性，从而可以在生物体内富集；②体内污染物在酶的作用下通过氧化、还原、水解、脱烃、脱卤、苯环羟基化和异构化过程，毒性降低，甚至彻底分解，失去毒性，从而加速生物的吸收，增加生物富集量。 （五）超量积累的植物

这类植物有三个主要特征：①体内某一元素浓度大于一定的临界值；②植物吸收的重金属大部分分布在地上部，即有较高的地上部/根浓度比率；③在重金属污染的土壤上这类植物能良好的生长，一般不会发生重金属毒害现象。除以上主要特点外，生物有机体的大小、性别、食性、食量、生活区域、脂肪含量及生长发育季节等也都会影响生物对污染物的富集。

1. 、污染物的性质

污染物的价态、形态、结构形式、相对分子质量、溶解度或溶解性质、物理稳定性、化学稳定性、生物稳定性、在溶液中的扩散能力和在生物体内的迁移能力等。 化学稳定性和高脂溶性是生物富集的重要条件。

重金属作为一类特殊的污染物，具有显著的不同于其他污染物的特点：

首先，重金属在环境中不会被降解，只会发生形态和价态变化，在土壤环境中的迁移能力很差，故在环境中长期存在。

其次，许多重金属是生物生长发育所必需的营养元素，如铜、锌、铬等，具有很强的生物富集效应。只有在超过一定的浓度时、才可以被称为污染物，会产生更高的生物积累，并对生物的生长发育产生副作用。

有些重金属为生物生长发育非必需，它们具有与许多矿质营养元素相同或相似的外层电子层结构，能通过扩散和细胞膜渗透而进入生物体内，发生生物积累。这类重金属在环境中只要微量存在，即可产生毒性效应，影响生物的生长发育。

第三，环境中的某些重金属可在微生物的作用下转化为毒性更强的重金属化合物，如汞的甲基化作用。

第四，重金属在进入生物体内后，不易被排出，在食物链中的生物放大作用十分明显，在较高营养级的生物体内可成千万倍地富集起来，然后通过食物链进入人体，在人体的某些器官中蓄积起来造成慢性中毒，影响人体健康。 污染物的浓度和作用时间

生物体内污染物的富集量与环境中污染物的浓度成正相关，但富集系数与环境中污染的浓度没有显著的正相关性，相反有随污染物浓度增高而逐渐下降的趋势

富集量不仅与污染物浓度有关，还与作用时间密切相关。污染物的浓度越高，作用时间越长，则生物体内污染物富集量也超多。

1. 、环境特点

环境要素通过影响生物的生长发育和污染物的性质来间接影响污染物的生物富集，土壤重金属作物效应的区域差异就是环境要素作用的结果。 土壤环境对植物的富集作用有十分重要的影响。

气态污染物主要通过气孔进人植物体，凡是能影响光合作用的因素均能影响气态污染物在植物体内的积累。