环境生物化学..ppt

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1、环境生物化学环境生物化学第一节 污染物在生物体内的迁移生物富集123生物积累生物放大2生物富集生物浓缩，也称生物富集。生物通过非吞食方式（植物根部的吸收 气孔的呼吸作用而吸收）在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浓度的现象。常用BCF(Bl0concentration factors)来表示生物浓缩率。 BCF=Cb/Cw 式中：Cb-某物质或元素在生物体内的浓度 Cw-某物质或元素在周围环境中的浓度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的提高而逐步增大，甚至可提高数百倍至

2、数万倍，从而对人体构成危害，成为生物放大。生物放大的程度也可用生物浓缩系数来表示。生物富集和放大的结果都可以造成生物积累。 当然，生物放大并不是在所有条件下都能发生，据文献报道，有些物质只能沿着食物链传递，不能沿着食物链放大。这是因为影响生物放大的因素是多方面的。如食物链、食物网本身的复杂性，同一种生物可能隶属于不同的食物链不同的营养级，因而有不同的食物来源，这就造成了生物放大。不同的生物或同一生物在不同的条件下，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。 生物积累所谓的生物积累，就是生物从周边环境（水、土壤、大气）和食物链蓄积某种物质和元素，使其在机体中的浓度超过

3、周围环境中的浓度的现象。生物放大或者生物富集都属于生物积累。生物积累的程度也可以用生物浓缩系数来表示。 第二节 污染物在生物体内的转运吸收123分布排泄和蓄积63污染物的吸收（生物摄取） 吸收是污染物质从机体外，通过各种途径通透体膜进入血液的过程。动物吸收污染物的途径1.饮食 污染物随着食物进入消化道，消化道的主要吸收部位在小肠，其次是胃。污染物质主要通过被动扩散被消化道吸收。2.体表暴露 皮肤吸收污染物的能力一般较差。皮肤接触的污染物质常以被动扩散相继通过皮肤的表皮及真皮，再滤过真皮中毛细血管膜进入血液。被动扩散:脂溶性的物质从高浓度侧向低浓度侧，即顺浓度梯度扩散通过有类脂层屏障的生物膜。-

4、水、气（O2 、CO2）和不带电荷的极性小分子（尿素、乙醇）以被动扩散方式跨膜。-被动扩散不需要能量的输入-被动扩散不需要载体参与污染物的分布分布是指污染物质被吸收后或其代谢转化物质形成后，由血液转送至机体各组织，与组织成分结合，从组织返回血液，以及再反复等过程。 -在污染物质的分布过程中，污染物质的转运以被动扩散为主。 -脂溶性高的污染物的分布主要受组织血液流速限制，在血液丰富的组织（肺、肝、肾）中分布迅速。 -脂溶性低的污染物的分布主要受膜通透性的限制，在脑部分布较慢。 污染物的排泄排泄是污染物质及其代谢物质向机体外的转运过程。排泄器官有肾、肝胆、肠、肺、外分泌腺等，而以肾和肝胆为主。肾排

5、泄是血液中的污染物质通过肾随着尿而排出的过程，是污染物的主要排泄途径。 胆汁排泄指污染物经血液达到肝脏后，以原物或其代谢物与胆汁一起分泌至十二指肠，经小肠至大肠内，再排出体外的过程，是污染物代谢的主要排泄途径。 污染物的蓄积机体长期接触某污染物质，若吸收超过排泄及其代谢转化，则会出现该污染物质在体内逐增的现象，成为生物蓄积。蓄积量是吸收、分布、代谢转化和排泄各量的代数和。蓄积时，污染物质的体内分布，常集中在机体的某些部位。-苯、多氯联苯集中于脂肪组织-F、Ba 、Sr 、Be 等集中于骨骼组织 第三节 污染物的微生物转化与降解微生物特点 -个体极小，结构简单 -分布广，种类繁多 -繁殖快 -易

6、变异，适应性强微生物生长 适应期 1. 生长速率基本为0 2.细胞合成新的成分 3.细胞形态变大或变小 4.对外界环境敏感对数增长期 1. 生长速率最快，细胞呈指数增长 2.合成新细胞物质的速率最快 3.代谢活力强 静止期 1. 细胞总数维持不变 2.营养物质成为限制因子 3.开始积累贮存物质 衰亡期 1. 进入内源呼吸及死亡阶段 2.代谢过程中产生有毒的代谢产物 3.开始积累贮存物质 4.少繁殖或不繁殖，或出现自溶 生长曲线在污（废）水生物处理中的应用 在污废水生物处理设计时，按照水质情况（主要是有机在污废水生物处理设计时，按照水质情况（主要是有机物的浓度）可利用不同的生长阶段的微生物处理污

7、废水。物的浓度）可利用不同的生长阶段的微生物处理污废水。 常规的活性污泥法利用生长速率下降阶段的微生物，包常规的活性污泥法利用生长速率下降阶段的微生物，包括括减速期、静止期减速期、静止期的微生物；生物吸附法利用生长速率下降的微生物；生物吸附法利用生长速率下降阶段（静止期）的微生物；高负荷活性污泥法利用生长速率阶段（静止期）的微生物；高负荷活性污泥法利用生长速率上升阶段（对数期）和生长速率下降阶段（减速期）的微生上升阶段（对数期）和生长速率下降阶段（减速期）的微生物；可生化性差的污废水，则用延时曝气法处理，即利用内物；可生化性差的污废水，则用延时曝气法处理，即利用内源呼吸阶段（衰亡期）的微生物处

8、理。源呼吸阶段（衰亡期）的微生物处理。微生物降解糖类的微生物降解脂肪的微生物降解脂肪胞外水解酶脂肪酸甘油丙酮酸CO2 、H2 O微生物有氧无氧CO2 、H2 0，降解彻底有机酸、醇、CO2 ，降解不彻底甲烷发酵四阶段发酵理论：四阶段发酵理论： 第一阶段第一阶段:水解和发酵性性细菌群将复杂有机物如纤维素、淀粉水解和发酵性性细菌群将复杂有机物如纤维素、淀粉 等水解为单糖后，再酵解为丙酮酸；蛋白质水解为氨等水解为单糖后，再酵解为丙酮酸；蛋白质水解为氨 基酸，脱基酸，脱 氨基成有机酸和氨；脂质水解为各种低级氨基成有机酸和氨；脂质水解为各种低级 脂肪酸和醇。脂肪酸和醇。 第二阶段：产氢和产乙酸细菌群把第

9、一阶段的产物进一步分解第二阶段：产氢和产乙酸细菌群把第一阶段的产物进一步分解 为乙酸和氢气。为乙酸和氢气。 第三阶段：微生物是两组生理性质不同的专性厌氧产甲烷菌群。第三阶段：微生物是两组生理性质不同的专性厌氧产甲烷菌群。 一组将氢气和二氧化碳合成甲烷，或一氧化碳和氢一组将氢气和二氧化碳合成甲烷，或一氧化碳和氢 气合成甲烷；另一组是将乙酸脱羧生成甲烷和二氧化气合成甲烷；另一组是将乙酸脱羧生成甲烷和二氧化 碳，或利用甲酸、甲醇及甲基胺裂解为甲烷。碳，或利用甲酸、甲醇及甲基胺裂解为甲烷。 第四阶段：同型产乙酸阶段。同型产乙酸细菌将第四阶段：同型产乙酸阶段。同型产乙酸细菌将H2 和和CO2 转化为乙转化为乙 酸的过程酸的过程 微生物脱氮除磷脱氮原理： 利用好氧段经硝化作用，由亚硝化细菌和硝化细菌的协同作用，将NH3 转化为NO-2 和NO-3 。再利用缺氧段经反硝化细菌将NO-2 -N和NO-3 -N还原为N2 ，溢出水面释放到大气。（可采用A/O、A2 /O、SBR)除磷原理： 聚磷菌（好氧时大量吸收磷酸盐合成自身核酸和ATP，能够逆浓度梯度过量吸磷合成贮能的多聚磷酸盐颗粒与体内，供其内源呼吸用）创造厌氧、好氧、缺氧环境，先在含磷废水中厌氧放磷，然后再好氧条件下过量吸磷，通过排泥从废水中除磷。 谢谢聆听！谢谢聆听！