第三节污染物质的生物富集、放大和积累一、生物富集二、生物放大三、生物积累一、生物富集生物富集是指生物通过非吞食方式，从周围环境(水、土壤、大气)蓄积某种元素或难降解的物质，使其在机体内浓度超过周围环境中浓度的现象。生物富集用生物浓缩系数表示，即：BCF=cb／ce式中：BCF——生物浓缩系数；cb—某种元素或难降解物质在机体中的浓度；ce—某种元素或难降解物质在机体周围环境中的浓度一、生物富集生物浓缩系数可以是个位到万位级，甚至更高。其大小与下列三个方面的影响因素有关:在物质性质方面:降解性、脂溶性和水溶性。一般，降解性小、脂溶性高、水溶性低的物质，生物浓缩系数高；反之，则低。在生物特征方面:生物种类、大小、性别、器官、生物发育阶段等。在环境条件方面:温度、盐度、水硬度、pH值、氧含量和光照状况等。一般，重金属元素和许多氯化碳氢化合物、稠环、杂环等有机化合物具有很高的生物浓缩系数。一、生物富集从动力学观点来看，水生生物对水中难降解物质的富集速率，是生物对其吸收速率、消除速率及由生物机体质量增长引起的物质稀释速率的代数和。吸收速率(Ra)、消除速率(Re)及稀释速率(Rg)的表示式为：Ra=kacwRe=-kecfRg=-kgcf式中：ka、ke、kg——水生生物吸收、消除、生长的速率常数；cw、cf——水及生物体内的瞬时物质浓度。一、生物富集水生生物富集速率微分方程为：一、生物富集则水生生物富集速率方程为：一、生物富集水生生物对水中物质的富集是一个复杂过程。但是对于有较高脂溶性和较低水溶性的、以被动扩散通过生物膜的难降解有机物质，这一过程的机理可简示为该类物质在水和生物脂肪组织两相间的分配作用。人们以正辛醇作为水生生物脂肪组织代用品，发现这些有机物质在辛酪—水两相分配系数的对数(lgKow)与其在水生生物体中浓缩系数的对数(lgBCF)之间有良好的线性正相关关系。其通式为：二、生物放大生物放大是指在同一食物链上的高营养级生物，通过吞食低营养级生物蓄积某种元素或难降解物质，使其在机体内的浓度随营养级数提高而增大的现象。生物放大的程度也用生物浓缩系数表示。生物放大的结果，可使食物链上的高营养级生物体内这种元素或物质的浓度超过周围环境中的浓度。生物放大并不是在所有条件下都能发生。据文献报道，有些物质只能沿食物链传递，不能沿食物链放大；有些物质既不能沿食物链传递，也不能沿食物链放大。三、生物积累生物放大或生物富集是属于生物积累的一种情况。所谓生物积累，就是生物从周围环境(水、土壤、大气)和食物链蓄积某种元素或难降解物质，使其在机体中的浓度超过周围环境中浓度的现象。生物积累也用生物浓缩系数表示。三、生物积累以水生生物对某物质的生物积累而论．其微分速率方程可以表示为：此式表明，食物链上水生生物对某物质的积累速率等于从水中的吸收速率，从食物链上的吸收速率及其本身消除、稀释速率的代数和。三、生物积累三、生物积累第五章生物体内污染物质的运动过程及毒性第四节污染物质的生物转化一、生物转化中的酶酶催化作用的特点在于：第一，催化专一性高。一种酶只能对一种底物或一类底物起催化作用，而促进一定的反应，生成一定的代谢产物。如脲酶仅能催化尿素水解：第二，酶催化效率高。例如，蔗糖酶催化蔗糖水解的速率较强酸催化速率高2X1012倍。0℃时过氧化氢酶催化过氧化氢分解的速率高于铁离子催化速率1X1010倍。一般，酶催化反应的速率比化学催化剂高107一1013倍。第三，酶催化需要温和的外界条件。酶催化作用一般要求温和的外界条件，如常温、常压、接近中性的酸碱度等。一、生物转化中的酶酶的种类很多，已知的酶有2X103多种。酶按照成分：分为单成分酶和双成分酶两大类。单成分酶：只含有蛋白质，如脲酶、蛋白酶。双成分酶：除含蛋白质外，还含有非蛋白质部分，前者称酶蛋白，后者称辅基或辅酶。在双成分酶催化反应时，一般是辅酶起着传递电子、原子或某些化学基团的功能，酶蛋白起着决定催化专一性和催化高效率的功能。因此，只有双成分酶的整体才具有酶的催化活性，而当酶蛋白与辅酶经分离后各自单独存在时则均失去相应作用。二、若干重要辅酶的功能1．FMN和FAD辅酶FMN和FAD分别是黄素单核苷酸和黄素腺嘌呤二核苷酸的缩写，结构式如图5—2二、若干重要辅酶的功能1．FMN和FAD二、若干重要辅酶的功能2．NAD+和NADP+辅酶NAD+和DADP+又分别称为辅酶I和辅酶Ⅱ，依次是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸的缩写，结构式如图5—3所示。二、若干重要辅酶的功能2．NAD+和NADP+二、若干重要辅酶的功能3．辅酶Q辅酶Q又称泛醌，简写CoQ，是某些氧化还原酶的辅酶