《环境生物学》-孔繁翔-课后习题答案

第一章 环境污染的生物效应 P671.概念解释环境污染：有害物质或因子进入环境，并在环境中扩散、迁移、转化，使环境系统的结构和功能发生改变，对人类以及其它生物的生存和发展产生不利影响的现象。P21环境生物效应：各种环境因素变化而导致生态系统变异的效果。P22污染源：向环境排放有害物质或对环境产生有害物质的场所、设备和装置。或造成环境污染的污染物发生源。P23污染物：进入环境后使环境的正常组成结构、状态和性质发生变化，直接或间接有害于人类生存和发展的物质，是造成环境污染的重要物质组成。P24优先控制污染物：由于有毒物质品种繁多，不可能对每一种污染物都制定控制标准，因而提出的在众多污染物中筛选出潜在危险大的作为优先研究和控制的对象。P26污染物形态：环境中污染物的外部形状、化学组成和内部结构的表现形式。P30污染物迁移：污染物在环境中发生的空间位置的移动及其引起的富集、分散、消失的过程。P28污染物转化：污染物在环境中通过物理、化学或生物的作用改变形态或转变为另一种物质的过程。P342.污染物在环境中的迁移方式和转化途径。P28，34-35迁移方式：机械迁移（水、气、重力）；物理化学迁移（最重要的形式）；生物迁移（吸收、代谢、生长、死亡等）。转化途径（转化形式有物理、化学、生物转化）在大气中，以光化学氧化、催化氧化反应为主；在水体中，氧化还原作用，配合作用，生物降解作用；在土壤中，生物降解为主。3.什么是生物转运？污染物透过细胞膜的方式。P38-39生物转运：环境污染物经各种途径和方式同生物机体接触而被吸收、分布和排泄等过程的总称。方式：被动转运（简单扩散和滤过）；特殊转运（主动运输和易化扩散）；胞饮作用（吞噬作用）。4.什么是污染物在体内的的生物转化？生物转化过程和主要反应。P43-50污染物在体内的的生物转化：外源化合物进入生物机体后在有关酶系统的催化作用下的代谢变化过程。过程：一般分为I、II两个连续的作用过程。在过程I（相I反应）中，外源化合物在有关酶系统的催化下经由氧化、还原或水解反应改变其化学结构，形成某些活性基团或进一步使这些活性基团暴露。在过程II（又称相II反应）中，相I反应产生的一级代谢物在另外的一些酶系统催化下通过上述活性基团与细胞内的某些化合物结合，生成结合产物，极性有所增强，利于排出。主要反应：相I反应：氧化反应，还原反应，水解反应；相II反应：葡萄糖醛酸化，硫酸化，甲基化等等。相II反应：又叫结合反应，指在酶的催化下，外源化合物的相I反应产物或带某些基团的外源化合物与细胞内物质的结合反应。（加）MFO的组成和作用：由细胞色素P450、NADPH细胞色素P450还原酶和磷脂组成，具有代谢非极性的亲脂性有机化合物的作用。（加）5.什么是生物浓缩、生物积累、生物放大、浓缩系数，生物浓缩的机理。P51，52，54，56生物浓缩：生物机体或处于同一营养级上的许多生物种群，从周围环境中蓄积某种元素或难分解的化合物，使生物体内该物质的浓度超过环境中的浓度的现象。生物积累：生物在其整个代谢活跃期通过吸收、吸附、吞食等各种过程，从周围环境中蓄积某种元素或难分解的化合物，以致随着生长发育，浓缩系数不断增大的现象。生物放大：在生态系统中，由于高营养级生物以低营养级生物为食物，某种元素或难分解化合物在生物机体中的浓度随着营养级的提高而逐步增大的现象。浓缩系数：BCF，指生物体内某种元素或难分解的化合物的浓度同它所生存的环境中该物质的浓度的比值。（可用以表示生物浓缩的程度）机理：污染物通过生物呼吸、食物和皮肤吸收等多种途径进入生物体内，然后通过血液循环分散至生物体的各个部位，被生物的多种器官和组织吸收浓缩。生物各种器官和组织对某污染物的浓缩程度，取决于该物质在血液中的浓度，生物组织与血液对该物质的亲合性的差异以及生物组织对该物质的代谢。6.生物对环境有哪些污染效应？其污染后果如何？P59-62（略）生物污染：对人和生物有害的微生物、寄生虫等病原体和变应原等污染水、气、土壤和食品，影响生物产量和质量，危害人类健康，这类污染称为生物污染。（附加）生物对环境的污染效应有：病原微生物使人、家禽、家畜和植物致病；水体富营养化影响水体外观、气味、水生生物，产生毒素，污染饮用水；微生物代谢物污染，如H2S气体难闻且使人中毒，酸性矿水危害周围生物，硝酸和亚硝酸致病致癌，微生物毒素污染食品。7.阐述微生物对金属汞、砷的生物转化。汞Hg：在有氧条件下，某些细菌使元素汞氧化或使二价汞还原为元素汞；在甲基钴氨素参与下使汞甲基化；汞的甲基化与其脱甲基化过程保持动态平衡。砷As：某些细菌氧化亚砷酸盐为砷酸盐，毒性减弱；在土壤中三价砷氧化为五价；霉菌使砷化物甲基化形成剧毒的三甲基砷。第二章 污染物对生物的影响 P931.何谓酶的诱导和抑制作用？举例说明污染物对酶的诱导和抑制作用。P70-76诱导作用：污染物使酶的合成速度增加或降低酶蛋白的分解。举例：被多氯联苯和多环芳烃污染的河水对鱼的混合功能氧化酶（CYP1A1）具有诱导作用。抑制作用：污染物与酶的中心功能基团结合而抑制酶的活性。举例：DDT对Na+/K+ ATPase（腺三磷酶）和Mg-ATPase有抑制作用。2.阐述污染物对生物大分子的影响。P77-80（略答）污染物及其活性代谢物可直接与生物大分子反应，共价结合（蛋白质、核酸、脂肪酸等），导致生物大分子的化学性损伤，从而影响生物大分子的功能，引起一系列生物学反应，产生毒性效应。抑制生物大分子的合成。3.污染物在细胞水平上的影响有哪些？P81-82表现为对细胞结构和功能的改变：引起细胞膜脂过氧化作用导致细胞膜损伤；影响细胞膜的离子通透性；与细胞膜上受体结合，干扰受体正常生理功能（细胞膜）。引起线粒体膜和嵴形态结构的改变，影响氧化磷酸化和电子传递功能；污染物经代谢活化产生自由基，导致内质网结构和微粒体膜的一些重要组分（如MFO）的破坏；阻碍叶绿素合成，加速叶绿素分解，破坏叶绿体超微结构，影响光合作用；影响微管、微丝、高尔基体等其他细胞器（细胞器）。4.什么是靶器官？污染物对生物组织器官的影响。P82-83靶器官：污染物进入机体后，对各器官并不产生同样的毒作用，而只对部分器官产生直接毒作用，这些器官称为靶器官。影响：植物吸收大气污染物后，导致叶组织的坏死，表现为叶面出现点、片伤害斑，造成叶、蕾、花、果等器官的脱落；农药污染也能对植物器官和组织产生影响。对动物组织器官的影响较为复杂，如Pb损害造血器官和神经系统，Cd影响肝脏和肾脏，引起骨痛病；Hg引起水俣病，影响神经系统。5.什么是行为毒性？污染物对水生生物行为的影响。P84（略）行为毒性：当一种污染物或其他因素（温度、光照、辐射等）使得动物一种行为改变超过正常变化的范围时，产生行为毒性。影响：影响回避行为，使生物的分布区系改变，打乱原有的生态系统系统平衡；影响捕食行为，造成获得的资源减少，进一步导致生物发育和繁殖受阻；影响学习行为；影响警惕行为，增加生物死亡率，导致种群数量下降；影响社会行为。对鸟类（有机磷农药）：姿态效应的改变，对领地的失控，不能照顾后代等。（加）6.环境激素有哪几类？环境激素的危害。P87-88环境激素：环境中存在一些天然物质和人工合成的环境污染物具有动物和人体激素的活性，这些物质能干扰和破坏野生动物和人的内分泌功能，导致野生动物繁殖障碍，甚至能诱发人类的重大疾病，这些物质被称为环境激素。（此题中可略去）种类：天然雌激素和合成雌激素；植物雌激素；具有雌激素活性的环境化学物质。危害：可使野生动物的性发育和雄性生殖器异常；使鱼类等发生性逆转，导致繁殖成功率下降；引起人体多种形式的雄性生殖系统发育障碍；与人类许多重大疾病的发生有关。7.何谓优势种？敏感种？种的多样性？P90-91优势种：在群落中优势度大的物种。敏感种：对环境条件变化反应敏感的物种。种的多样性：群落中物种的数目（丰富度）和各物种的相对密度（群落的异质性）。8.何谓协同作用、相加作用、独立作用、拮抗作用？P92-93协同作用：两种或两种以上化学污染物同时或数分钟内先后与机体接触，其对机体产生的生物学作用强度远远超过它们分别单独与机体接触时的生物学作用的总和。相加作用：多种化学污染物混合所产生的生物学作用强度等于其中各化学污染物分别产生的作用强度的总和。独立作用：多种化学污染物各自对机体产生毒性作用的机理不同，互不影响。拮抗作用：两种或两种以上的化学污染物同时或数分钟内先后输入机体，其中一种化学污染物可干扰另一种化学污染物原有的生物学作用，使其减弱，或两种化学污染物相互干扰，使混合物的生物作用或毒性作用的强度低于任何一种单独输入机体的作用强度。9.什么是抗氧化防御系统？其作用是什么？P72需氧生物在长期进化中发展出的防御过氧化损害的系统。（由GSH，VC，VE，GPx，SOD，Ct等组成）作用：控制由体内代谢产生的活性氧，消除活性氧对机体的伤害作用；在一定范围内清除氧化还原循环产生的大量活性氧。第三章 污染物的生物效应检测 P1371.什么是生物测试？生物测试的基本类型。P95-97（略）指系统地利用生物的反应测定一种或多种污染物或环境要素单独或联合存在时，所导致的影响或危害。基本类型：短期生物测试、中期生物测试、长期生物测试。2.受试生物的选择条件。P97对试验毒物或因子具有敏感性；地理分布广泛，数量多，易获得；具有重大生态学价值；易于培养和繁殖；生物学背景资料丰富，已被清楚了解；对试验毒物或因子的反应能被测定，并有标准测定方法或技术；具有重要经济价值和旅游价值并考虑与人类食物链的联系；考虑受试生物的个体大小和生活史长短；考虑是否曾经受污染；等。（选其中几个）3.半数致死剂量、蓄积系数、最大无作用剂量和最小有作用剂量。P100，101，109半数致死剂量：LC50，能引起一群动物的50%死亡的最低剂量。蓄积系数：分次给受试物后引起50%受试动物出现某种毒效应的总剂量（LD50（n）与一次给受试物后引起50%受试动物出现同一效应的剂量（LD50（1）的比值，即蓄积系数K=LD50（n）/ LD50（1）最大无作用剂量：化学物在一定时间内，按一定方式与机体接触，按一定检测方法或观察指标，不能观察到任何损害作用的最高剂量。最小有作用剂量：能使机体发生某种异常变化所需的最小剂量（即，能使机体开始出现某种毒性反应的最低剂量）。4.急性毒性试验和慢性毒性试验的一般程序。P104，107急性：选择受试生物；预试验及确定剂量组；染毒方式；观察指标；确定LD50；试验结果评价。慢性：选定试验动物并分组；确定染毒剂量和实验期限；选定染毒途径；观察指标；试验评价。5.致突变、致畸效应和致癌效应的基本概念。P114，124，128致突变：某些物质引起生物体的遗传物质发生基因结构改变的作用。致畸效应：致畸物通过母体作用于胚胎而引起胎儿畸形的现象。致癌效应：环境中的物理、化学、生物等因素作用于生物体引起生物体发生肿瘤的作用。6.致畸物的致畸作用具有什么毒理学特点？这些特点在致畸试验中有什么意义？P124-128毒理学特点：胚胎与致畸物发生接触时，可因胚胎所处的发育阶段不同而呈现不同敏感性；种属差异在致畸作用中较为明显，不同种系的动物呈现不同的敏感性。意义：同种动物重复试验和多种动物实验结果的一致性才可对受试物的致畸作用有助于作出比较可靠的结论；由于动物的种系间存在差异，不能根据一种动物的致畸性而简单推论对人类一定具有致畸作用。7.微宇宙的基本概念，举例说明微宇宙试验的设计。P132（略）微宇宙：是自然生态系统的一部分，包含生物和非生物的组成及其过程，能提供自然生态系统的群落结构和功能。标准化水生微宇宙设计举例：时间（64天）；实验容器（4L广口瓶）；实验生物（10种藻类，4种无脊椎动物，1种细菌）；环境条件（温度、光照、pH等）第四章 环境质量的生物监测与生物评价 P1921.生物检测与化学测试相比有哪些优点？存在哪些不足？P140优点：能直接反映出环境质量对生态系统的影响；能综合反映环境质量状况；具有连续监测的功能；监测灵敏度高；价格低廉，不需购置昂贵的精密仪器；不需要繁琐的仪器保养及维修等工作；可以在大面积或较长距离内密集布点，甚至在边远地区也能布点进行监测。不足：不能像理化监测仪器那样迅速作出反应；不能像一起那样能精确地监测出环境中某些污染物的含量，生物监测通常只是反映各监测点的相对污染或变化水平。生物监测：利用生物个体、种群或群落对环境污染或变化的反应阐明环境污染状况，从生物学角度为环境质量的监测和评价提供依据。（加）2.大气污染的生物检测方法有哪些？P141-145指示植物；现场调查法；植物群落监测法；现场盆栽定点监测法；地衣、苔藓监测法；微核技术的应用；污染量指数法；大气污染的综合生态指标。3.水污染的生物监测方法有哪些？P147-157细菌学监测（通常以大肠菌群为指标）；浮游生物检验法；底栖大型无脊椎动物监测法；微型生物群落监测法。4.如何进行水环境的生物学评价？P157-163水体受到污染后，对生存于其中的生物产生影响，生物也对此做出不同的反应和变化，其反应和变化是水环境评价的良好指标，这是水环境质量的生物学评价的基本依据和原理。主要的评价方法有：一般描述对比法；指示生物法；污染生物系统；生物指数；种的多样性指数；生产力分析；残留量指数和富集系数。5.化学品生态风险评价的定义、基本内容和评价程序。P173-178定义：确定环境中的化学品对非人群生态系统不利影响的概率和大小，以及这些风险可接受程度的过程。基本内容：暴露评价、受体分析、危害评价、风险表征。评价程序：危害识别、暴露反应估算、暴露评价、风险表征。6.生物标志物的定义、种类以及在监测中的作用。P164-167定义：亚个体和个体水平上既可以测定污染物暴露水平，也可以测定污染物效应的生理和生化指标。种类：暴露生物标志物，效应生物标志物。作用：能在最早期阶段发现污染物的危害，起到预警系统的作用；预测污染物对另一个物种的影响更加准确和精确，可用低等物种来预测高等物种；可以反映特定环境中的生物体在生理上是否正常，起到环境诊断的作用；反应一般较为快速，通常在48h可表现出来。7.环境质量和生态环境质量以及它们的基本内涵。P138，139，170环境质量：在一个具体的环境内，环境的总体或环境的基本要素对人群的生存和繁衍及社会经济发展的适宜程度，是反映人类的具体要求而形成的对环境的性质及数量进行评定的一种概念。基本内涵：环境质量指自然环境质量和社会环境质量两个方面，包括物理的、化学的和生物的质量，又可具体划分为大气环境质量、水环境质量、土壤环境质量、生物环境质量等。生态环境质量：除人口种群以外的生态系统中不同层次的生物组成的生命系统在人为作用下所发生的好与坏的变化程度或总变化状态。基本内涵：生态环境质量是从生态系统的层次上，研究系统各组分，特别是有生命组分的质量变化规律和相互关系，以及人为作用下结构和功能的变化情况，从而评定其环境质量的优劣，其综合性很强。