环境生物学复习题

一、 名词解释：1、环境生物学：研究受人类干预或破坏环境与生物相互作用规律及机理，并应用生物学理论和方法控制和治理环境污染，监测和评价环境质量，维护生态系统平衡，实现可持续发展的科学。是环境科学与生物学交叉学科.研究对象：人类引起环境污染和生态破坏。2、水体富营养化：大量的氮、磷等营养元素物质进入水体中，使水体中藻类等富有生物旺盛繁殖，从未破坏水体的生态平衡的现象。淡水发生“水华”，海水发生“赤潮” 3、生物圈：是指地球上的全部生物和一切适合于生物栖息的场所，它包括岩石圈的上层、全部水圈和大气圈的下层。4、诱发突变：是变异的一类，泛指利用各种物理化学诱变因素，人为引起细胞内（或病毒粒内）遗传物质的分子结构或数量突然发生的可遗传变化。5、微生物：微生物是一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称。6、基因工程：将一种生物DNA某个遗传密码片断连接到另外一种生物DNA链上，将DNA重组，导入受体细胞进行无性繁殖，基因得以表达，就可按照人类愿望，设计出新遗传物质并创造出新生物类型的生物科学技术。 7、土壤修复：是利用土壤中天然的微生物资源或人为投入目的菌株，甚至构建的特殊降解功能菌，加入到受污染的土壤中，将滞留的污染物快速降解和转化，使土壤恢复其天然功能。8、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。9、污染物转化：污染物在环境中通过物理的、化学的或生物的作用改变其形态或转变为另一种物质的过程。行为毒性：当一种污染物或其他因素（如温度、光照、辐射）使得动物一种行为改变超过正常变化的范围 。10、环境激素：具有动物和人体激素的活性，能干扰和破坏野生动物和人内分泌功能，导致野生动物繁殖障碍，甚至能诱发人类重大疾病的天然物质或人工合成的环境污染物11、共代谢：只有在初级能源物质存在时才能进行的有机化合物的生物降解过程。12、生物标志物：用于监测和评价能够导致生物有机体的生物化学和生理学改变的化学污染物。13、生物测试：系统地利用生物的反应测定一种或多种污染物或环境因素单独或联合存在时，所导致的影响或危害。14、活性污泥：微生物群体及它们所依附的有机物质和无机物质的总称。15、生态工程：人工设计的、以生物种群为主要结构组分、具有一定功能的、宏观的、人为参与调控的工程系统。16、生物修复：利用生物将土壤、地表及地下水或海洋中的危险性污染物现场去除或降解的工程系统。17、生物浓缩系数：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比值，可用以表示生物浓度的程度。18、抗氧化防御系统：在长期进化中，需氧生物发展防御过氧化损害的系统19、氧垂曲线：在河流受到大量有机物污染时，由于有机物这种氧化分解作用，水体溶解氧发生变化，随着污染源到河流下流一定距离内，溶解氧由高到低，再到原来溶解氧水平，可绘制成一条溶解氧下降曲线，称之为氧垂曲线。20、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所产生的生物学作用的总和。21、蓄积毒性作用：低于中毒阈剂量的外来化合物，反复多次对与机体持续接触，经一定时间后使机体出现明显的中毒表现22、指示生物：是指环境中队某些物质能产生各种反应或信息而被用来监测和评价环境质量的现状和变化的生物。23、BOD：水中有机物由于微生物的生化作用进行氧化分解，使之无机化或气体化时所消耗水中溶解氧的总数量，即生化需氧量。24、生物降解：复杂的有机物质被生物降解成为低分子量产物的过程25、分批培养：指的是一次投料一次接种一次收获的间歇式培养方式。分批培养所培养的细胞，通常是经过停止期、对数期、静止期的生长过程。将静止期的细胞移植于新的培养基中再反复继续生长循环。在分批式培养过程中，可分为延滞期、对数生长期、减速期、平稳期和衰退期等五个阶段。 26、微生物变异：指微生物在某种外因或内因的作用下，引起遗传物质机构和数量的改变，即遗传型的改变，导致微生物子代的表型特征发生较大的差异。其特点是在群体中只以极低的几率出现，性状变化幅度大，而且变化后的新性状是稳定可遗传的。二、填空（每空1分，共20分）1、 污染物在环境中的迁移方式主要有 机械迁移 、 物理-化学迁移、 生物迁移 2、 污染物在水体中转化的主要途径有 氧化还原作用 、 配合作用 、 生物降解 作用。3、 环境污染物透过生物膜的生物转运过程，主要分为 被动转运、特殊转运 和 胞饮作用 三种形式。4、 大多数动物对污染物的吸收主要通过 呼吸系统吸收 、 消化管吸收 、 皮肤吸收 三条途径。5、 污染物对生物的不利影响最先作用于 细胞膜 。6、 污染物进入机体后导致的生物化学变化包括： 防护性 反应和 非防护性 反应。7、 酶抑制作用可分为 可逆 和 不可逆 抑制作用两大类。8、 多种化学污染物的联合作用通常分为协同作用、 相加作用 、 独立作用 和 拮抗作用 4种类型。9、 环境效应按环境变化的性质可分为 环境生物效应 、 环境化学效应、 环境物理效应 10、 污染物进入环境的途径包括： 自然界释放 、 人类活动过程中的无意释放 和人类活动过程中故意应用。11、 环境中微生物对金属的转化，主要是通过 氧化还原 和 甲基化 作用12、 环境激素主要包括 天然激素和合成激素 、 植物雌激素 、和具有雌激素活性的环境化学物质等三类。13、 影响生物测试结果的主要因素有： 受试生物 、 试验条件 和不同的实验室。14、 水污染的生物监测方法有：水污染的 细菌学监测 ；浮游生物监测法；底栖大型无脊椎动物监测法和 微型生物群路 监测法。15、 污染物对群落的影响表现在：污染物可导致群落 组成 和 结构 的改变。16、 环境污染的“三致作用”是指环境污染具有使人或哺乳动物致癌、 致畸 和 致突变 的作用。17、 毒性试验常用参数EC50和IC50分别表示 能引起50%受试生物的某种效应变化的浓度 和 能引起受试生物的某种效应50%抑制的浓度 现代生物技术的核心基础是 基因工程 。18、菌种保存的条件（ 低温、干燥、缺氧、避光、缺乏营养 ）等19、污染土壤的化学物质有（重金属类、放射性物质、化学肥料、有机物质、化学农药）20、原核微生物有（真细菌、古生菌、放线菌、蓝细菌、支原体、衣原体、立克次氏体） 。21、好氧活性污泥处理工艺流程（推流式曝气法，完全混合式曝气法，接触氧化稳定法，分段布水推流式曝气法，氧化沟式活性污泥法）22、按衣壳粒排列不同，病毒三种对称构（型螺旋对称、多面体对称、复合对称）。23、水中微生物的来源：藻类、原生动物、轮虫、线虫、甲壳类等。三、简答题（每题7分，共42分）1、简述微生物对金属汞、砷的生物转化。答：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。2、污染物在细胞水平上的影响有哪些？答：1)、对细胞膜的影响。首先，污染物引起膜脂的过氧化作用导致细胞膜的损伤。其次，污染物可影响细胞膜的离子通透性。再者，污染物与细胞膜上的受体结合，干扰受体正常的生理功能。2)、对细胞器的影响。a线粒体。 污染物可以引起细胞线粒体膜和嵴的形态结构的改变，而且影响线粒体的氧化磷酸化和电子传递功能。b光面内质网 污染物经代谢活化产生自由基，可导致内质网结构和微粒体膜的一些重要组分如混合功能氧化酶的破坏。c粗糙内质网 多种结构的化学致癌物，能引起粗糙内质网上的核糖体脱落，导致蛋白质合成控制的改变。3、生物监测与化学测试相比有哪些优点？存在哪些不足？答：优点：能直接反应环境质量对生态系统的影响。 不需要购置昂贵的仪器及进行仪器保养和维修。 可大面积或长距离内密集布点。缺点：反应不够迅速，无法精确检测某些污染物的含量，精度不高。 易受环境因素的影响，如季节和地理环境等。4、好氧生物处理与厌氧生物处理有哪些主要区别？答：（1）起作用的微生物群种不同 （2）产物不同 （3）反应速度不同 好氧分解速度快，厌氧分解转化速度慢，效率低，时间长（4）对环境条件要求不同 好氧生物处理要求充足供氧，对其它环境条件要求不太严格；厌氧生物处理要求绝对厌氧环境，对其它环境条件（如pH值，温度等）要求甚严，一般要求有机物浓度>1000mg/l。（5）受氢体不同。好氧生物以分子态氧为受氢体，厌氧生物以化合态盐、碳、硫、氮为受氢体5、请叙述基因工程的基本过程以及所涉及的重要工具酶。答：基本过程：1.制备目的基因 2.选择合适的载体，将目的基因与载体相连接生成重组DNA分子 3.将重组DNA分子导入受体 4.对目的基因的筛选和检测 5.目的基因在受体细胞的表达重要工具酶：限制性内切酶、 DNA连接酶6、什么是水体自净？自净过程中主要发生了哪些作用？可根据哪些指标判断水体自净程度？答：受污染的水质自然地恢复原样的现象成为水体自净发生的作用：物理作用：稀释、沉降 化学作用：氧化、还原、凝聚 生物作用判断指标：1.有机物的浓度 2.生物的相 3.溶解氧的浓度7、简述污染物对生物大分子的影响。答：污染物及其活性代谢产物可直接与生物大分子反应，共价结合，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，产生毒效应8、在生物测试中，受试生物一般应符合哪些条件？答：1. 受试生物对试验毒物或因子具有敏感性2.受试生物应具有广泛的地理分布和足够的数量，并在全年中在某一实际区域范围内可获得3.受试生物应是生态系统的重要组成，具有重大的生态学价值4.在实验室内易于培养和繁殖5受试生物应具有丰富的生物学背景资料，人们已经清楚了解受试生物的生活史、生长、发育、生理代谢等6.受试生物对试验毒物或因子的反应能够被测定，并具有一套标准的测定方法或技术7.受试生物应具有重要的经济价值和旅游价值，应考虑人类食物链的联系9、厌氧生物处理废水的原理是什么？简述厌氧发酵的生化过程。答：原理：利用厌氧微生物在缺氧并且在所需要的营养条件和环境条件下分解有机污染物，产生甲烷和二氧化碳。生活过程：1.水解阶段 2.酸化阶段 3.甲烷化阶段10、微生物的哪些特点使其在环境污染处理过程中起着不可替代的作用？答：1.微生物个体微小，比表面积大，代谢速率快2.微生物种类繁多，分布广泛，代谢类型多样3.微生物具有多种降解酶4.微生物繁殖快，易变异，适应性强5.微生物具有巨大的降解能力6.微生物的共代谢作用11、什么是生物修复技术的理论基础？它具有哪些特点？ 特点：与物理、化学处理处理技术相比，生物修复技术投资费用省，对环境影响小，能有效降低污染物浓度，适用于其他技术难以应用的场地，微生物对环境的要求比较苛刻。12、化能自养或称化能无机营养： 能源来自还原态无机化合物氧化所产生的化学能，碳源是二氧化碳或碳酸盐，可在完全是无机物的环境中生长。按被氧化的无机物种类，可分为： (1)硝化细菌 氧化氨(铵盐)或亚硝酸获得能量，同化二氧化碳。 (2)硫化细菌 氧化还原态无机硫化物(H2S、S等)获得能量同化二氧化碳。 (3)铁细菌 通过氧化Fe2+为Fe3+来获取能量并同化二氧化碳。 (4)氢细菌 氢细菌属具氢化酶，能从氢的氧化获取能量来同化二氧化碳：许多化能异养型的细菌也能氧化氢并从个获得能量，但不能以二氧化碳作为主要碳源。 13、生态系统的组成：（一）非生物环境 ：包括参加物质循环的无机元素和化合物，联系生物和非生物成分的有机物质（如蛋白质、糖类、脂类和腐殖质等）和气候或其他物理条件（如温度、压力）。 （二） 生产者 ：指能利用简单的无机物质制造食物的自养生物，主要包括所有绿色植物、蓝绿藻和少数化能合成细菌等自养生物。（三）消费者 ：是针对生产者而言，即它们不能从无机物质制造有机物质，而是直接或间接地依赖于生产者所制造的有机物质，因此属于异养生物。（四）分解者 ：是异养生物，它们分解动植物的残体、粪便和各种复杂的有机化合物，吸收某些分解产物，最终能将有机物分解为简单的无机物，而这些无机物参与物质循环后可被自养生物重新利用。分解者主要是细菌和真菌。四、问答题（18分）1、水体富营养化造成的环境问题日益突出，试分析水体富营养化形成的原因及产生的不良后果，并结合你所学知识谈谈防治水体富营养化的措施。答：原因：由于人类的活动，将大量工业废水和生活污水以及农田径流中的植物营养物质排入湖泊、水库、河口、海湾等缓流水体。不良后果：水生生物特别是藻类将大量繁殖，形成水华现象，藻类遮蔽阳光，使水底生植物因光合作用受到阻碍而死去，使生物量的种群种类数量发生改变，破坏了水体的生态平衡。大量死亡的水生生物沉积到湖底，被微生物分解，消耗大量的溶解氧，使水体溶解氧含量急剧降低，水质恶化，以致影响到鱼类的生存；一些腐败后放出氮、磷等植物的营养物质，从而又大大加速了水体的富营养化过程。这样年深月久，造成恶性循环，使水体严重变质。防治措施：1.首先应控制营养物质进入水体。2.治理富营养化水体。如：采取疏浚底泥，去除水草和藻类，引入低营养水稀释和实行人工曝气等措施。3.生物防治，如引入大型挺水植物与藻类竞争、养殖捕食藻类的鱼等抑制藻类繁殖生长。五、问答：1、简述水体自净过程答：受污染的水质自然的回复原样的现象称为自净作用。有机污染物的浓度由高变低，生物相发生一系列变化：首先，异氧细菌迅速氧化分解有机污染物而大量增殖，出现数量高峰；然后是以细菌为食料的原生动物出现数量高峰；再后是由于有机物矿化，利于藻类的生长，而出现藻类的生长高峰。溶解氧浓度随着有机物被微生物氧化分解而大量消耗，很快降到最低点；随后，由于有机污染物的无机化和藻类的光和作用及其他好氧微生物数量的下降，溶解氧又渐渐恢复到原来的水平，于是水体恢复到了原来的状态。 2、生物污染指标：一般以微生物总数和大肠杆菌群数这两个指标来检测生物污染的程度，特殊情况需进行病原体检测。（1）细菌总数：水体污染：1mL自来水细菌总数大于100个，空气污染指标：1m3空气中细菌总数为500-1000个以上（2）大肠菌群数：大肠杆菌1L自来水不能超过3个。3环境生物学研究对象：研究生物与受人类干扰环境之间的相互关系。这里的人类干扰包括两个方面：一是指人类活动对生态系统造成的污染；二是指人类活动对生态系统的影响和破坏，即对自然资源的不合理利用。4为什么说土壤是天然的培养基因为土壤具有微生物所必需的 营养和微生物生长繁殖及生命活动所需的各种条件：营养：土壤中有大量的动、植物残体，植物根系和分泌物，还有人和动物的排泄物，有丰富的无机物和微量元素。Ph：土壤ph范围在3.5-8.5之间，多数在5.5-8.5之间，适合大多数微生物的生长需要。氧气和水：土壤具有团粒结构，有无数小孔隙为土壤创造通气条件，小孔隙还起毛细血管的作用，具有保水性，为微生物提供水分。渗透压：土壤渗透压对土壤是等渗或低渗，有利于微生物摄取营养温度：土壤保温性较强，四季温度变化不大保护层：几毫米厚的表层土石保护层，使土壤的微生物免遭太阳光中紫外辐射的直接照射而死。所以说：土壤是天然的培养基5、氧化塘处理废水的特点：氧化塘又称稳定塘，是利用藻类和细菌两类生物间功能上的协同作用处理污水的一种生态系统。其特点是：构筑物简单，能源消耗少，运转管理方便。6、生物修复特点：1）生物修复：利用生物（天然的或接种的），将土壤、地表及地下水或海洋中危险性污染物现场去除或降解的工程技术系统。2）生物修复特点 ：优：具投入低、效果好、不产生副作用。缺：1、 不能降解所有污染物;2、 污染物浓度过低, 无法正常降解;9个押题点1 . 污染物在环境中的迁移方式，转化方式，影响因素及举例？答：迁移是位置变换，转化是性质的改变。迁移方式：机械迁移，物理化学迁移，生物迁移。生物迁移的动力：生物的生理代谢。转化方式：物理转化，化学转化，生物转化。生物转化：外源化合物（相，产生活性基因）一级代谢物（有害作用）（排出体外）（相）二级代谢物排出体外影响因素：a内部因素 b外部因素举例：大气中的碳氧化合物（HC）和氮氧化合物（NOx）等气态污染物（一次污染物）在阳光（紫外线）作用下发生化学反应生成O3、PAN及其他类似的氧化性物质（二次污染物）。水体中的氧化还原类型，氧气充足（湖面），分解产物为H2O、CO2、NO3-、SO2(2-)等；而（水底）缺氧分解为NH3、H2S和CH4，造成水质恶化。2. 污染物的吸收。结合吸收，消化部分，主要动物的吸收，吸收消化部位，几种方式，影响因素影响因素：污染物性质，环境条件。动物吸收方式：呼吸系统吸收：呼吸道肺血液消化系统吸收：（影响因素：pH，溶解性消化作用强度） 主要部位：胃和小肠皮肤吸收：通过角质、皮质、汗腺。 影响因素：皮质完整与否，不同部位的皮肤；接触面积、时间、温度；污染物本身理化性质。3.污染物的转化。相，相反应（举例）生物转化：外源化合物进入生物机体后在相关酶系统的催化下代谢变化的过程外源化合物（相，产生活性基因）一级代谢物（有害作用）（排出体外）（相）二级代谢物排出体外相反应：改变外源化合物的化学结构，形成活性基因，或进一步使其暴露，产生一级代谢产物。氧化反应微粒体的氧化（在微粒体内氧化）：脂肪族烃基氧化；芳香族烃基氧化；胺氨，环氧化；硫氧化；磷氧化。 非微粒体氧化：二胺的氧化；醇醛的氧化。还原反应微粒体还原：硝基还原；偶氮还原；还原性脱卤。非微粒体还原：醇醛酮的还原；氮氧化物的还原。水解反应：脂、糖、酰胺类水解。相反应（结合反应）：在酶的作用下使一级代谢产物与细胞内物质结合的反应，可是某些有毒化合物功能团失活，减轻甚至祛除其毒性。反应可以降低甚至消除有毒化合物的毒性，还可以排出有毒物质，但消耗能量。以及代谢产物为受体，细胞内原有物质为供体。类型：（葡萄糖醛）酸化，硫酸化，甲基化，乙酰化。4.生物浓缩。浓缩稀疏的获得方式（多种方法的利弊）水中生物的简化模型？生物浓缩（富集）：生物机体从环境中蓄积某种元素或难分解的化合物，使生物体内该种元素或化合物浓度超过环境中的该物质浓度的现象。浓缩系数：生物有机体内某元素或难分解化合物与其在环境中的浓度之比。浓缩系数应指定在一定时期，一定器官。浓缩系数=（生物体内浓度）/（环境介质中的浓度）获得方式：自然（真实）环境中的实测；实验室模拟培养实测。影响因素：样本数量、样本状态。5.生物对环境污染物作用的双重性（举例）？（1）生物引起的环境污染：a环境中的病原微生物。霍乱弧菌对饮水的污染易导致霍乱暴发流行 ； b水体富营养化赤潮，水华；c微生物代谢产物环境污染肉毒梭菌产生的肉毒毒素属剧毒物质，易引发食物中毒（2）生物对环境的净化：a对有机物的生物降解分解者对粪便尸体的分解作用；b重金属的生物转化汞砷硒的氧化、还原和甲基化7.污染物对生物群体和个体的影响：（1）对种群的影响：a对种群结构的影响：种群密度下降性比和年龄结构改变b对种群数量影响c对群落结构影响：引起优先种的变化，耐污种易成为优势种d对群落功能的影响e对物种多样性的影响。（2）对个体的影响：a死亡：在一定的剂量和浓度作用下污染物可引起死亡b对行为的影响：影响水生物的回避行为、捕食行为、警惕行为等，还会导致鸟类的姿态效应改变、对领地的失控、不能照顾后代。c对繁殖的影响：减少生殖细胞数量、降低活性，影响胚胎发育幼体成长d对生长和发育的影响：环境污染可影响生物体的摄食率和生理代谢的危害，导致生长和发育障碍。8污染物对细胞、分子水平的影响？（1）细胞结构和功能的改变对细胞膜的影响：a引起细胞膜脂过氧化作用导致细胞膜损伤；b影响细胞膜的离子通透性；c与细胞膜受体结合，干扰受体正常功能。对细胞器的影响：a引起线粒体膜和脊形态结构的变化，影响氧化磷酸和电子传递功能；b影响污染物活化代谢产生自由基，导致内质网结构和微粒体模的一些重要组分破坏；c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；d影响微管微丝高尔基体等其他细胞器。（2）对分子水平的影响对酶的影响：诱导作用，污染物是酶的合成速度增加或降低酶蛋白的分解；抑制作用，污染物与酶的中心基团结合抑制酶的活性。对蛋白质的影响：氨基酸的活性基团与污染物发生反应，导致蛋白质化学损伤；对核酸的影响：污染物与DNA形成加合物，引起基因突变。9. 生物测试与生物监测的利与弊：生物测试：定义：利用生物反应鉴定一种（或多种）污染物单独（或联合）存在时造成的影响与危害。生物的反应是一个长期的综合结果。测试的条件：（1）具有敏感型（2）广泛性，代表性，易获得（3）生态系统的重要成员（4）易培养人工条件下正常繁殖（5）对被测生物有基本了解（6）试验效应能被测定（7）是食物链的成员。弊：生物实验重现性差，标准化使实验结果易于重现，生物监测：是利用生物个体，种群和群落对环境污染或变化所产生的反应阐明环境污染的状况，从生物学角度为环境质量的检测和评价提供依据。特点：能直接反应出环境质量对生态系统的影响，能中和反应环境质量状况；具有连续监测的功能；监测灵敏度高；价格低廉，不需要购置昂贵的仪器，不需要繁琐的仪器保养等工作；可以大面积或较长距离内密集布点；甚至在边缘的地区也能布点进行监测。10.急性毒性试验（1）实验材料的选择：:a对实验毒性或因子具有敏感性b.分布广数量多易获得易培养c是生态系统的重要组成，具有重大的生态学价值d反应可被测试e对受试生物有准确的了解f与人类有食物链联系g生活史周期更合适h易于培养的繁殖（2）实验条件（3）实验致死浓度（LC50）的测定