污染生态学

1、污染生态学是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的相互关系规律。

2、1962年《寂静的春天》蕾切尔·卡逊

3、污染物：进入环境后使环境的正常组成发生直接或间接有害于生物生长、发育和繁殖的变化的物质。

4、污染物的分类：①按污染物的来源分，自然来源和人为来源地污染物。②按受污染影响的环境要素分，大气、水体和土壤污染物。③按污染物地形态分，气体、液体和固体污染物。

④按污染物的性质分，化学、物理、生物污染物。⑤按污染物在环境中物理、化学性状的变化分，一次和二次污染物。

5、污染物的性质：①一种物质成为污染物，必须在特定的环境中达到一定的数量或浓度，并持续一定的时间。②污染物会在环境中发生转化，即具有易变性。

6、安全浓度：生物与某种污染物长期接触，仍未发生受害症状，这种不会产生受害症状的浓度称为安全浓度。

7、最高允许浓度：生物在整个生长发育周期内，或者是对污染物最敏感的时期内，该污染物对生物的生命活动能力和生产力没有发生明显影响的浓度，称为最高允许浓度。

8、效应浓度：超过最高允许浓度，使生物开始出现受害症状的浓度称为效应浓度。

9、致死浓度：当污染物浓度继续上升到某一定浓度，生物开始死亡，这时的浓度称为致死浓度。

10、植物对气态污染物的粘附和吸收：SO2、NO X、光化学烟雾、飘尘及降尘等，主要通过叶片气孔和茎部皮孔进入植物体。植物对水溶态污染物的吸收：主要通过根。途径①有质体流途径，即污染物随蒸腾拉力，在植物吸收水分时与水一起到达植物根部。②扩散途径。11、污染物在植物体内的迁移：穿过根表面的无机离子到达内皮层的通道：非共质体通道和共质体通道。镉主要以共质体方式，在导管中较多而在木质部薄壁组织中较少：铅主要以非共质体方式，在木质部薄壁组织中积累的较多，而导管中较少。

12、动物机体对污染物的吸收一般通过呼吸道、消化管、皮肤等途径。

13、污染物在动物体内的排出：粪、尿、乳汁、呼气、毛发等。

14、硫化物是重金属难溶化合物的主要形态。

15、生物富集：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，称为生物富集，又称生物浓缩。生物富集常用富集系数或浓缩系数（即生物体内污染物地浓度与其生存环境中污染物浓度的比值）来表示。

16、生物放大是指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。

17、生物积累是指在同一食物链上，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。

18、影响生物富集的因素很多，生物种的特性、污染物的性质、污染物的浓度和作用时间，以及环境特点是主要的、决定性因素。①生物学特性：1、生物体内能与污染物结合的物质。

2、不同器官。

3、不同生育期。

4、不同生物种。

5、超量积累的植物。②污染物的性质：化学稳定性和高脂溶性是生物富集地重要条件。③污染物的浓度和作用时间：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越多。④环境特点。⑤富集与食物链。

19、在能与重金属结合的蛋白质中，最重要的是金属硫蛋白和类金属硫蛋白。

20、对于水稻，根、茎、叶对铅的富集量在拔苗期最高；谷壳和糙米铅的富集量在结实期最高。

21、污染物对植物的影响：对植物吸收的影响（污染物能够改变土壤生物的活性，也影响酶活性；污染物能抑制植物根系的呼吸作用，影响根系的吸收能力。）；对植物细胞超微结构的

影响(细胞核、线粒体、叶绿体、细胞分裂、染色体核仁）；对种子生活力的影响（萌发）；对植物生长的影响（对植物根和地上部位的影响）；对植物发育的影响（花期影响最明显）；对植物生理生化的影响（细胞膜透性、光合作用、呼吸作用、蒸腾作用、生长素、植物化学成分）。

22、污染物对动物的影响：重金属能影响和破坏鱼类的呼吸器官，导致呼吸功能减弱；重金属能降低血液中呼吸色素的浓度，使红细胞减少；污染物对动物肝脏的破坏作用极明显；某些污染物还能使动物骨骼变形；有机氯农药对鱼类、水鸟（鸟类蛋壳变薄）、哺乳动物的繁殖有严重的影响等。

23、生物受害程度，决定于毒物的性质（对金属而言，离子态比络合态毒性大；毒物价态也能影响化学物质的毒性）、生物和外界条件（PH与毒物的溶解度相关、光照条件、大气湿度、地形和天气特点）。

24、生物对各种不良环境具有一定的适应性和抵抗性，称为生物的耐性或抗性。

25、生物的解毒誓抗性的基础，解毒强抗性强，但抗性强解毒能力不一定强。

26、生物获得抗性的途径可以概括为：拒绝吸收、结合钝化、代谢转化、排出体外、改变代谢途径等。

27、生物产生抗性适应性的途径：轭合作用、生物的屏蔽作用或隔离作用（生物将污染物运输到特定部位，是污染物与生物体内活性靶分子隔离。）

28、动物中常见的结合反应：葡萄糖醛酸（最常见）、硫酸、乙酰化、甲基化、甘氨酰基和谷胱氨肽的形成。

29、污染物及其代谢产物从动物体内排出的主要途径是：经过肾随尿排出，其次是经过肝、胆通过消化管随粪排出，还有是通过皮肤随汗液排出。挥发性污染物还可以通过呼吸道随呼出气体排出。

30、净化生物是指能够把环境中的污染物吸入体内，并且能够在体内富集、降解，从而减少环境中污染物含量的生物体。

31、生物多样性的丧失包括：遗传、物种、生态系统多样性的丧失。遗传多样性的丧失是当今保护生物学普遍关注的核心内容之一。其包括已有遗传基因库的减少和新的遗传变异来源的降低。

32、生物对污染适应的两重性：第一是对污染引起的“自然”环境的改变的适应，以及对污染引起生物的生理变化的适应（容易适应、量的变化）；第二是生物对污染物自身的适应（难适应、质的变化）。

33、全球性污染条件的环境特点：全新的“人造”环境；化学物质种类多，多重污染物共同作用时生物适应受到很大的挑战；毒害大，选择作用强；成为重要的主导因子和限制因子。

33、生物对污染的适应性反应，往往在形态结构、生理生化功能（回避）、遗传特性上都有直接或间接的表现。

34、把生物在没有接受污染以前具有的性状特征在污染环境中也适应的现象，称为前适应。

35、种以上的进化称为大进化；种内的分化就是微进化。

36、生物对污染选择的响应取决于选择作用的强度和生物本身的特点。

37、表型的可塑性、发育的自稳态机制以及遗传多样性是生物应答环境不可知性和环境异质性的策略。

38、臭氧、过氧酰基硝酸酯类和氮氧化物统称为光化学氧化剂，又称为光化学烟雾。

39、污水灌溉一般是指使用经过一定处理的城市污水灌溉农田、森林和草地。污水灌溉可以分为纯污水灌溉、清污混灌、间歇污水灌溉。

40、富营养化是水体衰老的一种表现。是指水体中营养物质过多，特别是氮、磷过多而导致水生植物的大量繁殖，影响水体与大气正常的氧气交换，加之死亡藻类的分解消耗大量的氧

气，造成水体溶解氧迅速下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡，加速水体衰老的过程。

41、反映水体氧平衡的指标：溶解氧（DO）是指溶解于水中的分子态氧，它是衡量水质的一个重要参数。生化耗氧量（BOD）是指水体中的有机物在好气条件下经微生物分解成CO2和H2O是所需要德氧气。化学需氧量（COD）是指化学氧化剂氧化水中有机污染物时所需的氧气。总有机碳（TOC）、总需氧量（TOD）。

42、富营养化形成的条件：营养元素、光、温度。

43、氧化塘的分类：厌氧塘、好氧塘、兼性塘。

44、温室气体：主要有CO2、水蒸气、CH4、N2O、O3、及氟氯烃类。

45、酸雨被认为是“空中死神”。主要成分：SO2、NO2、SO42-、HF、HCl、HCOOH、CH3COOH、NO3-、Cl-及F等。我国酸性物主要是SO42-和NO3-，我国的酸雨是硫酸型的，也称为煤烟型酸雨。

46、酸雨的防治：减少SO2等酸性物质的排放（选洗高硫煤、改变民用煤的燃料结构、用其他燃料代替煤）；筛选对酸雨敏感的指示植物和抗酸雨植物。

47、土壤污染的特点：隐蔽性和潜伏性；不可逆性和长期性；后果严重性。

48、土壤采样点的设置：对角线布点法、棋盘式采样布点法、蛇形采样布点法。

49、土壤重金属污染的危害及其防治：危害：重金属对土壤生物群落的影响，微生物种群数量的减少；抑制有益菌类的活性；重金属对土壤酶活性的影响，破坏酶类活性基团和结构；重金属对土壤生化过程的影响，对土壤有机残落物降解作用的影响、对土壤呼吸代谢的影响以及对土壤氨化和硝化作用的影响。防治：利用细菌降低土壤中重金属的毒性；应用植物治理去除土壤中的重金属；施加有机质、有机肥、石灰改良法；向土壤中投加黏合剂、土壤改良剂去除土壤中的重金属；拍图客土法。

50、在一定范围内和规定的环境目标下，能容纳某污染物的最大负荷量称之为环境容量。论述题

1、简述动物机体对污染物的吸收途径？

答：①经呼吸道吸收：呼吸道吸收主要以肺为主，肺泡上皮细胞层极薄且表面积大，污染物可以直接通过肺泡上皮进入毛细血管。②经消化道吸收：消化道是动物吸收污染物的主要途径，肠道黏膜是吸收污染物的主要部位之一。肠道吸收因污染物化学形态或因某种物质的存在而又很大的差异。如有机汞被肠道吸收量远高于离子态汞。③经皮肤吸收：皮肤是动物体对污染物吸收的一道重要防卫体系，由表皮和真皮构成。污染物通过扩散的方式进入皮肤。

2、影响植物吸收、迁移污染物的因素。

答：①植物种的生物学、生态学特性：不同植物对污染物的吸收、积累量差异很大，生态型之间的差异也很明显，生态类型之间对污染物吸收的差异比较复杂，同一植物的不同部位吸收污染物存在差异。②PH值：土壤中绝大多数重金属都以难溶态存在，它的可溶性受PH 控制。PH降低可导致碳酸盐和氢氧化物结合态的重金属溶解、释放；同时也趋于增加吸附态重金属的释放。③污染物的种类及其形态差异。植物对同一元素的不同价态吸收系数差别很大。④氧化还原电位：氧化还原电位低重金属易形成难溶化合物，土壤溶液中重金属减少，植物受害小。⑤土壤阳离子交换量：增加土壤有机质含量，提高土壤阳离子的固定率，就能减少植物对镉等重金属的吸收；植物根表面能与根际环境的重金属发生离子交换吸附，根表面与土壤溶液的离子交换量越大，重金属进入根部的概率也越大。⑥污染物间的不同效应：相加作用M=M1+M2、协同作用M>M1+M2、颉颃作用M

3、重金属作为一类特殊的污染物，具有的显著的不同于其他污染物的特点。

答：①重金属在环境中不会被降解，只会发生形态和价态的变化，同时，重金属迁移能力差，可以在环境中长期存在。②有些重金属是生物生长的必须营养元素，这些重金属有很强的生物富集效应。猪油超过一定的浓度时，才可以被称为污染物，并进一步在生物体内积累。而有些重金属为生物生长发育非必须的，它们能通过扩散和细胞膜渗透而进入生物体内，发生生物积累。这些元素只要微量，就可产生毒性效应。③某些重金属可在微生物作用下转化为毒性更强的金属化合物。④重金属进入生物体内后，不易被排出，在食物链中的生物放大作用明显，在较高营养级中大量富集，然后通过食物链进入人体，次昂扬人类健康。

4、试述植物对污染物的避性。

答：（1）植物对气态污染物的避性：①气孔的阻碍作用，有些植物能在空气污染严重时关闭气孔以减少毒气进入体内。例如，花生、番茄等植物在接触SO2后，能将气孔关闭，从而获得对SO2的抗性。②外表皮的阻碍作用，叶片角质层、表皮层、木栓层以及叶片附属物是植物的防御机构，可以减少毒气进入叶内。

（2）植物对土壤污染物的避性：①根际PH变化：根际PH的变化从多方面影响着根际环境。如影响根际土壤中各种矿质养分的化学和生物学有效性；根际土壤中重金属元素的化学和生物学有效性。因此，根际PH的变化在一定程度上调节植物对土壤污染物的吸收。②氧化还原性质变化：许多有毒金属如铜、铬、汞以及类金属砷等在土壤中以多种价态存在。不同价态的重金属对生物的毒性不同，而金属价态的变化与土壤氧化还原转台有关。③根系分泌物对污染物的结合、降解作用：根分泌物中含有有机酸、氨基酸、糖类物质、蛋白质、核酸以及大量其他物质，这些物质能同根际土壤中的污染物结合，使其移动性和毒性降低。④根际效应的作用：根系分泌物可为微生物提供能源和物质，将大量具有趋化作用的微生物聚集在根的周围，从而产生“根际效应”。其中有些微生物具有净化土壤污染物的作用。

4、举例说明生物抗性对人类的利与弊。

答：一般来说，生物对环境污染物的抗性对人类有利。抗性生物能够在环境污染比较严重的地方正常生长繁殖，与它们对环境污染物有富集和分解转化的能力有关。抗性生物的这种机制正被人类用来治理环境污染物。如，植物能够吸收空气中的有毒气体，放出氧气、杀菌、积累或降解水体和土壤中的重金属及其他污染物，从而净化环境。微生物随环境污染物有很强的抗性，能够生活在污染严重的环境中而不受害。

生物对污染物地抗性还给人类带来不利因素。目前，杂草、害虫和病原微生物的抗药性是日益紧迫的世界性问题。如，杂草一旦出现抗药性，就必须增加除草剂的用量才能够达到除草的目的，而这不仅提高了农业生产的成本，而且加重了环境的污染，降低了农产品的质量；或者开发威力更大的新型农药。

5、污染条件下遗传多样性水平降低的原因。

答：①在污染条件下，种群的敏感性个体消失，这些个体所具有的特异性遗传多样性也因此不复存在，从而整个种群的遗传多样性水平降低。②污染引起种群的规模减小，由于随机的遗传漂变，降低了种群的遗传多样性水平。③为引起种群数量减少，以至于达到了种群的遗传学瓶颈，即使种群最后实现了完全的适应，并恢复到原来的种群数量时，由于建立者效应，从而造成遗传来源单一，遗传变异性的来源也大大降低。

6、污染条件下生物种群适应性分化的过程。

答：污染物作用下种群中敏感个体消失，种群规模减小；达到适应污染阈值最低要求的个体，不断扩大在种群中的比例；抗性个体在种群中的比率扩大，并通过种群内的基因重组，不断提高抗性水平，同时外来基因的流入，提高种群的整体遗传多样性水平。

7、生物对污染的适应代价。

答：生态代价主要指对污染适应的生物，在进入到正常环境中时，它的竞争力降低；同时，还可能伴随有对温度、水分、病虫害的抵抗能力下降。生理代价是指对污染适应的生物，在

某些生理性能上低于正常植物。进化代价反映的是对污染适应很好的植物在其他环境中进化发展的灵活度降低，以致于可能失去适应其他环境的可能性。生理代价是生态代价的个体背景，或更深层次的原因；进化代价是生态代价和生理代价长期付出的可能结果。进化代价还可能与污染条件下生物的遗传多样性丧失有关。

8、生物监测与理化检测的区别。

答：生物监测精度低、即时性、连续性、综合性、成本低。

理化检测精度高、滞后性、间断性、单一性、成本高。

9、地衣、苔藓等附生植物具有较好的监测大气污染的功能，为什么？

答：1、附生植物地理分布广，出现在各种自然环境，甚至工业区和城市市区。2、附生植物无表皮和角质层，污染物容易通过。3、附生植物无真正意义上的根，也没有维管组织，其所需矿物质主要通过干湿沉降。在这些植物及其枝体中发现的全部污染物，是直接从空气中吸收或是吸收沉降在植物体上的污染物。因此，能够在附生植物体内污染物含量与其环境浓度及其沉积率之间，建立起良好的相关关系，能够客观地反映大气污染。4、因为附生植物大多为单层细胞，污染物可以从背腹两面进入植物体，所以对大气污染敏感。5、附生植物大都分布在树干、枝、叶上，不受他人污染的影响。

10、试述水体富营养化的危害。

答：（1）感官恶化，不利观光：富营养化的水体透明度低，水色不良，表面有“水华”现象；产生大量的CH4、H2S、NH3等气体，散发难闻的臭味。

（2）鱼类窒息或中毒死亡：富营养化的水体溶解氧降低，影响鱼类和其他需氧生物的生存直至死亡。富营养化水域中大量繁殖的藻类死亡后，蛋白质分解产生羟胺、硫化氢等物质，对鱼类有直接毒害，甚至造成鱼类死亡。

（3）影响作物生长：以富营养化的水作为灌溉用水，由于水中含有机质过多，会使他人还原性强，产生大量CH4、H2S和有机酸，造成作为生理障碍，影响养分吸收。

（4）水质变劣、净化费用增高：富营养化导致水质变劣，不宜饮用，造成城市供水困难。由于水体的沉淀、凝聚、过滤等处理遇到困难，必须增加净化费用。

（5）加速湖泊衰亡：富营养化的湖泊中，生物的排泄物、残体和过剩浮游植物残体伴随流入湖泊泥沙，不断在湖底堆积，使湖床逐渐抬高，湖水变浅，沼泽化，加速了衰老进程。11、污水灌溉的效益及其存在问题以及措施。

答：效益：①提供灌溉水源：污水灌溉能满足农作物的需水要求。②提高土壤肥力：污水中含有大量的各种营养元素，如N、P、K、B、Cu、Mn和Zn等元素。这些营养元素能被作为吸收和利用，可以节省大量的化肥和有机肥。污灌能增加土壤肥力；污灌改善了土壤的物理性质；污灌能增强土壤微生物的活性。③净化污水：污灌能够除去水体中的有机污染物和重金属。

存在问题：（1）农田生态系统有很强的净化能力，但污染物超过生态系统的净化阙值，系统的结构和功能就会受到严重的破坏。（2）当有机物过的时，由于有机物的分解消耗大量的氧气，造成土壤缺氧，影响植物对营养元素的吸收。（3）微量元素是植物必须的元素，但各种元素都有一个适合的浓度范围，过量也会产生毒害作用。（4）油分过多时覆盖稻田表面，隔绝氧的供应，加速土壤的还原，使土壤理化性质恶化。（5）有机氯、重金属元素都能破坏农田生态系统的稳定性。（6）城市生活污水和医院废水中，含有大量的致病菌和病毒，会引起土壤、作物和地下水的污染。

措施：利用氧化塘处理污水，在用于农灌；排灌渠道的净化作用。

11、全球变暖产生的影响。

答：①温度升高，当CO2浓度增加一倍时，全球平均气温将增加1.5-4.5℃。②海平面上升，由于气温升高，冰雪融化，海水膨胀，致使海平面上升。③降水量的变化，中高纬度地区的

降水量将增加，暴雨型降水增加，非降水期延长，干旱将扩大。④对农业生产的影响，全年生长期延长，经济作物将北移，有利于一年多熟制。CO2浓度增加，作物产量增加，但质量下降。温度上升，病虫害增多。⑤对气候带和植被分布的影响，气温升高，热带面积将扩大；全球升温，植物物种将会向北推移。⑥对土地利用的影响，可利用的土地面积减少。

12、比较污水土地处理系统与污水灌溉的异同点。

答：土地处理系统是指利用生态工程原理，将污水通过土壤-生物系统，除去污水中的营养成分和污染物，达到净化和综合利用的目的。污水灌溉一般是指使用经过一定处理的城市污水灌溉农田、森林和草地。

相同点：在于组成单元都是污水与土地，包土壤、植物和微生物，污水经过土地后，其污染物含量均有不同程度的降低，土地均有净化污水的功能。

不同点：污水灌溉生物主要目的是灌溉，即利用水资源。通常将污水引入农田，既没有预处理设施，更不具备污水处理的结构单元，污灌区以生产粮食和蔬菜为主。土地处理系统的主要功能是净化污水，它具有氧化塘、污水库、灌溉系统和地下排水系统等结构单元的生物工程系统。