第八章環境汙染生態效應
汙染物進入生態系統後的遷移，取決於汙染物本身的理化性質及環境條件，概括起來，有以下途徑：
1 、 汙染物進入水體後被水生生物吸收或經微生物作用後被水生生物吸收。 吸收方式有食物鏈上各營養級直接吸收和食物鏈逐級傳遞富集，有的經陸生生物，人食用後逐步富集。循著這一食物鏈系統受汙染物作用的生物的屍體，肢體被微生物分解後又被返回水體進行再迴圈，有的則沉澱在江河、湖泊、海洋的底泥中。
2 、汙染物進入水體，由水體灌溉土壤或直接進入土壤，再由陸生生物吸收進入生物體或是由植物吸收後依食物鏈逐級傳遞至食物鏈中頂級動物和人。然後被汙染生物由微生物分解又回到土壤、水、大氣或沉積層。
3 、廢氣進入大氣後被生物呼吸、吸附或沉降到土壤，水中再依 1 、 2 途徑迴圈。
排入環境的汙染物質由於介質的影響及汙染物本身的理化性質，其在環境中的轉化也將有所不同。
（一）生物性轉化
1 ．生物體的積累、富集。相當一部分汙染物進入環境後即被一些生物直接吸收，在生物體內積累起來。有的則通過不同營養級的傳遞、運移使頂級生物的汙染物富集達到嚴重程度，可使人體發生嚴重的疾病。
2 ．生物作用。有的物質進入環境後因生物的作用而發生物質形態、性質的變化。
3 ．生物吸收、代謝、吸附作用。相當多的汙染物都能被生物吸收。這些物質進入生物體內在各種酶系參與下發生氧化、還原、水解、絡合等反應。
有的毒物經過這些過程轉化成無毒物質，有的毒性反而增強。
（二）化學轉化
1 ．中和置換反應。汙染物進入生態系在水溶液中稀釋，溶解後多呈離子態，所以很容易和環境中酸、鹼性物質起中和置換反應。
2 ．氧化還原作用。有的物質排入環境中發生氧化還原反應。
3 ．光化學反應。許多農藥化合物、氮氧化物、碳氫化物在太陽光作用下發生一系列化學反應，產生異構化、水解、置換、分解、氧化等作用。
（三）物理變化
毒物或汙染物質在環境中可以發生滲透、凝聚、蒸發、吸附、稀釋、擴散、沉降及放射性蛻變等乙個或若干個物理變化。
（一）毒效應
毒物分子與某些作用器官的特異部分即受體之間相互作用，產生一系列反應的結果，稱為毒效應。
（二）靶子
汙染物進入機體後，對機體各器官組織並不是產生同樣的毒作用，而是只對部分器官組織產生直接或間接的毒作用。靶子就是指汙染物作用於生物機體的部位。
（三）蓄積
當人和動物長期攝入小劑量汙染物質的時間間隔和劑量超過機體解毒和排洩的能力時，則導致該汙染物在體內的蓄積，從而引起毒性作用。
（四）危害性
汙染物質在與機體接觸或使用過程中，有引起中毒的可能性。
（五）危險性
又稱危險度，是一種統計學概念，指引起接觸生物損害的預期頻率。
（六）安全性
某種汙染物按一定數量或方式使用，不致引起生物機體損害的實際肯定性。
（七）暴露
靶子所接觸的特定汙染物的化學和物理因素的總和。
二、致毒效應機理
植物致毒效應機理
1. 汙染物質在植物體內轉歸
汙染物在環境中處於離子態或是吸附在土壤表面，可被置換的離子均可以被植物根系所吸收。這類吸收有主動吸收和被動吸收。毒物被植物吸收後，有的不進入植物細胞即通過氣孔、根系被排出體外。
有毒物質進入體內後主要靠細胞胞間連絲等作用實現了在細胞間和體內的遷移。汙染物進入根、葉、莖後，一部分就停留、積累在根、葉、莖處。另一部分則是通過木質部導管隨溶液流向植物各部位。
毒物進入植物體各組織與運輸過程中也發生生物轉化。在這一過程中有的毒物被水解，毒性減弱或消失，有的則通過一系列降解後為植物所利用；有的經生物轉化後毒性反應加強。多數離子態毒物在與植物體內有機分子結合後對植物起某種損害作用。
植物沒有特定排洩系統，活的植物對於金屬、類金屬的排出往往是通過根系排出，有的是通過葉面呼吸帶走或是其他方式排出（包括枯枝落葉），所以有害物質排出較少，毒性更易於在各組織積累。
2 ．汙染物對植物的危害機制
植物的能動性很差，當環境物質濃度，尤其是土壤與水域中物質濃度達到一定值後，這些物質都將湧進植物體內，它們有的是植物所必須的，但量多則危害；有的則是明顯有害；有的在某個量值時對植物無害，但在食物鏈傳遞上卻對高營養級生物產生危害，這些需視植物和物質種類，量值大小等而定。
動物致毒效應機理
1. 汙染物在動物體內的吸收、分布、排洩
（ 1 ）侵入和吸收
汙染物主要經呼吸道和消化道侵入動物體，也可經**或其他途徑侵入。空氣中的氣態毒物或懸浮的顆粒物質經呼吸道被吸收。水和土壤中的有毒物質，主要是通過飲用水和食物經消化道被動物體吸收。
（ 2 ）分布
汙染物質經上述途徑進入動物或人體內後很快就通過血液、淋巴系統、體液等輸送到各組織中去，且分布到各器官組織的速率與器官的血流量、毒物穿過毛細血管床滲透進入該組織細胞的難易程度、以及該組織對毒物的親和力有關。體內各組織細胞的膜結構和細胞的成分不同，毒物在不同組織中的分布有很大差異。毒物在體內的分布是隨時間變化的，有時出現再分布現象。
毒物分布比較集中的部位，與毒作用部位可能相同，也可能不同，與有毒物質的性質有關。
（ 3 ）排洩
汙染物的體內排除，對毒效應是極重要的。排除快，毒效應小。相反，如果汙染物在體內存留時間延長，潛在的毒效應就大。
汙染物或其代謝產物，通過多種途徑排出體外。絕大多數非氣態或非揮發性化合物，主要經腎排出。氣態和揮發性物質，經肺由呼氣排出。
毒物在排出過程中，可在排出的器官造成繼發性損害，成為中毒表現的一部分。
2 ．汙染物對動物的毒害機制
由於機體在化學和物理學上的複雜性、多樣性，不同汙染物的毒害機理多種多樣。汙染物對生物的作用因環境條件、生物種類、生長發育情況，性別和年齡而不同，應具體情況具體分析。 總的來說，從毒作用的分子機理看有以下三類：
①毒物與靶分子的不可逆作用而引起的毒作用。②毒物與靶分子的可逆作用而引起的毒作用。③毒物在生物系統中物理性蓄積而引起的毒作用。
汙染對生物體的危害性質和程度，主要取決於以下一些因素：
一、 劑量
汙染物能否對生物體產生危害以及其危害的程度，主要取決於汙染物進入生物體的「劑量」。
二、作用時間
很多環境汙染物具有蓄積性，只有在體內蓄積達到中毒閾值時，才會產生危害。因此隨著作用時間的延長，毒物的蓄積量將加大。
為了**環境汙染與生態效應的關係，必須運用物理學、化學、生物學領域的先進技術方法以了解外界環境因素的物理、化學和生物學作用，同時，又必須廣泛地應用生理、生化、病理、毒理和臨床學科的有關知識，以闡明機體受到外界環境影響時所引起的種種變化。因此其研究的方法很多：
現場調查法包括生態學研究和流行病學調查。
（一）生態學研究
生態學的方法是作為掌握生態系統的自然現象的方法、就是觀察物質（有機物質和無機物質）及其能量在生態系的各個組成部分之間的遷移轉化，闡明某一區域性地區以至整個地球範圍內生態系統的相互依存，相互作用的關係。
（二）流行病學調查
流行病的調查是了解某一地區環境汙染對居民健康狀況、患病率、死亡率等危害情況的統計，為制定汙染物的安全濃度提供科學依據。
根據調查的因果關係和時間先後可分為兩類。一類是回顧性調查，是調查人群中已經發生的某種疾病，追溯過去有無可疑的共同**和發病的性質，是在病例發生後從果到因的調查。另一類是前瞻性調查，是將乙個範圍明確的居住區的居民劃分為某一汙染因素的接觸組與對照組，在一定期間追蹤觀察和比較兩組的健康差異和發病死亡情況，是從因到果的調查。
為了深入地闡明環境汙染對機體的作用，必須在嚴格控制的實驗室條件下，進行環境汙染物對機體和其它生物系統影響的觀察，即採用毒理學的研究方法。毒理實驗包括急性、短期和長期毒性實驗，以及致癌、致突變和致畸實驗。
（一）急性毒性實驗
急性毒性的定義是在 24 小時內一次或多次給藥後短時間內所發生的不良作用。當不具備測試物質的毒性資料時，急性實驗可用於對該化學物的相對毒性進行分析，研究其作用的型別及特殊毒效應，以及確定是否存在種系差別。
（二）短期毒性實驗
短期毒性實驗， 又稱亞急性或亞慢性毒性實驗， 是研究實驗動物在多次給以受試物時所引起的毒作用，試驗期通常為動物生命期的1/30 ～1/10。通過實驗，了解受試物有無蓄積作用，試驗動物對該物質能否產生耐受性，初步估計出現毒性作用的最小劑量和不出現毒作用的最大劑量。確定是否要進行長期毒性試驗，並為長期毒性試驗的劑量分組和指標選擇提供依據。
（三）長期毒性實驗
是觀察試驗動物長期攝入受試物產生的反應。所謂長期，是指試驗動物整個生命期的大部分或終生，有時可包括若干代的試驗。通過長期毒性試驗，了解短期試驗所不能測得的反應，確定最大無作用劑量，為制訂環境允許量提供依據。
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