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环境生态工程

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5. 污染物在生物体内的富集与残留
不易分解、脂溶性较强、与蛋白质或酶有较高亲和
力的物质,如DDT、有机氯化合物和一些重金属, 在生物体内不易被降解。 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, 叫做生物富集。 生物积累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; 生物放大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。
(1)生物个体指标
①个体形态指标 ;
②生理生化指标 。
(2)生物种群指标
①种群密度和大小;
②种群结构; ③种群数量
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3. 污染生态效应评价指标体系的建立
(3)生物群落指标
①群落的结构;
②群落的生态 ;
③群落的动态; ④群落的分布 。
(4)生物群落结构指标
①物种多样性指数;
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2. 污染生态效应评价的基本原则
(1)污染生态效应的多样性
直接与间接;线性关系与非线性关系,时滞效
应、反馈效应、复合污染生态效应等。
(2)污染生态效应分析的全面性
污染物质的产生和释放机理,污染物质在不同
环境条件下的存在形态与转化规律,污染物质 在不同环境介质中的迁移规律及污染物质作用 于生物体的毒害机理等。
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8.1.1 环境污染问题及其发展 2.环境污染的类型与特征
(1)环境污染的类型
按环境要素可分为大气污染、水体污染和土壤污
染等; 按污染物的性质可分为生物污染、化学污染和物 理污染等; 按污染物的形态可分为废气污染、废水污染和固 体废物污染,以及噪声污染、辐射污染等; 按污染产生的原因可分为生产污染和生活污染; 按污染物的分布范围又可分为全球性污染、区域 8-8 性污染和局部性污染等。
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8.1.3 生物在污染生态过程中的作用
(2)污染物在动物体内的迁移和排出
动物主要以粪便和尿的形式直接将污
染物排出,或通过胆汁、乳汁、呼气、 毛发等将污染物排出。
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8.1.3 生物在污染生态过程中的作用
3. 微生物对污染物的吸收与迁移
微生物对污染物有着很强的吸收和分解能力。
大多数微生物的细胞壁都具有能结合和固定污 染物的能力。 细胞的能量转移系统在物质转运过程中,不能 区分电荷相同的物质是否为代谢所需物质,所 以,一些污染物可能随代谢必需物进入微生物 细胞。
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8. 2 污染生态效应及其评价
8-23Leabharlann 8.2.1 污染的生态效应
当污染物进入生态系统,参与生态系统的
物质循环,对生态系统的组分、结构和功 能产生某些影响,在生态系统中由污染物 引起的响应即为污染生态效应。
1)生物个体污染效应 指环境污染对生物的影
响表现在生物个体层次上的反应。 2)生物群落污染效应 指环境污染在生物种群 以上层次上的反应。 3)生态系统污染效应 指环境污染对生态系统 结构与功能的影响。
8.2.2 污染生态效应评价的 原则与指标体系
1. 污染生态效应评价的指导思想
生物体与地球环境化学组成的同一性、污染物
质在生物组织中分布的选择性、以及生物体对 化学物质的必需性,是污染生态效应评价的指 导思想。 评价污染物在生态系统中的污染程度以及所引 起的生态系统质量变异,应以生态环境条件及 其组成成分变化为基础,以污染物质对人体、 动物、植物以及微生物的个体、种群的健康效 应及相关效应为依据。
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2. 环境污染的短期效应
生物抗性可概括为:拒绝吸收、结合钝化、
代谢转化、排出体外、改变代谢途径等。 对于生物本身来说,抗性是它们在逆境中得 以生存和延续的保证,是污染环境中生物多 样性得以保持的基础。
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3. 环境污染的长期效应
环境污染的长期效应,是生物多样性的丧
失和遗传多样性的丧失。环境污染引起的 物种丧失程度,并不亚于生态破坏。
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5. 污染物在生物体内的富集与残留
影响生物富集的因素:
生物的特性;
污染物的性质;
浓度;
作用时间;
环境特点。
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8.1.3 生物在污染生态过程中的作用
1. 植物对污染物的吸收与迁移
(1)植物对污染物的吸收
对气态污染物的粘附和吸收 主要决定于植物
表面积的大小和粗糙程度。
是因工、农业生产和人类生活向环境排放过量
污染物质而造成环境污染; 是由于人们不合理地开发利用资源、而产生的 环境破坏。
人类面临的环境问题主要有3类:
全球性的大气环境变化; 大面积的生态破坏;
突发性的严重污染事件。
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8.1.1 环境污染问题及其发展
1.环境污染物及其来源
环境污染物是指人们在生产生活过程中,排入大气、
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2. 污染生态效应评价的基本原则
(3)污染生态效应的综合性
即复合污染生态效应,包括协同作用、拮抗
作用、加和作用、独立作用等。
(4)生态系统抗冲击能力的有限性
当污染物浓度或者数量的变化,超出生态系
统或者生命个体的适应能力的上、下限时, 才可能产生污染生态效应。
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3. 污染生态效应评价指标体系的建立
(1)遗传多样性的丧失 包括已有的遗传基因
库的减少和新的遗传变异来源的降低。 (2)物种多样性的丧失 在过去的400多年间, 地球上约有2% 的哺乳动物、1.2% 的鸟类已经 灭绝; (3)生态系统结构的简单化、食物网简化、食 物链不完整、物质循环路径减少或不畅通、能 量供给渠道减少、供给程度降低、信息传递受 8-30 阻等。
对水溶态污染物的吸收 水溶态的污染物到达
根表面,主要通过扩散和质体流途径(即污染 物随蒸腾拉力,在植物吸收水分时一起到达植 物根部)。
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8.1.3 生物在污染生态过程中的作用
(2)污染物在植物体内的迁移
从根吸收的污染物,能进入导管,随蒸腾拉
力向地上部移动。通过叶片吸收的污染物, 可从地上部向根部运输。
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1. 污染物在环境中的迁移
(3)生物迁移
污染物通过生物的吸收、代谢、生长、死亡 等过程所实现的迁移。选择吸收和积累作用, 降解作用,放大累积作用。
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2. 污染物在大气中的转化
以光化学氧化、催化氧化反应为主。 大气中的碳氢化合物和氮氧化物等,在阳光(紫
外线)作用下发生光化学氧化反应产生臭氧 (O3)、过氧乙酰硝酸酯(PAN)等物质。一次 污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾称为 光化学烟雾。 二氧化硫,经光化学氧化作用和金属氧化物催化 氧化后转化为三氧化硫,与溶于大气中的水形成 硫酸或硫酸盐,在空气中形成硫酸雾,是形成酸 雨的重要物质之一。
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8.1.1环境污染问题及其发展
环境具有多层次、多结构的特性。环境科
学把环境作为一个整体进行综合研究。
环境污染产生的原因,大都是资源的浪费
和不合理使用,使有用的资源变为废物进 入环境而造成的。
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8.1.1 环境污染问题及其发展
环境问题主要是由于人类活动所引起的环
境质量下降,对人类及其他生物的正常生 长和发育产生危害的现象。包括:
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3. 污染物在水体中的转化
(3)生物降解作用
水体中的微生物,特别是底泥中的厌氧微生
物,可使一些污染物发生转化。
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4. 污染物在土壤中的转化与残留
污染物在土壤中的转化及其行为,取决于
污染物和土壤的理化性质。 土壤是自然环境中微生物最活跃的场所, 生物降解在这里起重要的作用。 土壤的pH、温度、湿度、通气和微生物种 群等,是污染物转化的重要条件。 金属的转化受土壤pH的影响:pH小于7时, 金属溶于水呈离子状态;pH大于7时,金属 易与碱性物质化合呈不溶性盐类。
水、土壤中并引起环境污染或导致环境破坏的物质。 (1)生产性污染物 工业生产所形成的“三废” 。农业生产中长期使用的农 药。 (2)生活性污染物 粪便、垃圾、污水等生活废弃物。 (3)放射性污染物 核能工业排放的放射性废弃物,医用及工农业用放射 源,以及核武器生产及试验所排放出来的废弃物和飘 尘。
环境中重金属元素浓度低时,以有机络合物
的形态迁移;浓度高时,以游离的离子态形 式存在。
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8.1.3 生物在污染生态过程中的作用
2. 动物对污染物的吸收与迁移
(1)动物对污染物的吸收
呼吸吸收
部分污染物能穿过肺泡;部分污染 物能在肺部长期停留,使肺部致敏纤维化或致 癌;部分污染物运至支气管,刺激气管壁产生 反应性咳嗽而排出。 消化道吸收 消化道是动物吸收污染物的主要 途径,肠道粘膜是吸收污染物的主要部位之一。 皮肤及其他途径吸收
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8.1.1 环境污染问题及其发展
环境科学中,环境是以人类为主体的外部
世界,即人类赖以生存和发展的物质条件 的综合体,包括自然环境和社会环境。
自然环境是直接或间接影响到人类的一切自然
形成的物质及其能量的总体。
社会环境是人类在自然环境的基础上,通过长
期有意识的社会劳动所创造的人工环境。
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1. 环境污染的生态响应
种群内对污染适应程度不同的个体,在种
群中的比率发生调整,伴随抗性个体比例 的升高,种群的遗传结构发生变化,这种 遗传变化在世代间的不断积累,将提高种 群对污染的适应水平。
在进化过程中,长期处于单一环境的生物,
很难适应这种环境的变迁,有的分布区退 缩到偏僻的地带,有的则会消失。
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2. 环境污染的短期效应
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