X/M = abC/(1 + bC) 或 C/(X/M) = 1/(ab) + C/a Freundlich吸附等温式
X/M = KC1/n 或 log(X/M) = logK + logC/n X：吸附量，M：吸附剂质量，K：待推导的参数，C：
生态毒理学 (4)
沉积物质量评价三合一(Triad)方法的组成
沉积物 化学分析
沉积物毒性 生物检验数据
底栖群落 结构变化
不同阶段的毒性基础框架ห้องสมุดไป่ตู้
排泄 吸收
动力学阶段
动态阶段
初始反应
生物生化响应
去毒性作用 代谢
生物合成
前毒物 毒物 + 靶标
脂储藏
(受体)
更改靶标
a, b, c, etc A, B, C, etc
生理响应 和
行为响应
有毒物作用的三个时相
毒物
接触相
毒物存在的 剂型和剂量
毒物动力相
可吸收毒物 吸收，分布， 代谢，排出
活性物的 有效剂量
毒效相
靶组织中与 受体相互作用
效应
有毒物一些重要的生化和生理效应
细胞膜 1 功能：构成具有特定穿透性的屏障，调节传输系统，控制物质进出细胞的传输 速率和程度； 2 毒性响应：破坏或修改膜穿透性；扰动控制传输系统。 酶 1 功能：高度特异蛋白用以催化介质间细胞代谢的化学反应； 2 毒性响应：可逆或不可逆酶抑制反应。 脂(lipid)代谢 1 功能：涉及细胞膜结构，细胞功能和代谢过程； 2 毒性响应：扰动导致破坏肝功能。 蛋白生物合成 1 功能：涉及氨基酸组分在多肽链中特定的排列顺序； 2 毒性响应：压迫蛋白合成容量。 微粒(microsomal)酶系统 1 功能：肝脏中的代谢多酶系统以及外源化合物的生物转运； 2 毒性响应：激发或抑制酶功能。
研究的难点： 1. 如何在亚细胞或生理水平上观察个体生物幸存力的
相关变化； 2. 如何将基于个体的毒性效应(通常是实验室检测方
法)外推至观察的种群或群落水平。
种群的故障树(Fault Tree)分析图
受影响种群 生长、发育、死亡和生殖
直接影响
间接影响
自然原因 有毒化学物 自然原因 有毒化学物
短期影响 长期影响 短期影响 长期影响 可直观地了解一种化学物质对特定种群的影响方式
控制过程和生长 1 功能：激素等控制细胞生物合成和生物异化的途径和速率； 2 毒性响应：控制酶的结构或活性改变，破坏激素的合成、存储、释放或隔绝， 降低生长速率。
糖(carbohydrate)代谢 1 功能：糖酵解(glycolysis)，柠檬酸或三羧酸循环，己糖单磷酸(HMP)或戊糖单 磷循环(葡萄糖降解)，酸肝糖分解； 2 毒性响应：破坏氧化和糖酵解。
在生态系统水平上评价毒性响应
传统方法包括下述步骤： 1. 在实验室内，检测代表若干物种的一组生物的慢性
毒性； 2. 将结果外推至其它物种； 3. 指示环境质量基准以便保护目标生态系统的结构和
功能。 野外研究 (生态系统监测) 实验室模型 (时间尺度限制) 统计方法 (危险浓度方法) 基础物种方法 (keystone species)
化学物在环境相中相互关系示意图
空气 Cair
Kaw
水 Cwater
Kbw 生物 Cbiota
Kaso Ksew
土壤 Csoil
沉积底物 Csediment
化学物吸收和保持的机理
环境分散 有机体吸收 分布
水/土壤/空气中的化学物 表面吸附和/或经食物摄入
分配
器官/组织内的动态平衡(稳态/平台)
转换
不同环境分室 (compartment)之间的分配
驱动力是所谓“逃逸趋势”，即逸度 (fugacity)。
污染物气－水界面的分配可用亨利常数H描述：
逸度：
H = Cg/Cw。
f = C/Z，
C是化学物在某相中的浓度，Z是逸度容量常数。
分子稳定性和抵抗分子 (recalcitrant molecules)
呼吸作用 1 功能：生物氧化为活细胞提供能量； 2 毒性响应：特定点位电子传输抑制，氧化磷酸化作用不耦合或被抑制。
污染物对区域的一般作用
对生态系统中自然定居且已经适应的活的组分而言， 使其区域适宜性降低； 对某些物种和群体产生与污染物强度和类型有关的负 面影响； 造成群落结构改变，而且一般地，物种数目随之降低； 生态系统中的能量流与物质流改变； 具有较长生命跨度的较大有机体消失； 具有短生命跨度的机会性物种出现，表现为时间和空 间上种群大波动，例如赤潮。
污染物毒害作用通常与三个环境因素相关：
(1) 过度的植物生产量； (2) 去氧还原作用； (3) 对有机体的毒性或类似的生理毒害作用。
100% 0
因素1
因素2
0 100% 因素3
100% 0
不同组织水平上有毒化学品的效应关系
可观察到的生物组织不同类型之间的关系
细胞
组织 个体 种群
群落 情形A
“嵌套形式”，细胞效应即意味着所有生物水平的效应， 这代表一种过于简化的过程。
新陈代谢 代谢产物
母体化学物
与细胞成份反应 中间物 新陈代谢
排出/净化
影响污染物迁移和分布的因素
极化作用 (polarity)和溶解度 (solubility) 水分子属于极化分子，许多有机污染物属于非极性， 产生排斥的憎水效应(hydrophobic effect)。 分配系数(partitioning coefficients) 指化学物在不同相(phase)或介质(medium)中浓度分配， 当达到平衡时，两相间的浓度比值。 代表性的系数为KOW(辛醇－水分配系数)，提供一个表 征化学物憎水性强弱的指标。 蒸气压 平衡状态下，在固体或液体表面上某种物质蒸气所施 加的压力。
细胞
组织 个体
种群 群落 情形B
细胞 组织 个体
种群 群落 情形C
情形B和C中的竖条纹区域代表不确定性(Uncertainty)。
➢ 次一级生物体的响应(如酶活性或免疫响应的改变)可 能代表从健康反应到胁迫反应(stress)的广谱效应。因 而难以发现这种响应和有机体适应性的定量关系。
➢ 从个体水平外推至种群或群落水平代表另一类不确定 性问题(如情形C)。
以持久性有机污染物POPs (persistent organic pollutants) 为代表。
基本概念
吸附
指污染物在两相公共边界(界面)上的积聚。 通常使用两种吸附等温式描述吸附现象：
(1) Langmuir (理论推导)； (2) Freundlich (经验)等温方程式。 Longmuir吸附等温式