理学生命必需元素轻微有毒元素和有毒元素.ppt
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1、生命必需元素、轻微有毒元素和有毒元素,红色:致癌金属;蓝色:促癌金属;下划线:胎盘通透性;斜体:致畸性;粗体:胎儿致死性。绿色背景:生命必需元素;深蓝色背景:对某种生物机能有轻微毒害作用的元素;粉色背景:生物有毒元素。,金属解毒途径,A类途径:涉及细胞内钙、镁沉淀作用;B类途径:伴随与含硫配体有亲和力的金属,如铜、镉,形成细小颗粒;C类途径:在等脚类动物和蜘蛛体内独有的废弃铁的累积,形成细小颗粒。然后,排泄进入消化系统内腔,再经由粪便排泄出体外。,金属汞(Hg),性质、发生及环境行为毒性及种群风险主要中毒机理是二价汞离子与蛋白质和酶中的巯基反应形成牢固的硫汞键,改变了蛋白质和酶的结构和功能,使
2、细胞代谢紊乱,导致组织器官病变。一般短期的二价汞离子的毒害是可逆的,停止接触,中毒症状可以逐渐消失。日本南部九州岛两侧不知火山东岸的水俣湾和水俣市,鱼体甲基汞慢性中毒导致环境公害发生。,汞的生物地球化学循环水体系统为例,空气,水,沉积物,有机和无机络合物,HgP,Hg0,HgP,Hg(II),Hg(II),Hg(II),CH3Hg+,CH3Hg+,藻类,鱼,人,鸟/其它野生动物,CH3HgCH3,CH3HgCH3,CH3HgCH3,底栖生物,pH,HgS,H2S,指示水体系统中汞的最重要的化学和生物转化。沉积物,某些情况下包括水,是生物甲基化的主要场所。,与甲基汞形成有关的生物地球化学循环过程
3、,CH3Hg,Hg2+,(CH3)2Hg,CH4+C2H3,氧化作用,光降解作用,Hg0,光降解作用,干湿沉降,陆上排气、火山,Hg0,沉降作用,Hg0,CH3Hg+,Hg2+,Hg0,Hg2+,HgS,HgS,(CH3)2Hg,CH3HgSCH3(水生贝壳类),下层沉积物,发生干扰作用可导致再氧化作用和火化作用,细菌还原,细菌,悬浮物+上层沉积物,CH3Hg+,S2,细菌,氧化甲基化,细菌还原,扩散,鱼体中甲基化(细菌),大气分室,水分室,鱼类,汞的生物地球化学循环的一般定性模式,Hg2+,Hg0,Hg+,CH3Hg+RHgR,降解作用,细菌作用、鳌合作用,日光,生物氧化作用,(细菌、植物)
4、,生物还原,(细菌、霉菌、植物),生物氧化作用,生物还原作用,细菌作用、鳌合作用,降解,(光、生物),生物还原,细菌,细菌有机氧化物,水生生态系统中汞的生物放大过程,沉积物:0.14(mg/g干重),蛤:0.17(mg/g鲜重),鲤科小鱼:0.012(mg/g鲜重),Bass(鱼):0.58(mg/g鲜重),梭子鱼:1.01(mg/g鲜重),水:未检出,胡瓜鱼:0.32(mg/g鲜重),潜鸟:1.5(mg/g鲜重),鸥:1.7(mg/g鲜重),水生大型植物:0.01(mg/g鲜重),水獭:0.91(mg/g鲜重),海狸:0.01(mg/g鲜重),浣熊:0.22(mg/g鲜重),数据来自偏远的湖
5、泊生态系统不同分室中总汞。显示营养级别增高浓度增加,即生物放大。,金属铅(Pb),发生、来源和性质环境暴露及毒性铅主要与体内巯基结合,多方面干扰机体的生化和生理功能。影响最严重的代谢环节是抑制呼吸色素的生成,通过抑制线粒体呼吸和磷酸化而影响能量产生,以及通过抑制三磷酸腺苷酶而影响细胞膜的运输功能。毒性作用以对骨髓造血系统和神经系统损害最为严重,例如大气环境中的铅对儿童智力发展和行为产生严重影响。,无机铅循环的一般模式,源,迁移和转化,暴露,生物个体反应,生态系统反应,无机铅(生物地球化学特征),生物地球化学流(Flux),大气分室,水分室,土壤/沉积物分室,生物圈水平,生物体,铅的生理特性,铅
6、的生物化学特性,致死毒性或条件,生物转化生物累积食物链转移,群落结构和功能变化,生态系统功能变化(循环方式、循环效率和呼吸/光合比值),有机铅化合物生物地球化学循环的基本模式,界面,界面,人为散发,大气分室,四烷基铅,三烷基铅,二烷基铅,无机铅,三烷基铅,挥发作用,降水作用,四烷基铅,三烷基铅,二烷基铅,无机铅,废弃物和溅出,废弃物和溅出,水分室,增溶和乳化,水生生物摄入,生物累积作用,食物或海物消费,沉积作用,四烷基铅,三烷基铅,二烷基铅,无机铅,生物甲基化作用,四烷基铅库,沉积物(土壤)分室,金属镉(Cd)和铬(Cr),发生、来源及性质生理及生态行为毒性日本神通川流域的富山县发生的骨痛病(
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