1、.环境生物学(孔繁翔)_课后习题答案及复习重点61-2不需要购置昂贵的仪器及进行仪器保养和维修；可大面积或长距离内密集布点；缺点：反应不够迅速，无法精确检测某些污染物的含量；易受环境因素的影响，如季节和地理环境等；4、好氧生物处理与厌氧生物处理有哪些主要区别？；答：（1）起作用的微生物群种不同（2）产物不同（；5、请叙述基因工程的基本过程以及所涉及的重要工具；答：基本过程：1.制备目的基因 2.选择合适的载体；4不需要购置昂贵的仪器及进行仪器保养和维修。可大面积或长距离内密集布点。缺点：反应不够迅速，无法精确检测某些污染物的含量，精度不高。易受环境因素的影响，如季节和地理环境等。4、好氧生物处
2、理与厌氧生物处理有哪些主要区别？答：（1）起作用的微生物群种不同 （2）产物不同 （3）反应速度不同 好氧分解速度快，厌氧分解转化速度慢，效率低，时间长（4）对环境条件要求不同 好氧生物处理要求充足供氧，对其它环境条件要求不太严格；厌氧生物处理要求绝对厌氧环境，对其它环境条件（如 pH 值，温度等）要求甚严，一般要求有机物浓度1000mg/l。（5）受氢体不同。好氧生物以分子态氧为受氢体，厌氧生物以化合态盐、碳、硫、氮为受氢体5、请叙述基因工程的基本过程以及所涉及的重要工具酶。答：基本过程：1.制备目的基因 2.选择合适的载体，将目的基因与载体相连接生成重组 DNA 分子 3.将重组 DNA
3、分子导入受体4.对目的基因的筛选和检测 5.目的基因在受体细胞的表达.重要工具酶：限制性内切酶、 DNA 连接酶6、什么是水体自净？自净过程中主要发生了哪些作用？可根据哪些指标判断水体自净程度？答：受污染的水质自然地恢复原样的现象成为水体自净发生的作用：物理作用：稀释、沉降 化学作用：氧化、还原、凝聚 生物作用判断指标：1.有机物的浓度 2.生物的相 3.溶解氧的浓度7、简述污染物对生物大分子的影响。答：污染物及其活性代谢产物可直接与生物大分子反应，共价结合，导致生物大分子的化学性损伤，从而影响生物大分子的功能，引起一系列生物学反应，产生毒效应8、在生物测试中，受试生物一般应符合哪些条件？1.
4、 受试生物对试验毒物或因子具有敏感性2.受试生物应具有广泛的地理分布和足够的数量，并在全年中在某一实际区域范答：3.受试生物应是生态系统的重要组成，具有重大的生态学价值4.在实验室内易于培养和繁殖5 受试生物应具有丰富的围内可获得6.受试生物对试验毒物或因子的反应能够被测生物学背景资料，人们已经清楚了解受试生物的生活史、生长、发育、生理代谢等7.受试生物应具有重要的经济价值和旅游价值，应考虑人类食物链的联系 定，并具有一套标准的测定方法或技术9、厌氧生物处理废水的原理是什么？简述厌氧发酵的生化过程。答：原理：利用厌氧微生物在缺氧并且在所需要的营养条件和环境条件下分解有机污染物，产生甲烷和二氧化
5、碳。.生活过程：1.水解阶段 2.酸化阶段 3.甲烷化阶段10、微生物的哪些特点使其在环境污染处理过程中起着不可替代的作用？1.微生物个体微小，比表面积大，代谢速率快2.微生物种类繁多，分布广泛，代谢类型多样3.微生物具有多种降解酶4.微答：5.微生物具有巨大的降解能力6.微生物的共代谢作用 生物繁殖快，易变异，适应性强11、什么是生物修复技术的理论基础？它具有哪些特点？ 答： 生物修复是环境工程领域刚刚兴起的一门新技术，用一种或多种微生物来降解土壤中的有机毒物，如农药、石油烃类和有机磷、有机氯等，使这类物质变成无毒的或变成二氧化碳，这个过程国际上叫“生物修复工程”。目前已成功应用于土壤、地下
6、水、河道和近海洋面的污染治理。特点：与物理、化学处理处理技术相比，生物修复技术投资费用省，对环境影响小，能有效降低污染物浓度，适用于其他技术难以应用的场地，微生物对环境的要求比较苛刻。四、问答题1、水体富营养化造成的环境问题日益突出，试分析水体富营养化形成的原因及产生的不良后果，并结合你所学知识谈谈防治水体富营养化的措施。答：原因：由于人类的活动，将大量工业废水和生活污水以及农田径流中的植物营养物质排入湖泊、水库、河口、海湾等缓流水体。不良后果：水生生物特别是藻类将大量繁殖，形成水华现象，藻类遮蔽阳光，使水底生植物因光合作用受到阻碍而死去，使生物量的种群种类数量发生改变，破坏了水体的生态平衡。
7、大量死亡的水生生物沉积到湖底，被微生物分解，消耗大量的溶解氧，使水体溶解氧含量急剧降低，水质恶化，以致影响到鱼类的生存；一些腐败后放出氮、磷等植物的营养物质，从而又大大加速了水体的富营养化过程。这样年深月久，造成恶性循环，使水体严重变质。.1 首先应控制营养物质进入水体。2 治理富营养化水体。如：采取疏浚底泥，去除水草和藻类，引入低营养水防治措施：3 生物防治，如引入大型挺水植物与藻类竞争、养殖捕食藻类的鱼等抑制藻类繁殖生长。 稀释和实行人工曝气等措施。环境生物学一、名词解释：1.环境激素：指环境中存在的具有动物和人体激素活性的一些由天然物质和人工合成的环境污染物称为环境激素，这些物质能干扰和
8、破坏野生动物和人内分泌功能，导致野生动物繁殖障碍，甚至能诱发人类重大疾病。2.最小致死量（MLD）：指能使一群动物中仅有个别死亡的最高剂量或浓度。3.蓄积毒性作用：低于中毒阈剂量的外来化合物，反复多次地与机体持续接触，经一段时间后是机体出现明显的中毒表现，即为蓄积毒性作用。4.生物积累：是指生物在其整个代谢活跃期通过吸收、吸附、吞食等各种过程，从周围环境中蓄积某些元素或难分解的化合物，以致随生长发育，浓缩系数不断增大的现象，又称生物学积累。5.固定化酶：又称水不溶酶，是通过物理吸附法或化学键合法将水溶性酶和固态的不溶性载体相结合，使酶变成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物。6.生物标志物：用于检
9、测和评价化学污染物的暴露及其效应的由化学污染物所导致的生物有机体的生物化学和生理学改变称之为生物标志物9.共代谢作用：指只有在初级能源物质存在时才能进行的有机化合物的生物降解过程。10.活性污泥法：是利用悬浮生长的微生物絮体处理有机废水的一类好氧生物处理方法。.11.污泥沉降比（SV）：指一定量的混合液静置 30min 后，沉降的污泥体积与原混合液体积之比，以百分数来表示。其反映了曝气池正常运行的污泥量，用来控制剩余污泥的排放量，同时也能反映污泥膨胀等异常现象，以便及时采取措施。12.污泥容积系数（SVI）：又称污泥指数，指曝气池中混合液经 30min 静置沉降后体积与污泥干重之比。其反映了活
10、性污泥的凝聚性和沉降性，一般控制在 50-150 之间，若其大于 200，则表明污泥已膨胀。13.生物转化：是指外源化合物进入生物机体后在有关酶系统的催化作用下的代谢变化过程。14.生态模拟：即微宇宙法，是研究污染物在生物种群、群落、生态系统和生物圈水平上的生物效应的一种方法，又称为模型生态系统法。微宇宙是自然生态系统的一部分，包含有生物和非生物的组成及其过程，能提供自然生态系统的群落结构和功能。15.生物放大：是指在生态系统中，由于高营养级生物以低营养级生物为食物，某种元素或难分解化合物在生物机体中的浓度随着营养级的提高而逐步增大的现象，又称生物学放大。16.活性污泥：由好气性微生物及其代谢
11、和吸附的有机物、无机物组成的微生物絮体即活性污泥。17.LD50：即半致死剂量或浓度，指能引起一群动物的 50%死亡的最低剂量或浓度。18.LD0：即最大耐受剂量或浓度，指能使一群动物虽然发生严重中毒，但全部存活无一死亡的最高剂量或浓度。19.拮抗作用：指两种或两种以上化学污染物进入机体后，污染物的总作用强度小于其中任何一种成分的单独作用。优先污染物：指一些具有生物积累性、毒性大、自然降解弱和三致（致癌、致畸、致突变）作用的污染普遍的有毒有机化学污染物，称为优先污染物（或称优先控制污染物）.20.需氧污染物：指降解时需要消耗氧的一些有机污染物，主要包括糖类、脂肪和蛋白质。二、填空题1环境生物学
12、是研究生物与受人类干预的环境之间相互作用的规律及其机理的科学人类干扰包括两个方面：一是生态系统造成的污染 ；二是 指人类活动对生态系统的影响和破坏，即对自然资源的不合理利用 。环境生物学在应用 生态学 学和 毒理 学等学科的研究方法的基础上已经形成自己的一套研究方法。2生物污染按照物种的不同，可以分为污染、 污染和污染三种类型。31962 年，美国生物学家 R.卡逊写的科普作品，详细描述了滥用化学农药造成的生态破坏，这本书引起了西方国家的强烈反响。3人类对环境的干预包括人类活动对生态系统造成的；人类活动对生态系统的两个方面。4氮素化肥在土壤中以下，硝酸盐转化为 亚硝酸盐 ，此转化物可与土壤中各
13、种胺类化合物反应生成强致癌物质 亚硝胺 ，对人体危害极大。5污染物不同形态表现出不同的污染效应，这些形态包括：6在自然界，天然木素分子的降解主要是靠7. 硝化作用分两步进行：首先是氨氧化成亚硝酸，二是把亚硝酸氧化成硝酸。硝酸盐还原包括酸盐还原。异化硝酸盐还原又分为 发酵 性硝酸盐还原和 呼吸 性硝酸盐还原（反硝化作用）,同化硝酸盐还原是硝酸盐被还原成 亚硝酸盐 和氨，氨被同化成 氨基酸 的过程。8. 机体对生活环境中化学物的吸收途径有：吸收 、吸收以及其它途径吸收。9. 外源化学物的生物转化通常是酶促反应，参与生物转化的极为复杂，这些生物转化酶主要存在以及和液 中。.10. 生物地球化学循环指
14、生物的作用和作用所引起的污染物周而复始的循环运动过程。11. 氮循环由 6 种氮化合物的转化反应所组成：分别是、硝化作用、反硝化作用和硝酸盐还原。12.在废水生物脱氮过程中，当废水的 BOD5 与总氮的比值为 3:1 时，需另加外碳源。13.微宇宙法，是研究污染物在生物种群、群落、生态系统和生物圈水平上的生物效应的一种方法，又称为模型生态系统法。1阐述呼吸道吸收的特点和影响吸收的因素有哪些。吸收特点：气体与蒸气主要通过简单扩散被吸收。肺中的吸收过程进行的较为迅速。肺泡壁和毛细血管壁及间质总厚度在 1um 左右，而且肺泡与肺泡之间的毛细血管极为丰富，所以气体由肺泡进入毛细血管的路程很短，极易透过
15、，吸收过程可迅速完成。有些外源化学物可直接经肺静脉进入全身血液循环,并在全身组织器官分布,避免了肝脏的首过消除作用，故毒性可能较强。此外，各种外来化合物与细菌、病毒以及植物花粉和孢子等皆可形成固体气溶胶。气溶胶和颗粒物进入呼吸道后将在呼吸道中沉积或储留，少数水溶性较高的物质可通过简单扩散进入血液，大部分颗粒可随同气流到达终末细支气管和肺泡内，沉积、附着于细胞表面，对机体造成一定的损害。影响吸收的因素：气体在肺泡气与血浆中的浓度差 气体的吸收是一个动态平衡的过程，即该气体由肺泡进入血液的速度等于由血液进入各组织细胞的速度时的状态。平衡状态下，该气体在血液中的浓度(mg/l)与其在肺泡气中的浓度(
16、mg/l)之比，称为血气分配系数，每种气体的分配系数为一常数。肺的通气量与血流量 如过气体在血液中的血气分配系数较低，既使通气量增加，也不能使吸收入血的气体增多，还必须增加血流量，才能使吸收增多。反之，血气分配系数较高的气体，极易由肺泡吸收进入血液，因此增加通气量即呼吸频率或每分钟通气量就能使吸收增多。气体的分子量及在水中的溶解度 溶于水的气体大多通过亲水性孔道被转运，所以溶解度高和分子量小的气体容.易吸收。溶于生物膜脂质的气体吸收情况主要取决于脂水分配系数，脂水分配系数越大越易被吸收，较少受分子量大小的影响。2分别简述急性毒性试验、慢性毒性试验和蓄积试验的目的。急性毒性试验的目的：求出受试物
17、对一种或几种实验动物的致死剂量，通常以半数致死量（LD50）为主要参数。阐明受试化合物急性毒性的剂量反应关系与中毒特征。利用急性毒性试验方法研究化合物在机体内的生物转运和生物转化过程及其动力学变化。(4 分)慢性毒性试验的目的：慢性毒性试验是检测在较长时间内，以小剂量反复染毒后所引起损害作用的试验。其主要目的是评价化学物在长期小剂量作用的条件下对机体产生的损害及其特点，确定其慢性毒作用阈剂量和最大无作用剂量，为制订环境中有害物质的最高容许浓度提供实验论据。蓄积试验的目的：环境化学物质进入机体后，经过代谢转化排出体外，或直接排出体外。当其连续地、反复地进入机体，而且吸收速度超过代谢转化与排泄的速
18、度时，化学物质在体内的量逐渐增加，称为化学物质的蓄积作用。外源性化学物在机体的蓄积作用是化学物发生慢性中毒的物质基础。因此，蓄积试验研究外源化学物在机体内有无蓄积作用及蓄积程度如何，是评价化学物能否引起潜在的慢性毒性的重要方法之一，也是制定有关的卫生标准时选择安全系数的依据之一。3影响胃肠道吸收的因素有哪些方面的因素？外源化学物的性质：溶解度较低者，吸收差；脂溶性物质较水溶性物质易被吸收；分散度越大，吸收越容易；解离状态的物质吸收速度慢。机体方面的影响：胃肠蠕动较强，吸收少，反之，有利于吸收；胃肠内容物较多时，吸收减慢；反之，空腹或饥饿状态下容易吸收；胃液的酸度较高（pH=0.9-2.5）,
19、弱有机酸类多以未解离的分子状态存在，在胃中易被吸收。小肠内酸碱度已趋向于弱碱性或中性(pH=6.6-7.6), 弱有机碱类在小肠内主要是非解离状态，也容易通过简单扩散而被吸收。某些特殊生理状况如：妊娠和授乳期对铅和镉的吸收增强。胃酸分泌随年龄增长而降低，可影响弱酸或弱碱性物质的吸收。.4污染物对生物大分子的影响主要表现在哪些方面？(1)干扰正常的受体配体的相互作用 受体是许多组织细胞膜上的大分子成分；配体是生物体内的一些具有生物活性的化学物。正常情况下，受体与配体结合形成受体配体复合物，产生一定的生物学效应。(2)生物膜损伤 不少环境化学物通过改变膜脂流动性，影响膜的通透性和镶嵌蛋白质的活性，
20、改变其结构和稳定性，从而产生生物效应(3)干扰细胞内钙稳态 正常情况下细胞内的钙浓度较低（107108 mol/L），细胞外浓度较高（103 mol/L ）。各种细胞毒物，如硝基酚、过氧化物、汞、铅等重金属离子均能干扰细胞内钙稳态，引起细胞损伤和死亡。(4)干扰细胞能量的合成 一些环境污染物可干扰糖类的氧化，使细胞不能合成能被生物利用的 ATP，ATP 使细胞生命活动得不到充足的能量供给(5)脂质过氧化与自由基 脂质过氧化是细胞损伤的一种特殊方式,是由于产生了自由基而引起的,正常情况下,生物体内氧化、还原和酶促反应过程中，均可产生少量自由基，一般可被体内存在的抗氧化物质（如维生素 C、维生素
21、E）所对抗，对生物危害不大。当大量污染物（自由基）进入机体，造成机体抗氧化作用失衡，即可发生脂质过氧化，对生物体造成危害。(6)与生物大分子共价结合 共价结合可改变生物大分子的结构和功能，引起一系列生物学改变，特别是与酶蛋白、脂肪、核酸等重要生物大分子共价结合，能改变其化学结构，影响其生理功能，甚至导致变性和细胞死亡(7)诱导生物机体内一些功能蛋白的产生 如应激蛋白和金属硫蛋白的产生，这些蛋白质的产生可保护生物机体抵抗污染物的损害。注：金属硫蛋白对二价金属离子具有极高的亲和力，在细胞内起贮存必需的微量金属如 Zn、Cu 和结合有毒金属如 Cd、Hg 的作用，它与必需金属的结合起调节这些金属在细
22、胞内浓度的作用，而与有毒金属结合则可以保护细胞免受金属毒性影响。5活性污泥由哪些微生物组成；它们的组成类型与活性污泥系统运转正常与否有何关联，绘出 ASP 工艺流程图。（1）活性污泥的微生物有细菌、霉菌和原生动物等组成：.细菌：碱杆菌、微杆菌、丛毛单胞菌、芽孢杆菌、假单胞菌、柄杆菌、球衣菌、动胶菌和黄杆菌等。霉菌：酵母、假丝酵母、青霉菌和镰刀霉菌，它们能在酸性条件下生长繁殖，且需氧量比细菌少，所以在处理某些特种工业废水及有机固体废渣中起到重要作用。原生动物和微型后生动物：原生动物以游泳型的纤毛类为主，如草履虫。如果运转正常，出水良好，原生动物则以固着的纤毛类为主，例如钟虫、累枝虫等。后生动物：
23、轮虫、甲壳虫和线虫等，以游离的细菌和有机微粒作为食物，可以起到提高出水水质的作用。（2）组成与系统运转的关联：如果活性污泥系统运转不正常，出水水质差，则原生动物以游泳型的纤毛类为主，如草履虫。如果运转正常，出水良好，原生动物则以固着的纤毛类为主，例如钟虫、累枝虫等，并有后生动物出现，如轮虫、甲壳虫和线虫。（3）工艺流程图: 标准（推流式）活性污泥法（CAS）：废水初沉淀池悬浮固体去除掉曝气装置（活性污泥就在这种装置中将废水中 BOD 降解了，并产生新的活性污泥）二次沉淀池固液分离（上清液排放，沉淀下来的污泥一部分回流到曝气池中，一部分作为剩余污泥而排放）。推流式活性污泥法的曝气池一般为一个长条的矩形池，废水从一端进入，另一端流出，池中曝气装置多数为鼓风式。普通曝气法是在池内均匀地通入空气。混合液悬浮固体浓度为 1.5 千 mg/L3 千 mg/L，活性污泥回流比约为 1030，去除每公斤 BOD33 需空气 44m62m。普通曝气法优点为出水水质高，BOD 去除率高，缺点是氧利用率低，曝气时间长，适应水质变化的能力差。为了克服上述缺点，在普通曝气法的基础上进行了曝气量控制和进水水量控制，如渐减曝气系统、逐步曝气法、吸附再生法等，目的都是为了提高氧的
