该过程将氮由不能被植物吸收利用的有机态转化为无机氮，利于植物利用；且此过程是耗氧过程，可能引起水体富营养化，使水质变差。

3．比较下列各对化合物中微生物降解的快慢，指出所依据的定性判别规律。

NO2OH（1）

CH3CH2CH3

（2）CH3 (CH2)5CH3

（3）SO3NaCH3CH(CH2)3CH3

答：（1）硝基苯降解要慢于苯酚，根据取代规律，在芳香族化合物中羟基取代基加快其降解，硝基取代基使其降解减缓。

（2）庚烷的降解要快于丙烷，根据链长规律，在一定范围内，碳链越长，降解越快。 （3）前者降解要快于后者，根据链分支规律，在烷基苯磺酸盐中，分支程度越大，降解越慢。 4．在下列微生物降解烷基叔胺过程的括号内，填写有关的酶名、化学式或转化途径名称。

图中有关酶名、化学式和转化途径名称：（1）O2；（2）NADH+H；（3）NADP；（4）H2O；（5）R3CHO；（6）R1CH2NHR2CH2；（7）加氧酶；（8）R2CHO；（9）NH3；（10）R1CHO；（11）水化酶；（12）R1CH(OH)2；（13）NAD；（14）NADH+H+；（15）R1COOH；（16）脂肪酸β氧化；（17）TCA循环

+

+

5．已知氨氮硝化数学模式适用于某一河段，试从下表中该河段的有关数据，写出这一模式的具体形式。

河段设置的断面 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 流经时间（h） 0 2.37 8.77 氨氮浓度（mg/L） 2.86 2.04 0.15 被硝化的氨氮浓度（mg/L） 0 0.63 2.65

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6．用查阅到的新资料，说明毒物的联合作用。

毒物的联合作用分为四类。

a.协同作用，是指联合作用的毒性大于其中各毒物成分单独作用毒性的总和。即是说，其中某一毒物成分能促进机体对其他毒物成分的吸收加强、讲解受阻、排泄迟缓、蓄积增多或产生高毒代谢物等，是混合物毒性增加。如四氯化碳与乙醇，臭氧与硫酸气溶胶等。

b.相加作用，是指联合作用的毒性等于其中各毒物成分单独作用毒性的总和，即其中各毒物成分之间均可按比例取代另一毒物成分，而混合物毒性均无改变。当各毒物成分的化学结构相近、性质相似、对机体作用的部位及机理相同时，其联合作用结果往往呈现毒性相加作用。如丙烯腈与乙腈，稻瘟净与乐果等。

c.独立作用，是指各毒物对机体的侵入途径、作用部位、作用机理等均不相同，因而在其联合作用中各毒物生物学效应彼此无关、互不影响。即独立作用的毒性低于相加作用，但高于其中单项毒物的毒性。如苯巴比妥与二甲苯。

d.拮抗作用，是指联合作用的毒性小于其中各毒物成分单独作用毒性的总和。就是说，其中某一毒物成分能促进机体对其他毒物成分的讲解加速、排泄加快、吸收减少或产生低毒代谢物等，使混合毒性降低。如二氯乙烷与乙醇，亚硝酸与氰化物，硒与汞，硒与镉等。

7．试说明化学物质致突变、致癌和抑制酶活性的生物化学作用机理。

（1）致突变作用机理：致突变性是指生物体中细胞的遗传性质在受到外源性化学毒物低剂量的影响和损伤时，以不连续的跳跃形式发生了突然的变异。致突变作用发生在一般体细胞时，则不具有遗传性质，而是使细胞发生不正常的分裂和增生，其结果表现为癌的形成。致突变作用如影响生殖细胞而使之产生突变时，就有可能产生遗传特性的改变而影响下一代，即将这种变化传递给子细胞，使之具有新的遗传特性。

（2）致癌机理：致癌是体细胞不受控制的生长。其机理一般分两个阶段：第一是引发阶段，即致癌物与DNA反应，引起基因突变，导致遗传密码改变。第二是促长阶段，主要是突变细胞改变了遗传信息的表达，增殖成为肿瘤，其中恶性肿瘤还会向机体其他部位扩展。

（3）抑制酶活性作用机理：有些有机化合物与酶的共价结合，这种结合往往是通过酶活性内羟基来进行的；有些重金属离子与含硫基的酶强烈结合；某些金属取代金属酶中的不同金属。

8．解释下列名词的概念。

（1）被动扩散；（2）主动转运；（3）肠肝循环；（4）血脑屏障；（5）半数有效剂量（浓度）；（6）阈剂量（浓度）；（7）助致癌物；（8）促癌物；（9）酶的可逆和不可逆抑制剂

答：（1）被动扩散：脂溶性物质从高浓度侧向低浓度侧，即顺浓度梯度扩散通过有类脂层屏障的生物膜。 （2）主动转运：在需要消耗一定代谢能量下，一些物质可在低浓度侧与膜上高浓度特异性蛋白载体结合，通过生物膜，至高浓度侧解离出原物质。

（3）肠肝循环：有些物质由胆汁排泄，在肠道运行中又重新被吸收，该现象叫肠肝循环。 （4）血脑屏障：脑毛细血管阻止某些物质（多半是有害的）进入脑循环血的结构。 （5）半数有效剂量（浓度）：毒物引起受试生物的半数产生同一毒作用所需的毒物剂量（浓度）。 （6）阈剂量（浓度）：在长期暴露毒物下，会引起机体受损害的最低剂量（浓度）。 （7）助致癌物：可加速细胞癌变和已癌变细胞增殖成瘤块的物质。 （8）促癌物：可使已经癌变细胞不断增殖而形成瘤块。

（9）酶的可逆和不可逆抑制剂：抑制剂就是能减小或消除酶活性，而使酶的反应速率变慢或停止的物质。其中，以比较牢固的共价键同酶结合，不能用渗析、超滤等物理方法来恢复酶活性的抑制剂，称为不可逆抑制剂；另一部分抑制剂是同酶的结合处于可逆平衡状态，可用渗析法除去而恢复酶活性的物质，称为可逆抑制剂。

9．在水体底泥中有下图所示反应发生，填写图中和有关分解反应中所缺的化学式或辅酶简式。图中的转化对汞的毒性有何影响。

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答：（1）Hg；（2）HgCl2；（3）CH4；（4）NADH；（5）NAD；（6）HCl；（7）NADH + H+；（8）CH4；（9）HCl；（10）NADH + H+；（11）HCl；（12）CH4；（13）C2H6；（14）Hg

可溶性无机汞在生物体内一般容易排泄，而烷基汞具有高脂溶性，且在生物体内分解速度缓慢，因而其毒性

+

比可溶性无机汞化合物大10到100倍。图中所示的氯化甲基汞变成金属汞的转化过程，是微生物以还原作用转化汞的主要途径，是降低毒性的过程。

？10．试简要说明氯乙烯致癌的生化机制和在一定程度上防御致癌的解毒转化途径 11．举出一个新的研究实例，说明比较分子力场法在QSAR中的应用。

谷妍等应用C0MFA（比较分子力场法）分别研究了112种含氟农药的抗小麦赤酶病活性和对小麦生长的毒性，为研究设计新的更高效、安全的含氟农药提供了有益的参考。所有农药母体酒后中的R1，R2，R3和R4表示不同的供电集团和吸电集团。农药的活性和毒性以抑制率的测量值表示。

采用标准键长、键角构建所有化合物分子的初始三维结构；通过计算，在对能量进行优化后选择各分子最低能量构象为其可能的优势构象，并确定后者中各原子净电荷。选取78个化合物作为训练集建立C0MFA模型，余下34个化合物为测试集，检验所建模型对化合物的活性和毒性的预测能力。

将训练集所有分子的优势构象，在共有的特征点组合上，即在共有的对受体结合、活性及在空间的相对位置所需的重要官能团上叠合起来，置于一个设定的三维网格内。选用sp3杂化的一价碳正离子作为探针，沿该网格格点移动，计算各分子周围立体势场和静电势场的能值分布，连同对应的活性与毒性测量数据，分别进行偏最小二乘法回归分析，建立有关活性与毒性的两个C0MFA模型，评价模型质量，用等高图形显示模型的结果。

与测试集34个含氟化合物的活性与毒性测量值相比较，两个模型预测的标准偏差对极差之比分别是10.4%和6.4%，都具有良好的预测能力。

第六章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应 思考题与习题参考答案

1．为什么Hg2+和CH3Hg+在人体内能长期滞留？举例说明它们可形成哪些化合物？

这是由于汞可以与生物体内的高分子结合，形成稳定的有机汞络合物，就很难排出体外。此外，烷基汞具有高脂溶性，且它在生物体内分解速度缓慢（其分解半衰期约为70d），因而会在人体内长期滞留。

Hg2+和CH3Hg+ 可以与羟基、组氨酸、半胱氨酸、白蛋白形成络合物。甲基汞能与许多有机配位体基团结合，如—COOH、—NH2、—SH、以及—OH等。 CSC2．砷在环境中存在的主要化学形态有哪些？其主要转化途径有哪些？

砷在环境中存在的主要化学形态有五价无机砷化合物、三价无机砷化合物、一甲基胂酸及其盐、二甲基胂酸及其盐、三甲基胂氧化物、三甲基胂、砷胆碱、砷甜菜碱、砷糖等。

砷的生物甲基化反应和生物还原反应是砷在环境中转化的重要过程。主要转化途经如下：

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3．试述PCDD是一类具有什么化学结构的化合物？并说明其主要污染来源。

（1）PCDD这类化合物的母核为二苯并一对二噁英，具有经两个氧原子联结的二苯环结构。在两个苯环上的1，2，3，4，6，7，8，9位置上可有1－8个取代氯原子，由氯原子数和所在位置的不同可能组合成75种异构体，总称多氯联苯并一对二噁英。其结构式如右：

（2）来源：①在焚烧炉内焚烧城市固体废物或野外焚烧垃圾是PCDD的主要大气污染源。例如存在于垃圾中某些含氯有机物，如聚氯乙烯类塑料废物在焚烧过程中可能产生酚类化合物和强反应性的氯、氯化氢等，从而进一步生产PCDD类化合物的前驱物。除生活垃圾外，燃料（煤，石油）、枯草败叶（含除草剂）、氯苯类化合物等燃烧过程及森林火灾也会产生PCDD类化合物。②在苯氧酸除草剂，氯酚，多氯联苯产品和化学废弃物的生产、冶炼、燃烧及使用和处理过程中进入环境。③另外，还可能来源于一些意外事故和战争。

4．简述多氯联苯（PCBs）在环境中主要分布、迁移与转化规律。

（1）分布：由于多氯联苯挥发性和水中溶解度较小，故其在大气和水中的含量较少。近期报导的数据表明，在地下水中发现PCBs的几率与地表水中相当。此外，由于PCBs易被颗粒物所吸附，故在废水流入河口附近的沉积物中，PCBs含量较高。

水生植物通常可从水中快速吸收PCBs，其富集系数为1×l04～l×l05。通过食物链的传递，鱼体中PCBs的含量约在l～7mg/kg范围内（湿重）。在某些国家的人乳中也检出一定量的PCBs。

（2）迁移：PCBs主要在使用和处理过程中，通道挥发进入大气，然后经干、湿沉降转入湖泊和海洋。转入水体的PCBs极易被颗粒物所吸附，沉入沉积物，使PCBs大量存在于沉积物中。虽然近年来PCBs的使用量大大减少，但沉积物中的PCBs仍然是今后若干年内食物链污染的主要来源。

（3）转化：PCBs由于化学惰性而成为环境中持久性污染物，它在环境中主要转化途径是光化学分解和生物转化。PCBs在紫外光的激发下碳氯键断裂，而产生芳基自由基和氯自由基，自由基从介质中取得质子，或者发生二聚反应。PCBs生物降解时，含氯原子数目越少，越容易降解。

5．

6．表面活性剂有哪些类型？对环境的人体的危害是什么？

分类：阴离子表面活性剂，阳离子表面活性剂，两性表面活性剂，非离子表面活性剂。

危害：1，使水的感官状况受到影响，出现持久性泡沫；2，造成水体富营养化；3.促进水体中石油和多氯联苯等不溶性有机物的乳化、分散，增加废水处理困难；4，浓度高时破坏生物群。

第七章 受污染环境的修复 思考题与习题参考答案

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