第四章 物理性污染的毒性效应精选文档.ppt

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1、第四章 物理性污染的毒性效应本讲稿第一页，共三十八页第一节第一节 紫外辐射的生物效应紫外辐射的生物效应本讲稿第二页，共三十八页1.1 1.1 紫外线及其生物吸收紫外线及其生物吸收 UV-AUV-A：320320400nm400nm，增强，增强UV-BUV-B危害危害 UV-B UV-B：280280320nm320nm，极端有害，极端有害(臭氧层臭氧层)UV-C UV-C：200200280nm280nm，被，被O O3 3吸收吸收特点：特点：较高的光子能量，引起明显的生较高的光子能量，引起明显的生物学效应；穿透能力差物学效应；穿透能力差本讲稿第三页，共三十八页UV-BUV-B对光合作用的影响

2、对光合作用的影响Smith等直接测量了南极臭氧洞内外等直接测量了南极臭氧洞内外UV-B的变化，在南极边缘冰区范围内，的变化，在南极边缘冰区范围内，臭氧减少导致其初级生产力减少达臭氧减少导致其初级生产力减少达612本讲稿第四页，共三十八页类菌孢素氨基酸类菌孢素氨基酸MAAsMAAs本讲稿第五页，共三十八页图图2 2 大型大型溞溞第一、二及三第一、二及三龄龄期期于于不同不同剂量剂量UVCUVC暴露暴露后后的死亡率的死亡率 本讲稿第六页，共三十八页本讲稿第七页，共三十八页1.2 1.2 紫外辐射对躯体的损伤紫外辐射对躯体的损伤（1 1）急性损伤）急性损伤 皮肤：皮肤：细胞增生、晒斑、晒黑细胞增生、晒

3、斑、晒黑 眼睛：眼睛：引起光感性角膜炎和结膜炎引起光感性角膜炎和结膜炎 白内障（白内障（293293297nm297nm）（2 2）皮肤慢性损伤）皮肤慢性损伤 表皮与真皮皮炎、溃疡表皮与真皮皮炎、溃疡 肿瘤肿瘤本讲稿第八页，共三十八页1.3 1.3 紫外辐射对生物大分子的损伤紫外辐射对生物大分子的损伤（1 1）对）对DNADNA的损伤的损伤 嘧啶二聚体的形成嘧啶二聚体的形成，是可逆的；，是可逆的；长波长波(280nm)(280nm)形成；形成；短波短波(240nm)(240nm)解聚解聚 抑制抑制DNADNA的合成和复制过程的合成和复制过程 10J/m 10J/m2 2本讲稿第九页，共三十八页

4、http:/highered.mcgraw- 2）对蛋白质的损伤）对蛋白质的损伤 光化敏感性光化敏感性 胱氨酸胱氨酸 254nm 254nm 酶的光化学钝化酶的光化学钝化 氨基酸残基的改变氨基酸残基的改变 活性中心的氢键被破坏活性中心的氢键被破坏 光离解光离解 色氨酸色氨酸本讲稿第十二页，共三十八页第二节第二节 红外辐射的生物效应红外辐射的生物效应光子能量低，不引起光化学反应光子能量低，不引起光化学反应加热效应加热效应（1）对眼睛的损伤）对眼睛的损伤 角膜的感觉神经末梢角膜的感觉神经末梢 长期接受诱发白内障长期接受诱发白内障本讲稿第十三页，共三十八页（2 2）对皮肤的损伤（）对皮肤的损伤（近红

5、外）近红外）灼伤、色素沉积加深灼伤、色素沉积加深 小动脉系统的血管舒张增加小动脉系统的血管舒张增加 酶失活酶失活 本讲稿第十四页，共三十八页（3 3）其他伤害作用）其他伤害作用 呼吸道损伤呼吸道损伤 慢性鼻炎慢性鼻炎 神经损伤神经损伤 雄性生殖损伤雄性生殖损伤 免疫损伤免疫损伤 遗传损伤遗传损伤本讲稿第十五页，共三十八页第三节第三节 电离辐射的生物效应电离辐射的生物效应个体、细胞、生物大分子个体、细胞、生物大分子电离辐射电离辐射、射线射线中子中子电磁波电磁波 射线射线间接电离间接电离直接电离直接电离本讲稿第十六页，共三十八页（1 1）对躯体的影响）对躯体的影响1 1）对动物躯体的影响）对动物躯

6、体的影响 致死效应致死效应 造血系统和胃肠道黏膜紊乱造血系统和胃肠道黏膜紊乱 机体状态、个体差异机体状态、个体差异 急性放射病急性放射病 骨髓性急性放射病、肠型急性放射病、骨髓性急性放射病、肠型急性放射病、脑型急性放射病脑型急性放射病本讲稿第十七页，共三十八页2 2）对植物的损伤）对植物的损伤 耐受能力强，低等耐受能力强，低等 高等高等 形状异常、生长缓慢、产量降低、枯形状异常、生长缓慢、产量降低、枯萎、死亡萎、死亡 个体发育阶段、生长情况、种属差异个体发育阶段、生长情况、种属差异本讲稿第十八页，共三十八页3 3）低剂量电离辐射的刺激作用）低剂量电离辐射的刺激作用 打破休眠、促进萌发、加速生长

7、打破休眠、促进萌发、加速生长 和发育、增加产量、提高抗病性和发育、增加产量、提高抗病性 有利于动物的生长发育、生殖、有利于动物的生长发育、生殖、健康及寿命健康及寿命 假说：进化、修复酶假说：进化、修复酶本讲稿第十九页，共三十八页（2 2）对细胞的损伤）对细胞的损伤1 1）细胞杀伤）细胞杀伤 细胞核改变、染色体畸变、细胞器改细胞核改变、染色体畸变、细胞器改变、形成多倍体或巨核细胞变、形成多倍体或巨核细胞2 2）影响细胞周期）影响细胞周期 阻断或延长进入下一细胞周期的时间阻断或延长进入下一细胞周期的时间 细胞周期延长，细胞变性、坏死、增殖细胞周期延长，细胞变性、坏死、增殖能力下降能力下降本讲稿第二

8、十页，共三十八页（3 3）生物化学效应）生物化学效应1 1）对）对DNADNA的损伤的损伤 碱基、脱氧戊糖的破坏和分解碱基、脱氧戊糖的破坏和分解 DNA DNA链的断裂、交联链的断裂、交联2 2）对生物膜的影响）对生物膜的影响 改变膜的组分、脂质过氧化改变膜的组分、脂质过氧化3 3）对能量代谢的影响）对能量代谢的影响 线粒体、细胞核氧化磷酸化线粒体、细胞核氧化磷酸化本讲稿第二十一页，共三十八页（4 4）生物辐射敏感性的影响因素）生物辐射敏感性的影响因素1）辐射本身）辐射本身 剂量、能量剂量、能量2）受试生物）受试生物 染色体数目及大小、有丝分裂周期长短、染色体数目及大小、有丝分裂周期长短、个体

9、大小、年龄和发育阶段、健康与营养状个体大小、年龄和发育阶段、健康与营养状况、种属况、种属3）自然环境因子）自然环境因子 季节、温度、湿度、日光、生存竞争季节、温度、湿度、日光、生存竞争本讲稿第二十二页，共三十八页第四节第四节 电磁辐射的生物效应电磁辐射的生物效应 太阳热辐射、地球太阳热辐射、地球热辐射、宇宙辐射热辐射、宇宙辐射和雷电和雷电 广播、电视、广播、电视、雷达、理疗机、雷达、理疗机、微波通讯微波通讯电磁辐射电磁辐射人工的：人工的：天然的：天然的：本讲稿第二十三页，共三十八页（1 1）生物体对电磁能量的吸收）生物体对电磁能量的吸收1 1）机体吸收电磁能量）机体吸收电磁能量 机体形状大小机

10、体形状大小 电磁波的频率电磁波的频率 电磁波的功率电磁波的功率 机体吸收速率机体吸收速率 连续波或脉冲波连续波或脉冲波本讲稿第二十四页，共三十八页2 2）电磁波在生物组织中的传播与吸收）电磁波在生物组织中的传播与吸收 生物体大小、形状、组织介电性生物体大小、形状、组织介电性 质、电磁波的频率、极化方向有关质、电磁波的频率、极化方向有关 微波微波 短波短波 中长波中长波本讲稿第二十五页，共三十八页（2 2）热效应和非热效应）热效应和非热效应1 1）热效应（）热效应（10mW/cm2)体温升高、呼吸和心率加快体温升高、呼吸和心率加快 烧伤、出血、组织损伤和死亡烧伤、出血、组织损伤和死亡 机制：电场

11、机制：电场 偶极子偶极子 取向作用取向作用 碰撞、摩擦生热碰撞、摩擦生热 本讲稿第二十六页，共三十八页2 2）非热效应）非热效应 产生的热量很少产生的热量很少 常年在低场强电磁环境中工作会表常年在低场强电磁环境中工作会表现出多种生理变化，如血压下降或升高、现出多种生理变化，如血压下降或升高、心电图、脑电图的变化等心电图、脑电图的变化等本讲稿第二十七页，共三十八页（3 3）对机体机构和功能的影响）对机体机构和功能的影响1 1）对感觉器官的影响）对感觉器官的影响眼睛：眼睛：热效应热效应 晶状体、角膜、前房晶状体、角膜、前房 损伤，严重的视力完全丧失损伤，严重的视力完全丧失听觉器官：听觉器官：听觉功

12、能障碍听觉功能障碍2 2）对生殖系统的影响）对生殖系统的影响性腺性腺 不育（暂时性）不育（暂时性）本讲稿第二十八页，共三十八页3 3）对神经系统的影响）对神经系统的影响 神经元细胞空泡形成、轴突不规神经元细胞空泡形成、轴突不规 则、皮层神经元树突棘减少、结构则、皮层神经元树突棘减少、结构 和功能性的改变和功能性的改变 破坏动物的血脑屏障破坏动物的血脑屏障4 4）对行为的影响）对行为的影响 警觉警觉5 5）对内分泌与代谢的影响）对内分泌与代谢的影响本讲稿第二十九页，共三十八页6 6）对造血系统和免疫功能的影响）对造血系统和免疫功能的影响 对造血系统影响不明显对造血系统影响不明显 对免疫系统有刺激

13、作用对免疫系统有刺激作用7 7）其他影响）其他影响 血压、心率、呼吸频率、心电图、血压、心率、呼吸频率、心电图、皮肤、嗅觉皮肤、嗅觉本讲稿第三十页，共三十八页（4 4）电磁波的三致作用）电磁波的三致作用1 1）微波致畸作用）微波致畸作用 在动物胚胎发育的不同时期给予一在动物胚胎发育的不同时期给予一定功率密度的微波照射，可以导致畸形出定功率密度的微波照射，可以导致畸形出现或对出生后幼体的生长产生影响。现或对出生后幼体的生长产生影响。2 2）微波致突变作用）微波致突变作用 染色体畸变和微核细胞率的增加染色体畸变和微核细胞率的增加本讲稿第三十一页，共三十八页3 3）电磁辐射致癌作用）电磁辐射致癌作用

14、 高压线、变电站高压线、变电站 儿童白血病儿童白血病 手机辐射手机辐射 诱发脑瘤诱发脑瘤 累积效应累积效应1010年后年后就会出现就会出现4 4）电磁辐射对植物的诱变作用）电磁辐射对植物的诱变作用 高强度高强度 热效应；低强度热效应；低强度 非热效应非热效应 损伤染色体形成微核损伤染色体形成微核本讲稿第三十二页，共三十八页第五节第五节 超声波的生物效应超声波的生物效应（1 1）生物组织中超声波传播与吸收）生物组织中超声波传播与吸收 界面之间的反射（界面之间的反射（0.10.1）超声衰减特性超声衰减特性 骨组织骨组织（2 2）超声波对生物体的影响）超声波对生物体的影响 动物：致畸动物：致畸 植物

15、：空化作用植物：空化作用本讲稿第三十三页，共三十八页（3 3）超声波对生物细胞的影响）超声波对生物细胞的影响 致死效应致死效应 结构效应结构效应 功能效应功能效应（4 4）超声波对生物大分子的影响）超声波对生物大分子的影响 空化作用诱发的自由基化学效应空化作用诱发的自由基化学效应 大分子的机械性降解大分子的机械性降解本讲稿第三十四页，共三十八页第六节第六节 噪声的生物效应噪声的生物效应（1）听力损伤）听力损伤 听觉疲劳、听力损失听觉疲劳、听力损失（2）视力损伤）视力损伤 90dB 视觉细胞敏感性下降视觉细胞敏感性下降 95dB 瞳孔放大瞳孔放大 视觉模糊视觉模糊 115dB 对光亮度的适应减弱

16、对光亮度的适应减弱本讲稿第三十五页，共三十八页（3 3）其他生理效应）其他生理效应 对人：对人：心脏病、高血压、消化系统疾心脏病、高血压、消化系统疾 病、中枢神经系统疾病、内分病、中枢神经系统疾病、内分 泌机能泌机能 对动物：对动物：器官损伤、致死效应器官损伤、致死效应 170dB 豚鼠豚鼠6分钟就死亡分钟就死亡本讲稿第三十六页，共三十八页（4 4）对生长发育的影响）对生长发育的影响 子宫收缩，影响胚胎发育子宫收缩，影响胚胎发育 损伤胎儿或幼仔的听觉器官损伤胎儿或幼仔的听觉器官 影响儿童的智力发展影响儿童的智力发展 鸟类羽毛脱落、不产卵、内出血、死亡鸟类羽毛脱落、不产卵、内出血、死亡本讲稿第三十七页，共三十八页（5 5）对行为的影响）对行为的影响 与所处环境、噪声性质和心理状态与所处环境、噪声性质和心理状态有关，因人而异有关，因人而异 影响睡眠影响睡眠 使人烦躁不安、疲乏、注意力使人烦躁不安、疲乏、注意力 不集中、反应迟钝不集中、反应迟钝 使动物失去控制能力，烦躁不使动物失去控制能力，烦躁不 安、痉挛安、痉挛本讲稿第三十八页，共三十八页