暨南大学生态毒理学

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污染物在环境中的化学过程 1、沉积

无机化合物进入水体后，许多会与水体中的各种离子反应生成难溶于水的盐类，这些盐类沉积于水底，对水体表面的污染能起到暂时的净化作用。盐类的沉积和溶解释放作用常随水体化学性质特别是pH值的变化而相互转化，在高酸度条件下，沉积的金属离子就会向水体中转移。

2、水解

水解速度的大小与水体的物理、化学性质有关，特别是温度和pH值。一般来说，高温有利于水解，而pH的水解速度的影响则依不同污染物而定。化学水解有三种类型：中性水解、酸催化水解和碱催化水解，水解的速度常数通常是三者之和。水解能力与化学物对环境的危害密切相关，一些基团易水解，如酯健易被水解成醇和酸，对环境的危害减少。

3、氧化

氧化可与某些有机化合物形成过氧化物，然后逐步降解，这一过程可在油脂、橡胶、塑料老化过程中观察到，但这一降解过程较为缓慢。

4、光化学反应

有些有机物能在紫外光的照射下脱去卤原子，或结果异构化，从而有利于进一步降解，有的甚至可完全降解产物二氧化碳、卤化物及无机盐类，此过程称之为光矿化作用。但光化学反应也对环境产生不良影响，光化学烟雾便是其中一种。

大气中的氮氧化物、烃、一氧化碳等化学物在紫外光的照射下经过复杂的光化学反应而形成臭氧、过氧乙硝酸酯及醛、酮等一系列还原产物，它们组成的光化学烟雾对人体身体健康极为有害。

环境化学物通过生物膜的方式 被动转运 1

、

简

单

扩

散

（Passivetransport）：定义：生物膜两侧的化学物分子从浓度高的一侧向

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为吸收。

1、经过消化道吸收（Digestivetract）

水

分

配

系

数

消化道：口腔、食道、胃、肠道 吸收特点：通过口腔粘膜吸收极少；胃内弱有机酸类物质易吸收（简单扩散）；

影响消化道吸收的因素：消化道的多种酶类和菌丛，改变物质结构，致毒或解毒；肠胃道内容物种类数量、排空时间及蠕动状态，化学物的溶解度和分散度。

2、经呼吸道吸收

呼吸道：鼻腔、气管、支气管及其分支、肺泡（（Alveoli）

吸收特点：吸收的物质直接进入体循环并分布全身。吸收速度快。

对气态物质的吸收及影响因素 分压差大，吸收速度快；对颗粒物的吸收，主要受颗粒大小的影响。

3、经皮肤吸收

皮肤通透性较弱屏障；亲脂性高的化合物，皮肤吸收，全身性中毒。

影响皮肤吸收的因素：角质层厚

、

易

化

扩

散

度；高温促进皮肤血液和间质液流动；角质层损伤，动物种类

化学物在生物体内的分布 定义：吸收进入血液的化学物随体液（血液、淋巴液）的流动分散到各组织中的过程。

影响分布的因素：

1、血流量供血越多的器官，浓度越高。

2、外源物与器官的亲和力浓缩、蓄积器官?靶器官或储存库。化学物在器官和组织的分布受到化学物与组织器官亲和力的影响，形成再分布过程（redistribution）。

3、体内屏障：导致化学物在体内分布不均匀的另一重要原因是在体内特定部位存在的、对外源化学物转运有阻碍作用的体内屏障（battier）。包括血脑屏障和胎盘屏障

化学物的贮存：进入血液的环境

浓度低的一侧（即顺浓度梯度）扩散。大部分环境化学物可通过这种发生通过生物膜。

脂

/

（lipid/waterpartitioncoefficien）：一种物质在脂质质的溶解度与其在水中的溶解度之比称为脂/水分配系数。脂溶性大、水溶性小的物质，一般越容易通过生物膜。

2、滤过（Filtration）定义：环境化学物透过生物膜上的亲水性孔道的过程。亲水孔道或孔隙由膜上一些亲水的氨基酸组成。

特殊转运，对于某些非脂溶性的、分子量较大的、不能通过被动转运方式转运的环境化学物质。

1、主动转运（activetransport） 主动转运对化学物在胃肠道吸收，以及生物体内化学物的不均衡分布和通过肝肾代谢排出毒物，具有十分重要的意义。此外，对生物体内离子平衡具有重要意义。如Na，K泵，Ca泵。

2

（Facilitateddiffusion）

定义：非脂溶性化学物，利用载体由高浓度处向低浓度处移动的过程，称为易化扩散，又称帮助扩散或载体扩散。

特点：需要载体；不消耗代谢能量。具有一定的主动性和选择性，但因只能从高浓度处向低浓度处转运，故又属于扩散性质。

3、吞噬和胞饮

一些固体颗粒或液滴与细胞膜上的蛋白质具有特殊亲和力，可改变细胞膜表面张力，引起外包或内凹，将外源物包围进入细胞，称吞噬作用（Phagocytosis）。如果是液体物质，称为胞饮作用（Pinocytosis）。

生物对环境化学物的吸收 定义：环境化学物经各种途径透过机体的生物膜而进入血液的过程称

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化学物大部分与血浆蛋白或机体内各组织成分结合。

主要贮存库：

1、血浆蛋白：与血浆蛋白亲和力高的化学物可取代亲和力低的化合物。为可逆性结合。

2、肝和肾：存在特殊的结合蛋白，对污染物亲和力高于血浆蛋白，与外源化学物结合极快。

3、脂肪组织：脂溶性污染物。可降低其在靶组织中的浓度。因脂肪消化而释放进入血浆，引起中毒。

4、骨骼组织：骨中某些成分对环境化学物有特殊亲和力。F-、Pb、Sr等与骨基质结合

动物为什么会形成降解外来物质的途径？

动物取食植物过程中，难免不会吃到一些对自己有毒的化学物，如果没有解毒功能，那么动物会很快死亡。因此它就利用一个外来物代谢途径对动物解毒，从而获得生存权利。有的动物还能储存毒而且对取食它的高一营养级动物也具有毒性，这样就获得了更好的生存机会。代谢途径并非专一，具有较为广谱的解毒能量力，越广谱说明进化越高级。

污染物的生物转化类型 生物转化（Biotransformation）：环境化学物质在机体组织或器官中，在一系列酶作用下转化为各种代谢产物的过程。作用：通常转化使环境化合物极性及水溶性增加，易于排泄，毒性降低或消失，生物失活。例外转化导致水溶性降低，毒性增加，生物活化。

第一相反应：从亲脂性到极性 （一）氧化反应

1、MFOS催化的氧化反应 MFOS

（microsomalmixedfunctionoxidasesystem）：微粒体混合功能氧化酶。主要存在于肝细胞内质网（微粒体）中；特

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5、含卤基团的还原：与碳原子结合的卤素被氢原子取代。

6、无机化合物的还原： （三）水解反应

1、脂类水解反应：脂酶在体内广泛分布。许多有机磷杀虫剂在体内的主要代谢方式：敌敌畏、对硫磷、马拉硫磷等；拟除虫菊脂类杀虫剂的降解。

2、酰胺类水解反应：在酰氨酶的作用下：酰氨酶与酯酶具有彼此活性，但催化不同反应的速度不同。

3、水解脱卤反应：DDT水解脱卤?DDE（毒性降低、可继续转化为易排泄物）人体吸收的DDT，60%可经此途径转化。

4、环氧化物的水化反应 水化反应：含双键或三键化合物在酶催化下与水分子结合。

芳香烃和脂肪族烃类化合物氧化反应产生的环氧化物可在环氧化物催化下可通过水化反应形成相应的二氢二醇化合物。

第二相反应（结合反应，Conjugationreaction）：从极性到亲水性。经过PhaseI反应，使外源物增加了极性基团，易与具有极性基团的内源性化合物（Endogenous）发生结合反应进一步增加极性和水溶性，排泄消除。也有例外。

（一）葡萄糖醛酸结合反应 在葡萄糖醛酸基转移酶（Glucuronyltransferase，GT）催化下，将葡萄糖醛酸基结合到外源化学物的-OH、-COOH等极性基团上。主要在肝微粒体中进行，肾、肠粘膜和皮肤中也可进行。在结合反应中占有最重要的地位。

（二）、硫酸结合反应在磺基转移酶（Sulfotransferase）的作用下，将内源性硫酸结合到醇类、酚类和胺类化合物上，形成硫酸酯。主要在肝、肾、胃和肠中进行。

（三）谷胱甘肽结合

在谷胱甘肽S-转移酶的催化下进

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异性低：可催化几乎所有环境化学物的氧化反应；微粒体（microsome）：是内质网在细胞匀浆中形成的碎片，滑面内质网形成的微粒体MFOS活力更强。

由多种酶构成的多酶系统。此途径是毒物最重要的广谱解毒途径，而哺乳动物中在肝细胞中微粒体含量丰富，因此肝脏是一个重要的解毒器官。

2、非MFOS催化的氧化反应 （1）醇脱氢酶：存在于胞液中： （2）醛脱氢酶：存在于肝细胞线粒体和胞液中：体内醛脱氢酶活性低?酒后乙醛积累?酒精中毒。

（3）胺氧化酶：主要存在于线粒体，单胺氧化酶、二胺氧化酶：催化二胺类氧化形成醛。

（二）还原反应

机体内通常细胞通常处于有氧状态，以MFOS催化的氧化反应为主。但存在局部性还原环境使还原反应得以进行：

1）还原性化学物或代谢物在细胞内积累；

2）某些酶可在有氧条件下催化还原反应，如NADPH-CytP450还原酶；

3）氧化反应的可逆反应：NAD（P）+?NAD（P）H

催化还原反应的酶类主要存在于肝、肾和肺的微粒体和胞液中；肠道处于还原环境，存在含还原酶的菌丛；肠道菌丛还原酶催化的还原反应是最重要的还原反应途径。

1、羰基还原反应：醛类、酮类还原：

2、硝基还原反应：硝基还原酶，以NADPH或NADH作为还原剂。

3、偶氮还原反应：脂溶性偶氮化合物（磺胺类药物、偶氮色素等）：易被肠道吸收，主要在肝微粒体和肠道中还原；非脂溶性偶氮化合物：不易吸收，主要在肠道中被肠道菌丛还原。某些偶氮色素还原后具有致癌作用。

4、含硫基团还原反应：二硫化物、亚砜化合物被催化还原

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行；存在于肝、肾细胞的微粒体中；可与卤代芳香烃、卤代硝基苯、环氧化物等结合；体内重要解毒机制。

生物活化：经过I相反应和II相反应的生物转化作用，污染物分子极性和水溶性增加，易于从体内排除，大部分化合物毒性降低。由于生物转化的复杂性，一些化合物经过转化后，毒性增加，称为生物活化。

影响生物转化的因素 （一）物种差异和个体差异 在I相反应和II相反应中，污染物的生物转化均存在显著不同。1、代谢酶的种类不同，污染物的代谢途径和方式不同，污染危害炯异。2、代谢酶的活性不同个体差异：主要是酶活力的差异。

（二）生理因素：包括年龄、性别、昼夜节律等

1、年龄，年龄在生物转化中起着重要作用。I相反应和II相反应的酶活性从出生到老年有着不同的变化过程。不同年龄有害物所表现的毒性不同。凡经代谢转化解毒或降低毒性的外源物对幼年、老年的毒性大。

2、性别与激素，性别差异主要由性激素决定。从性成熟到成年，雄性代谢转化能力和代谢酶活力高于雌性。

3、昼夜节律生物转化的酶活性存在昼夜节律

（三）饮食营养状况。包括蛋白质、不饱和脂肪酸，维生素等

（四）代谢饱和状态

当基质剂量超过某代谢途径的代谢能力时，代谢物的产量不随时间而增加。出现新的代谢途径，形成不同的代谢产物中毒

（五）代谢酶的抑制和诱导 抑制：一种物质使另一种物质的生物转化受到抑制的过程，分为特异性抑制和竞争性抑制。诱导：一些物质可使某些代谢酶活性增强或酶含量增加的现象。如苯巴比妥、DDT和六

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可

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生物浓缩系数的预测 水/正辛醇之间的分配系数 一种化学物的亲脂性（lipophicity）是由其在水中和长碳链碳水化合物中的相对溶解性决定。Hansch

于

1963

年用正辛醇

（octan-l-0l，C8H17OH）代替脂粒，测定化学物的亲脂性。即相同体积的水和正辛醇放入分液漏斗中，加入化学物，充分摇晃，静置使水相和脂相分离，然后分别测定两相中物质的浓度：

水/正辛醇之间的分配系数是一个很重要的参数，当大于3时，物质便积累于细胞脂肪颗粒中。

毒物（Toxicant）：在一定条件下，较小剂量就能能引起机体功能性和器质性损伤的化学物质。物质进入机体后，积累达一定量，能与细胞或组织发生生物化学或生物物理作用，干扰或一些生物的正常生理机能，并引起暂时性或永久性的病理损害，有的甚至危及生命，这些物质叫毒物。

毒性（toxicity）：毒物引起生物机体体损害的性质和能力。

中毒（Toxication）：机体受到毒物作用而产生功能性或器质性的病变。

危险性（危险度，risk）：根据化学物的毒性、剂量计其对集体损害作用的相关关系和人群中可能手损害的人数和受损程度，用统计学方法进行定量评估并用预期频率表示。

危害性：化学物质对人群造成损害的可能性。危害性缺乏定量概念。

剂量效应（反应）关系 效应：一定剂量的外源性化学物与机体接触所引起的生物学变化。变化程度一般用计量单位表示。

反应：一定剂量的外源性化学物与机体接触后，呈现的某种效应并达到一定程度的机体比率，即产生效应的个体百分率。

毒性作用的类型 1、局部和全身毒作用：

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六六等能诱导肝组织微粒体内酶系统活性增强，具体表现在抗药性和抗污染能力增加；但有的污染物能与酶结合，破坏或降低酶系统的活性，使转化能力降低。

生物浓缩Bioconcentration 生物浓缩是指环境中的污染物在生物体内浓缩，使生物体内的污染物含量高于环境中该物质的浓度的现象。这是一个物质直接从环境中吸收并在体内浓缩的过程。生物浓缩大小以浓缩系数表示（BCF，bioconcentrationfactor）。

浓缩系数的大小与毒物种类、浓度、结构以及生物种类、大小、生长时期等有关；水体的物理化学因子也影响生物对毒物的浓缩作用，高温、低氧条件会使浓缩过程加速，而在低温、高氧条件下则相对延缓。水中的pH值、硬度等因素影响较少。

生物积累Bioaccumulation 生物积累是指来自环境中的物质（污染物）在生物体内不断增加的现象。

生物体对污染物积累能力的高低用

积

累

系

数

（thebioaccumulationfactor，BAF）来表示，积累系数指某物质在生物体内含量与环境中浓度的比值（mg/kg或mg/L）。

生物放大Biomagnification 在同一食物链上，随着营养级的上升，各营养级生物体内污染物的浓缩程度不断增加、浓缩系数逐渐变大的现象。通过生物放大作用，高营养级生物体内的污染物浓度显著提高，如DDT的生物放大。但生物放大作用并非污染物在食物链中的普遍现象，某些污染物在食物链的某一环节积累，在另一些环节并不积累。任何生物对外来物质的积累或放大过程都取决于生物体的摄取和排除作用的平衡。物种不同，代谢类型不同，因此积累能力也不同。

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局

部

毒

作

用

（localtoxiceffect）：在接触部位引起局部性直接损伤。

全

身

性

毒

作

用

（systemictoxiceffect）：化学物被吸收后随血液循环分布于全身而呈现的毒作用，主要危害靶组织和靶器官。

2、速发和迟发毒作用： 速

发

毒

作

用

（immediatetoxiceffect）：在一次性接触化学物后短时间内出现毒害作用。

迟

发

毒

作

用

（delayedtoxiceffect）：接触化学物后在较长时间内才呈现的毒作用。

3、可逆和不可逆毒作用： 可逆：停止接触化学物后，毒性危害可逐步减轻或消失。

不可逆：毒害作用继续存在甚至加重。

是否可逆与毒物性质和危害组织的再生能力有关。时间短、损伤轻的可逆，再生能力强的器官可逆如肝中毒；而致突变、致癌作用以及神经中毒不可逆。

4、变态反应（过敏性反应）： 通过机体免疫系统产生的危害。 化学物作为半抗原?与内源性蛋白质结合?激发抗体形成。抗体+抗原过敏反应。

5、特异体质反应（特发性反应）： 由遗传决定的特异体质对某种化学物的异常反应。

毒性作用的机制

毒害作用过程涉及多个步骤： 接触，吸收，转运，靶部位，分子结构变化，功能紊乱，修复，修复失调，毒性效应。

第一阶段：毒物的转运分布 第二阶段：毒物对靶位点的作用 第三阶段：毒物引起细胞功能障碍

靶位点学说、共价结合学说、自由基作用学说、受体学说

影响毒性作用的因素

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状况、遗传因素、生物节律

1）种类、群体、个体之间敏感性的差异

主要由不同的摄食方式、代谢方式引起，酶的活性大小与量的多少是影响生物对毒物敏感性的主要原因之一。同一种类不同类群和个体之间也存在一定的差异，但差异性小于属之间的差异，主要表现在量上。

2）年龄及不同发育阶段对毒物的敏感性

由于在胚胎及幼体阶段肝的解毒系统微粒体酶系统尚未充分发育，同时幼体排泄能力和功能的未完全发育业影响其对毒物的敏感性。某一时期的生理活动也会影响其对毒物的抗性，如甲壳类的蜕皮期等。老年阶段由于机体机能的老化，酶活力下降，抵抗力下降。

3）性别。性激素有关。雄性激素能促进细胞色素P450酶的活力，对外来物质代谢能力较强。

4）营养与健康。蛋白质缺乏：CytP450和NADP-CytP450还原酶活性降低；Vc缺乏：苯胺羟化反应减弱；VB缺乏：NADP-CytP450还原酶活性降低。

5）生物节律。生物转化的酶活性存在昼夜节律，季节变化也影响化学物的毒性。

（三）接触条件

1）接触途径：一般对于同种毒物：呼吸道（静脉注射）>腹腔注射>胃肠道>皮肤吸收。

2）溶剂与助溶剂 （四）环境因素

1）温度。气温上升，毒性增强。代谢旺盛、吸收增加、排出减慢。

2）湿度。湿度增加，经皮肤吸收增加。

3）气压。可增加、也可降低。 （五）环境条件对水生生物毒性的影响

温度：大多数水生生物是变温动物，因此水温能明显影响水生生物的

（一）环境化学物的结构和性质 1、化学结构与毒性：构效关系研究。影响其毒作用的性质。影响毒作用的大小。

（1）化学结构与毒作用性质 苯：麻醉作用、抑制造血机能；甲基苯、二甲基苯：对造血机能抑制作用不明显；苯胺、硝基苯：形成高铁血红蛋白、肝脏毒性。

（2）化学结构与毒性大小 同系物的碳原子数。碳氢化合物（烷、醇、酮等）：当碳原子数在2~7之间时：随C数的增加毒性增加。超过一定限度（7~9个）后：随C数的增加毒性下降。当碳原子数相同时：直链的>支链的；成环的>不成环的；

2、物理性质与毒性

①脂∕水分配系数（lipid/waterpartitioncoefficient）

水－正辛醇分配系数是用于测量物质的亲水性，分配系数Kow=Co/Cw，其中Co、Cw是物质在水和正辛醇中的溶解度。Kow一般可用logKow表示，脂溶性物质的Kow大约在100至1000，000之间，也就是说logKow在2至6之间。

②电离度：弱酸或弱碱有机化合物，电离度越低，毒性较大。

③挥发度和蒸气压：挥发性物质挥发成蒸汽，可通过呼吸道和皮肤进入生物体，其毒性不仅与绝对毒性有关，还与其挥发性有关。相对毒性：对于挥发性物质，除了物质本身毒性外，还将挥发度估计在内的毒性，称之为相对毒性。

④分散度：粉尘、烟和雾状物质经呼吸道吸收，以及固体物质经消化道吸收，毒性与分散度有关。粒子越小，分散度越大，生物活性越强。

⑤纯度：某些化合物的添加剂的毒性更强，因此评价一种化合物毒性时，需考虑杂质以及配料的毒性。

（二）机体的状况

种属、性别、年龄、营养与健康

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生理生化过程，有的毒物随水温增加而增加，而有的则降低，有的无变化。一般在最适温度下，生长发育条件良好，对毒物的抗性较强。

溶解氧：DO的降低会使污染物的毒性增加，因为在低DO的条件下，呼吸率增加，结果使更多的毒物吸入体内。

pH:氨、重金属的毒性随pH的变化而改变，氨在碱性条件下形成非离子型的氨，对水生生物有明显毒性，而在中性至酸性条件下形成的氨离子则对水生生物无毒；重金属的毒性则随pH的降低而增加。

溶解氧：DO的降低会使污染物的毒性增加，因为在低DO的条件下，呼吸率增加，结果使更多的毒物吸入体内。

环境化学物的相互作用 凡两种或两种以上的化学物同时或短期内先后作用于机体所产生的综合毒性作用，称为化学物的联合毒性作用。

（1）相加作用（Addition）：多种化合物同时作用于机体所产生的生物学作用强度是各自单独作用的总和。M=M1+M2。相加作用发生在化学性质相近或属同系，靶器官相同，作用机理相似物质，如：丙稀晴、乙晴

（2）协同作用（Synergism）：两种或两种以上多种化合物同时作用于机体所产生的生物学作用强度远远大于各化合物单独作用的总和。M>M1+M2。化合物之间相互促进吸收、延缓排出、阻碍代谢等，如苯硫磷和马拉硫磷。

（3）增强作用（Potentiation）：一种无毒性物质能增强另一种有毒物质的毒性。如异丙醇和四氯化碳。可归于协同作用。

（4）拮抗作用（Antagonism）：两种化学物同时作用于机体时，混合物的毒性强度低于两者单独作用之和。M

（5）独立作用

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器中。此方法是运用较多的方法。优点：比静止法试验液中毒物浓度、溶解氧含量较为稳定，费用低。缺点：对试验生物手工操作增多，增加了对动物的伤害，同时药液的浓度也会随更换试验液而改变。

试验类型 1、急性毒性试验

急性毒性试验时间短，以能产生的特殊反应为终点，通常以死亡或其它可见效应为指标，这种急性毒性情况在自然界较少存在。但由于其简单方便，也常常用于水质监测、水质标准的制订、新化合物的控制及污染监测上。急性毒性一般以24－96h为限度，对于鱼类一般为96h，对于甲壳类为48h。

2、亚急性毒性试验或亚致死性毒性试验

慢性毒性试验所需时间较长，对于许多鱼类需要几个月甚至一年时间，这样试验材料也就局限于少数几种能进行实验室培养繁殖的种类，而且方法也难以统一。亚慢性试验相对试验周期短。选择受试动物最敏感的生活阶段进行试验，计算毒物对受试生物最敏感时期生长、繁殖、生存的影响，一般进行的是胚胎－鱼苗试验。其结果与慢性毒性试验结果相差不大。

藻类毒性试验

典型藻类毒性试验方法：藻类96h生长潜力试验：

试验生物：羊角月芽藻（Sellenastrumcapricornutum）

温度：25℃

光强：86uE，连续光照 容器：125ml（50ml试验液）或250ml（100ml试验液）

藻种要求：多次接种达到同步生长的4－7d对数生长期的藻种

初始密度：104cells/ml

浓度设置：5个浓度1个对照，稀释比大于0。5。

重复：3～4个。

两种或两种以上化合物作用于机体，各自的作用方式、途径、受体和部位不同，互不干扰，仅表现为各自的毒性。M=M1+M2（1-M1）

联合作用类型的评定 联合作用系数法

等效应线图法。只能评定两个化合物的联合作用

方法：相同试验条件和接触途径下分，求化合物甲、乙的LD50及其95%可信限，作等效应线。相同条件下求甲、乙的等毒性剂量（如各取0。5LD50）混合物的LD50。以混合物中甲、乙的实际剂量在图中各做垂线，以交点位置评价类型。

试验方法 1、流动试验

带有药品的试验液持续进入暴露池中，使溶液中的药液浓度保持在稳定范围，流动可以是持续性的或间歇性的。一般用于高度挥发性物质的试验。试验液保持稳定的水温、DO，同时90％的排泄物能得到及时清除。试验用水至少为2L，每天有3L的水更换。

优点：试验药物的浓度、水温可保持在稳定水平，DO达到饱和。缺点：过于复杂，费用高。

2、静止试验

整个试验过程中不换水。一般是用于不挥发、不降解的药物，受试验动物个体较小时使用。优点：简单、经济，可以进行大量的试验，即使在野外也很方便。缺点：试验药物浓度的降低。由于挥发、生物降解、转化、有机物吸收、吸附等因素使毒物浓度降低。溶解氧含量、pH值降低。由于试验生物排放的分泌物，是试验液中有机物含量增加，从而使微生物降解作用增强，溶解氧降低。动物的排泄物使试验液浑浊。

3、半静止试验

每隔一定时间（常为24h）换水一次，用吸管小心将试验液吸出，或把试验动物放入装有新鲜试验液的容

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时间：96h

指标：生长（细胞数、叶绿素a、生物量）的半效应浓度EC50。

特定生长率?（/d）??ln（N2/N1）?/（t2-t1）

其中N2和N1分别为t2和t1时的细胞密度（叶绿素a、生物量）。

试验允许值：对照组密度大于2×105cells/ml，对照组差异小于20％。

预备试验：根据文献查阅得到的硫酸铜对藻类生长抑制浓度，确定预备试验浓度范围。预备试验的浓度设置范围较大，希望能够找到抑制100％和0％的浓度范围。一般以10为稀释倍数，设置3－4个浓度组，每组设2－3个重复。

淡水无脊椎毒性试验。水溞毒性试验

选择水溞的原因：分布广，在许多环境中存在。是许多水生食物链中重要的连接环节，取食藻类而是鱼类的食物。敏感性强，对许多污染物敏感。体积小，这样试验所需容器小，试验的空间也小。

急性毒性试验

主要使用D。magna和D。pulex作为试验材料。幼体暴露在毒物溶液中24h或48h，试验后计算其死亡或不动的LC50或EC50。

试验过程：

材料：含有毒物的水溶液或污水。 生物：年龄小于24h的D。magna或D。pulex。

试验方式：静止或半静止或流动 试验时间：通常48h，也有24h。 喂食：试验期间不喂食。 容器和容量：50－200ml试验液，100－250ml烧杯。

试验动物数量：10－20个/组，2－3个平行，每个动物的试验液量从1个/2ml至1个/40ml。

稀释水：根据试验不同而不同，有人工营养配水、自然表层水、地下水、去氯自来水等。

浓度设置：对数浓度梯度。5个

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试验组、1个对照组。

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50－80ml试验液。

容量：一个动物一个烧杯 重复：一个试验组10个重复 对照及稀释水：营养配水、或自然水体水。

光照/温度/通风：光强：20uE，L:D为16：8，温度20℃，无通风。

指标：繁殖。

通常，第一隔子代将在8－10d观察到，而每隔2d为一代，21d共产子代5代。计算LOEC、NOEC。此试验实验室之间的差异较大，有2－4倍。

鱼类96h急性毒性试验 预试验及试验浓度的确定：预备试验浓度范围较大，以10为稀释倍数，确定死亡率为0％－100％之间的浓度作为正式试验浓度范围。

稀释水：去氯自来水或其它营养配水，根据试验目的可使用硬度不同的水，但如用蒸馏水配制，一定要充气加氧。

试验容量：能保证足够的DO，阻止产生有毒排泄物，0。1-0。8g/L水

试验浓度的设置：五个浓度，一个对照组，至少3个重复。按对数浓度梯度设置，如1，1。8，3。2，5。4，10

试验动物的数量及挑选：至少10个动物/浓度

结果观察：记录中毒症状（鳃的出血，游泳状态等），死亡数量，及时清除死鱼，至少一天观察一次。

结果分析：时间—致死关系（Time-MortalityRelationship）

突变的类型：突变有两种结果，一是使生物体有产生肿瘤的可能性；二是如产生在性细胞则会遗传下去。突变的基础是遗传物质DNA的改变。

致癌机理 1、癌基因学说

癌基因是一类能引起细胞恶性转化和癌变的基因。癌基因常以原癌基因发生存在于正常细胞基因组中。但当受到物理、化学或生物等致癌因素作用下，激活变为活化的癌基因才显

光照/温度/通风：光强：10～20uE，L:D为16：8，温度20℃，无通风。

试验指标：EC50或LC50。 试验可靠性：对照组死亡小于10％。

慢性毒性试验

A网纹蚤繁殖和生存试验 材料：表层水、地下水、污染水、纯毒物等

生物：出生24h内的网纹蚤（C。reticulata、C。dubia）。

试验类型：半静止，每天换水。 喂食：每天喂食，复合食物（惰性的）。或栅藻：0。1ml3～3。5×107cells/ml。

容器和体积：30ml烧杯，内盛15ml试验液。

容量：一个动物一个烧杯 重复：一个试验组10个重复 对照及稀释水：5个试验组、1个对照组，稀释比大于0。5，即1/2LC50、1/4LC50、1/8LC50、1/16LC50、1/32LC50。稀释水可为营养配水、天然水、去氯自来水等。

光照/温度/通风：光强：10～20uE，L:D为16：8，温度25℃，无通风。

指标：生长和繁殖。

试验时间：7d，60％对照组有3代子代。

可靠性：对照组≥80％存活率，20个以上的子代，80％对照组产子，60％以上对照组7d内有第3代子代。

B大型蚤繁殖试验

大型蚤21d慢性繁殖试验，看毒物对大型蚤繁殖的影响。

材料：主要是纯毒物，也由表层水、地下水、污染水及沉积物浸出液。

生物：出生24h内的大型蚤（D。magnia）、D。pulex。

试验类型：半静止，每天换水或2－3d换一次。

喂食：每天喂食，藻类，栅藻：0。1ml3～3。5×107cells/ml。

容器和体积：100ml烧杯，内盛

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路漫漫其修远兮，吾将上下而求索

天行健，君子以自强不息

示其致癌活性。原癌基因为显性基因，两个染色体之一发生突变，即可被激活。肿瘤抑制基因也称为抑癌基因或抗癌基因，作用与原癌基因相反。抑癌基因为隐性基因。两个等位染色体同时突变才能失活，对细胞恶性转化起作用。

2、化学致癌的多阶段学说 包括引发(initiation）、促长(promotion）、进展（progression）三个阶段。

引发：致癌物质作用于DNA，诱发体细胞癌变过程。目前看来此过程可能引发原癌基因的活化或肿瘤抑制基因的失活。引发剂大多为致突变物质。

促长：引发体细胞成为癌前病变和良性肿瘤的过程。促长剂只有作用于引发细胞才能起作用，对其他体细胞没有作用，促长剂通常不是致突变物质。

进展：进展阶段指从癌前病变和良性肿瘤转变成恶性肿瘤的过程。进展剂可能具有染色体畸变的作用，但不一定具有引发作用，可能也会使核型不稳定性有关的染色体断裂增加。

3、化学致癌的非遗传机制学说 具有致癌作用的化学物质并非是引起遗传物质的改变而导致致癌。可能引起细胞变性坏死、促进细胞增殖、激素分泌失调等。

致畸作用

是指环境中有毒物质在胚胎发育过程中影响胚胎的正常发育而使幼体出现畸形的毒性效用。

这种效应仅对胚胎发育过程而言，与遗传无关。有些物质能引起遗传物质的改变，也同样会造成胚胎或幼体畸形，但这种毒性效应是属于致突变范畴。毒物干扰胚胎正常发育的途径有：阻碍细胞分裂、核酸正常合成、酶系统受到抑制、改变了细胞膜的特征并使离子平衡及水代谢失调、能量调节失调等。

鼠伤寒沙门氏菌/哺乳动物微粒

2011年生态毒理学复习资料

体试验

地势坤，君子以厚德载物

在大气中的稳定程度越高，沉降速度越慢，被吸入呼吸道的机会就越大。粒径为100um的颗粒达到地面需4－9小时，1um的颗粒需19－98天，0.4um的颗粒需120－140天，而0.1um的颗粒则需5－10年。60－90％的有害物质吸附在可吸入颗粒上，而有毒物质如Pb、Cd、Ni、Mn、V、Br、Zn、多环芳烃（PAHs）等则主要吸附在2um以下颗粒上。

大气颗粒物的毒性

对呼吸道黏膜的刺激和腐蚀作用：颗粒物中的有毒气体和金属物质。

对肺细胞的腐蚀和损伤 诱发心血管病：0.05-5um的颗粒可进入肺，引起肺气肿和气管炎。此外损害肺毛细血管，导致血管阻塞，肺血压升高，引起高血压和肺心病。

免疫毒性:影响淋巴结和巨噬细胞的吞噬功能。

间接毒性：影响阳光的照射，出现阴暗天气，紫外线减少。

此外一些有毒成分如多环芳烃（PAHs）类物质、硫化物、氟化物、重金属都有致癌作用。

原理：利用一种突变微生物菌株与被检测化学物接触，使突变型微生物回复突变，重新成为野生型微生物。野生型的菌株能在营养缺乏型培养基上生长。突变性色鼠伤寒沙门氏菌不具有合成组氨酸的能力，不能在组氨酸缺乏的培养基上生长。

方法：将突变型沙氏菌在不含（或低浓度）组氨酸培养基上培养,以其生长状况作为指标。在培养基中加入哺乳动物主要是大鼠肝微粒体匀浆。一般是S9混合液，即经过PCBs诱导的大鼠肝匀浆经9000×g离心得到的上清液，此外在加入一些辅助因子如辅酶II(NADP）、G-6-P,K+,Mg2+和缓冲液等。以提高灵敏度。检查致突变物质诱发的沙门氏菌回复突变菌落数，看看是否与对照组有明显差别，就可判断化合物是否具有致突变的能力。

特点：优点：简便、灵敏、快速（48h）、费用低；检测结果与对动物的致癌性的相符率达约90%。缺点：利用微生物作为供试物，不能全面反映哺乳动物的遗传信息，仅1/6；微生物的DNA修复系统与动物有差异；微生物无免疫功能。

大气颗粒物的作用和机理 大气颗粒物质是大气中的主要污染物,粒径在0.001-100um之间，它们能在大气中均匀分散并形成稳定的悬浮体系，称为气溶胶，也称为悬浮性颗粒物。直径大于100um的称为沉降性颗粒物。

颗粒物质分为:

总悬浮颗粒物粒径小于100um的存在并悬浮在空气介质中的颗粒物。可吸入颗粒物：粒径小于10um，能被吸入人体呼吸道的颗粒物。细颗粒物：粒径小于2.5um能被吸入人体呼吸道深处直至肺泡的颗粒物。

可吸入颗粒物和细颗粒物除了含有危害人体健康的SO2外，还有许多重金属、被吸附的有害气体以及具有致癌作用的碳氢化合物。粒径越小，

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