环境毒理学 第四章
2010《毒理学基础》第四章
三、增毒与解毒
• 增毒（toxication）：即代谢活化 (metabolic activation )，指毒物前 体在体内转化为有害产物（亲电 物、亲核物、自由基等）的过程。
（一）终毒物概念及种类：
1、外源化学物自身：= 终毒物→毒性 2、外源化学物的代谢产物： 毒物前体→代谢活化→终毒物→毒性 主要有亲电物、自由基、亲核物氧化 还原性反应物。 3、活性氧（ROS）或活性氮（RNS）： 4、内源化学物：如胆红素
3、亲电子剂的解毒：
GSH结合，GST催化加速这一 反应。某些金属离子如Ag＋、Cd2＋、 Hg2＋等也可与GSH结合解毒。还可 与蛋白质结合。
4、自由基的解毒：
① O2-• ： SOD： O2-•＋O2-•＋2H＋→ HOOH＋O2 CAT： HOOH＋HOOH → 2H2O＋O2 GPO：HOOH＋2GSH → 2H2O＋GSSG
细胞膜表面转运、受体、通道类型
二、从血循环进入靶部位（分布）： • 不同部位血管内皮、线粒体及溶酶体的 蓄积等可促进上述分布过程。 • 溶酶体的“pH陷阱”是指胺类弱碱毒物 进入后酸性的溶酶体后因离子化而难以 外流的现象。 • 而血浆蛋白结合、组织贮存、各种生物 屏障及细胞膜上的“转运体”可妨碍毒 物分布。 • 毒物排泄及重吸收也影响毒物的分布。
GPO：谷胱甘肽过氧化物酶； SOD：超氧化物歧化酶（胞浆为Cu、Zn-SOD，
线粒体为Mn-SOD）
② • OH ：阻止其前体H2O2生成； ③ ONOO-（过氧亚硝基 ）：为谷胱甘肽 过氧化物酶（GPO）还原成亚硝酸盐 （ONO-），还可清除O2-•和NO •以防止 其生成ONOO-。
6、解毒过程失效
主要指电可兴奋细胞（神经元、心 肌、骨骼肌、平滑肌），其细胞表面有 多种神经递质的受体，接受信号分子 （化学递质和介质等）的信息，通过第 二信使（如Ca2＋ ）传递到细胞内，改变 功能蛋白质的磷酸化，产生细胞功能的 瞬时变化。神经-肌肉接头是重要靶点。
02第二章环境毒理学
第二章 环境毒理学
第二节 中毒机理研究
• 分离活性代谢产物
• 绝大多数毒物的毒性，主要是由于其代谢产物引起的。 • 最为多见的情况是增毒使外源化学物如氧和氧化氮转变为：亲
电子、自由基、亲核物、氧化还原性反应物。
第二章 环境毒理学
第二节 中毒机理研究
• 亲电子反应物
• 含有一个缺电子原子（带部分或全部正电荷）的分子。 • 毒物在代谢活化时形成非离子亲电子剂。亲电子反应物经常是
损害作用 损害作用
损害作用
第二章 环境毒理学
第一节 环境毒理学概述
• 毒物的生物转运和转化
• 毒物与机体接触、吸收、分布、代谢和排泄的过程称为毒 物的生物转运。
• 被动转运、特殊转运和膜动转运。
• 被动转运
• 被动转运的特点是转运过程中生物膜不具有主动性，不消 耗能量，被转运的物质只能从高浓度流入低浓度。
• 目的主要是求出受试化合物对一种或几种实验动物的致死剂 量 （通常以LD50为参数）。
第二章 环境毒理学
第三节 环境毒理学实验
• 急性毒性作用实验
• 选择实验动物时，要求在其接触毒物之后的毒性反应，应当 与人接触该毒物的毒性反应基本一致。
• 对一个未知毒性的毒物求其LD50（LC50），应先做预实验。计 算实验动物接触化合物之后两周内的总死亡数。
• 非损害作用。不引起机体机能形态、生长发育和寿命的改 变；不引起机体某种功能容量的降低，也不引起机体对额 外应激状态代偿能力的损伤。机体发生的一切生物学变化 应在机体代偿能力范围之内，当机体停止接触该种外毒化 合物后，机体维持体内稳态的能力不应有所降低。
第二章 环境毒理学
第一节 环境毒理学概述
环境毒理学1-8章
1、环境毒理学的定义：指研究环境污染物对生物有机体的损害作用及其机理的科学。
2、环境毒理学研究方法：动物实验（体内实验、体外实验）；人群调查（流行病学调查）；其他。
①体内试验：多在整体动物（哺乳动物为主）进行，也称整体动物试验。
按人体可能接触的剂量和途径使试验动物在一定时间内接触环境污染物，然后观察动物出现的形态和功能的变化。
优点：不仅反映环境污染物的综合生物学效应，而且反映在动物整体状况下环境污染物的各种生物学效应。
②体外试验：以哺乳动物游离的器官、细胞、基因等为研究对象，观察环境污染物的代谢转化和毒性作用。
多用于急性毒性的初步筛选。
优点：简单、快速、经济、易于控制，缺点：不能全面反映整个状况下的毒性效应。
③人群调查（流行病学调查）：采用医学流行病学的调查方法，选用适当的观察指标，对接触该环境污染物的人群进行调查，分析环境污染物与人体健康损害的关系。
④其他：以植物、微生物为试验材料进行体外、体内试验，结合生物调查的方法进行综合研究。
3、生物转运：环境污染物与机体接触、吸收、分布、代谢和排泄的过程，称为环境污染物的生物转运，即环境污染物在体内发生的位移。
①吸收：指环境污染物经各种途径通过机体的生物膜进入血液的过程。
A、消化道（饮水和食物中的污染物质，主要吸收部位：胃、小肠等。
）B、经呼吸道吸收（大气中的环境污染物，吸收部位：呼吸系统）C、经皮肤的吸收（较少（如局部毒性），因皮肤对环境污染物的通透性较弱。
）D、其他（主要是人为地染毒途径，如采用静脉、皮下、肌肉注射进行染毒。
）②分布：环境污染物被吸收进入血液后，随着血液的运输，分散到全身各组织器官的过程。
一般地说，在提内组织器官的起始分布取决于血流量，血液供应丰富的器官，分布的污染物愈多，如肝脏。
而最终分布取决于污染物与组织器官的亲和力。
例如Pb开始时主要分布肝脏中，最终大部分（90%）分布在骨骼中。
③排泄：指环境污染物及其代谢物由体内向体外转运的过程。
环境毒理学4-5
酯类水解反应 水 解 反 应 酰胺类水解反应 水解脱卤反应
环氧化物的水化反应
1) 脂类水解反应
酯类在酯酶的催化下发生水解反应生成相 应的羧酸和醇类。 RCOOR’+H2ORCOOH+R’OH
这是许多有机磷杀虫剂在体内的主要代谢方式。
2) 酰胺类水解反应
酶促反应：
外源化学物的生物转化过程皆为酶促反应。 酶是活细胞产生的一类具有催化功能的生物 分子，又称生物催化剂。绝大多数酶都是蛋白 质 。 酶分为： 单纯蛋白酶：组成为单一蛋白质 结合蛋白酶： 全酶=酶蛋白+辅助成分 辅助成分：辅酶、金属离子
辅酶：
辅酶是一类具有特殊化学结构和功能的化合物， 与酶蛋白结合在一起并协同实施催化作用。 辅酶参与的酶促反应主要是氧化还原反应或基团 转移反应。 大多数辅酶的前体是维生素，主要是水溶性B族维 生素。 如： NAD+（氧化型辅酶I） NADH2（还原型辅酶I） NADP+（辅酶II） NADPH2（还原型辅酶II）
Epoxides, organic halides
乙酰基结合反应
氨基酸结合反应
-NH2, -SO2NH2, hydrazines
Aromatic-NH2, -COOH Aromatic-OH, -NH2, -NH, -SH
甲基结合反应
1）葡萄糖醛酸结合反应 （Glucuronic conjugation reaction）
外源物：醇类、酚类、羧酸类、硫醇类、胺类。
第一阶段：结合剂的生成：UDPGA 第二阶段：外源物+UDPGA——葡萄糖醛酸基 （-C6H9O6）转移到外源物上。 意义：在结合反应占有最重要地位。几乎所有哺 乳动物、大多数脊椎动物体内都可发生此类反 应。
环境毒理学资料总结
环境毒理学资料总结环境毒理学第一章：绪论1. 环境毒理学:研究环境污染物，特别是化学污染物对生物有机体，尤其是对人体的损害作用及其机理的科学。
2. 环境毒理学研究的三个层次：对个体的损害作用及其机理；对种群的损害作用及防治措施；对生态系统的影响与防护3. .环境毒理学的任务和内容答：任务：阐述环境污染物对人体的损害及其机理；探索环境污染物对生物健康损害的早期监测指标和生物标记物，以便及早发现并控制污染；定量评价环境污染物对生物体的影响，确定剂量-效应关系，为相关环境卫生标准的制定以及保护生物健康提供依据；最终任务：保护包括人类在内的各种生物的生存和持续健康发展。
内容：环境污染物在环境介质中的迁移转化；污染物在人体内的吸收、转运、代谢转化、排泄规律，毒性作用机制；污染物的结构、毒性及其机理及影响毒性的因素；环境污染物的毒性评价；对人体损害的早期诊断与预警理论、方法、措施；4.环境毒理学的研究方法：体外实验、体内实验、模拟生态系统实验（P6-P9）5临床观察和现场调查：（P8）6.现代毒理学的特点：（P13）7. 环境毒理学的发展趋势：1、从高度综合到高度分化；2、从整体试验到替代试验；3、从阈剂量到基准剂量；4、从结构-活性关系到定量结构-活性关系；5、从危险度评价到危险度管理；8. 替代原则,及3R, 即,优化、减少、取代、9.环境毒理学的研究方法？答：体外实验1）器官水平（包括器官灌流和组织培养，基本保持器官完整性，常用于毒物代谢的研究）；2）细胞水平（应用的细胞包括已建株的细胞系（株）和原代细胞（可用不同的器官进行制备）、可用于外来化合物毒性的致癌性的各种过筛试验，也可用来研究化合物的代谢和中毒机理的探讨）；3）亚细胞水平（研究中毒机理、毒物引起损伤的亚细胞定位以及化合物代谢）；4）分子水平（如研究毒物对生物体内酶的影响）。
体外试验的优点：简快速、经济、条件易于控制。
缺点：缺乏神经—体液调节因素等的控制，不能全面反映整体状况下的生物效应。
环境毒理学重要名词解释
第一章环境毒理学(environmental toxicology )是研究环境污染物，特别是化学污物对人体和人群，以及相关生物的损害作用及其机理的科学。
外源化学物(xenobiotics)通过一定途径与人体接触并从环境中进人人体，从而产生一一定的生物学作用。
它们是一类“外来生物活性物质”，又可称为外来化学物内源化学物：机体内代谢过程中形成的产物和中间产物染物，其中以环境化学物为主要研究对象。
的早期检测指标和生物标志物，从而为有效防治环境污染对人体健康的危害和制定环境卫生标准提供科学依据。
此外，探讨环境污染物对那些与人体健康直接相关的非人类生物(包括动物、植物、微生物等)个体、种群及生态系统的危害,研究其损害作用及其机理、早期损害指标、防治理论和措施，从而了解环境污染物对人体可能产生的间接毒性作用及防护对策。
其最终任务是保护包括人类在内的各种生物的生存和持续健康的发展。
1.环境毒理学的概念、理论和方法;2.环境化学物在人体内的吸收、分布、转化和排泄规律，及对人体的一般毒性作用与机理3.环境化学物及其转化产物对人和哺乳动物的致癌、致畸、致突变等特殊毒性作用与机理4.环境化学物的毒性评定方法，包括急性、亚急性(亚慢性)和慢性毒性试验，代谢试验,蓄积试验,繁殖试验，迟发神经毒试验,以及致突变试验，致癌试验及致畸试验等;5.各种环境化学物对人体损害作用的早发现、早防治的理论、方法和措施。
此外,环境化学物在与人体健康密切相关的非人类生物(包括动物、植物、微生物)中的吸收、转运、代谢转化、排出体外以及其毒性作用的规律和预防措施，也是环境毒理学研究的主要内容。
第二章生物转运(biotransport)：环境化学物的吸收、分布和排泄具有类似的机理，均是反复通过生物膜的过程生物转化( biotransformation) 或代谢转化( metabolic transformation）（生物解毒（bio-detoxification）或生物失活（metabolic transformation））：环境化学物在组织细胞中发生的结构和性质的变化过程/环境化学物在生物体内经过一系列生物化学变化并形成其衍生物的过程。
第四章 农药的环境毒理及环境归趋
导入
农药主要是指用于预防、消灭或控制危 害农林牧业生产的有害生物（害虫，害螨， 线虫，病原菌，杂草及鼠类等）和调节植物 生长和昆虫发育的制剂。
(3)有些农药的降解产物保持母体的生物活性，且在环境中 比较稳定，也能通过光解产物的分离与鉴定作为农药新品 种筛选的途径之一。
利用气质(GC-MS)和液质(LC-MS 或 LC-MS/MS)对光解产物
进行质谱分析，从质谱的分子离子峰信息和碎片信息再结 合母体化合物的结构，推导光解产物的结构。再结合激光
农药残留毒性的控制
一、通过对作物、食品、自然环境 中农药残留情况的普查，通过对人 、畜毒性的研究，制定出农药的应 用范围。
二、制定各种农药的每日允许最大摄入量和各 种作物和食品的农药最大残留允许量。 1、最大残留允许量（MRL） ：供消费食物中 允许的最大限度的农药残留。 2、每日允许摄入量（ADI，Acceptable Daily Intake)：是保证人类一生中如果每日摄入该剂量也不
农药，叶菜类易受药液污染，果菜类受污染最 轻。由易到难：胡萝卜＞草莓、菠菜、萝卜、 马铃薯、甘薯等＞番茄、圆辣椒、白菜等。
六、农药对大气的污染
大气中的农药污染来源主要是指使用农 药防治作物、森林和卫生害虫及各类病 害和农田杂草时，药剂的微粒漂浮到空 中所致。
七、农药在环境中的生物富集
生物富集作用 生物富集作用是指一些化学结构稳定而 脂溶性强的化合物，在动植物体内可较
生态毒理学4
的蛋白 质构成的载体形成可逆性复合物进行转运， 生物膜有主 动选择性。这种转运形式包括主动运输
和易化扩散。
1）主动运输（Active Transport）：物质由生物膜 低浓度一侧逆浓度梯度向高浓度一侧转运，这种转 运需要消耗细胞代谢能量，是水溶性大分子化合物 的主要转运形式。
主动运输的特点：
内吞作用（endocytosis）：
吞噬作用（phagocytosis）和 胞饮作用（Pinocytosis）
由于生物膜具有可塑性和流动性，因此，对颗粒状物质和液 粒，细胞可通过细胞膜的变形移动和收缩，把它们包围起来 最后摄入细胞内，这就是吞噬作用和胞饮作用。 动物血液中的白细胞就具有很强的吞噬作用。
这种特殊的转运方式对生物体消除某些外来物质具有重要 的意义。
Question
什么是转运
什么是转化 转运和转化之间的区别是什么
引言
环境化学物或环境化学污染物通过不同 途径和方式与机体接触后，一般可经过吸收、 分布、代谢和排泄过程。 化学物被机体吸收后进入血液，通过血 液循环分布到全身各组织器官，在组织细胞 内发生化学结构和性质的变化，形成代谢物。 化学物本身及其代谢产物或贮存在体内或通 过不同途径从体内排泄。
（1）需要载体参与； （2）需要一定的代谢能量； （3）载体对运转的化学物质具有选择性，同时有一定的容 量，化学物质必需具有一定的基本结构才能被转运； （4）如果两种或多种化学物质需要同一个载体进行转运， 则这些物质之间可能会出现竞争性的抑制作用。 2）易化扩散（facilitated diffusion）：也称促进扩散、 载 体扩散、协助扩散，是物质与生物膜的载体结合，由生 物膜 高浓度一侧向低浓度一侧转运，不消耗细胞代谢能量。
吉大环境毒理学 第四章 污染物的生物转运与生物转化
贮存库
靶器官：
毒物对其积聚的部位可直接发生毒性作用，该部位称 为靶器官。 如：脑是甲基汞的靶器官，肺是百草枯的靶器官 贮存库： 有的部位毒物含量虽高，但并未显示中毒效应，这些 部位称为该化毒物的贮存库。 贮存库分类： ① 血浆蛋白贮存库 ② 毒物在肝，肾中的积累 ③ 脂肪组织作为贮存库 ④ 骨骼组织作为贮存库
毒物通过生物膜的转运方式
物质的跨膜运输 trans-membrane transport
污染物通过多次透过生物膜来完成生物转运过程， 其透过生物膜的机理即生物转运机理。 生物转运机理可概括为 1. 被动扩散（简单扩散，自由扩散） 2. 滤过 3. 特殊转运，包含主动转运和协助扩散 4. 膜动转运
被动扩散 passive diffusion（简单扩散，自 由扩散）
环境毒理学
主讲：马金才 副教授
E-mail: JincaiMa@ 办公室：唐敖庆楼C438
吉林大学环境与资源学院
第三章 污染物的生物转运与生 物转化
3.1 污染物的吸收，分布与排泄 3.2 污染物的生物转化 3.3 污染物的代谢动力学
污染物在体内的吸收分布和排泄
环境污染物
如铅中毒作用部位是软组织，铅贮存于骨骼中有保护 作用，但在缺钙，体液pH下降或溶骨条件下，骨内 贮存的铅会释放进入血液引起慢性中毒。
3.1.4 排泄
排泄 指毒物母体化学物及其代谢产物向机体外转运的过程， 是机体物质代谢全过程的最后一个环节。 排泄方式： ① 经肾排出 ② 经肝胆排泄 ③ 经呼吸道排出 ④ 经其它途径排出
血浆蛋白作为贮存库
进入血液的毒物可与血液中蛋白质结合，与蛋白结合
的毒物不易透过细胞膜进入靶器官而产生毒性作用， 对毒物的分布，转化和排泄有影响。
环境毒理学概述
生理学 病理学 生物化学 免疫学 遗传学 其它
职业毒理学 职业医学
四、环境污染物
(一)环境污染物的种类
1．化学类：
环境类激素(内分秘干扰物)可分3类：外源性 雌激素、外源性雄激素、拟甲状腺激素。
2．物理类：医源电离辐射x、υ射线，CT等等； 环境电离辐射；环境中紫外线的强化；激光与电 磁辐射场等。
3 生物类：细菌、病毒等。
(二)环境污染对机体作用的特点 1、接触剂量小 2、长时间内反复接触甚至终生接触 3、多种污染物同时作用于机体 4、接触人群的易感性差异较大
(三)环境污染物与机体的交互作用
编码功能蛋白：适应或代偿环境因素的不利影响
环境因子 信息传递通路 细胞基因组
错误应答：周期调控失常
第一章 环境毒理学概述
一、毒理学(Toxicology)
毒理学：是研究物理、化学和生物因素，特别 是化学因素对生物机体的损害作用及其机 理的科学。
环境毒理学:研究环境污染物，特别是化学污 染物对生物有机体，尤其是对人体的损害 作用及其机理的科学。
环境生态毒理学
核心为非人类 生物，扩展到 人类
环境毒理学
环境毒理学的作用和意义：
环境有毒物的毒理学评价：毒性鉴定、危险度评估。 在环境监测和人群健康影响研究中的应用 在制定环境卫生基准中的应用 污染物处理
保护地球生物圈包括人类在内的各种生物的生存和持 续发展
六、环境毒理学的研究方法
试验材料：根据研究目的可选用植物、微生 物、非哺乳类动物及哺乳类动物。
二、毒理学发展简史
早在远古时代，人们对一些动植物的有毒作用就已有认识。 1550 BC已有文献记载。 在16世纪，瑞士著名医生Paracelsus提出有毒物的剂量反应。
环境毒理学04-2 毒作用分子机理
共价结合学说
• 在生物体内，污染物或其代谢产物可以与生物大分子 发生共价结合，从而改变生物大分子的结构与功能， 引起一些列的有害生物效应。
• 该学说认为，机体重要的生物大分子，如DNA、RNA、 酶和其他多种生物活性物质，都可与污染物或其代谢 产物发生不可逆的共价结合。
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共价结合学说
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• 作用机制（引发生物效应的过程） – 腺苷环化酶（C-AMPase）： – 毒物C-AMPase活化催化ATP C-AMP（环腺苷酸，第二信 使） 催化蛋白质磷酸化膜透性等改变有关的生物效应
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受体学说
• 作用机制 – Ca2+与钙调蛋白复合物的形 成： – 正常细胞保持严格的钙稳态： 胞外10-3 mol/L，胞内10-7 ~ 10-6 mol/L。 – M + Acceptor 激活磷脂酶 磷脂酸肌醇水解 Ca2+增 加（ 10-7~ 10-5 mol/L）钙 调蛋白复合物系列酶非生 理性激活：环核苷磷酯酶； 脑腺苷酶；蛋白激酶、磷酸 化激酶等在不同的组织产 生不同的生物效应(肌肉收缩、 腺体分泌、K+外流等，甚至 细胞或组织坏死)。
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靶位点学说
2 靶位点的功能
– 肝脏(代谢转化的重要部位)——混合功能氧化酶的代谢 活化作用，可以使外源化合物的毒性大大增加，造成肝 细胞的损伤。
• CCl4、氯仿、氯乙烯等—肝细胞代谢活化—脂肪变性、坏死、 突变和肿瘤细胞形成和发展
– 肾脏(排泄污染物及其代谢产物的重要脏器)——对体内 生物活性物质也具有高度的重吸收功能，许多污染物因 而也可选择性地贮存或作用于肾脏组织。
环境毒理学复习资料2
1.环境毒理学是研究环境污染物，特别是化学污染物对人体和人群，以及相关生物的损害作用及其机理的科学。
2.生态毒理学是研究物理、化学和生物因素，特别是环境污染物对非人类生物个体和群体以及生态系统的损害作用及其规律的科学。
1.生物转运P62.生物转化P63.代谢饱和P404.靶器官P145.贮存库P141.毒物：是指在一定条件下，娇小计量就能引起生物机体功能性或器质性损伤的化学物质。
2.毒性：是指一种物质能引起机体损害的性质和能力。
3.剂量：指给予机体或机体接触的外源化学物的量，又可以指外来化学物吸收进入机体的量，还可以指外源化学物在关键组织器官和体液中的浓度或含量。
4.效应和反应：效应是指一定剂量外源化学物与机体接触后所引起的机体的生物学变化。
反应是指机体与一定剂量的外源化学物接触后，呈现某种效应并达到一定程度的比例。
5.危险度和危害性：危险度是指在一定暴露条件下化学物导致机体产生某种不良效应的概率。
危害性缺乏定量概念，未考虑机体可能接触的剂量和损害程度，一般指化学物对机体产生危害的可能性。
第四章环境化学物的一般毒性及其评价1、近交系P662、突变系P663、杂交群P664、封闭群P665、悉生动物P676、清洁动物P677、急性毒性P718、亚慢性毒性P779、慢性毒性P77第五章环境化学物的特殊毒性及其评价1.致突变作用：污染物或其他环境因素引起生物体细胞遗传信息发生突然改变的作用。
2.致突变物：能引起致突变作用的化学物质。
3.化学致癌物具有化学致癌作用的化学物质4.化学致癌作用化学物质引起正常细胞发生恶性转化并发展成肿瘤的作用5.直接致癌物进入机体后，不需要体内代谢活化，其原型就可与遗传物质作用而诱导细胞癌变的化学致癌物6.间接致癌物进入机体后需经过代谢活化生成亲电子的活性代谢物，作用于细胞大分子而发挥致癌作用的化学致癌物7.终致癌物某些化学物在体内经过代谢先转变为化学性质活泼但寿命短暂的近致癌物，再进一步代谢活化成终致癌物8.引发剂具有引发作用的化学物9.促长剂具有促长作用的化学物10.进展剂使细胞由促长阶段进入进展阶段的化学物11.助致癌物指其单独接触无致癌性，但在接触致癌物之前或同时接触可增加肿瘤发生的一类化学物。
吉大环境毒理学 第四章 污染物的生物转运与生物转化
自由扩散和协助扩散均 从高浓度到低浓度转运。
协助扩散和主动运输都 需要载体蛋白来完成。
不同点： ➢自由扩散不需要载体蛋
白来完成。
➢主动运输需要消耗能量。
3.1.2 吸收
吸收 指污染物通过从接触部分透过生物膜进入血液循 环的过程。
三种主要的吸收方式
➢ 呼吸道吸收 ➢ 消化道吸收 ➢ 皮肤吸收
消化道内的多种酶类和菌丛可转化某些污染物，改变 其物化性质和毒性。 如小肠内细菌可将硝基苯转化为 可疑致癌物质苯胺。
胃肠道内容物的种类和数量，排空时间及蠕动状态也 会影响对污染物的吸收。如胃肠蠕动减弱，排空时间 延长可增加对污染物的吸收。
污染物的溶解度和分散度也是影响吸收的因素。脂溶 性的污染物较水溶性污染物更易被消化道吸收。
肺泡中气态污染物的吸收的影响因素
分压差和血/气分配系数。污染物在肺泡气和血液中的 分差越大越有利于吸收；血/气分配系数越大，吸收越 多。
溶解度和相对分子量。非脂溶性污染物通过亲水通道 被吸收，而亲脂性污染物的吸收取决于其脂/水分配系 数。
肺泡通气量和血液流量比值。比值越大，越有利于污 染物的吸收。
消化道的酸碱度。有机酸或有机碱的分子态较电离状 态更易被吸收。
消化道吸收致毒举例─清华学生铊中毒事件
皮肤吸收
呼吸道吸收致毒举例─尘肺
尘肺灌洗流出液
消化道吸收
饮水和食物中的污染物 主要通过消化道吸收。 消化道的任何部位具有 吸收，但其主要作用的 是小肠。
污染物很少通过口腔黏 膜被吸收，在胃里主要 通过简单扩散吸收。
胃肠道上皮细胞也可通 过吞噬和胞饮作用吸收 颗粒状或液滴状污染物。
消化道吸收污染物的影响因素
生态毒理学：第四章-污染暴露途径和作用模式
蚕与粉尘
2006年5月，江苏省富安镇某村部分群众养的春蚕因附近一 家米厂排出的谷壳粉尘污染了桑叶，导致大量春蚕死亡，几十户 蚕农与厂方发生纠纷，要求赔偿，当事双方情绪激动，随时有可 能矛盾激化。该镇调委会得知信息后，立即与环保、蚕桑站技术 人员赶到现场，一方面稳定势态，一方面调查情况。
现场调查发现，造成蚕大量死亡的原因确系米厂谷壳粉尘排
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第四章 污染暴露途径和作用模式
内容
一、环境毒物对生态系统的毒害过程 二、环境毒物在不同生态系统中的毒害过程 三、生态系统污染暴露及其途径 四、毒作用机理 五、毒作用的一般模式
一、环境毒物对生态系统的毒害过程
1.概述
进入环境中的毒物以不同的途径和作用方式 与生态系统中各组分进行接触和交互暴露，并 通过食物链不断作用于生态系统，产生不同层 次的毒害过程，具体体现在生态系统各个等级 （包括个体，种群，群落，景观，流域和全球） 水平上，并具有不同的时空范围。
从环境因子看，水质、环境毒物的分布、温 度、光、环境毒物的吸附性以及可溶性也是至 关重要的影响因素。
外源毒害过程和内源毒害过程
就污染源而言，分为 外源毒害过程：指人类活动产生的毒物对系统
的毒害过程，如工业排污、城市水源消费、河 岸码头、固体废弃物倾倒等。 内源毒害过程：指自然生理和生化过程所产生 的有害物质对系统的毒害过程，如来自水藻的 生物毒物，来自生物化学过程的氨，来自重金 属生物地化循环的毒物等。
出后飘向桑园，桑叶上的粉尘在适宜温度下化为谷螨，用桑叶喂
蚕时，桑叶上的谷螨咬伤蚕导致死亡。调委会建议厂方给蚕农一
定补偿，但又遇到赔偿多少才适宜的问题。调委会组织蚕桑站技
术人员、蚕农代表、厂方人员共同制定了试养方案，选用正常生
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靶位点的生理学功能不同，对污染物及其代谢产物的 敏感性或耐受性也不同。
靶器官：肝、肾、大脑
共价结合学说
在生物体内，污染物或其代谢产物可以与生物大分子发 生共价结合，从而改变生物大分子的结构与功能，引起一系列的 有害生物效应。
毒物与蛋白质的共价结合
污染物及其代谢产物可与结构蛋白质或酶的活动中心
（1）结构蛋白 胶原纤维 少污染 细胞膜、线粒体、内质网 环氧化物 胞浆蛋白 机体组织蛋白
表1 职业性接触毒物危害程度分级依据 分级 指 标 Ⅰ （极度危害） Ⅱ （高度危害） Ⅲ （中度危害） Ⅳ （轻度危害）
急性 中毒
吸入LC50，mg/m3 经皮LD50,mg/kg 经口LD50,mg/kg
<200 <100 <25
20010025-
2000500500-
>20000 >2500 >5000
即刻和迟发作用
即刻作用：毒物经一次接触后，短期内引起的毒作用。 迟发作用：经长期接触后或间隔一段时间后，才呈现的 毒作用
变态反应
由于曾受到毒物或其他化学类似物的致敏作用所 致。引起典型的过敏反应
特异体质反应
遗传所决定的特异体质对某种化学物的特异反应 性。
功能、形态及生化作用
功能作用：指靶器官或组织的可逆变化。 形态作用：是肉眼和显微镜下所观察到的组织形态改变， 大多是不可逆和严重的。
生物转化
生物体消除自由基
超氧化阴离子自由基 氢过氧自由基等 超氧化物歧化酶（SOD） 生物自身防卫系统 过氧化氢酶（CAT） 谷胱甘肽过氧化物酶等 天然自由基消除剂（维生素A、B、C，胡萝卜素等） 合成自由基消除剂（丁化羟基甲苯）
活性氧中间体ROJs
污染物
攻击
生物体
活性氧中间体ROJs +
消除自由基和ROJs 的防卫系统
影响因素： 剂量 方式（经口、经皮、吸入） 时间分布（一次或反复多次）。
毒物分类 ： 1、按用途分类 工业毒物、农药、生物毒素、医用药物等 2、按化学结构分类 无机化合物一般按其理化特性来分类，有机化合物则按其结 构式或官能团来分类。毒物的化学结构与毒性在某些方面有 密切的关系。 3、按生物作用性质分类 （1）剌激性气体；（2）窒息性气体；（3）麻醉性气体； （4）溶血性气体；（5）致敏性毒物 4、按损害的器官或系统分类 （1）神经系统；（2）呼吸系统 ；（3）血液系统 ；
大鼠一次 经口LD50 (毫克/公 斤) <1 1~ 50~ 6只大鼠吸入4小 时死亡2~4只的 浓度 （1/百万） <10 10~ 100~ 兔涂皮 LD50 （毫克/公 斤） <5 5~ 44~ 人的可能致 死剂量（克） （60公斤体 重） <0.1 3~ 30~
分级
剧毒
高毒
中等 毒 低毒
500~ 5000~
全身作用：毒物被吸收后，随血液循环分布全身。
靶器官：毒物被吸收的全身作用，其损伤或引起改变的 可能是个别的器官或系统，这些受损的器官称为靶器官。
可逆与不可逆作用
可逆作用：机体停止接触毒物后，所受其损害可以逐渐 恢复的毒性作用。 不可逆作用：机体停止接触毒物后，毒作用继续存在， 甚至其损害可进一步发展。
剂量
dose
阈值（threshold value)：是指生物接 触毒物后，使机体产生异常生理的、生 化的或某种潜在的病理学改变的最小剂 量。 剂量—反应关系：指化学物质作用于机 体的剂量与引起某种生物效应的强度或 发生率之间的相关规律。
危险性与危害性
risk
and
hazard
危险性：某化学物质在正常生产使用条件下， 能引起机体发生中毒的可能性。 影响因素：化学物质进入机体的能力和数量 危害性：有毒物质在与机体接触或使用过程 中，有引起中毒的可能性。 影响因素：动物是否与它接触过，毒物进入 机体的能力和数量，毒物毒性、挥发性、水 溶性
1000~ 10000~
350~ 2180~
250~ >1000
微毒
表2 职业性接触毒物危害程度分级及其行业举例
一 级 （ 极 度 危 害 ）
二 级 （ 高 度 危 害 ）
三 级 （ 中 度 危 害 ）
四 级 （ 轻 度 危 害 ）
二
毒作用类型
局部作用和全身作用
局部作用：某些化学物可引起机体直接接触部位的损 伤。
最小有作用剂量
MEL
能使机体开始出现毒性反应的最低剂量。其略高于最大无 作用剂量，又称为中毒阈剂量。 最小有作用浓度
最大无作用剂量
MNEL
指化学物在一定时间内，按一定方式与机体接触，按一定的 检测方法或观测指标，不能观察到任何损害作用的最高剂量。
每日容许摄入量
ADI
指人类终生每日摄入该外来化学物对人体不致引起任何损害 作用的剂量。
（4）循环系统 ；（5）肝脏 ；
（6）肾脏中毒来自intoxication
有毒物质在体内起化学作用而引起机体 组织破坏、生理机能障碍甚至死亡等现象。 根据病变发展的快慢分为： 急性中毒
亚急（慢）性中毒
慢性中毒
毒性
toxicity
有毒物质接触或进入机体后，引起生物 体的易感部位产生有害作用的能力。 毒作用（毒效应）：化学物引起生物体损害 的总称。 无损害作用： 不引起机体在形态、生长发育和寿命的 改变； 不引起机体功能容量的降低和对额外应 激状态代偿能力的损害； 所引起的生物学变化是可逆的，机体的 易感性和稳态能力不受影响。
化学结构与毒性大小
同系物中的碳原子数 碳原子数（<7）愈多，毒性愈大； 碳原子数相同时，直链 > 支链； 卤代 取代的卤素原子数越多，毒性越大； 基团的位臵 分子对称者 > 不对称者 分子饱和度 分子中不饱和键增加，毒性也增加 构型 对位>邻位>间位
易污染 易污染 易污染
变性 变态反应
（2）与酶结合
与酶的活性中心共价结合
半胱氨酸的巯基 丝氨酸的羟基 精氨酸的胍基等 共价结合
与酶的辅基共价结合
致死性合成
抑制了蛋白质的功能。
毒物与核酸的结合
DNA
核酸 RNA 生物信息遗传物质
污染物
共价键 氢键 嵌入
核酸 核酸的氢键 核酸的碱基
错误 遗传
修复和修复失调
污染物对机体中自由基防卫系统的影响
重金属：
Pd、Cd、Ni等对生物体内的抗御自由基损伤的防御系统中 的酶的活性有明显的抑制作用，使机体自由基水平提高，导致 细胞损伤和有关系统的功能紊乱。
有机毒物：
联苯、氯仿、苯乙烯等有机毒物在体内代谢过程中产生 自由基，引起细胞内酶等自由基清除系统的大量消耗，从而引 起细胞的氧化损伤。
损害作用：生物体接触外来化学物时或停止接触后，
机体的稳态能力下降且不可逆，对环境因素不利的影响 易感性增高，代谢速度降低和酶系的相对活力发生异常 改变。
效应与反应：
效应表示接触一定剂量化学物质在机体个体引起 生物学变化。 反应是接触一定剂量化学物质后，表现一定程度 某种效应的个体在一个群体中所占的比例。
2、对蛋白质分子的攻击
直接作用
自由基直接作用于 蛋白质分子、氨基酸、酶
脂质过氧化中间产物的作用
自由基作用于多不饱和脂肪酸（PUFA）形成脂质 过氧化中间产物，脂质过氧化中间产物导致蛋白质 或酶的交联，亦可引起其结构上的断解
对核酸和其他生物大分子的影响
自由基引起的核酸氧化性损伤包括DNA主链的断 裂，单股DNA链的断裂
第四章 环境污染物的毒作用 及其影响因素
环境污染物的毒作用 毒作用类型 毒作用机制的研究 影响毒性作用的因素
基本概念
毒物 toxicant 定义： 在一定条件下，以较小剂量给予机体时，能与生物体相 互作用，引起生物体功能或器质性损伤的化学物质，或剂量虽 微，但积累到一定量时，就能干扰或破坏机体的正常生理功能， 引起暂时或持久性的病理变化，甚至危及生命的化合物。 毒物本身并非毒物，主要是剂量才使一个物质变成毒物。 毒物与非毒物以引起中毒的剂量大小来区别。
配体与受体相互作用可引起一系列识别、换能和放大过 程，最后导致生物效应。
反应体：受体与配体结合后进而引发机体中某一特定结 构产生初始生物效应，这种受体—配体结构为反应体。
受体与配体相互结合的模式
环境化学物质的结构与性质
化学结构与毒作用性质
化学结构决定了毒物在体内可能参与和干扰的生化过程，从 而决定了其毒作用性质。
常用的几个剂量参数
致死剂量 LD/LC 一次染毒后引起受试动物死亡的剂量和浓度。 绝对致死量 LD100 /LC100 表示一群动物全部死亡的最低剂量或浓度。 半数致死量 LD50 /LC50 表示一群动物的50%死亡的最低剂量或浓度。 最小致死量 MLD / MLC 表示一群动物中仅有个别死亡的最高剂量或浓度 最大耐受量 MTD（ LD0 ）/ MTC（ LC0 ） 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
最高容许浓度
MAC
指某一环境污染物可以在环境中存在而不致对人体造成任何 损害作用的浓度。
毒作用带
根据毒性和毒性作用特点综合评价外来化合物危险性 的指标。 半数致死量 急性毒理作用带 急性毒性最小有作用剂量
慢性毒理作用带
急性毒性最小有作用剂量 慢性毒性最小有作用剂量
毒性单位与分级 单位 ：mg/m3、mg/L、mg/kg等 分级：尚未统一
急性中毒发病状况
生产中易发生中毒， 后果严重 患病率（≥5%）