第四章-环境化学物的一般毒性及其评价
(完整版)《环境毒理学》课程教学大纲
《环境毒理学》课程教学大纲一、课程基本信息课程代码:260378课程名称:环境毒理学英文名称:Environmental toxicology课程类别:专业选修课学时:36学分:2适用对象:环境工程、环境科学考核方式:考查(平时成绩占总成绩的30%)先修课程:环境化学、环境监测、环境生态学二、课程简介中文简介:环境毒理学是运用物理学、化学、医学和生命科学等多种学科的理论和方法,研究各种环境因素,特别是化学污染物对生物有机体的损害作用及其规律的一门新兴边缘学科。
它是研究和理解环境与健康、与生态平衡、与生物多样性等重要问题的工具和手段。
本课程主要介绍环境毒理学基础理论,首先对环境化学污染物的生物吸收、体内分布、代谢转化及排泄进行讲解。
继之讲述环境化学污染物的一般毒性、特殊毒性(致癌变、致畸变及致突变作用)的基本理论及其评价方法,然后介绍环境化学物对人群健康危险度和安全的评价理论和技术。
最后简单介绍环境主要污染因素的毒性作用。
三、课程性质与教学目的《环境毒理学》是环境工程本科生的一门专业选修课。
学生学习该课程的目的是了解和掌握环境毒理学的基本理论和方法,能够认识环境问题的实质并懂得寻求解决环境问题的途径。
四、教学内容及要求第一章绪论(一)目的与要求1.了解环境毒理学的研究对象2.了解环境毒理学的研究任务3.了解环境毒理学的研究内容4.了解环境毒理学的研究方法(二)教学内容1.主要内容概论;环境毒理学的研究对象、任务及内容;环境毒理学的研究方法2.基本概念和知识点环境毒理学的研究方法3.问题与应用环境毒理学有哪些主要研究方法(三)课后练习什么叫环境毒理学?阐述环境毒理学的主要研究方法。
(四)教学方法与手段多媒体教学,教师讲授第二章环境化学物的生物转运和生物转化(一)目的与要求1.了解环境化学物通过生物膜的方式2.了解化学物的吸收、分布与贮存、排泄等过程3.了解生物转化的反应类型4. 了解影响生物转化的因素(二)教学内容第一节生物转运1.主要内容生物膜的结构与功能;环境化学物通过生物膜的方式;吸收;分布与贮存;化学物的排泄2.基本概念和知识点生物膜的结构与功能3.问题与应用环境化学物通过生物膜的方式第二节生物转化1.主要内容生物转化的反应类型;影响生物转化的因素2.基本概念和知识点氧化、还原、水解、结合3.问题与应用影响生物转化的因素(三)课后练习环境化学物通过生物膜的方式有哪些?环境化学物生物转化的类型有哪些?(四)教学方法与手段多媒体教学,教师讲授第三章环境化学物的毒性作用及其影响因素(一)目的与要求1.掌握毒性作用的基本概念2.了解环境化学物的联合毒性作用3. 了解影响毒性作用的因素(二)教学内容第一节毒性作用1.主要内容基本概念;毒性作用的类型;毒性作用的类型;环境化学物的联合毒性作用;毒性作用的机理2.基本概念和知识点毒物、毒性、中毒、剂量3.问题与应用毒性作用的机理第二节影响毒性作用的因素1.主要内容环境化学物的结构与性质;机体(宿主)状况;接触条件;环境因素2.基本概念和知识点结构与毒性、物理性质与毒性3.问题与应用有哪些机体状况会影响毒性作用?(三)课后练习解释:(1)毒物;(2)毒性;(3)效应;(4)最小作用剂量;(5)靶位点影响污染物毒作用的因素有哪些?(四)教学方法与手段多媒体教学,教师讲授第四章环境化学物的一般毒性及其评价(一)目的与要求1. 了解急性毒性的概念2. 了解急性毒性评价方法3. 了解亚慢性、慢性毒性的概念4. 了解亚慢性和慢性毒性的评价方法5. 了解皮肤局部作用的评价方法(二)教学内容第一节化学物毒性评价的实验基础1.主要内容实验动物的选择;常用的染毒方法2.基本概念和知识点物种选择、品系选择3.问题与应用常用的染毒方法第二节急性毒性及其评价方法1.主要内容急性毒性的概念;急性毒性评价方法;急性毒性分级2.基本概念和知识点经典的急性致死性毒性试验3.问题与应用急性毒性分级第三节亚慢性、慢性毒性及其评价方法1.主要内容亚慢性、慢性毒性的概念;亚慢性和慢性毒性试验的目的;亚慢性和慢性毒性的评价方法2.基本概念和知识点亚慢性毒性试验的目的;慢性毒性试验的目的3.问题与应用亚慢性和慢性毒性的评价方法第四节皮肤局部毒作用及其评价方法1.主要内容皮肤局部毒性;皮肤局部作用的评价方法2.基本概念和知识点皮肤局部毒性3. 问题与应用什么是皮肤刺激试验(三)课后练习LD50的计算方法有哪些?急性毒性试验结果能否对受试物作出全面评价?为什么?亚急性和慢性毒性试验结果对受试物毒性评定提供了哪些依据?(四)教学方法与手段多媒体教学,教师讲授第五章环境化学物的特殊毒性及其评价(一)目的与要求1.了解环境化学物致突变作用的评价2.了解环境化学物致癌作用的评价3.了解环境化学物生殖毒性的评价4.了解环境化学物发育毒性的评价(二)教学内容第一节环境化学物的致突变性及其评价1.主要内容遗传损伤的类型;致突变作用机理;突变的不良后果;致突变作用的评价;环境基因组计划2.基本概念和知识点基因突变、染色体突变3.问题与应用常用的致突变试验第二节环境化学物的致癌作用及其评价1.主要内容环境致癌、化学致癌、化学致癌的机制、环境化学致癌物的分类、环境化学致癌物的评价2.基本概念和知识点环境致癌、化学致癌3.问题与应用环境化学致癌物的评价第三节环境化学物的生殖发育毒性及其评价1.主要内容生殖毒性、发育毒性2.基本概念和知识点胚胎毒性3.问题与应用什么是生殖毒性和发育毒性三阶段一代试验法(三)课后练习常用的致突变试验有哪几类?致畸物和致畸作用具有什么毒理学特点?这些特点在致畸试验中有什么意义?(四)教学方法与手段多媒体教学,教师讲授第六章环境化学物的安全性和健康危险度评价(一)目的与要求1.了解安全性评价的内容2.了解环境健康危险度评价的基本步骤(二)教学内容第一节化学物的安全性评价1.主要内容基本概念;安全性评价的内容;国内外的化学物安全性评价法规2.基本概念和知识点安全、安全性、实际安全剂量3.问题与应用安全性评价的程序第二节环境健康危险度评价1.主要内容概述;环境健康危险度评价的基本步骤;环境健康危险度评价的新课题2.基本概念和知识点危害鉴定、剂量-反应评定3.问题与应用环境健康危险度评价的基本步骤(三)课后练习安全性评价的程序有哪些?什么是危害鉴定?(四)教学方法与手段多媒体教学,教师讲授第十章重金属的毒性(一)目的与要求1.掌握环境中金属污染的来源2.熟悉各种金属(汞、铅、镉、铬、砷)的毒理作用特点3.了解金属的剂量-效应关系及其环境标准的制定依据了解国际环境法的基本原则。
环境化学物的一般毒性及其评价
1、霍恩氏( Ho r n ) 法
所查表见急 性 毒 性 试 验(GB 1 5 1 9 3 . 3 -2 0 0)附录A
查表示例
2、概率单位法(机率单位— 对数图解法)
(1)预试验 以每组2只一3 只动物找出全死和全不死的剂量。 (2)动物数 每组不少于1 0 只, 各组动物数量不一定要求
4健康状况
在试验前检疫观察5-7天。 大动物的亚慢性和慢性试验, 在试验前还
应采血进行血液学和血液生化学检查, 剔 除异常的动物; 如对狗进行试验, 应常规 驱除肠道寄生虫。
二、染毒途径和方式
1、经口染毒 ① 灌胃 ② 喂饲 ③ 吞咽胶囊 2、经呼吸道染毒 ①静式吸入染毒:短时间染毒的试验 ②动式吸入染毒:较长时间以及反复染毒的试验 ③气管注入:仅限制造化学物对肺脏损伤模型
✓与SPF动物不同:抗体检查常发现脑 脊髓炎病毒、鼠肝炎病毒等抗体滴度 ,但不应有临床症状、病理改变及自 然死亡。 ✓饲养在半屏蔽系统中。
开放系统:饲育环境与外界相同,有强力通风设 施、饲料、饮水和垫料要求不被污染。应防鼠和 防昆虫措施。
屏蔽系统:饲育环境是密闭的。送入的空气需经 过滤,洁净度达万级。饲料、饮水和垫料要需经 灭菌,饲养人员进入要经过淋浴、穿无菌工作服、 戴口罩、手套。
小鼠体重与周龄的关系
周龄 昆明
雌性 雄性
0 1.95 2.10 1 5.54 5.82 2 7.90 8.35 3 13.55 14.80 4 21.35 22.60 5 27.90 33.25 6 32.80 39.25 7 34.70 39.90 8 34.80 40.05
品
BALB/c
雌性 雄性
短期内:一般为7天。
二、急性毒性试验的目的
环境化学物的毒性作用及其影响因素
质对某种化学物的异常反应,又称特发性反应。
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三 环境化学物的联合毒性作用 (一)联合作用的类型 + 协同作用:指两种或两种以上化学污染物同
时或数分钟内先后与机体接触,其对机体产生 的生物学作用强度远远超过它们分别单独与机 体接触时所产生的生物学作用的总和。 + 相加作用:指多种化学污染物混合所产生的 生物学作用强度等于䀩化学污染分别产生的作 用强度的总和。
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+ 独立作用:指多种化学污染物各自对机体产 生毒性作用的机理不同,互不影响。
+ 拮抗作用:是两种或两种以上的化学污染物 同时或数分钟内先后输入机体,其中一种化学 污染物可干扰另一化学污染物原有的生物学作 用,使其减弱,或两种化学污染物相互干扰, 使混合物的生物作用或毒性作用的强度低于两 种化学污染物任何一种单独输入机体的强度。
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+ 增强作用:一种环境化学物本身对机体并无 毒性,但能使与其同时进入机体的另一种环 境化学物的毒性增强,这种作称为增强作用 或增效作用。
(二)联合作用类型的评定 1 联合作用系数法 2 等效应线图法
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四 毒性作用的机理 + 一、直接损伤作用 + 二、受体配体的相互作用与立体选择性作用 + 三、干扰易兴奋细胞膜的功能 + 四、干扰细胞能量的产生 + 五、与生物大分子结合:蛋白质、核酸、脂质 + 六、膜自由基损伤 + 七、细胞内钙稳态失调 + 八、选择性细胞死亡 + 九、体细胞非致死性遗传改变 + 十、诱发凋亡(程序性死亡)
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一 环境化学物的结构与性质 (一)结构与毒性 1 同系物的碳原子数 2 烃基 3 分子饱和度 4 卤素取代 5 羟基 6 酸基和酯基 7胺基 8构型 9 有机磷化合物的结构
环境毒理学04-3 环境化学物毒作用影响因素
(一)种属和个体差异 (二)性别与激素 (三)年龄 (四)营养与健康 (五)生物节律
新生和幼年动物通常对毒物
较成年动物敏感,约敏感 1.5~10倍。动物发育的不
同阶段,某些组织器官和酶
系等的发育并不相同。新生 动物中枢神经系统(CNS) 发育还不完全,故对CNS的
兴奋剂敏感性较差,而对抑 制剂则较敏感。
5、纯度
在生产环境中生产或使用的化学物 质常含有一定数量的不纯物,其中有些 不纯物的毒性比原来化合物的毒性高, 对此若不加注意,可影响对一些化合物 毒性的正确评定。
例: 除草剂2,4,5-三氯苯氧乙酸(2,4,5-T),
在早期对此化合物进行研究时,由于样本中 夹杂有相当量的四氯二苯-对位-二恶烷 (TCDD)(30mg/Kg),此种杂质毒性非常大, 急性经口LD50(雌大鼠)仅为2,4,5-T的雌大鼠 经口LD50的400万分之一。因此,即使 2,4,5-T中杂质含量很低(低于0.5mg/kg), 仍影响其毒性。2,4,5-T的胚胎毒性是由于杂 质所引起,而不是2,4,5-T本身所致。
二、机体(宿主)状况
(一)种属和个体差异 (二)性别与激素 (三)年龄 (四)营养与健康 (五)生物节律
机体对环境化学
物的感受性和耐 受性,与其种属、 年龄、性别、营 养和健康状况等 有关。
(一)种属和个体差异 (二)性别与激素 (三)年龄 (四)营养与健康 (五)生物节律
不同种属的动物和同种动 物中的不同个体之间对同 一毒物的感受性有差异, 其原因主要是由于毒物在 体内的代谢差异(如代谢 酶)所致。
代谢酶还存在质的差异。如猫,缺乏催化酚葡萄糖醛 酸结合的同功酶,因而猫对苯酚的毒性反应比其他能通 过葡萄糖醛酸结合解毒的动物敏感。
一般毒性作用及其试验与评价方法
毒性作用的预防与控制
01
风险评估
对有毒化学品的潜在风险进行评 估,以确定其对人群健康的危害 程度。
预防措施
02
03
控制策略
采取有效措施降低人群暴露于有 毒化学品的程度,如加强监管、 改进生产工艺等。
制定和实施控制策略,以减少有 毒化学品的环境释放和暴露,保 护人群健康。
慢性毒性试验
总结词
慢性毒性试验是在长期(通常为3个月以上)的时间范围内评估物质对生物体的 毒性作用。
详细描述
慢性毒性试验旨在检测受试物在长期暴露下引起的慢性毒性效应,如致癌性、致 畸性和致突变性等,为制定安全限值和风险管理措施提供依据。
生殖毒性试验
总结词
生殖毒性试验是评估物质对生物体生殖功能和后代发育的毒 性作用。
毒性作用机制研究进展
细胞凋亡机制
研究化学物质诱导细胞凋亡的机制,了解其对 细胞生存的影响。
氧化应激机制
研究化学物质引起的氧化应激反应,揭示其对 细胞和组织的损伤作用。
信号转导机制
研究化学物质对细胞内信号转导通路的干扰,探讨其对细胞功能的影响。
毒性作用影响因素研究进展
暴露条件与毒性作用
研究不同暴露条件下化学物质的吸收、分布、代谢和排泄过程,以 及这些过程对毒性作用的影响。
危险度评价
危险度评价是在剂量-反应关系评价和暴露评价的基础上,综合分析受试物的潜在危害,并对其所致 健康影响的可能性及严重程度进行预测。
危险度评价需要考虑多种因素,如受试物的理化性质、暴露特征、毒性作用机制等,同时需要参考类 似化合物的毒理学资料和数据。根据危险度评价的结果,可以制定相应的风险管理措施,以降低受试 物对人类健康的潜在危害。
题目版环境毒理学复习资料1资料
题⽬版环境毒理学复习资料1资料第⼀章绪论【选择题】1. 环境毒理学研究对象是 DA.有机污染物B.细菌C.病毒D.各种化学物质2. 外源化学物的概念 DA.存在于⼈类⽣活和外界环境中B.与⼈类接触并进⼊机体C.具有⽣物活性,并有损害作⽤D.以上都是【名词解释】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。
【问答题】1.环境毒理学的任务和⽬的 P22.环境毒理学的研究⽅法有哪⼏种?P3-53.环境毒理学的研究趋势是什么?P5第⼆章环境化学物的⽣物转运和⽣物转化【选择题】1.外源化学物经消化道吸收的主要⽅式是A.通过营养物质作载体B.滤过C.简单扩散D.载体扩散2.影响化学物质经呼吸道吸收的因素是A.肺泡的通⽓量与⾎流量之⽐B.溶解度C.⽓⾎分配系数D.以上都是3.pKa为A.胃B.⼗⼆指肠C.⼩肠D.结肠4.⾎脑及胎盘屏障受以下因素的影响A.动物种属B.年龄C.⽣理状态D.以上都是5.毒物排泄的主要途径是A.肠道B.唾液C.汗液D.肾脏6.肾脏排泄主要的机理是A.肾⼩球简单扩散B.肾⼩球主动转运C.肾⼩球滤过D.肾⼩管主动转运7.外源化学物⽣物转化的两重性表现在A.N⼀氧化.苯胺 N羟基苯胺(毒性增强)B.脱硫反应,对硫磷对氧磷(⽔溶性增加,毒性增强)C.环氧化,苯并(α)芘 7,8-⼆醇-9,10环氧化物(致癌)D.以上都是⽣物转化两重性的典型例⼦8.外来化合物代谢酶的诱导是指A.某些化合物可使某些代谢酶活⼒增强B.酶的含量增加C.⽣物转化速度增⾼D.以上都是9.对于呈⽓体状态或易挥发的化学毒物的排泄,下列哪⼀项描述是正确的A.通过主动转运的⽅式经肺泡壁排出⽓体B.排出的速度与吸收的速度成正⽐C.⾎液中溶解度低可减缓其排除速度D.肺通⽓量加⼤可加速其排除速度10.能沿浓度梯度扩散,需要载体参加但不消耗能量的转运⽅式称为A.简单扩散11.外源化学物在体内⽣物转化的最主要器官是A.肝B.肾C.肺D.⼩肠12.外源化学物⽣物转化的I相反应,不包括下列哪⼀种反应A.甲基化B.羟化C.共氧化D.环氧化13.外源化学物在器官和组织中的分布最主要受哪项因素影响A.化学毒物与器官的亲和⼒B.⾎流量C.特定部位的屏障作⽤D.器官和组织所在部位14.外源化学物在胃肠道吸收的主要⽅式为 AA.简单扩散B.主动转运C.易化扩散D.胞吞15.外源化学物经⽪吸收必须具备下述哪项条件A.⽔溶性B.脂溶性C.⽔溶性和脂溶性D.分⼦量⼩于10016.外源化学物在消化道吸收的主要部位是A.⾷管B.胃C.⼩肠D.⼤肠17. 外源化学物体内⽣物转化I相反应的酶主要存在于A.微粒体18.外源化学物及其代谢产物的肠肝循环可影响化学毒物的A.毒作⽤发⽣快慢B.毒作⽤性质C.代谢解毒D.毒作⽤持续时间【名词解释】1.⽣物转运: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,统称为⽣物转运。
第四章 环境化学物的一般毒性及其评价
小鼠 11 20
4~5 1
1~12 3 2 1
任何时间
大鼠 10~12
21 4~5
1 6~9 3~4 2~3
1 任何时间
豚鼠 出生当天
67 16~19
1 1~5
2 3 3 任何时间
环境温度(℃) 血容量( ML/Kg)
凝血时间(s) HCT(%红细胞)
Hb(g/bl)
19~25 80 14 41 16.0
致病细菌丛,没有致病病原体
IV 级
无菌动物,在全封闭无菌条件下饲养的纯系动物,动物体外不带 有任何微生物和寄生虫(包括绝大部分病毒)
1.1.2.1 实验动物的选择——选择方法
实验动物对外来化学物的毒性反应还存在个体差异,应注 意实验动物的个体选择。重点是动物的性别、年龄、体重、 生理状态和健康状况。
1.2 毒理学试验的设计原则
1.2.1 体外毒理学试验 1.2.2 体内毒理学试验
1.3 毒理学试验结果处理和分析
1.3.1 毒理学试验的数据处理和统计方法 1.3.2 统计学意义和生物学意义
目的与要求
掌握实验动物的选择原则和方法; 熟悉实验动物的常规处置、染毒方式、采样和
乳腺癌自发率低,肺癌发病率为26%, 网状细胞瘤8%,血管瘤6%,淋巴肉瘤45 %,乳腺癌3%,对放射线极为敏感。
可用于营养与肝癌发生率关系的研究, 对鼠伤寒沙门氏菌C5有抵抗力,对酒精过 敏。也可作为许多瘤株的宿主。
特点: a. 实验结果比较准确,可以避免遗传组成不同或
个体差异太大等所引起的误差。 b. 实验结果的平均性较一致。每组仅用较少数
1.1.2.2 实验动物的处理
4. 实处理
4. 实验动物的编号和标记方法
环境化学物的安全性和健康危险度评价
不确定系数法
不确定系数(Uncertainty Factor,UF)又称为安全 系数(Safty Factor, SF)
当资料不完整时,会增加外推的不确定性,需加 以修正,修正系数(Modifying Factor,MF)。
RfD NOEALorLOA EL UF (MF )
(Байду номын сангаас)毒性资料库的全面收集
(一)危害性鉴定
1、定义 属于定性的危险度评价, 它要回答是
否有证据表明受评化学物质会对暴露人 群的健康产生危害的问题。
(一)危害性鉴定
2、任务 确定化学物质对暴露人群能否产生不良
健康影响; 暴露与不良健康效应之间是否存在因果
关系; 分类产生的不良健康效应,并估计其危
害强度; 确定评价的必要性和可能性。
对发病率很低的疾病,需调查大样本的人群 很难找到理想的反映不同污染水平的暴露现场; 有些新化合物尚未投入市场,无流行病学资料;
(2)动物试验 优点: 实验条件易于人为控制。 可以较确切地反映出各种特定条件下所
产生的特定健康效应,其因果关系明确; 容易得出剂量—效应曲线。 局限性: 考虑动物与人存在种属差异; 对实验结果需进行外推。
收集详尽、可靠的综合资料,进 行综合分析,获得正确结论。
EPA、IARC与EEC的致癌物分类比较
(二)剂量-反应评定
通过人群研究或动物实验的资料, 确定适合于人的剂量-反应曲线, 并 由此计算出评估危险人群在某种暴露 剂量下的危险度的基准值。
1、非致癌物的剂量-反应评定
一般采用不确定系数法推导出可接受的安全水 平 (ASL) 。 根据对化学物所引起的关键效应的研究所获得 的NOAEL、或LOAEL,并充分考虑研究资料应用到 人类的所有不确定因素,确定可接受的安全水平 (acceptable safety level,ASL)——不确定系数法
第二节 环境化学物的一般毒性及其评价
(4)体重:
体重可以反映动物中毒后的整体变化。体重改 变的原因很多,若化学毒物刺激或损伤消化道可 出现试验动物饮食减少甚至拒食,表现为体重减 轻;若化学毒物引起腹泻,将影响食物吸收和利 用,体重也会减轻。如果化学毒物影响水的摄取 或肾功能急性损伤,也可能在体重上反映出来。 所以,对存活动物尤其是对低于LD50剂量组的存 活动物,应在观察期14天内称量其体重的变化, 以便了解受试物引起毒效应的持续时间。
二 、急性毒性试验的目的
1. 测试和求出受试化学物的致死剂量 (通常 以LD 50 为主要参数),并对该外源化学物进 行急性毒性分级 2. 通过观察动物中毒作用表现、毒作用强 度和死亡情况,初步评价毒物对机体的毒效 应特征、靶器官、剂量-反应关系和对人体 产生损害的危险性
3. 为亚慢性及慢性毒性试验研究以及其他 毒理试验提供接触剂量和观察指标选择的 依据 4. 为毒作用机理研究提供线索,了解中毒 效应的特征(包括症状,生理、生化与组 织病理损伤) 5. 研究化学物急性中毒诊断、预防和急救 治疗措施
包括外观改变大体形态变化行为方式及死亡效应最主要观察指标是ld50实验动物接触化学物的方式或途径不同一次的含义也有所不同经口和注射接触一次是指在瞬间将受试化学物输入实验动物体内指在一个特定的期间内实验动物持续地接触受试化学物的过程测试和求出受试化学物的致死剂量通常以ld50为主要参数并对该外源化学物进行急性毒性分级通过观察动物中毒作用表现毒作用强度和死亡情况初步评价毒物对机体的毒效应特征靶器官剂量反应关系和对人体产生损害的危险性为亚慢性及慢性毒性试验研究以及其他毒理试验提供接触剂量和观察指标选择的依据为毒作用机理研究提供线索了解中毒效应的特征包括症状生理生化与组织病理损伤研究化学物急性中毒诊断预防和急救治疗措施三急性毒性试验方法的要点实验动物选择选择实验动物的原则
化学污染和毒性评价
化学污染和毒性评价化学污染是指由人类活动所引起的环境中某种化学物质达到可检测的浓度,对生物或环境产生影响的现象。
随着人类社会的不断发展,化学污染问题已经成为最为重要的环境问题之一,而化学污染的危害主要表现在对人体的健康和环境的影响上。
化学物质具有多种性质,包括溶解性、挥发性、毒性等,这些性质都可以影响到它们在环境中的存在和危害程度。
毒性是对人体健康和环境影响最为具体的性质,也是衡量化学物质危害的重要指标。
毒性评价是对化学物质毒性进行鉴定和评价的过程,主要通过实验室实验和现场观测来进行。
毒性评价可以对化学物质进行评估和监控,为环境管理和污染防治提供科学依据。
对于化学污染物以及潜在的污染源,进行毒性评价是非常必要的。
毒性评价可以识别和限制潜在的风险,评估化学物质的危害潜在性,制定相应的污染控制法规和措施。
毒性评价可以从分子结构、化学物质的代谢、对生物的毒性反应等方面来展开。
毒性测试的主要内容包括急性毒性、慢性毒性、变异性、致突变性、致畸性等多个方面,其中急性毒性是常见的评价指标。
化学物质的毒理学特征可以用概率模型来描述。
通过对急性毒性数据的分析,可以得出其LD50值和其他毒性指标。
LD50是熟知的指标,其定义为半数动物在实验中死亡所需的剂量,是评价化学物质急性毒性的主要标准之一。
毒性评价要根据不同的环境系统和生物群体来进行;不同生物在面对不同的化学物质时,都可能会产生不同的反应。
因此对污染物的毒性评价需要综合分析不同环境、不同生物、不同毒性指标的数据,以更为科学和全面的方法来进行。
毒性评价在生态环境保护、食品安全等方面有着重要的应用。
在生态环境保护方面,毒性评价可以用来制定环境标准和生态风险评估,保护野生动物和植物的生存条件。
在食品安全方面,毒性评价可以用来评估化学污染物在食品中的危害程度,制定法规和标准,保障公众食品健康安全。
总之,毒性评价是对环境中化学物质进行科学评估和监管的重要方法,它对于人类健康和环境保护都有着重要的意义。
第四章 环境化学物对健康影响的危险性评价 1-6节
环境中往往有若干有害因素同时存在以致混杂因 素较多等等。
2、动物试验 特点: 实验条件易于人为控制,人为地设计出各种 实验条件,例如年龄组、性别、染毒剂量组、 染毒方式、染毒期限、观察指标等,并且能 控制很多混杂因素。 可以较确切地反映出各种特定条件下所产生 的特定健康效应,其因果关系明确; 容易得出剂量—效应曲线。 局限性: 考虑动物与人存在种属差异; 对实验结果需进行外推。
二、无阈化学物质的剂量—反应关系的评定
(一)目的 由于这类化学物质的关键效应(致突、致癌)的剂量—反应关系已知 或假设是无阈值的,即大于零的所有剂量在某种程度上都有可能导致 该有害效应的发生。 而且在实际中这类化学物质对人类的危害,主要是长期低浓度暴露 的结果。
关键目的:确定低剂量范围内的剂量—反应的定量关系,以作为预 测危险人群在某特定暴露水平下的危险度的方法学依据。
(2) 生物群落
① 群体规模和特征(如种类、发展趋势);②群体地理位置; ③群体 习性。
8.综合暴露分析
就是把环境浓度的评估(来源和转归的资料)和暴露人群的描述结合 在一起,确定总的暴露情况。 参见p536,表23-2。
实例:
一次铁路交通车故导致某化合物排放入附近的环境。该化合物无挥 发性,它流入邻近的一条河中,该河水供沿河居民饮用。由于雨水地 表径流和其它稀释水的排入,排放口下游50m处,毒物被稀释到未检 出水平。大约在排入河中48h后,该毒物被水解为无毒形态。
(二) 方法 三大类方法。 1.完全禁止法 完全禁止无 阈化学物质(如致癌物)的生产或向环境中释放。 最安全、保 守的方法。其主要缺点是理论依据不足、经 济技术上不合理、不适用于环境中天然存在的一些致癌物 (如砷等)。 2.采用有阈剂量—反应关系评定中的不确定性系数法 即用最大末观察到致癌效应的 剂量和不确定性系数求出用 以评价危险人群危险度的参考剂量。由于是针对致癌效应, 因此将用较大的不确定性系数,如5000。
化学物的一般毒性及其评价
第一节 急性毒性作用
一.急性毒性的概念 是指机体一次或在24小时内多次接触外 源化学物后在短期内(一般最长14天)所产生 的毒效应,包括一般行为和外观改变,大体 形态变化以及死亡效应。
二、急性毒性试验目的
1.获得受试物对实验动物的致死剂量 (LD50)及 其它毒性参数(急性毒作用带Zac: acute effect zone)
二.蓄积毒性研究方法
(一)蓄积系数法 (二)生物半减期法
(一)蓄积系数法
1. 原理: 在一定期限之内,以低于致死剂量的受 试物(小于LD50剂量)每日给予实验动物,直 至出现预计的毒性效应(如死亡一半)为止, 计算达到预计效应的总累积剂量,求出此累 积剂量与一次接触该物质产生相同效应的剂 量的比值,此比值即为蓄积系数(K值) 2. K值计算公式如下: K=LD50(n)/LD50(1) LD50(n)表示引起一半动物死亡的累积总剂量 LD50(1)表示引起一半动物死亡的一次剂量
组别
剂量 mg/kg 对数 1.1761
动物数 死亡数 死亡率 存活率 (n) 10 (n) 0 p 0 q 1
pq
1
15
0
2
3
18
21.7
1.2561
1.3361
10
10
2
5
0.2
0.5
0.8
0.5
0.16
0.25
4
5
26.1
31.3
1.4161
1.4961 i=0.08
10
10
7
9
0.7
0.9 ∑p=2.3
第二节 蓄积毒性作用
一. 蓄积作用的基本概念
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2、突变系动物 在生长繁殖过程中,通过自然突变或人工定向突
变的方法,使其某基因发生突变并丧失原有的正常 功能。这种突变的基因可以世代相传并保持遗传基 因特性的品系动物,称为突变系动物。
无胸腺裸鼠
3、杂交群动物 指两个不同近交系之间有目的地进行交配所产生
的第一代动物。
特点: a.具有纯系动物基本相似的遗传均质性。个体间遗 传变异很小。 b.表现双亲的显性性状 c.对各种实验结果重复性好 d.具有杂种优势 e.国际上分布广
Wistar 大鼠
豚鼠
(一)物种选择
种类选择的依据:
对化合物的毒性反应及代谢过程与人相似 自然寿命不太长 易于饲养和实验操作 经济并易于获得
(二)品系选择 品系指计划交配的办法获得的起源于共同祖先
的一群动物。同一品系的动物具有共同的遗传来 源、相似的外貌特征、独特的生物学特性及稳定 的遗传性能。 1、近交系动物
优点:设备简单;操作方便;消耗化合物少
缺点:柜内空气组成、环境条件不稳定;化合物浓 度难以恒定。
表5-1 实验动物最低需气量及不同体积染毒柜应放置 动物数关系
பைடு நூலகம்
呼吸通气 最低需气 不同容积染毒柜放置动物数(只)
动物种
量
量
属 (L/小时) (L/小时) 25L 50L 100L 300L
小鼠 大鼠
1.45 10.18
4、封闭群动物 指在5年以上不从外部引进新血缘,仅由同一
品系的动物在固定场所保存繁殖的动物群。个 体间具有一定程度的遗传学差异。封闭群动物 个体间差异的大小,取决于祖代的来源 。
(三)微生物控制的选择 1、无菌动物 germ free animal, GF
指体内外均无任何微生物和寄生虫的动物。经 人工剖腹产净化培育而来。
2、性别 不同性别的实验动物对化学物毒性的敏感程度
有时会不同。一般选用雌雄两性。 3、生理状态
一般选用未产未孕的雌性动物。雌雄分养。 4、健康状况
应选用健康动物。一般试验前检疫观察5-7天
二、常用染毒方法 (一)经口染毒 1、灌胃
是将液态受试化合物或固态、气态化合物溶于 某种溶剂中,配制成一定浓度,装入注射器等定量 容器,经过导管注入胃内。
;可能造成污染
(三)经皮肤染毒 用于研究化合物经皮肤吸收的毒性作用及化合
物对接触皮肤的局部作用(皮肤刺激和致敏)
第二节 急性毒性及其评价方法
一、急性毒性的概念
急性毒性(acute toxicity)是指机体(人或 实验动物)一次(或24小时内多次)接触外来化合物 之后所引起的中毒效应。观察期可在1-7天。
优点:剂量准确 缺点:工作量大;可能损伤食道或误入气管;与人的 接触方式差异很大。
2、吞咽胶囊 将一定剂量受试化合物装入药用胶囊内,
强制放到动物的后咽部迫使动物咽下。家 兔及猫、狗等大动物可用此法。
优点:剂量准确,尤其适用于易挥发、易 水解和有异味的化合物。
3、喂饲 将化合物拌入饲料和水中,需计算每日进食量
指采用连续20代以上兄妹交配或亲子交配而培育 的纯品系动物。遗传上高度一致,基因纯合度可达 98.6-99.8%。
对放射线耐受性强,淋巴细胞白血病发病 率6%,化学致癌物质不能诱发乳腺癌和 卵巢囊肿,对结核杆菌有感受性。
乳腺癌自发率低,肺癌发病率为26%, 网状细胞瘤8%,血管瘤6%,淋巴肉瘤45 %,乳腺癌3%,对放射线极为敏感。
4、清洁动物 Clean animal,CL 也称最低限度疾病动物,动物体内外不携带人畜
共患疾病的病原体或动物传染病病原体。
(四)个体选择 1、年龄
取决于实验类型。 急性实验——成年动物 亚慢性、慢性实验——较年幼或初断乳动物。
在实际工作中常以动物体重粗略判断动物 的年龄。各组动物的年龄应尽可能保持一致。
可用于营养与肝癌发生率关系的研究, 对鼠伤寒沙门氏菌C5有抵抗力,对酒精过 敏。也可作为许多瘤株的宿主。
特点: a.实验结果比较准确,可以避免遗传组成不同或 个体差异太大等所引起的误差。 b.实验结果的平均性较一致。每组仅用较少数的 动物,即能看出显著性来。 c.实验结果的重复性较大。 e.易于获得预期结果。 f.近交衰退。
2、悉生动物 gnotobiotic animal, GN 指体内带有已知微生物的动物。是经人工有计
划地将已知菌投入动物体内。
3、无特定病原体动物 specific pathogen animal, SPF
指体内无特定的微生物和寄生虫的动物。即无 传染病的动物,容许携带非特定微生物。
SPF动物群的建立,其原种必须来源于无菌动物 或悉生动物才能保证。
实验动物接触化合物的方式或途径不同,“一 次”的含义也有所不同。凡经口接触和各种方式 的注射接触,“一次”是指在瞬间将受试化合物 输入实验动物的体内。而经呼吸道吸入与经皮肤 接触,“一次”是指在一个特定的期间内实验动 物持续地接触受试化合物的过程
实验目的 1.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为主要参数),以初步估计该化合 物对人类毒害的危险性。 2.阐明受试化合物急性毒性的剂量-反应关系与 中毒特征。 3.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。也可用于研究急救治疗措施 4.为亚急性、慢性实验设计提供依据
2.45
3~5 6~10 12~15 36~40
30.5
1~2 5~6
浓度计算: C=a.d/L×1000×1000(mg/m3) a-加入化合物量(ml),d-比重,L-容积(L)
2、动式吸入 染毒柜——空气流动 面 罩 吸 入 —— 避 免 化 合
物经皮吸入 优点:剂量准确 缺点:装置复杂;消耗大
第四章 环境化学物的一般毒 性及其评价
第一节 化学物毒性评价的实验基础
一、实验动物的选择 实验动物是指经人工培育,对其携带微生物实
行控制,遗传背景明确,来源清楚,可用于科 学研究的动物。
以选择哺乳动物为主。可采用2-3种,啮齿类和 非啮齿类。常用大鼠(rat)、小鼠(mouse)、豚 鼠、家兔和狗,尤以大鼠使用很多。
和饮水量,折算摄入剂量。 优点:符合人接触化合物的方式 缺点:可能拒食;挥发性化合物可使摄入量下
降,且有经过呼吸道吸入的可能;化合物易水解 或与食物中的化学成分起反应。
(二)经呼吸道染毒 1、静式吸入
在固定体积的密闭容器中,加入定量的易挥发液 态化合物或气态化合物。将动物置于其中,一般2h 。尤其是适用于小动物接触易挥发液态化合物的急 性毒性研究。