06 第四章 环境污染物的毒性及其影响因素
环境毒理学教学大纲
环境毒理学教学大纲01.教学单位名称：环境与资源学院02.课程代码：64106503.课程名称：环境毒理学B04.课程英文名称：Environmental Toxicology05.课程类别：专业教育06.课程性质：选修07.课程学时：30学时08.课程学分：209.授课对象：环境科学专业本科生.开课学期：4学期（春季）10.选用教材：孔志明主编：环境毒理学，南京：南京大学出版社，2012年8月第5版12.主要参考书：李建政主编：环境毒理学，化学工业出版社，2010年5月第二版孟紫强主编：环境毒理学基础，高等教育出版社，2003年12月第一版赖特和韦尔伯恩编著，朱琳主译：环境毒理学，高等教育出版社，2007年1月第一版.大纲执笔人：13.课程中文简介：环境毒理学是运用医学，生物学，化学和物理学等多学科的理论与方法，研究各种不同因素，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，环境与生态平衡，环境与生物多样性等重要问题的工具和手段。
学习和掌握环境毒理学的基本理论和方法，对于认识环境问题的实质并寻求解决环境问题的途径势必不可少的。
14.课程英文简介：Environmental toxicology is an emerging discipline that investigates the adverse effects of various environmental factors, especially chemical pollutants to organisms using an array of principles and methods from multiple disciplines including medical sciences, biological sciences, chemistry and physics. Environmental toxicology is a major tool for understanding the relationships between environment and health, ecological balance and biodiversity. Through studying the environmental toxicology, students should master the principles and methods widely applied in this field. The knowledge obtained in the class should be of great value for the students toward a better understanding of the essentials of environmental issues, and it is also of great helpful for the students toward finding solutions to the environmental problems.15.课程包含的教学任务、晟学要求和教学目的（1）教学任务第一章绪论（1学时）第一节环境毒理学的产生及其在环境科学中的地位第二节环境毒理学的研究对象、主要任务第三节环境毒理学的研究方法及其实际应用第四节环境毒理学的开展趋势及研究热点第二章污染物在环境中的迁移和转化（2学时）第一节概述第二节环境污染物的迁移第三节环境污染物的转化第三章环境污染物在体内的生物转运和生物转化（4学时）第一节污染物的吸收、分布与排泄第二节污染物的生物转化第三节污染物代谢动力学第四章环境污染物的毒作用及其影响因素（4学时）第一节环境污染物的毒作用第二节毒作用的分子机理第三节影响毒作用的因素第五章环境毒理学常用实脸方法（3学时）第一节急性毒性实脸第二节蓄积毒性实脸第三节亚慢性和慢性毒性实验第四节致突变试验第五节致畸试验第六节致癌试验第六章化学物质的毒理学安全性评价程序（1学时）第一节毒理学安全性评价程序的内容第二节不同阶段安全性评价的毒理学工程第三节安全性评价中需要注意的问题第四节现有的化学物安全性毒理学评价程序第五节毒理学安全性评价任务面临的挑战第七章常见化学致癌物的环境毒理学（2学时）第一节多环芳屋类第二节芳香胺类化合物第三节N-亚硝基化合物第四节烧化剂第五节黄曲霉毒素第八章金属的环境毒理学（2学时）第一节汞第二节镉第三节铅第四节格第九章农药的环境毒理学（2学时）第一节有机氯农药第二节有机磷农药第三节氨基甲酸酯类农药第四节拟除虫菊酯类农药第十章内分泌干扰物的环境毒理学（2学时）第一节内分泌干扰物的分类、特点及来源第二节内分泌干扰物对人体健康及野生生物的危害第三节内分泌干扰物的毒作用机制第四节内分泌干扰物筛检方法第十一章有害物理因素的环境毒理学（2学时）第一节环境噪声污染第二节放射性污染第三节电磁辐射污染第十二章大气污染的环境毒理学（1学时）飘尘二氧化碳一氧化碳氮氧化物第十三章土壤污染的环境毒理学（2学时）土塘污染的来源污染物在土壤中的迁移，转化和残留土壤污染对人体健康的危害土壤污染的生态学诊断第十四章水污染的环境毒理学（2学时）水体污染的来源及其特点水体污染的自净和污染物的转归水体污染对生生生物的影响水体污染对人群健康的危害水体中有机物魂晶安全评价⑵教学要求第一章了解环境毒理学的研究内容，开展趋势和研究热点等。
环境污染物的毒作用及其影响因素 PPT-
History
2700 B.C. - Chinese journals: plant and fish poisons
1900-1200 B.C. - Egyptian documents that had directions for collection, preparation, and administration of more than 800 medicinal and poisonous recipes.
92% of all poisonings happen at home.
The household products implicated in most poisonings are: cleaning solutions, fuels, medicines, and other materials such as glue and cosmetics.
Certain animals secrete a xenobiotic poison called venom, usually injected with a bite or a sting, and others animals harbor infectious bacteria.
Some household plants are poisonous to humans and animals.
Avicenna (A.D. 980-1036) Islamic authority on poisons and antidotes.-阿拉伯的医学王子
1200 A.D. - Spanish rabbi Maimonides writes first-aid book for poisonings, Poisons and Their Antidotes
第四章环境污染物的毒性及其影响因素
心脏毒素
毒性
4.3.3 干扰细胞内钙稳态
Ca2+
细胞
内 10-7~10-8 mol/L 外 10-3 mol/L
与CAM结合 cAMP作用 激活PKC 离子通道开放
神经转导 肌肉收缩 细胞分化和增值
细胞分泌
4.3.3 干扰细胞内钙稳态
硝基酚、醌、过氧化物、醛类、二恶英、卤化链烷、链 烯和Cd2+、Pb2+、Hg2+等重金属离子均能干扰细胞内钙稳 态, 从而引起细胞损伤或死亡。
盐度
盐度对痕量金属在生物相中富集的影响会受到生物因素 和化学因素的影响
硬度
硬度会影响有机表面活性剂的毒性，降低金属的毒性
4.4.4 环境化学物的联合毒性作用
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。
相加作用
联
协同作用
合 作
增强作用
用
拮抗作用
独立作用
(一) 联合毒性作用类型
相加作用：化学结构相似、靶器官和靶分子相同、
作用机理类似的多种环境化学物，同时作用于机体所 产生的生物学作用的总强度是各自单独作用的总和。
e.g.
M=M1+M2
丙稀腈、乙腈
大部分刺激性气体的刺激
具有麻痹作用的化合物对机体的刺激
两种有机磷农药对胆碱酯酶的抑制作用
(一) 联合毒性作用类型
第四章环境污染物的毒性及其影响因素
环境污染物的毒性作用及其影响因素
Paracelsus(16世纪)
What is there that is not poison? All things are poison and nothing (is) without poison. Solely the dose determines that a thing is not a poison.
第四章污染物对生物的影响和毒理作用
第一节 污染物对生物的新陈代谢的影响
二、污染物对植物新陈代谢的影响
（三）对植物营养吸收的影响
3、污染物抑制植物根系的呼吸作用；
4、重金属通过元素之间的拮抗作用影响 植物对某些元素的吸收。
第一节 污染物对生物的新陈代谢的影响
二、污染物对植物新陈代谢的影响
（三）对作物品质的影响
污染物进入植物体，产生有害物质， 能沉积在作物的可食部分，降低农产品 的内在质量。
第一节 污染物对生物的新陈代谢的影响
二、污染物对植物新陈代谢的影响
（一）对光合作用的影响
1、二氧化硫对植物光合作用的影响
二氧化硫进入植物气孔后，以亚硫 酸根离子形式存在，对植物产生极大的 毒害作用。（1）阻止二氧化碳的固定； （2）影响ATP的合成；（3）改变细胞 液pH，抑制光合作用。
第一节 污染物对生物的新陈代谢的影响
二、污染物对植物新陈代谢的影响
（一）对光合作用的影响
2、重金属对植物光合作用的影响
（1）破坏叶绿体的超微结构，进而 影响光合作用；如：镉处理，叶绿体的 基粒片层稀疏、层数少，分布不均。
第一节 污染物对生物的新陈代谢的影响
二、污染物对植物新陈代谢的影响
（一）对光合作用的影响
2、重金属对植物光合作用的影响
1、污染物对动物组织器官和内脏的 破坏作用； 污染物铅、镉能使鱼的脊椎弯曲；
甲基汞能增加鱼血浆中的钠离子、 氯离子浓度，导致贫血； 农药，导致动物肝、肾受损而致死。
第二节 污染对生物正常生命活动的影响
二、污染物对动物正常生命活动的影响 2 、污染对动物生长发育的干扰； 环境污染导致动物严重营养不良， 很多动物不能进入发情期，生物种群不 断衰退。如：鸟蛋壳变薄。
环境污染物的毒性
1、致死剂量或浓度:以机体死亡为观察指标 而确定的外源化合物剂量 ① 绝对致死量或浓度 :能引起所观察个体全 部死亡的最低剂量或浓度 。 ② 半数致死剂量或浓度 ：实验总体中引起动 物半数死亡的剂量或浓度。 ③ 最小致死量或浓度 ：仅引起个别动物死亡 的最小剂量或浓度。 ④ 最大耐受量或浓度 ：一群个体中不引起死 亡的最高剂量。
四、联合毒性作用
（一） 联合毒性作用定义 ：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。 （二）联合毒性作用种类 1、独立作用：彼此互无影响，仅表现为各自 的毒作用。
M=M1+M2×(1-M1) 或M=1-(1-M1)×(1-M2)
2、相加作用：作用强度是各个化学物质 单独作用强度的总和。 M=M1+M2
1、直接刺激与腐蚀作用 2、抑制机体对氧的吸收、运输和利用 3、抑制机体酶系统的活性 4、对细胞组织结构的损伤作用 5、干扰机体的代谢功能 6、影响抗体免疫功能 7、与基因的相互作用
三、毒作用的方式及种类
• （一）可逆与不可逆作用 • 1、可逆性毒作用 ：停止接触外源化合物后， 可逐渐消退的毒作用。 • 2、不可逆性毒作用 ：停止接触化合物后， 继续存在毒性效应，甚至危害进一步发展 的毒作用。
第二节 环境污染物的毒性作用 及其影响因素
一、基本概念 二、毒性作用机理 三、毒作用的方式及种类 四、联合毒性作用 五、三致作用 六、影响毒性的因素
一、基本概念
（一）毒物（toxicant）:一定条件下，较小剂 量就能引起机体功能性或器质性损伤的化 学物质。 （二）毒性（toxicity）:一种物质能引起机体 损害的性质和能力 （三）剂量（dose）:给予机体的或机体接触 的外来化学物的数量。
第三节污染物的毒性作用及其影响因素
第三节 污染物的毒性作用及其影响因素 一、基本概念 1.毒物在日常接触条件下，较微量的化学物进入机体后，即能干扰或破坏机体的正常生理功能，引起暂时的或永久性的病理改变，甚至危及生命，就称该物质为毒物(toxicant)。
由于毒物作用的结果，使机体发生各种病变，称为中毒(toxication)。
2.毒性一种化学物质接触或进入机体内部的易感部位后能引起有害生物学作用的相对能力，称为该物质的毒性(toxicity)。
一个物质对机体造成的损害愈大，则其毒性也俞大。
但是一个物质“有毒”与“无毒”是相对的，毒性的大小也是相对的，关键是剂量或浓度。
毒物的剂量与机体发生毒性反应之间存在着一定的关系，即剂量－反应关系，毒性就是表示剂量－反应关系的，一般以化学物质引起机体某种毒性反应所需的剂量来表示。
3.剂量剂量的概念较为广泛，可指机体接触的剂量(外环境中的含量)或摄入量、外来化学物被机体吸收的剂量及其在靶器官中的剂量等。
化学物对机体的损害作用，直接取决于其在靶器官中的剂量，但测定此剂量十分复杂，且一般而言，接触或摄入的剂量愈大，靶器官中的剂量也愈大。
因此，常以接触或摄入机体的剂量，如单位体重(mg/kg)或环境中浓度(mg/m3或mg/L)来衡量。
4.剂量－反应关系生物体接触一定剂量的化学物质与其所产生反应之间存在一定的关系，称为剂量－反应关系(dose-response relationship)。
在毒理学研究中常将剂量 反应关系分为两类：一类是指接触某一化学物的剂量与个体呈现某种生物学反应的关系，其反应强度可被定量测定，用计量单位来表示。
人们又将这一类剂量－反应关系称为剂量效应关系。
例如有机磷农药可抑制胆碱脂酶，四氯化碳可引起血中谷丙转氨酶活性增高，其酶活性的高低，就以若干单位酶活力来表示。
另一类是指接触某一化学物的剂量与群体中出现某种反应的个体在群体中所占比例的关系，其所占比例可以％或比值表示，如死亡率、肿瘤发生率等。
环境化学五污染物毒性PPT学习教案
（3）独立作用
各毒物对生物体的侵入途径、作用部位、毒性作用机理均不相同， 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，但高于其中单项的毒性，如苯巴比妥与 二甲苯。
（4）拮抗作用
指联合作用的毒性小于其中各组分单独作用毒性的总和，即其中 某一毒物成分的存在能够减小其他毒物对生物体的毒性，使混合 物的毒性降低的作用。
症状。
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（1）酶活性的抑制
常见的酶活性抑制剂包括有机磷农药、氨基甲酸酯类农药和重金属离 子等。机制有三种类型：
第一是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 内羟基进行。例如有机磷酸酯、氨基甲酸酯等与乙酰胆碱酯酶的结合：
S (C2H5O)2P -O-
对硫磷
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（2）致突变作用
致突变作用是指生物细胞内DNA改变引起的遗传特性突变的作用。 这一突变可遗传至后代。具有致突变作用的污染物质称为致突变 物质。致突变作用又分为基因突变和染色体突变两类。
基因突变是指DNA中碱基对的排列顺序发生改变，包括碱基对的 转换、颠换、插入和缺失四种类型。
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根据作用机理分为遗传毒性致癌物和非遗传毒性致癌物。
遗传毒性致癌物细分为 1）直接致癌物（直接与DNA反应引起DNA基因突变的致癌物，如双氯
甲醚） 2）间接致癌物（前致癌物，不能直接与DNA反应，需要机体代谢活化
转变，经过近致癌物至终致癌物后才能与DNA反应导致遗传密码修改， 如二甲基亚硝胺、苯并(a)芘等）
截止到20世纪80年代初期，已知对人的致畸物约有25种，对动物的致畸物约 有800种。其中最为著名的是“反应停”，曾于20世纪60年代初在欧洲及日 本被用作人们妊娠早期安眠镇静药，结果导致约10000名产儿四肢不全或四 肢严重短小。另外，甲基汞对人致畸作用也是大家熟知的。
环境毒理学课后习题答案
环境毒理学第一章绪论1、什么是环境毒理学？它是怎样产生的？环境毒理学（environmental toxicology）是利用毒理学方法研究环境，特别是空气、水和土壤中已存在或即将进入的有毒化学物质及其在环境中的转化产物，对人体健康的有害影响及其作用规律的一门学科。
是环境科学（environmental sciences）和生态毒理学（ecotoxicology）的重要组成部分。
环境毒理学的产生过程：早在远古时代，人们对一些动植物的有毒作用就已有认识，并已有文献记载。
18世纪西班牙化学家和生理学家Bonaventura Orfila:现代毒理学的奠基人。
毒理学在第二次世界大战后得到快速发展。
2、环境毒理学的研究对象、主要任务和内容是什么？环境毒理学的研究对象主要是对各种生物特别是对人体产生危害的各种环境污染物（environmental pollutant）。
环境污染物主要是人类的生产和生活活动所产生的化学性污染物。
环境毒理学的主要任务是研究环境污染物对人体的损害作用及其机理，探索环境污染物对人体健康的损害的早期检测指标和生物标志物，从而为制定环境卫生标准和有效防治环境污染对人体健康的危害提供理论依据；此外，根据环境污染物对其他生物（包括动物、植物、微生物等）个体、种群及生态系统的危害，甚至在特定环境中对整个生物社会的危害，研究其损害作用及其机理、早期损害指标及防治理论和措施。
环境毒理学的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。
环境毒理学的主要内容是研究环境污染物及其在环境中降解和转化产物对机体相互作用的一般规律，包括毒物在体内的吸收、分布和排泄等生物转运过程和代谢转化等生物转化过程，剂量与作用的关系，毒物化学结构和毒性以及影响毒作用的各种有关因素。
3、阐述环境毒理学的主要研究方法。
体外试验（in vitro test）：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）；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），可用于外来化合物的毒性和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）；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）；分子水平（如研究毒物对生物体内酶的影响）。
环境污染物的毒性及其影响因素
慢，分为急性中毒、亚慢(急)性中毒和慢性中毒。 根据毒作用强度和性质判定环境污染物的毒
性大小。
4.2、毒理学常用的剂量概念
1．致死剂量（Lethal dose，LD）
2．半数效应剂量（ED50） 3．最小有作用剂量（MEL）
4．最大无作用剂量（MNEL）
5．急性毒作用带(Zac)
1.半数致死剂量LD50或浓度LC50
自由基
自由基性质环境毒物
环境毒物与多不饱和 脂肪酸的作用产物
毒物代谢物
4.3.6 与生物大分子结合
•细胞毒性和死亡
•过敏反应
蛋白质
•致癌作用 •抑制酶活性
环境毒物及 代谢产物
共价结合
•细胞毒性
核酸
•影响DNA-蛋白 质相互作用
•致突变作用
加合物
•激活癌基因
4.3.7选择性细胞致死和非致死性遗传改变
e.g.
肝脏毒性：CCl4>CHCl3>CH2Cl2>CH3Cl 麻醉作用：CHCl3>CH2Cl2>CH3Cl> CH4
4.4.1 环境化学物的结构与性质 ⑸ 羟基
-OH
芳香族化合物中引入羟基，分子极性增强，毒 性增加 e.g.
毒性：苯酚 > 苯
苯酚
苯
4.4.1 环境化学物的结构与性质 ⑹ 酸基和酯基
对组织器官的细胞有选择性致死毒性
体细胞 DNA损伤和 染色体异常 生殖细胞
细胞突变和癌变 遗传性疾病
致畸作用
4.4 影响毒性作用的因素
4.4.1 环境化学物的结构与性质 结构与毒性
研究外源化学物的结构与毒性之间的关系， 有助于通过比较来预测新化合物的生物活性、 作用机理和安全限量范围。
环境化学物的毒性作用机理PPT优质资料
（二）毒物对靶位点（分子）的作用
1、靶位点学说： • 毒物产生毒性作用的位点，
称为靶位点。 • 靶位点：接触污染物的部位；
污染物转化、累积部位。
2、共价结合学说 • 毒物与靶分子的反应方式：
①共价结合：不可逆反应， 结构的永久性改变。 ②非共价结合：可逆 • 毒物与生物反应活性中心共 价结合：
一定方式或途径与机体接触时，在一定时间内，
使某项灵敏的观察指标开始出现异常变化或机体 开始出现损害作用所需的最低剂量。
• MEL确切应称为最低观察到作用剂量(LOEL) 或最低观察到有害作用剂量(LOAEL)
• LOEL：观察到任何效应的最低剂量。
• LOAEL （Lowest-observed-adverse-effect level）：
➢ 催化酶：MFOS酶系 毒物与生物反应活性中心共价结合：
亲核结构：羰离子、硝离子等。
统中的NADPH- ◆超过一定限度(7 ~9个)后：随C数的增加毒性下降。
（1）化学结构与毒作用性质
CytP450还原酶，或 可逆：停止接触化学物后，毒性危害可逐步减轻或消失；
可逆：停止接触化学物后，毒性危害可逐步减轻或消失；
剂量—反应关系：描述外源性化学物的剂量水平与所引起的效应发生率之间的相互关系。 图3-1 剂量-反应曲线图
2、速发和迟发毒作用： 图3-1a （直线型） 图3-1b （抛物线型）
（二）毒物对靶位点（分子）的作用 迟发毒作用：接触化学物后在较长时间内才呈现的毒作用。
醌转、运半 ：醌毒等物氧从速化接还触发原部活位毒性向物其作质作及用用一部些位：污的染运在物输可过一使程体。次内活性性氧接增加触。 化学物后短时间内出现毒害作 用。 （1）化学结构与毒作用性质
环境毒理学中的化学物质毒性和生态影响
环境毒理学中的化学物质毒性和生态影响化学物质在环境中的毒性和生态影响一直是环境毒理学研究领域的重点之一。
大量的人工化合物被广泛使用，如：农药、杀虫剂、溶剂、医药品和有机污染物等，这些人工化合物通过工业排放、农业施用、废弃物处理等途径进入环境，对人类和生态系统产生了不同程度的影响。
而环境毒理学的任务就是探究这些化学物质对生物体、群落和生态系统的危害程度，以及对环境的长期影响。
在环境毒理学中，化学物质被分为两类：一类是生物可降解的（如天然有机物），另一类是具有持久性（如合成有机物）的。
持久性有机污染物（POPs）是指那些在环境中被大多数生物蓄积而难以降解的有机物质。
它们主要由人类活动引入，包括有机氯农药、多环芳烃、聚氯联苯等，这些物质在环境中持久存在，而且对生物的毒性较大。
化学物质毒性的发现通常需要使用实验室动物，例如，大鼠、小鼠、兔子和猴子等。
生物毒性实验被广泛地用于检测潜在的有毒物质。
在实验室中，一种化学物质可能会被注射、灌胃或吸入，评估物质的毒性和安全性。
根据这些实验，毒性学家能够确定一种化学物质的最低致死剂量、毒性等级和潜在的健康影响。
化学物质对生物体的毒性是多种多样的，不同化学物质会对不同生物体产生不同的危害。
例如，有机氯农药可以干扰神经生理学和生殖生理学；多环芳烃可以致癌和干扰内分泌系统；重金属可以对骨骼、肝脏、肺和肾脏产生毒性。
此外，有些化学物质还会干扰生物体的免疫系统，导致疾病的增多。
除了对生物个体造成损害之外，化学物质还会对生物群落和生态系统产生影响。
化学物质的入侵可能会导致群落和生态系统的生物多样性丧失。
例如，通过消除掠食者和脉动的连锁反应，气溶胶对森林群落产生了负面影响。
然后，鱼虾在大量存在时，对河流和湖泊产生了显著负面影响。
同时，大量的有机污染物可能会通过食物链逐步提升，蓄积在食物链最高端的掠食者中，从而导致人类食用有毒污染食物的风险增加。
化学物质的毒性和生态影响一直是环境毒理学研究的热门话题。
【药学课件】第四章毒物毒性作用的影响因素
第四章毒物毒性作用的影响因素毒物的毒性作用强弱受多种因素的影响其中主要包括毒物作用对象自身的因素、环境因素和毒物之间相互作用等因素的影响。
第一节毒作用对象自身因素的影响毒性效应的出现是外源化学物与机体相互作用的结果因此毒作用对象自身的许多因素都可影响化学物的毒性。
一、种属与品系1、种属的代谢差异不同种属species、不同品系strain对毒性的易感性susce-ptibility可以有质与量的差异。
如苯可以引起兔白细胞减少对狗则引起白细胞升高β-萘胺能引起狗和人膀胱癌但对大鼠、兔和豚鼠则不能反应停对人和兔有致畸作用对其他哺乳动物则基本不能。
又如小鼠吸入羰基镍的LC50为20.78mg/m3而大鼠吸入的LC50为176.8mg/m3 其毒性比为1:8。
有报道对300个化合物的考察动物种属不同毒性差异在10100倍之间。
可见种属不同其反应的毒作用性质和毒性大小存在明显差异。
同一种属的不同品系之间也可表现出对某些毒物易感性的量和质的差异。
例如有人观察了10种小鼠品系吸入同一浓度氯仿的致死情况结果DBA2系死亡率为75DBA系为51C3H系为32BALC系为10其余6种品系为0。
尤其要指出的是不同品系的动物肿瘤自发率不同而且对致癌物的敏感性也不同。
不同种属和品系的动物对同一毒物存在易感性的差异其原因很多大多数情况可用代谢差异来解释即机体对毒物的活化能力或解毒能力的差异。
如小鼠、大鼠和猴经口给予氯仿后分别有80、60和20转化成CO2排出但人则主要经呼吸道排出原型氯仿。
又如苯胺在猫、狗体内形成毒性较强的邻位氨基苯酚而在兔体内则形成毒性较低的对位氨基苯酚。
2、生物转运的差异由于种属间生物转运能力存在某些方面的差异因此也可能成为种属易感性差异的原因。
如皮肤对有机磷的最大吸收速度ugcm2.min依次是免与大鼠9.3豚鼠6.0猫与山羊4.4猴4.2狗2.7猪0.3。
铅从血浆排至胆汁的速度兔为大鼠的12而狗只有大鼠的150。
环境污染物对人体健康的影响途径、毒性效应、剂量-效应关系
环境污染物对人体健康的影响途径、毒性效应、剂量-效应关系摘要:环境污染物种类繁多，对人体健康的影响途径复杂，毒性效应也各不相同。
本文将从环境污染物进入人体的途径、对人体造成的毒性效应以及剂量-效应关系三个方面进行阐述。
首先，介绍了环境污染物进入人体的主要途径，包括呼吸道吸入、皮肤接触、消化道摄入等。
接着，详细阐述了不同类型环境污染物对人体造成的毒性效应，包括致癌、致畸、致突变、神经毒性、生殖毒性等。
最后，分析了剂量-效应关系，探讨了不同剂量水平下环境污染物对人体的健康影响，并强调了环境污染物致病的阈值效应和非阈值效应。
本文旨在全面、系统地介绍环境污染物对人体的健康影响，以期引起人们对环境保护和健康安全的重视。
关键词:环境污染物，人体健康，影响途径，毒性效应，剂量-效应关系一、引言环境污染是全球性问题，对人类健康造成严重威胁。
随着工业化进程的加速和人口的增长，环境污染日益加剧，污染物种类不断增多，对人体的危害也越来越大。
因此，深入研究环境污染物对人体健康的影响途径、毒性效应、剂量-效应关系，对于制定有效的环境保护措施、维护人类健康至关重要。
二、环境污染物进入人体的主要途径环境污染物可以通过多种途径进入人体，主要包括以下几种：(1) 呼吸道吸入:空气中含有大量的污染物，如二氧化硫、二氧化氮、颗粒物、挥发性有机化合物等。
这些污染物可以通过呼吸道进入人体，对呼吸系统造成损害。
(2) 皮肤接触:皮肤是人体最大的器官，也是接触环境污染物的重要途径。
例如，接触农药、重金属等污染物会导致皮肤炎症、皮炎等。
(3) 消化道摄入:污染物可以通过食物和水进入人体。
例如，农药残留、重金属污染、化学添加剂等都会通过消化道进入人体，对消化系统造成损害。
(4) 其他途径:除了以上三种主要途径外，环境污染物还可以通过注射、输血、母乳喂养等途径进入人体。
三、环境污染物对人体造成的毒性效应环境污染物对人体造成的毒性效应主要包括以下几种：(1) 致癌:一些环境污染物具有致癌性，如苯、甲醛、石棉等。
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联 合 作 用
协同作用
增强作用
拮抗作用 独立作用
(一) 联合毒性作用类型
相加作用：化学结构相似、靶器官和靶分子相同、
作用机理类似的多种环境化学物，同时作用于机体所 产生的生物学作用的总强度是各自单独作用的总和。
e.g.
丙稀腈、乙腈 大部分刺激性气体的刺激
M=M1+M2
具有麻痹作用的化合物对机体的刺激 两种有机磷农药对胆碱酯酶的抑制作用
e.g.
肝脏毒性：CCl4>CHCl3>CH2Cl2>CH3Cl 麻醉作用：CHCl3>CH2Cl2>CH3Cl> CH4
4.4.1 环境化学物的结构与性质 ⑸ 羟基
-OH
芳香族化合物中引入羟基，分子极性增强，毒 性增加 e.g.
毒性：苯酚 > 苯
苯酚
苯
4.4.1 环境化学物的结构与性质 ⑹ 酸基和酯基
M=M1+M2 （1-M1）
乙醇引起线粒体脂质过氧化，而氯乙烯 引起微粒体脂质过氧化，彼此无明显影响
(二) 联合作用类型评价方法
1. 联合作用系数法
联合作用系数(K)=
混合物的预期LD50
混合物实测LD50
混合物的预期LD50值的计算公式：
a，b ‥‥ n，分别为各化合物在混合物中所占的质量比例
K值 <0.4 拮抗作用 0.4-2.5 相加作用 >2.5 协同作用
4.3.1 干扰正常受体-配体的相互作用
肉毒杆菌毒素的毒作用机理
肉毒毒素特异性地与胆碱 能神经末梢突触前膜的表面受 体相结合，经吸附性胞饮而内 转进入细胞内(internalization)。 阻止递质囊泡不能与突触前膜 融合，完全抑制胆碱能神经介 质—乙酰胆碱的释放。
Ca2+
乙酰胆碱释放被抑制，使胆 碱能神经失去信号传导生理功 能。尤其是神经–肌肉接头部 位，直接导致呼吸肌麻痹。
同时进入机体的另一种环境污染物的毒性增强。 无毒化合物通过影响另一种化合物的代谢活化、 吸收和排除有关。
e.g.
异丙醇、四氯化碳 异丙醇对肝脏无毒，当与四氯化碳 同时进入机体时，可使四氯化碳毒 性大于单独作用时毒性
(一) 联合毒性作用类型
拮抗作用：两种环境化学物同时作用于机体时，
其中一种化学物可干扰另一种化学物的生物学作 用，或两种化学物相互干扰，使混合物的毒作用 强度低于各自单独作用的强度之和。
4.4.1 环境化学物的结构与性质
⑴ 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
4.4.1 环境化学物的结构与性质 ⑵ 烃基
在非烃类化合物分子中引入烃基，可使化合物 烃基结构也可增加毒物分子的空间位阻，从而
生态毒理学 Ecotoxicology
第四章
环境污染物的毒性作用及其 影响因素
主讲教师：刘 薇 大连理工大学 环境学院
环境污染物的毒性作用及其影响因素
Paracelsus(16世纪)
What is there that is not poison? All things are poison and nothing (is) without poison. Solely the dose determines that a thing is not a poison.
(二) 联合作用类型评价方法 2.等效应线图法
甲化学物（mg/kg）
上限
at 拮抗作用 ad 相加作用 s y 协同作用
乙化学物（mg/kg）
上 限 LD50 下限
LD50
下限
本法只能评定两个化合物的联合作用，其原理是在试验条件和接触途径 相同情况下分别求出受试的甲、乙两种化合物的LD50及其95%可信限
对组织器官的细胞有选择性致死毒性
体细胞 DNA损伤和 染色体异常 生殖细胞
细胞突变和癌变 遗传性疾病
致畸作用
4.4 影响毒性作用的因素
4.4.1 环境化学物的结构与性质 结构与毒性
研究外源化学物的结构与毒性之间的关系， 有助于通过比较来预测新化合物的生物活性、 作用机理和安全限量范围。
同系物的碳原子数、烃基 、分子饱和度、 卤素取代、羟基、酸基和酯基、胺基、构型及 有机磷化合物结构与毒性密切相关。
4.4.2 影响毒性的生物因素
水生生物测试表明，对于化学污染 物，节肢动物一般比鱼类更敏感， 鱼类比两栖幼体类更敏感
种属和个体差异 性别与激素 年龄 营养与健康状况
生物节律
影响机体对环境化学 物的敏感性和耐受性
4.4.3 影响毒性的非生物因素
接触途径
溶剂
毒物浓度 与容积
交叉接触
与其体内吸收、分布、首先到达的组织 器官有关，并与代谢转化、毒性反应的 性质和程度也有影响。
4.4.1 环境化学物的结构与性质 ⑼ 有机磷化合物的结构与毒性
R’(O) Y(O,S)
P
R’’(O)
X
R’、R’’为烷基，烷基的碳原子数愈多，毒性愈强 Y为氧时较为硫时的毒性大 X为酸根时，毒性大小：强酸根>弱酸根
4.4.1 环境化学物的结构与性质 理化性质与毒性
1.脂/水分配系数
化合物在脂（油）相和水相的溶解 达到平衡时的平衡常数，称为 脂（油）/水分配系数。 2.电离度 3.挥发度和蒸气压 4.分散度 5.纯度
4.3.2 细胞膜损伤
引起膜组成成份改变 细胞膜流动性改变
引起细胞膜酶活性改变
通过膜蛋白变性，引起细胞膜通透性变化
4.3.2 细胞膜损伤
心肌细胞膜通透性改变与其毒性
心脏毒素
毒性
4.3.3 干扰细胞内钙稳态
细胞
内 10-7~10-8 mol/L 外 10-3 mol/L
Ca2+
与CAM结合 cAMP作用 激活PKC 离子通道开放
e.g.
胰岛素、胰高血糖素
硫代硫酸钠、氰化物
M<M1+M2
——功能拮抗
——化学拮抗
两种物质混合发生化学反应， 生成毒性较小的硫氰酸盐
(一) 联合毒性作用类型
独立作用：两种或两种以上的环境化合物作用于
机体，各自的作用方式、途径、受体和靶器官不 同，彼此互不影响，仅表现为各自的毒作用。
e.g.
乙醇、氯乙烯
胺类化合物的毒性大小： 伯胺（RNH2） > 仲胺（RNHR’） > 叔胺（RNR’R’’）
4.4.1 环境化学物的结构与性质 ⑻ 构型
同分异构体：一般 对位>邻位>间位
旋光异构：由于受体或酶一般只能与一种旋光 异构体结合而产生生物效应，故同一化合物的 不同旋光异构体的毒性不同 e.g.
L-异构体易与酶、受体结合，具有生物活性， D-异构体则反之
自由基
自由基性质环境毒物
环境毒物与多不饱和 脂肪酸的作用产物
毒物代谢物
4.3.6 与生物大分子结合
•细胞毒性和死亡
•过敏反应
蛋白质
•致癌作用 •抑制酶活性
环境毒物及 代谢产物
共价结合
•细胞毒性
核酸
•影响DNA-蛋白 质相互作用
•致突变作用
加合物
•激活癌基因
4.3.7选择性细胞致死和非致死性遗传改变
慢，分为急性中毒、亚慢(急)性中毒和慢性中毒。 根据毒作用强度和性质判定环境污染物的毒
性大小。
4.2、毒理学常用的剂量概念
1．致死剂量（Lethal dose，LD）
2．半数效应剂量（ED50） 3．最小有作用剂量（MEL）
4．最大无作用剂量（MNEL）
5．急性毒作用带(Zac)
1.半数致死剂量LD50或浓度LC50
气温
环境因素
气压
pH和碱度
酸性较强（pH<5）条件下，氢离子会对水生生物产生危害； pH也会影响溶液中亲脂性那部分金属形态的生物可利用性
盐度
盐度对痕量金属在生物相中富集的影响会受到生物因素 和化学因素的影响
硬度
硬度会影响有机表面活性剂的毒性，降低金属的毒性
4.4.4 环境化学物的联合毒性作用
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。 相加作用
神经转导 肌肉收缩 细胞分化和增值 细胞分泌
4.3.3 干扰细胞内钙稳态
硝基酚、醌、过氧化物、醛类、二恶英、卤化链烷、链 烯和Cd2+、Pb2+、Hg2+等重金属离子均能干扰细胞内钙稳 态, 从而引起细胞损伤或死亡。
4.3.4 干扰细胞能量代谢
代谢酶
生殖与发育
4.3.5 自由基与脂质过氧化
⒈蛋白变性 ⒉细胞膜流动性 ⒊酶活性 ⒋细胞肿胀和溶解 ⒌致突变，染色体断裂 ⒍致畸胎
(一) 联合毒性作用类型
协同作用：两种以上环境化学物同时作用于机体，所
产生毒性作用强度超过各化学物单独作用强度的总和。 与促进吸收、延迟排出、干扰体内代谢过程有关。
e.g.
马拉硫磷、苯硫磷
M>M1+M2
由于苯硫磷对促进肝脏降解 马拉硫磷的酯酶有抑制作用
(一) 联合毒性作用类型
增强作用：
一种环境化学物本身对机体并无毒性 ，但能使
交叉接触
一般在同等剂量情况下，浓溶液较稀溶 液毒作用强。
4.4.3 影响毒性的非生物因素
接触途径
溶剂
毒物浓度 与容积
交叉接触