环境毒理学复习

第一章绪论

环境毒理学的研究方法

一、体外试验

1.器官水平包括器官灌流和组织培养两种方法。

2.细胞水平细胞培养可用于外来化合物的毒物和致癌性的各种过筛实验。

3.亚细胞水平

4.分子水平

体外试验的优点是：简单、快速、经济、条件易于控制。

缺点是：体外试验与整体实验不同，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学效应。

二、整体内实验

实验动物：小白鼠、大白鼠、兔子(中国菜兔、新西兰大白兔）、比格犬、马、猴子。

1.急性毒性实验指一次染毒或24小时内重复染毒的毒性实验研究；

2.亚急性毒性实验或称为亚慢性毒性实验，一般认为1～3个月为宜。

3.慢性毒性实验一般指6个月以上到终生染毒的毒性实验。

三、流行病学调查

在毒理学研究中，一个突出的问题是动物实验研究与人群流行病学调查研究结果往往不尽一致，容易出现“假阳性”、“假阴性”的情况。因而，单纯依赖动物实验以至仅仅通过某一体外实验方法得出的“结论”都不一定是可靠的。

•完整的方法是将实验室研究与人群流行病学调查有机地结合起来，用微观研究进行毒性筛选、机理探讨，并为宏观研究提供所需观察指标；而宏观研究则为微观研究提供选题方向，并进行验证。

第二章污染物在环境中的迁移和转化

二物理－化学性迁移

（一）风化淋溶作用

•风化淋溶作用是指环境中的水在重力作用下运动时通过水解作用使岩石、矿物中的化学元素溶入水中的过程，其作用的结果是产生游离态的元素离子。

风化淋溶与地区性疾病关系

(二)溶解挥发作用

溶解作用：大气环境中，二氧化硫等酸性气体在高空中遇到水蒸气就会溶解成硫酸及亚硫酸，冷却后成为酸性降水。

挥发作用：一方面是各种挥发性强的污染物，通过挥发作用迅速逸散入空气中；另一方面是当污染物的挥发作用低于水或其它溶剂的挥发作用时，便会造成污染物的浓缩，使污染物的毒作用浓度大大增高，从而造成危害。

(三)酸碱作用

•酸性环境使大多数污染物形成易溶性化合物，促进了污染物的迁移。

•大量的三价铝进入土壤溶液或河流湖泊等水体，便成为杀伤树木或水生生物的毒物。(四)络合作用

•络合作用是一种广泛存在于环境中的作用力。当污染物在环境中迁移时，经常和其它离子、离子团或有机大分子络合，从而改变污染物的迁移能力及归宿。

•例如当含Hg2+ 河水流入海洋时，随着水中氯离子浓度逐渐增高，河水水体中的Hg2+ 就会逐次形成Hg(OH)2 Hg(OH)Cl

HgCl2 HgCl3 HgCl42-

(五)吸附作用

吸附是发生在固体或液体表面对其它物质的一种吸着现象，也是一种影响污染物在环境中迁移转化的重要作用力。污染物在环境中的浓度通常较低，它们往往与其他物质发生物理吸附或化学吸附作用，然后随之迁移。

(六)氧化－还原作用

•氧化－还原反应是自然环境中广泛存在的一种化学反应。许多有机污染物在游离氧占优势的环境中被逐步氧化，可彻底分解成二氧化碳和水，而在厌氧条件下则形成一系列还原产物，如硫化氢、甲烷和氢气等。

三生物性迁移

•污染物通过生物体的吸附、吸收、代谢、死亡等过程而发生的迁移叫做生物性迁移。这是污染物在环境中迁移的最复杂而又最具有重要意义的迁移方式。根据其表现形式可分为生物浓缩、生物积累、生物放大三种类型。

•(一)生物浓缩

•生物体从环境中蓄积某种污染物，出现生物体中浓度超过环境中浓度的现象称为生物浓缩，又称生物富集。生物浓缩的程度用生物浓缩系数(BCF)表示:

•BCF=生物体内污染物的浓度/环境中该污染物的浓度

植物提取技术是近年来兴起的一门新技术，是指采用超积累植物将土壤中过量的重金属元素大量地转移到植物体内从而修复土壤的技术。它具有很多优点：成本低；能使土壤保持良好的结构和肥力状况；造成污染的机会较少，符合环保的要求等。蜈蚣草对砷有很强的超富集功能，其叶片含砷含量高达千分之八；堇菜，能富集铅、镉。

•(二)生物积累

•生物个体随其生长发育的不同阶段从环境中蓄积某种污染物，而使浓缩系数不断增大的现象称为生物积累。生物积累的程度可用生物积累系数(BAF)表示：

•BAF=某一生物个体生长发育较后阶段体内蓄积该污染物的浓度(mg/kg)/同一生物个体生长发育较前阶段体内蓄积该污染物的浓度(mg/kg)。

(三)生物放大

在生态系统的同一食物链上，某种污染物在生物体内的浓度随着营养级的增高而逐步增大的现象称为生物放大。生物放大的程度可用生物放大系数(BMF)表示：

BMF=较高营养级生物体内污染物的浓度(mg/kg)/较低营养级生物体内污染物的浓度(mg/kg)

第三节环境污染物的转化

污染物在环境中通过物理的、化学的或生物学的作用改变形态或者转变成另一物质的过程叫做污染物的转化。

二、化学转化作用

•指污染物通过各种化学反应过程发生的转化，如氧化－还原反应、水解反应、络合反应、光化学反应等。

•在大气中，污染物的转化以光化学氧化和催化氧化为主；

光化学氧化

大气中的各种碳氢化合物、氮氧化物等气态污染物（一次污染物）通过光化学氧化作用生成臭氧、过氧乙酰硝酸酯及其他类似的氧化性物质（二次污染物），称为光化学氧化。

这些光化学烟雾对人体最突出的危害特征是对呼吸道粘膜和眼粘膜的刺激作用。

光化学烟雾是由于汽车尾气和工业废气排放造成的。

汽车尾气中的碳氢化合物和二氧化氮（NO2）被排放到大气中后，在强烈的阳光紫外线照射下，会吸收太阳光所具有的能量。这些物质的分子在吸收了太阳光的能量后，会变得不稳定起来，原有的化学链遭到破坏，形成新的物质。这种化学反应被称为光化学反应，其产物为含剧毒的光化学烟雾。

洛杉矶光化学烟雾事件

催化氧化

•气体污染物二氧化硫经光化学氧化和三氧化铁等金属氧化物催化氧化作用后转化为三氧化硫，再溶于大气中的水形成硫酸或硫酸盐，在空气中形成硫酸雾，它的刺激作用比二氧化硫大10倍。

在水体中，污染物转化主要是氧化－还原反应和络合水解反应。许多重金属在水体中一定的氧化还原条件下，很容易发生价态的变化。

自6月4日以来，发生并一直持续至今的康菲公司渤海19—3石油开采平台漏油事故，造成渤海湾污染面积高达5500平方公里，使渤海海洋生态遭到严重破坏，大量养殖户及海洋渔业损失据各方面估计超过10亿元。

在土壤中，一些农药的水解反应由于土壤颗粒的吸附催化作用而被加速，以至有时在土壤系统中发生的水解反应比在水体系统中还要快。

例如：污染物在灭菌土壤系统比无土系统的水解速度快，从而证明土壤的吸附作用可催化污染物的水解反应。

第三章环境污染物在体内的生物转运和生物转化

存在于空气、土壤、水和食物中的各种环境污染物，通过各种途径和方式与机体接触后，其在体内的全过程包括吸收、分布、代谢和排泄。吸收、分布和排泄，使外来化合物在体内发生位移，统称为生物转运。而代谢过程则由于可使污染物发生化学结构和性质的改变，从而转变成新的衍生物，故称之为生物转化。

第一节污染物的吸收、分布与排泄

二、吸收

•毒物主要通过消化道、呼吸道、皮肤三条途径吸收。

(一)呼吸道吸收

生产环境中的化学物质常以气体、蒸汽和气溶胶等形式存在于空气中，呼吸道是生产性毒物侵入机体的主要途径。

不同形态的毒物经呼吸的机理不一

1.气体和蒸汽

以气体和蒸汽存在的化合物，到达肺泡后主要经过被动扩散吸收入血。

2.气溶胶和颗粒状物质

以被动扩散方式通过细胞膜吸收，吸收情况与颗粒大小有明显差异。

附着在呼吸道内表面的微粒有下列几个方向：a.被吸收入血液；b.随粘液咳出或被咽入胃肠道；c.有些微粒可散留在肺泡内，以至引起病灶。

矽肺病

矽肺是一种严重危害健康的职业病，主要是由于长期吸入含游离的二氧化碳粉尘，引起的以肺间质纤维化，及矽肺结节为主的疾病，严重者可影响肺功能，丧失劳动能力，甚至发展为肺心病、心衰及呼吸衰竭。

(二）消化道吸收

消化道也是环境毒物的主要吸收途径。饮水和由大气、水、土壤进入食物链中的环境毒物均可经消化道吸收。