第十章 水环境毒理学

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）。

环境毒理学的基本原理和应用环境毒理学是研究环境中化学物质对生物体的毒性和影响的学科，近年来逐渐受到广泛关注。

本文将对环境毒理学的基本原理和应用进行简单介绍。

一、毒物的种类和毒性毒物是对生命有害的物质，其种类繁多，包括有机污染物质、无机盐、放射性元素等。

毒性的强弱取决于毒物的特性和浓度，毒物的毒性可通过化学试验来测定。

不同类型的毒物对不同的生物体有着不同的毒性，如鬼笔菌素对罕见的艾滋病毒患者有着治疗作用，但对健康人群却有毒性。

有些毒物只在一定的浓度下具有毒性，而在其它浓度下甚至有利于生命体。

毒物的危害对不同的生物体是不同的，人类和动物体与植物体受毒性影响的方式也是不尽相同的。

二、毒物在环境中的分布和传输随着人类及其活动的增加，环境中受污染物质的影响逐渐增大。

毒物在环境中分布的主要途径包括大气、水和土壤等，这些媒介使毒物在环境中进一步传播和扩散，对生命环境产生威胁和影响。

污染源和生物体之间的有机物传输是生物毒理学研究的关键之一，通过模拟分析和实验，研究人员可以探讨污染物的来源、安全性和影响以及生物体的生命保护机制。

三、毒物的代谢和毒素学毒物在生物体内是如何代谢的？代谢是指生物体将毒物转化为更可研究或更好控制的物质的过程。

生物体通过物质代谢来清除毒物，使其对生命体的毒性减小。

然而，有些毒物的代谢产物可造成更强的毒性，并威胁生命体。

毒物的代谢过程可以通过化学、生物和形态学等学科进行研究和探索。

毒素学是研究毒物和其产生的病因及其生物学和生态学效应的学科。

它既关注毒物的组成和结构，也研究毒物与生物体相互作用并产生的体内效应。

四、环境毒理学的应用环境毒理学吸收了许多相关学科，如生态毒理学、分子毒理学、计算机模拟等，深入研究毒性对生命体的影响，保护环境及人类健康。

环境毒理学的应用领域繁广，例如：1. 监测环境质量：环境毒理学可以用于监测水、空气、土壤中的化学物质，以保障环境质量和生命安全。

2. 评估环境影响和风险：环境毒理学可以用于评估化学物质对环境和生物体的影响和风险。

水域环境中的生态毒理学研究水域环境是地球上最重要的生态系统之一，它承载着无数的生物种群和提供着人类所需的许多资源。

然而，随着人类活动的不断增加，水域环境也面临着日益严重的污染问题。

生态毒理学研究就是为了解决这一问题而产生的一门学科，它研究的是污染物对水域生态系统中的生物体产生的毒性效应。

生态毒理学研究的一个重要方向是探索水域污染物对水生生物的影响。

水生生物包括了各种鱼类、浮游生物、底栖动物等，它们是水域生态系统的重要组成部分。

通过研究污染物对这些生物的毒性效应，我们可以了解到污染物对整个生态系统的影响程度。

例如，一些有机污染物如农药和工业废水中的有机物，可以对鱼类的生殖能力和行为产生不良影响，从而导致鱼类数量的减少和种群结构的改变。

这些研究结果可以为制定水域环境保护政策提供科学依据。

另一个重要的研究方向是探索污染物在水域生态系统中的迁移和转化规律。

污染物的迁移和转化过程决定了它们在水体中的分布和浓度，进而影响到生物体的暴露和毒性效应。

通过研究污染物的迁移和转化规律，我们可以了解到它们在水体中的寿命和生物体的累积情况。

例如，一些重金属污染物如铅和汞，可以在水体中长期存在，并通过食物链逐级富集，最终对鱼类等高级消费者产生毒性效应。

这些研究结果可以为预测和评估水域污染物的风险提供依据。

此外，生态毒理学研究还关注污染物对水域生态系统的整体稳定性和功能的影响。

水域生态系统是一个复杂的生物社会系统，其中各种生物体之间存在着复杂的相互关系和相互作用。

污染物的存在和毒性效应可能会破坏这些相互关系和相互作用，从而导致生态系统的不稳定和功能退化。

通过研究污染物对水域生态系统的影响，我们可以了解到生态系统的抗干扰能力和恢复能力，从而为保护和修复受损的水域生态系统提供科学依据。

为了开展生态毒理学研究，科学家们采用了各种各样的实验和调查方法。

实验方法包括了室内实验和野外实验，通过控制和观察不同条件下的生物体对污染物的反应，来研究其毒性效应。

《环境毒理学概论》实验教案第一章：环境毒理学的概念与原理1.1 环境毒理学的定义1.2 环境毒理学的研究内容1.3 环境毒理学的研究方法1.4 环境毒理学的应用领域第二章：化学污染物的生物放大与生物积累2.1 生物放大与生物积累的概念2.2 生物放大与生物积累的机制2.3 生物放大与生物积累的评估方法2.4 生物放大与生物积累的环境管理意义第三章：化学污染物的毒性评价方法3.1 毒性评价概述3.2 急性毒性评价3.3 慢性毒性评价3.4 亚慢性毒性评价3.5 长期毒性评价第四章：环境毒理学实验设计与数据分析4.1 实验设计原则4.2 实验数据分析方法4.3 实验数据的可信度评估4.4 实验误差的来源与控制第五章：环境毒理学实验技术5.1 实验设备与材料5.2 实验操作步骤5.3 实验结果的观察与记录5.4 实验数据的处理与分析第六章：生态系统水平的环境毒理学研究6.1 生态系统毒理学的概念6.2 生态系统水平毒理学研究方法6.3 生态系统毒理学研究案例分析6.4 生态系统毒理学在环境保护中的应用第七章：生物标志物在环境毒理学中的应用7.1 生物标志物的概念与分类7.2 生物标志物在环境毒理学研究中的应用7.3 生物标志物的选择与检测方法7.4 生物标志物在环境风险评估中的应用第八章：环境毒理学在环境管理中的应用8.1 环境风险评估的基本概念8.2 环境风险评估的方法与步骤8.3 环境毒理学在环境风险评估中的应用8.4 环境管理中的案例分析第九章：大气环境毒理学9.1 大气污染与健康的关系9.2 大气环境毒理学的研究方法9.3 大气污染物的毒性评价9.4 大气环境毒理学在空气质量管理中的应用第十章：水环境毒理学10.1 水环境污染与健康的关系10.2 水环境毒理学的研究方法10.3 水污染物的毒性评价10.4 水环境毒理学在水质管理中的应用第十一章：土壤环境毒理学11.1 土壤污染与健康的关系11.2 土壤环境毒理学的研究方法11.3 土壤污染物的毒性评价11.4 土壤环境毒理学在土壤健康管理中的应用第十二章：生物降解与生物修复技术12.1 生物降解的概念与机制12.2 生物修复技术的分类与原理12.3 生物修复技术的应用案例12.4 生物修复技术的优缺点与发展趋势第十三章：化学污染物的人体健康风险评估13.1 人体健康风险评估的基本概念13.2 化学污染物人体健康风险评估的方法13.3 人体健康风险评估的应用案例13.4 降低化学污染物健康风险的策略与措施14.3 学术交流的技巧与注意事项14.4 提升环境毒理学研究影响力的策略第十五章：环境毒理学实验教学案例分析15.1 环境毒理学实验教学的目标与重要性15.2 环境毒理学实验教学案例设计15.3 实验教学的实施与评价15.4 实验教学中的问题与解决策略重点和难点解析本教案《环境毒理学概论》实验部分共分为十五个章节，涵盖了环境毒理学的概念、原理、研究方法、应用领域以及实验技术等多个方面。

《环境毒理学概论》实验教案第一章：环境毒理学的概念与原理1.1 环境毒理学的定义解释环境毒理学的概念，强调其研究环境因素对生物体的毒害作用。

强调环境毒理学的重要性和其在环境保护中的应用。

1.2 环境毒理学的研究方法介绍环境毒理学的研究方法，包括实验室研究和现场研究。

强调实验方法在环境毒理学研究中的应用，并解释实验设计的原则。

第二章：化学物质的毒性评估2.1 毒性评估方法介绍毒性评估的方法，包括体外实验和体内实验。

解释不同毒性评估方法的优缺点，并强调其适用性。

2.2 毒性参数的测定介绍毒性参数的测定方法，包括毒理学参数和生态学参数。

强调测定毒性参数的重要性，以评估化学物质的生态风险。

第三章：环境中有机污染物的毒理学研究3.1 有机污染物的来源和分布解释有机污染物的来源和其在环境中的分布情况。

强调有机污染物对生物体的毒害作用及其对生态系统的威胁。

3.2 有机污染物的毒性机制介绍有机污染物的毒性机制，包括吸收、分布、代谢和排泄过程。

强调不同有机污染物的毒性差异及其对生物体的影响。

第四章：环境中有机氯农药的毒理学研究4.1 有机氯农药的特性解释有机氯农药的化学特性和生物积累特性。

强调有机氯农药在环境中的持久性和对生物体的毒性。

4.2 有机氯农药的毒性评估介绍有机氯农药的毒性评估方法，包括急性毒性和慢性毒性实验。

强调有机氯农药对生态系统和人类健康的风险。

第五章：环境中有机磷农药的毒理学研究5.1 有机磷农药的特性解释有机磷农药的化学结构和作用机制。

强调有机磷农药在农业生产中的应用和环境分布。

5.2 有机磷农药的毒性评估介绍有机磷农药的毒性评估方法，包括神经毒性实验和代谢毒理学实验。

强调有机磷农药对生物体的毒性及其对生态系统的影响。

第六章：环境重金属污染的毒理学研究6.1 重金属的来源和毒性介绍环境中重金属污染的来源，如工业排放、农业使用等。

阐述重金属对生物体的毒性，包括它们的生物积累和生物放大作用。

6.2 重金属的毒性评估方法讲解评估重金属毒性的实验方法，包括急性毒性试验、慢性毒性试验和发育毒性试验。

1、水体污染水体污染影响工业生产、增大设备腐蚀、影响产品质量，甚至使生产不能进行下去。

水的污染，又影响人民生活，破坏生态，直接危害人的健康，损害很大。

（1）危害人的健康水污染后，通过饮水或食物链，污染物进入人体，使人急性或慢性中毒。

砷、铬、铵类、笨并（a）芘等，还可诱发癌症。

被寄生虫、病毒或其它致病菌污染的水，会引起多种传染病和寄生虫病。

重金属污染的水，对人的健康均有危害。

被镉污染的水、食物，人饮食后，会造成肾、骨骼病变，摄入硫酸镉20毫克，就会造成死亡。

铅造成的中毒，引起贫血，神经错乱。

六价铬有很大毒性，引起皮肤溃疡，还有致癌作用。

饮用含砷的水，会发生急性或慢性中毒。

砷使许多酶受到抑制或失去活性，造成机体代谢障碍，皮肤角质化，引发皮肤癌。

有机磷农药会造成神经中毒，有机氯农药会在脂肪中蓄积，对人和动物的内分泌、免疫功能、生殖机能均造成危害。

稠环芳烃多数具有致癌作用。

医.学教育网搜集整理氰化物也是剧毒物质，进入血液后，与细胞的色素氧化酶结合，使呼吸中断，造成呼吸衰竭窒息死亡。

我们知道，世界上80%的疾病与水有关。

伤寒、霍乱、胃肠炎、痢疾、传染性肝类是人类五大疾病，均由水的不洁引起。

（2）对工农业生产的危害水质污染后，工业用水必须投入更多的处理费用，造成资源、能源的浪费，食品工业用水要求更为严格，水质不合格，会使生产停顿。

这也是工业企业效益不高，质量不好的因素。

农业使用污水，使作物减产，品质降低，甚至使人畜受害，大片农田遭受污染，降低土壤质量。

海洋污染的后果也十分严重，如石油污染，造成海鸟和海洋生物死亡。

（3）水的富营养化的危害在正常情况下，氧在水中有一定溶解度。

溶解氧不仅是水生生物得以生存的条件，而且氧参加水中的各种氧化-还原反应，促进污染物转化降解，是天然水体具有自净能力的重要原因。

含有大量氮、磷、钾的生活污水的排放，大量有机物在水中降解放出营养元素，促进水中藻类丛生，植物疯长，使水体通气不良，溶解氧下降，甚至出现无氧层。

第一章环境毒理学：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科学。

环境毒理学的研究方法：以动物实验为主，包括体外试验和体内实验，结合人群流行病学调查。

主要有：1、体外试验：（1）、微生物试验；（2）、哺乳动物体外试验（器官水平、细胞和亚细胞水平、分子水平）；2、体内试验：急性毒性试验、亚急性毒性试验、慢性毒性试验。

第二章污染物的迁移：污染物在环境中发生的空间位置的相对移动过程。

污染物在环境中的迁移方式有三种：机械性迁移、物理-化学性迁移、生物性迁移。

生物性迁移：污染物通过生物体的吸收、吸附、代谢、死亡等过程而发生的迁移。

生物性迁移有三种形式：生物浓缩、生物积累、生物放大。

生物浓缩：生物体从环境中蓄积某种污染物，使这种污染物在生物体内的浓度超过在环境中的浓度的现象。

（生物浓缩系数（BCF）=生物体内该种污染物的浓度/环境中该种污染的浓度）生物积累：生物个体随着其生长发育的各个阶段从环境中蓄积某种污染物，使其浓缩系数不断增大的现象。

（生物积累系数（BAF）=生长发育前阶段污染物的浓度/生长发育后阶段污染的浓度）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数的提高而逐步增大的现象。

（生物放大系数（BMF）=高营养级生物体内污染物的浓度/低营养级生物体内污染物的浓度）污染物的转化：污染物在环境中通过物理、化学、生物的作用而改变形态或者转变成另一种物质的过程。

污染物在环境中的转化有三种形式：物理转化、化学转化、生物转化。

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。

1、污染物在大气中的转化以光化学氧化和催化氧化为主；2、在水体中的转化以氧化-还原反应和络合水解反应为主；3、在土壤中的转化以水解反应为主。

第三章：生物转运：各种环境污染物与机体接触后，在体内通过吸收、分布、代谢、排泄使外来化学物在体内发生位移，称为生物转运；毒物通过生物膜的转运方式：1.被动扩散（高浓度—低浓度，不用载体，不消耗能量）2.滤过（通过膜孔，以水为载体，不消耗能量）3.主动转运（逆着浓度梯度，蛋白载体，消耗能量）4.易化扩散（顺着浓度梯度，蛋白载体，不消耗能量）5.膜动转运（吞噬作用和胞吐作用—细胞膜的变形、移动和收缩）在不同场所的吸收方式：1、在呼吸道：（1）、以气体和蒸汽存在的毒物，到达肺泡后主要以被动扩散的方式通过呼吸膜进入血液；（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关。

水环境污染物的生态毒理学分析水是生命之源，也是世界上最珍贵的资源之一。

水的质量直接关系到人类的健康和生存。

然而，在人类快速发展的同时，水环境也受到了严重的污染。

这些污染物对水生生物造成的生态毒理学影响已成为一个热门研究领域。

一、水环境污染物的来源水环境污染物的来源多种多样，包括工业废水、城市污水、农业面源污染等。

其中，工业废水是水环境污染的主要来源，其污染物包括重金属、有机化合物、氨氮等。

二、水环境污染物的生态毒理学效应水环境污染物对水生生物有复杂的生态毒理学效应。

这些效应可能是直接致死或亚致死，也可能是长期的慢性效应，如生殖障碍、行为改变、免疫抵抗力下降等。

1. 重金属对水生生物的影响重金属是工业废水中的主要污染物之一。

它们在水体中吸附到底泥中，被水生生物吸收到体内，引起了一系列的生态毒理学效应。

铅、镉、汞等重金属能引起鱼类的行为改变和生长减缓，导致脏器损伤，并可能在繁殖过程中引起异常。

另外，重金属对水生动物的免疫抵抗力有影响，使得它们容易感染各种疾病。

2. 有机污染物对水生生物的影响有机污染物是指来自工业和农业活动的碳氢化合物、氯化烃以及其他类似的化学物质。

这些化学物质经常被水生生物吸收和积累，影响它们的正常生理功能，从而导致生态系统被破坏。

多环芳烃、多氯联苯等有机污染物能引起生殖障碍和行为改变。

此外，这些有机污染物还可以影响鱼类的新陈代谢和免疫抵抗力。

那些处于食物链顶端的掠食者更容易受到这些有机污染物的影响。

3. 氨氮对水生生物的影响氨氮是由动植物的排泄物和底泥的分解产生的一种氮源。

高浓度的氨氮对水生生物有严重的毒害效应，特别是对硬骨鱼类。

氨氮在水体中会转化为有毒的氨，使鱼类的鳃受到直接损害，导致其呼吸困难和死亡。

三、水环境污染物的监测和治理为了了解水环境中污染物的类型和浓度，人们需要建立起一套完备的监测体系。

水环境监测的主要目的是寻找各类污染物在水环境中的分布规律和危害程度，以便采取相应的治理措施。

环境毒理学，是环境科学和毒理学的一个分支。

它是从医学及生物学的角度，利用毒理学方法研究环境中有害因素对人体健康影响的学科。

其主要任务是研究环境污染物质对机体可能发生的生物效应，作用机理及早期损害的检测指标，为制定环境卫生标准做好环境保护工作提供科学依据。

利用毒理学方法研究环境污染物对人体健康的影响及其机理的学科。

是环境医学的一个组成部分，也是毒理学的一个分支。

它主要通过动物实验来研究环境污染物的毒作用。

环境污染物对机体的作用一般具有下列特点:接触剂量较小；长时间内反复接触甚至终生接触;多种环境污染物同时作用于机体；接触的人群既有青少年和成年人，又有老幼病弱，易感性差异极大。

内容环境毒理学是利用毒理学方法，研究环境污染物对人体健康的影响及其机理的学科。

它是环境医学的一个组成部分，也是毒理学的一个分支。

书籍环境毒理学主要通过动物实验来研究环境污染物的毒作用。

环境污染物对机体的作用一般有接触剂量较小；长时间内反复接触甚至终生接触；多种环境污染物同时作用于机体；接触的人群既有青少年和成年人，又有老幼病弱，易感性差异极大等特点。

环境毒理学主要研究环境污染物及其在环境中的降解和转化产物在动植物体内的吸收、分布、排泄等生物转运过程，和代谢转化等生物转化过程，阐明环境污染物对人体毒作用的发生、发展和消除的各种条件和机理。

其主要任务有以下三项：①研究环境污染物及其在环境中的降解和转化产物对机体造成的损害和作用机理；②探索环境污染物对人体健康损害的早期观察指标，即用最灵敏的探测手段，找出环境污染物作用于机体后最初出现的生物学变化，以便及早发现并设法排除；③定量评定有毒环境污染物对机体的影响，确定其剂量与效应或剂量－反应关系，为制定环境卫生标准提供依据。

实验方法环境污染物对机体毒作用的评定，主要是通过以下几种动物实验方法进行的：急性毒性试验：其目的是探明环境污染物与机体作短时间接触后所引起的损害作用，找出污染物的作用途径、剂量与效应的关系，并为进行各种动物实验提供设计依据。