环境毒理学期末复习

第一章绪论第一节环境毒理学概述一、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。

二、毒理学发展简史现代毒理学兴起的标志：1、对组织和体液中的毒物进行化学分析与鉴别2、试验动物的系统应用三、毒理学的分类按工作任务范围分：工作毒理学；环境毒理学；生态毒理学；法医毒理学；临床毒理学。

按外源性化合物的类型分：食品毒理学；金属毒理学；药物毒理学；放射毒理学。

按研究手段分：分子毒理学；细胞毒理学；组织毒理学；遗传毒理学；免疫毒理学现代毒理学分类若以研究方向来区分，可分三大类：叙述毒理学Descriptive Toxicology：测试毒物的毒性以了解其对生物的影响。

环境毒理学Environmental Toxicology：环境毒理学是研究环境污染物，特别是化学污染物对生物体、人体和人群健康的损害作用及其机制的科学。

毒理法规学Regulatory Toxicology：借助理论研究拟定和建立降低化学物质对人类或环境冲击的规范，包括法规、合理的毒害风险或暴露标准等制定。

化学污染物：指由于人类生产活动和生活活动人为地进入环境的化学物质，属外源化学物（Xenobiotics ）。

外源化学物：在人类生活的外界环境中存在，可能与机体接触并进入机体，在体内呈现一定的生物学作用的一些化学物质，又称为"外源生物活性物质" 。

内源化学物：是指机体内原已存在的和代谢过程中所形成的产物或中间产物。

生态毒理学:是研究各种有毒有害因素，特别是环境污染物对人类之外其他生物种类包括动物、植物和微生物等的损害作用规律及防治措施的科学。

在生态毒理学领域，环境污染物最终导致效应的评估涉及四个方面:1)环境污染物被释放到环境中；2)进入生物体，包括有化学形态改变的和没有改变的；3)一个或多个靶器官受暴露；4)发生个体、种群、群落的反应；生态毒理学目前的研究主要集中在两方面：（1）污染物对非哺乳类动物种群的毒性作用；（2）将污染物对某种生物的效应建成模式，以便推测另一种生物可能发生的改变。

环境生态毒理学：应用毒理学的观点和方法，研究环境污染物对非人类生物乃至生态系统及其组成种群影响规律的一门科学。

环境生态毒理学主要研究对象不仅包括生物个体的变化，而且包括生物群体的改变；不仅研究环境化学污染物（简称环境化学物）对某一种群的损害，而且研究环境化学物对生态系统的影响。

环境毒物的种类：金属毒物：汞、镉、铅、砷有毒气体、蒸汽和烟雾：一氧化碳、甲醛、苯、甲苯、二甲苯、香烟烟雾持久性有机污染物：有机氯农药、二恶英三致毒物和环境激素：多环芳烃、亚硝胺、黄曲霉素、邻苯二甲酸脂放射性毒物：铀及其裂变产物、氡及其衰变产物毒品：鸦片、吗啡、海洛因、大麻、可卡因、致幻药细菌和病毒：大肠杆菌、蛋白病毒、艾滋病毒物理性污染物：电磁幅射、噪声、放射性物质当代环境污染物划分为：1.工业污染物：如无机、有机化学品制造工业，电镀工业，塑料加工和制造工业，石油精练工业等排放的污染物。

2.农业污染物：化肥，农药（有机氯、有机磷、氨基甲酸酯、除草剂等），重金属（农药、化肥、塑料薄膜的使用，污水灌溉，污泥施肥等）。

3.食品污染物：蔬菜污染：蔬菜中残留的农药、污水灌溉和城市垃圾的农用造成的蔬菜污染。

果品污染：荔枝用硫酸浸泡、葡萄干染色。

粮食污染：“毒大米”、面粉中使用增白剂、海产品为了保鲜防腐加入甲醛等等。

食用油污染：用盛有机锡的容器盛猪油母乳污染：母乳对新生儿应该是增强免疫能力的最佳营养来源，同时母乳中含有脂肪，而脂肪可以进一步富集有毒的有机污染物。

4. 战争污染：贫铀弹：“贫”是相对于原子弹而言的，它对于人类和环境也是不折不扣的核武器。

虽然它不象原子弹那样可以在数秒内将城市夷为平地，生物也不会在短期内感受到它的放射性，但它的破坏性却不能低估。

5.自然污染物（地域微量元素过量或稀少）钴：是维生素B12和一些酶的组成部分，缺乏会引起食欲不振、皮肤粗糙、贫血，过多则产生红细胞增多症。

锌：有18种酶含有锌，14种酶需要锌激活。

锌在组织呼吸、蛋白质合成、核酸代谢中起重要作用。

儿童长期缺锌可导致生长发育迟缓。

硒：是谷胱甘肽氧化酶的组成部分。

能预防多种癌症，但过多摄入会引发硒中毒。

镉：引起人体肾功能不健全，骨损害（骨痛病-日本富山县）。

汞：水银是常温下惟一呈液态的金属，含有它的用品一旦被打碎，水银就会蒸发（水俣病-日本九州熊本县水俣镇）。

氟：过量可损害牙釉质发生氟斑牙；损害骨骼引起氟骨病。

碘：地方性甲状腺肿大。

6.室内污染物：燃料的污染，烹调的油烟，吸烟的烟雾，建筑材料（氡、石棉），装饰材料（挥发性有机化合物及甲醛），噪声，电磁波，微波，宠物7.生活习惯污染物：化妆品与皮肤病染发与癌症食用油炸食品：营养遭到破坏；产生有毒物质：加热过程中产生大量的过氧化脂质，它是动脉硬化的主要元凶；不能长久储存：长久储存会逐渐氧化生成过氧化脂质；产生强致癌物：亚硝胺；蛋白质变性；吸毒：罂粟-鸦片-吗啡-海洛因。

四、环境污染物(一)环境污染物的种类1．化学类（金属、非金属、有机等）：环境类激素(内分泌干扰物)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：电离辐射x、υ射线，UV激光，CT、场；电磁辐射；噪声；光等。

3 生物类：细菌、病毒、自然疫源、生物毒素等。

(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环境污染对人群健康作用的特点：（1）污染物质种类繁多,影响范围大（2）高危险人群,接触时间长（3）污染物质浓度低,危害不易早期发现（4）多种途径侵入,诸因素综合作用（5）难治疗,预后差第二节环境毒理学的研究对象、内容及意义研究对象：对各种生物、特别是对人体产生危害的各种环境污染物，包括物理性、化学性及生物性污染物，其中以环境化学物为主要研究对象。

研究内容和任务：①环境污染物及其转化产物对机体的损害及作用机理②探索污染物对人体健康损害的早期观察指标③定量评定有毒环境污染物对机体的影响环境毒理学的作用和意义：（1）环境有毒物的毒理学评价：毒性鉴定、危险度评估。

（2）在环境监测和人群健康影响研究中的应用（3）在制定环境卫生基准中的应用（4）污染物处理（5）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第三节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。

研究方法1.整体试验：在整体动物中进行的体内实验；2.体外试验：在植物、微生物、动物（非哺乳动物和哺乳动物）进行器官、组织、细胞、亚细胞、分子水平的试验。

3.调查研究：以已有试验结果、已有知识为基础，采用医学流行病学的调查方法典型细胞株HeLa细胞:子宫颈癌细胞，用作癌症研究，不限次分裂，用来研究细胞信号转导，由正常子宫颈细胞被一种人类乳突状瘤病毒转型成癌细胞；CHO细胞:中国仓鼠卵巢细胞，生物工程广泛使用的细胞，用于疾病治疗预防；V79:中国仓鼠肺细胞;体内实验法多在整体动物进行，也称整体动物实验。

实验动物（laboratory animal）：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。

实验动物毒理学实验外推到人群接触安全性时存在的不确定性：1、实验动物和人对外源化学物的反应敏感性不同，有时甚至存在着质的差别2、高剂量向低剂量外推的不确定性3、小数量实验动物到大量人群外推的不确定性4、成年健康动物向年老体弱及患病个体外推的不确定性环境毒理学试验基本原则：1、化学物在实验动物产生的作用，可以外推于人。

基本假设①人是最敏感的动物物种；②人和实验动物的生物学过程与体重(或体表面积)相关。

2、实验动物必须暴露于高剂量，这是发现对人潜在危害的必需的和可靠的方法。

3、成年的健康(雄性和雌性未孕)实验动物和人可能的暴露途径基本一致。

按照染毒时间的长短：急性毒性试验(acute toxicity)，一次或24小时；亚急性毒性试验(sub-acute toxicity)，15-30天；亚慢性毒性试验(sub-chronic toxicity)，1-3个月；慢性毒性试验(chronic toxicity)，6个月-2年，低剂量反复染毒按照实验目的的不同：繁殖实验、蓄积实验、代谢实验及“三致实验”第四节环境毒理学发展与应用一、环境毒理学发展从高度综合到高度分化▪靶器官毒理学已成为毒理学的主要组成部分，如肺毒理学、血液毒理学、免疫系统毒理学等▪以机制研究为基础的毒理学已形成许多重要的交叉学科，如分子毒理学、细胞毒理学、遗传毒理学等▪根据研究对象和学科领域的不同，毒理学又进一步分化为：药物毒理学、食品毒理学、临床毒理学等▪按照毒理学的不同性质，毒理学的分支学科主要划分为：农药毒理学、金属毒理学、有机溶剂毒理学等▪从整体动物试验到替代试验替代法（alternatives）又称“3R”法，即优化（refinement）试验方法和技术减少（reduction）受试动物的数量和痛苦取代（replacement）整体动物试验的方法从阈剂量到基准剂量▪不可能获得准确的阈剂量和最大无作用剂量，但可以获得“观察到损害作用的最低剂量（LOAEL）”和“未观察到损害作用的剂量（NOAEL）”▪LOAEL和NOAEL是计算参考剂量（RfD）和确定SF时的关键参数。

因其常受试验组数、每组样本量大小和剂量组距宽窄等因素的影响，故有一定的局限性。

▪由Grump（1984）提出并由Kimmel和Gaylor（1988）进一步发展的基准剂量法（BMD），被推荐用来替代NOAEL或LOAEL。

BMD是指ED1、ED5或ED10的95％可信区间。

从结构-活性关系到定量结构-活性关系▪根据化学物的结构、理化特性和某些生物学活性，即SARs，可初步预测其潜在危害性或致癌性▪SARs 法不能超越化学物的种类，尤其是避开多个毒性终点，而仅以一种生物学反应来预测化学物的毒性▪QSARs研究，尤其是包括多个毒性终点以及致突变、致畸和致癌的QSARs 研究，为开展环境中大量存在的混合化合物的危险度评价创造了良好的条件。

▪QSARs（定量构效关系）作为一种重要的数据获取手段，由于其成本低，周期短，不需要复杂的实验设备，无环境污染等因素，越来越受到西方发达国家的重视。

但QSARs方法并不是万能的，每个模型都有其适用性，需要和实验测试数据不断交互验证，才得以发展。

从危险度评价到危险度管理▪危险度评价程序✓危害性认定，即通过SARs或QSARs分析、体内和体外试验以及人群流行病学调查，评价特定化学物产生损害作用的可能性；✓剂量－反应关系评价，即通过分析接触一定剂量或浓度的化学物与人群中产生有害效应之间的关系，确定危险度的基准值；✓接触评定，即要明确人群接触特定化学物的总量，并阐明接触特征，例如接触类型、水平和持续时间等；✓危险度特征分析，即通过综合分析前三个时段提供的信息，阐明接触人群中产生损害作用的性质，并预测该损害作用在接触人群中的发生率。