环境毒理学
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1、环境毒理学:是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极其机理的学科研究对象: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。
最终任务:保护人类在内的各种生物的生存和持续健康的发展主要内容:1、环境毒理学的概念、理论和方法2、环境化学物在人体内的吸收分部转化规律3、环境化学物极其转化产物对人类和哺乳动物的三致毒性作用与机理4、环境污染物的毒性评判方法5各种环境污染物对人体损害作用的早发现,早防治的理论和方法和措施6、环境化学物在其他生物中的吸收转运代谢转化机器毒性作用的规律和预防措施2、简单扩散:生物膜两侧的化学分子从高浓度的一侧向低浓度一侧扩散。
影响因素1、生物膜两侧化学物的浓度梯变2脂/水分赔系数3化学物质的解离度和液体的PH3、吸收的主要途径1经消化道吸收饮水和食物中的污染物质主要是通过消化道被吸收入体内。
消化道的任何部位均有吸收作用,但其主要作用的是小肠2经呼吸道吸收,空气中的化学污染物主要经呼吸道进入机体。
经呼吸道吸收的化学物质不经过静脉血液进入肝脏,故未经肝脏的生物转化过程而直接进入体内循环并分部到全身。
3经皮肤吸收。
环境仅化学物经皮肤吸收主要通过两条途径一是表皮,二是毛囊汗腺级皮脂腺。
化学物质通过皮肤吸收需要通过三层屏障表皮角质层、连接角质层、基膜。
4、生物转化:环境化学物在生物体内经过一系列生物化学变化并形成其衍生物的过程。
外源化学物的生物转化过程:氧化、还原、水解和结合。
5、代谢饱和:集体吸收毒物后,随毒物在体内的浓度升高,单位时间内代谢酶对毒物催化代谢所形成的产物量也增加;但当毒物浓度达到一定值时,其代谢过程中所需的基质可能被耗尽,或者参与代谢的酶的催化能力不能满足其需要,这样单位时间内的代谢产物量就不再随毒物浓度升高而增大,这种代谢过程达到饱和的现象称之为~6、中毒:是指机体受到某种化学物质的作用而产生功能性或器质性的病变。
环境毒理学1.环境毒理学的概念1.1环境毒理学简介1.1.1环境毒理学的定义环境毒理学是研究环境污染物,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,近年来有较快的发展。
1.1.2环境毒理学的研究对象环境毒理学的研究对象是:环境污染物,是人类生活活动和生产中所产生的化学性污染物,其种类非常繁多,有物理的、化学的、生物的等多种污染物。
1.1.3环境毒理学的主要任务(1)判明环境污染物及其他有害因素对人体的危害及其作用机理(2)探索环境污染物对人体健康损害的早期检测指标,急用灵敏的检测手段,找出环境污染物作用于机体后最初表现出来的生物学变化,以便于及早的发现并设法排除(3)定量评定环境污染物对集体的影响,确定剂量——反应(效应)关系。
1.1.4环境毒理学的研究内容(1)环境污染物及其在环境中的降解和转化产物对机体相互作用的一般规律(2)环境污染物毒性评定方法(3)各种重要的环境污染物及有害物理因素对机体的损害及其作用机理1.1.5环境毒理学的研究方法动物的一般毒性试验(急性、亚急性、慢性)繁殖试验代谢试验蓄积试验致突变试验致畸试验致癌试验1.2环境污染物的转运与转化1.2.1生物转运污染物进入人体后,经生物膜进入人体,其方式有:被动转运——简单扩散、滤过;特殊转运——易化扩散、主动转运、吞噬、胞饮。
进入人体后经消化道、呼吸道、皮肤吸收。
然后分布与贮存在人体的各器官和组织中,不同的物质有不同的位置进行积聚,主要的化学贮存库有:血浆蛋白、肝和肾、脂肪组织、骨骼组织。
环境污染物及其代谢物可经肾随尿排出和经肝随胆汁通过肠道随粪排出,以及其他的排泄途径。
1.2.2生物转化环境化学污染物在生物体内经过一系列的生物化学变化并形成其衍生物的过程称为生物转化,又称生物解毒、生物失活。
环境化学物的生物转化过程是酶促反应,需特定的酶类催化才能进行,其反应类型包括:氧化、还原、水解、结合反应。
影响生物转化的因素有:物种差异和个体差异、饮食营养状况、年龄性别等生理因素、代谢饱和状态、代谢酶的抑制和诱导。
第一章绪论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.外源化学物:不是人体的组成成分,也非人体所需的营养物质,或维持正常生理功能所必需的物质,但它们可通过一定途径与人体接触并从环境中进入人体。
3.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。
4.环境易答基因(环境易感基因):人类的某些基因对环境因子具有特定的反应,这些反应影响着人体对有害环境因子(特别是环境化学物)的易感性。
5.人群调查:是环境毒理学广泛采用的研究方法。
即采用医学流行病学的调查方法,根据动物试验的结果及对环境化学物毒理作用的预测或假设,选用适当的观察指标,对接触该环境化学物的人群进行调查,分析环境污染与人群健康损害的关系。
第二章环境化学物的生物转运和生物转化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。
2.生物转化(代谢转化):环境化学物在组织细胞中发生的结构和性质的变化过程,称为生物转化或代谢转化。
3.ADME:吸收(absorption),分布(distribution),代谢(metabolism),排泄(excretion)4.许多化学物质在溶液中呈离子状态时脂溶性低,不易通过生物膜;反之容易。
解离度越大,越难通过。
体液的pH可影响弱酸和弱碱的解离度。
5.吸收(1)经消化管吸收①有机酸主要在胃内被吸收,有机碱主要在小肠内吸收②消化管对环境化学物的吸收过程,受很多因素的影响:消化管中的多种酶类和菌丛,可使某些化学物转化成新的化学物而改变其毒性;胃肠道内容物的种类和数量、排空时间及蠕动状态都会影响消化管对环境化学物的吸收;环境化学物的溶解度和分散度也是影响吸收的因素。
(2)经呼吸道吸收颗粒物的吸收主要受颗粒大小的影响。
颗粒物直径大于10m者,因重力作用迅速沉降,被吸入后因惯性碰撞而大部分沉积在上呼吸道;直径5~10m者因沉降作用而大部分阻留在气管和支气管;直径为1~5m者可随气流到达呼吸道深部,并有部分到达肺泡;颗粒直径小于1m 者,可在肺泡内扩散而沉积下来。
环境毒理学是环境科学和毒理学的一个分支。
用毒理学从医学和生物学的角度研究环境中的有害因素对人体健康的影响是一门学科。
其主要任务是研究环境污染物可能产生的生物效应、机理和早期危害检测指标,为制定环境卫生标准、做好环境保护工作提供科学依据。
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。
它是环境医学的组成部分,也是毒理学的一个分支。
环境毒理学是环境科学和毒理学的一个分支。
用毒理学从医学和生物学的角度研究环境中的有害因素对人体健康的影响是一门学科。
其主要任务是研究环境污染物可能产生的生物效应、机理和早期危害检测指标,为制定环境卫生标准、做好环境保护工作提供科学依据。
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。
它是环境医学的组成部分,也是毒理学的一个分支。
主要通过动物实验研究环境污染物的毒性效应。
环境污染物对人体的影响一般有以下特点:暴露剂量小;反复接触时间长甚至终身接触;多种环境污染物同时作用于人体;既有青少年也有成人,也有老少,易感性差异很大。
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影响及其机理的学科。
它是环境医学的组成部分,也是毒理学的一个分支。
环境毒理学主要通过动物实验研究环境污染物的毒性效应。
环境污染物对人体的影响一般接触剂量较小;长期反复接触甚至终身接触;多种环境污染物同时作用于人体;既有青少年也有成人,也有年轻人和老年人,易感性差异很大。
环境毒理学的主要任务有三个:研究环境污染物及其降解转化产物在环境中的危害和机理;探索环境污染物对人体健康损害的早期观察指标,即利用最灵敏的检测手段,找出环境污染物作用于人体后的初始生物变化;定量评估有毒环境污染物对机体的影响,并确定剂量效应或剂量反应关系,为制定环境卫生标准提供依据。
环境毒理学主要研究环境污染物及其降解转化产物在动植物体内的吸收、分布、排泄等生物传递过程和代谢转化等生物转化过程,阐明环境污染物对人体产生、发展和消除毒性效应的各种条件和机制。
《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.生物转运: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,统称为生物运转。
2.2. 生物转化:环境化学物在生物体内经过一系列生物化学变化并形成其衍生物的过程。
3.3.毒物:指在一定条件下,较小剂量就能引起机体功能性或器质性损伤的化学物质。
4.4.毒性:指一种物质能引起机体损害的性质和能力。
5.5.中毒:指机体受到某种化学物质的作用而产生功能性或器质性的病变。
可分为急性、亚慢性、慢性中毒。
6.6. 危险度:也称危险性或风险度,指在一定暴露条件下化学物导致机体产生某种不良效应的概率,即是指某种物质在具体的接触条件下对机体造成损害可能性的定量估计。
7.7. 变态反应:指机体对环境化学物产生的一种有害免疫介导反应,又称过敏性反应。
8.8. 实验动物: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。
9.9. 品系:指用计划交配的方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、稳定的遗传性能。
10.10. 清洁动物(CL)- 又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。
11.11. 生殖毒理学:主要研究环境化学物对生殖细胞发生、卵细胞受精、胚胎形成、妊娠、分娩和哺乳过程的损害作用及其评定。
12.12. 安全性评价:指通过规定的毒理学试验程序和方法以及对人群效应的观察,评价某种化学物的毒性及其潜在危害,进而提出在通常的暴露条件下该物质对人体健康是否安全以及其安全接触限量。
13.16. 大气环境毒理学:是研究大气污染物对生物体,特别是对人体的损害效应及其规律的一门科学。
14.17.土壤:地球陆地表面具有肥力并能生长植物的疏松表层,是生物,气候,母质,地形,时间和人为因素综合作用下的产物,具有独特的组成成分,结构和功能,是十分复杂的系统,它由固液气三相物质组成并介于生物界与非生物界之间的特殊物质体系。
18.土壤污染:人类活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度,超过土壤自净能力的限度,引起土壤环境质量恶化的现象。
19.土壤自净:通过土壤的物理化学生物的复杂作用,使进入土壤的各种污染物逐渐转化,消失,土壤恢复到原有性状的过程。
20.石油:是生物遗骸在地层深处经过漫长岁月和极其复杂的化学作用而形成的一种粘稠状的液体。
21. 原油:直接从油层里开采出来的石油,由许多化合物组成的混合物,成分很复杂。
22.农药:指用于预防、消灭或者控制危害农业、林业的病、虫、草害和其他有害生物以及有目的地调节植物、昆虫生长的化学合成的或者来源于生物、其他天然物质的一种或者几种物质的混合物及其制剂。
23.农药残留:指农药使用后残存于生物体,农副产品和环境中的微量农药原体和有毒代谢物,降解产物,杂质的总称。
24.电离辐射指凡作用于物质并能使其发生电离现象的辐射.25.非电离辐射是指波长大于100nm的电磁波,由于能量较低,不足以引起水和组织发生电离,因此叫非电磁辐射.26. 赤潮:是海洋中某些微小的浮游藻类、原生动物或更小的细菌,在一定的条件下爆发性繁殖或突然性聚集,引起水体变色的一种现象。
1. 环境化学物通过生物膜的方式为两类:(1)被动转运:生物膜对物质的转运不起主动作用如简单扩散、滤过作用等。
①简单扩散:生物膜两侧的化学物分子从浓度高的一侧向浓度低的一侧扩散,称为~影响因素:a.生物膜两侧化学物的浓度梯度:正相关;b.脂/水分配系数;c.化学物质的解离度和体液的PH值。
②滤过:环境化学物透过生物膜上的亲水性孔道的过程。
(2)特殊转运:生物膜对物质的转运起主动作用,如易化扩散、主动转运、吞噬作用和胞饮作用等。
①主动运转:化学物伴随能量的消耗由低浓度处透过生物膜向高浓度处转运的过程。
特点:需要载体参加;逆浓度梯度进行,需要消耗能量;载体具选择性并有一定容量;可出现竞争性抑制。
②易化扩散:不易溶于脂质的化学物,利用载体由高浓度处向低浓度处转运的过程。
特点:顺浓度梯度进行;需要载体;不需能量。
③吞噬和胞饮。
2.生物转化的反应类型:氧化、还原反应、水解反应、结合反应。
影响因素:①物种差异和个体差异②饮食营养状况③年龄、性别等生理因素④代谢饱和状态⑤代谢酶的抑制和诱导3.3. 毒性作用的类型:①局部毒性作用和全身毒性作用;②速发和迟发毒性作用;③可逆和不可逆毒性作用;④变态反应;⑤特异体质反应。
4.4. 联合作用类型的评定: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;如果混合物中的各化合物的联合毒性作用是相加作用,则k=1.一般认为k在0.4~2.5之间为相加作用,k<0.4为拮抗作用,k>2.5为协同作用。
②等效应线图法--此法只能评定两种化合物的联合作用。
其原理是在实验条件和解除途径相同的情况下分别求出受试的两种化合物的LD50和95%可信限。
如交点落在两化合物95%可信限的上、下限连线之间,表示相加作用;如交点落在95%可信限的下限线以下,表示协同作用;如交点落在95%可信限上限线以上,表示为拮抗作用。
5. 毒性作用的机理:①直接损伤作用;②受体配体的相互作用与立体选择性作用;③干扰易兴奋细胞膜的功能;④干扰细胞能量的产生;⑤与生物大分子结合:蛋白质,核酸,脂质;⑥膜自由基损伤;⑦细胞内钙稳态失调;⑧选择性细胞死亡;⑨体细胞非致死性遗传改变;⑩诱发凋亡(程序性死亡)。
6. 微生物控制的选择:①无菌动物(GF):指体内外无任何微生物寄生虫的动物。
是经人工剖腹产净化培育出来的。
②悉生动物(GN):又称已知菌动物,指体内带有已知微生物的动物。
③无特定病原体动物(SPF)-体内无特定微生物和寄生虫的动物。
④清洁动物(CL)。
7. 遗传损伤类型:a.基因突变(①碱基置换②移码突变③整码突变④片断突变)b.染色体突变(①裂隙②断裂③断片和缺失④微小体⑤无着丝点环⑥环状染色体⑦双着丝点染色体⑧倒位⑨易位⑩插入和重复⑾辐射体) c.基因组突变(①非整倍体②整倍体.)8. 环境化学致癌物的分类:(1)按致癌作用机制分类:a.遗传毒性致癌物①直接致癌物②间接致癌物③无机致癌物;b.非遗传毒性致癌物①促长剂②激素调控剂③细胞毒剂④过氧化物酶体增殖剂⑤免疫抑制剂⑥固态物质⑦助癌物(2)按致癌作用证据分类,国际癌症研究所(IARC)对已进行致癌研究的化学物分为四类:(1)类,对人致癌性证据充分;(2)类,A组对人致癌性证据有限,但对动物致癌性证据足够,B组人致癌性证据有限,对动物致癌性证据也不充分;(3)类,现有证据未能对人类致癌性进行分级评价;(4)类,对人可能是非致癌物。
9. 母体毒性:指环境化学物在一定剂量下对受孕母体产生的损害现象。
母体毒性作用与胚胎毒性作用的关系:①具有胚胎毒性作用,但无母体毒性作用。
②出现胚胎毒性作用的同时也表现母体毒性作用。
③不具有特定致畸作用,但可破坏母体正常正常生理稳态,对胚胎产生非特异性的损害作用,又对母体据损害作用,但二者并无直接联系。
④仅具母体毒性,但不具致畸作用。
⑤在一定剂量下,既不表现母体毒性,也未见致畸作用等胚胎毒性。
10. 环境健康危险度评价四步模式:①危害鉴定: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。
②剂量—反应评定:是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危险度的基准值。
③暴露评价:可以测量或估计人群中某一化学物质暴露的强度、频率和持续时间,也可以预测新型化学物质进入环境后可能造成的暴露水平。
是健康危险度评价中的关键步骤。
④危险特征分析:对前三阶段的结果进行综合分析,危险度分析,评定结果和书面总结。
11. 臭氧的毒性:①刺激作用②氧化损伤(氧化细胞膜磷脂产生有机自由基,损害膜的结构和功能,改变膜的通透性,导致细胞内酶的外漏,引起组织损伤。
)③对肺的损伤④对免疫系统的毒性⑤加速动物衰老,诱发肺癌12. 水域生态环境特点:①水密度大,具较大的浮力②水体具有折射性,能将太阳光的一大部分反射到大气中,其长波辐射被吸收,水深处则以绿光为主③水域中物质循环的速度比陆地快④水域具有复杂的垂直分层和流动性⑤浮游生物代谢速率高,繁殖快13.土壤污染物的来源:水体污染型,大气污染型,农业污染型,生物污染型,固体废弃物污染型特点:隐蔽性,蓄积性,恢复难14.重金属对健康的危害:a慢性中毒;b致癌作用;c致畸作用;d变态反应与炎症;e对免疫功能的影响15.原油及其毒性:原油含烷烃高,其蒸气具有麻醉和痉挛作用,芳香烃含量高的原油易引起慢性中毒,有的还有致癌作用;高浓度的原油蒸汽能引起急性中毒,主要表现有支气管出血,肺水肿,大脑严重出血,重者引起死亡,低浓度长期接触会引起头痛,易怒等。
16.苯诱导的造血分为三个阶段:①凝血缺陷②骨髓减少或增生③骨髓功能障碍,并可能会进一步发展。
急性成骨细胞白血病是与苯暴露有关的最常见的恶性肿瘤。
17. 农药对蜜蜂危害的主要途径:①农田喷药时,药粒或药液直接与蜜蜂接触造成的危害②蜜蜂采蜜时,摄入了受农药污染的花粉③某些挥发性农药经气门被吸入蜜蜂体内农药对家蚕污染的主要途径:①桑园或附近农田使用农药,造成桑叶污染,通过食物链污染家蚕②蚕室、蚕具的消毒剂以及防止蚕病药物使用不当,直接影响家蚕③某些家用卫生杀虫剂在蚕室附近使用不当造成间接污染危害。
18.环境内分泌干扰物的筛查方法体内试验①啮齿类动物3天子宫肥大实验:该实验使用双侧卵巢切除的雌性大鼠或小鼠,或者幼年大鼠或小鼠。
通过皮下注射给予动物受试物1-3天,观察动物子宫重量的增加。
②啮齿类动物20天性成熟实验:给予3周龄的断乳大鼠受试物,观察阴道开放的时间。
③啮齿类动物5-7天Hershberger试验:将雄性大鼠的双侧睾丸切除后给予受试物5-7天,观察同时给予或不给予睾酮时大鼠前列腺和精囊的重量变化。
④蟾蜍变态试验:给予40-50日龄的非洲爪蟾蜍受试物两周,观察变态时其尾巴的重吸收变化,评价受试物的甲状腺素或抗甲状腺素活性。
⑤鱼类生殖恢复试验:将处于冬眠状态鱼暴露于受试物,观察日照时间延长和水温升高后鱼生殖功能的改变。