第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論課件

1、第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論生態(tài)毒理學(xué) 研究各種有毒有害因素，尤其是化學(xué)性環(huán)境污染物對生態(tài)環(huán)境影響及其人類之外其他生物種類包括動物、植物和微生物等的損害作用規(guī)律及防治措施的科學(xué)。新興科學(xué) 發(fā)展迅速整個生物社會損害作用防治對策第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論31.生態(tài)毒理學(xué)產(chǎn)生的社會背景工業(yè)革命以來全世界人口增長趨勢人口問題 產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴(kuò)大資源過度開發(fā)環(huán)境污染問題環(huán)境污染生態(tài)破壞公害病生態(tài)系統(tǒng)破壞保障社會可持續(xù)發(fā)展環(huán)境與資源保護(hù)第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論4核污染、生化和化學(xué)武器第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論5海洋石油泄漏石油污染成海洋生態(tài)噩夢第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論6海灣戰(zhàn)爭對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的影響生態(tài)環(huán)境脆弱帶被代替幾率大，競爭程度高可恢

2、復(fù)原狀機(jī)會小界面速度變化快，空間移動力強(qiáng) 抗干擾能力弱第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論7太湖水華事件第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論8沙漠化和土地荒漠主要成因自然因素人為因素地球氣候變化長期干旱降水量減少和干燥化過渡放牧過渡砍伐過度開墾過渡灌溉 水資源不合理分配和管理長期浸泡引起的土地濕害排水不良和生態(tài)環(huán)境破壞-鹽堿化 沙漠化土壤侵蝕雨水沖刷風(fēng)蝕13%87%第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論9全球性沙漠化分布亞洲非洲澳大利亞、新西蘭附近島嶼歐洲北美洲南美洲輕度中度重度極重第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論10大氣污染的生態(tài)毒理效應(yīng)植物葉面損傷、光合作用減弱、結(jié)構(gòu)損傷土壤酸化肥力下降減緩正常生長、發(fā)育降低抵抗力生物中毒和死亡心血管疾病、呼吸道疾患

3、和癌癥發(fā)病率增加第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論11水體污染的生態(tài)毒理效應(yīng)重金屬毒物（Cu,Pb,Ni,Zn,Cr等）可溶性硫化物和有機(jī)物溶解性氣體酸堿污染農(nóng)藥石油烴類魚貝類死亡毒物蓄積水生動物孵化和生長發(fā)育影響食物鏈轉(zhuǎn)移溶解氧下降水產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)價值下降急慢性中毒、介水傳染病、癌癥發(fā)病率升高第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論12土壤污染的生態(tài)毒理學(xué)效應(yīng)農(nóng)藥的直接毒害土壤污染植物生長，發(fā)育影響天敵減少，授粉過程影響土壤生物群落結(jié)構(gòu)簡單化水體生物種類和數(shù)量減少生物相穩(wěn)定性降低，反饋機(jī)制失調(diào)慢性中毒和傳染病第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論13環(huán)境污染物的生態(tài)毒性效應(yīng)第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論14生物對環(huán)境變化的多層次反應(yīng)及研究對象基因DNA,蛋白

4、質(zhì)組織器官個體種群群落生態(tài)效應(yīng)第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論15對環(huán)境污染及其后果的認(rèn)識更為深刻公害病 放射線（核素暴露）等效應(yīng)的復(fù)雜性和長期性急性毒性、慢性毒性、食物鏈轉(zhuǎn)移、 “三致”作用多種生物同時受累污染規(guī)模和影響區(qū)域的擴(kuò)大稀釋模式飛返模式污染物種類增多、流域或跨國界污染、全球性環(huán)境影響第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論2. 毒理學(xué)的歷史沿革古代：利用動物毒汁或植物提取物用于狩獵、戰(zhàn)爭或行刺。中世紀(jì)：古羅馬、古希臘、古埃及的文獻(xiàn)中關(guān)于有毒植物和金屬毒物等的記載；我國的“神農(nóng)嘗百草”。萌發(fā)：15世紀(jì)瑞士醫(yī)學(xué)家Paracelsus提出“藥物與毒物的區(qū)別在于劑量”。近代：18世紀(jì)下半葉，西班牙人Orfiia對當(dāng)時認(rèn)為

5、有毒的物質(zhì)用狗做實驗加以驗證，成為實驗毒理學(xué)的先例。之后的100多年，應(yīng)用各種基礎(chǔ)學(xué)科，提出了各種假說并進(jìn)行測試，初步形成了毒理學(xué)的理論，經(jīng)典毒理學(xué)開始發(fā)展。經(jīng)典毒理學(xué)生態(tài)毒理學(xué)環(huán)境毒理學(xué)第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論What is there that is not poison?Paracelsus(1493-1548，瑞士) 所有物質(zhì)都是毒物，沒有不是毒物的物質(zhì)。適當(dāng)?shù)膭┝繀^(qū)分決定其為毒物還是藥物。 沒有物質(zhì)天生是毒物，是劑量決定其是否為毒物。 All substances are poisons, there is none which is not a poison. The right do

6、se differentiates a poison and remedy. No substance is a poison by itself. It is the dose that makes a substance a poison.第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論劑量-效應(yīng)關(guān)系Paracelsus(1493-1548，瑞士) 1567年，礦工肺塵病和礦工的其他疾病發(fā)表 - 開創(chuàng)職業(yè)毒理學(xué)研究 化學(xué)品低劑量時可以治療疾病，但高劑量時就變成了毒物。第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論19暴露劑量與生物效應(yīng)之間的關(guān)系死亡疾病亞臨床變化體內(nèi)環(huán)境污染物負(fù)荷增加生理學(xué)反應(yīng)失代償狀態(tài)代償狀態(tài)可逆狀態(tài)暴露劑量小大第一章生態(tài)毒

7、理學(xué)緒論中國古代毒理學(xué)發(fā)展歷史神農(nóng)本草經(jīng)上品 120種 無毒 可以長期攝入而無害中品 120種 藥物 防治疾病的藥物下品 120種 有毒 610年(隋) 諸病源候論巢遠(yuǎn)方著 752年(唐) 外臺秘要王燾著1247年(宋) 洗冤錄宋慈著 服毒、解毒和驗毒方法1590年(明) 本草綱目 李時珍著 鉛中毒的詳細(xì)描述1637年(明) 天工開物 宋應(yīng)星著 職業(yè)性汞中毒預(yù)防方法第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論現(xiàn)代毒理學(xué)發(fā)展歷史Orfila 西班牙醫(yī)生(1787-1853) 毒性試驗 系統(tǒng)觀察和描述了化學(xué)物質(zhì)與生物體反應(yīng)之間的關(guān)系，描述了中毒癥狀和形態(tài)學(xué)變化第二次 世界大戰(zhàn)后 化工產(chǎn)業(yè)急速發(fā)展，職業(yè)中毒，環(huán)境污染事件

8、農(nóng)藥、藥物、化纖、塑料、合成橡膠、染料1969年，Truhaut首次提出生態(tài)毒理學(xué)的概念第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論 環(huán)境毒理學(xué)是研究物理、化學(xué)和生物因素，特別是化學(xué)因素對以人為主的生物機(jī)體損害作用及其機(jī)制的科學(xué)。 生態(tài)毒理學(xué)是研究各種有毒有害因素，尤其是化學(xué)性環(huán)境污染物對生態(tài)環(huán)境影響及其人類之外其他生物種類包括動物、植物和微生物等的損害作用規(guī)律及防治措施的科學(xué)。環(huán)境毒理學(xué)和生態(tài)毒理學(xué)第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論23生態(tài)毒理學(xué)與環(huán)境毒理學(xué) 研究目的 研究對象模式實驗生物環(huán)境毒理學(xué)污染物對人類的毒性作用及規(guī)律人體或人群非人類模式實驗生物哺乳動物植物微生物細(xì)胞株生態(tài)毒理學(xué)污染物對人類和非人類生物，尤其是野生生物的

9、毒性作用及規(guī)律非人類生物野生動植物和細(xì)菌非哺乳動物蚯蚓、魚、浮游動植物植物微生物 發(fā)光菌生長抑制試驗第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論對后代的影響米糠油事件，女性育齡患者的孩子，頭胎多為流產(chǎn)、畸形（黑體嬰、鬼齒）、行為異常、智力不足日本米糠油事件日本的九州、四國等地區(qū)幾十萬只雞突然死亡第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論日本的水俁病甲基汞中毒入浴的智子第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論日本的骨痛病鉻中毒第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論272.生態(tài)毒理學(xué)的研究任務(wù)和內(nèi)容 2.為控制和治理環(huán)境污染提供科學(xué)方法 5.促進(jìn)綠色GDP增長 4.生態(tài)標(biāo)志物研究 3.為環(huán)境管理提供科學(xué)依據(jù) 1.闡明環(huán)境污染物的生態(tài)風(fēng)險復(fù)雜性從單一物種到生態(tài)系從小時到世紀(jì)時間尺度

10、空間尺度從厘米到全球生態(tài)毒理學(xué)起源理想的生態(tài)毒理學(xué)實驗第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論28生態(tài)毒理學(xué)研究內(nèi)容 闡明生態(tài)系統(tǒng)中有毒有害因素對動物、植物及微生物在分子、細(xì)胞、器官、個體、種群及群落等不同生命層次的損害作用及作用機(jī)理, 揭示這些因素對生態(tài)系統(tǒng)的影響，進(jìn)而為生態(tài)風(fēng)險控制技術(shù)提供科學(xué)依據(jù). 環(huán)境有害因素動物、植物、微生物分子、細(xì)胞、器官個體、種群和群落損害作用及其規(guī)律生態(tài)影響生態(tài)風(fēng)險控制技術(shù)第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論29生態(tài)毒理學(xué)的分支科學(xué)（1）(根據(jù)知識結(jié)構(gòu)分類)理論生態(tài)毒理學(xué)應(yīng)用生態(tài)毒理學(xué)實驗生態(tài)毒理學(xué)現(xiàn)代相關(guān)基礎(chǔ)學(xué)科和技術(shù)成果 研究有關(guān)概念,基本理論,基本研究模型綜合分析和邏輯推理根據(jù)室內(nèi),室外實驗

11、獲取生態(tài)毒理學(xué)資料新理論,新知識歸納和整理運用生態(tài)毒理學(xué)和相關(guān)學(xué)科的理論和方法保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的方法和措施現(xiàn)場調(diào)查第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論30生態(tài)毒理學(xué)的分支科學(xué)（2）根據(jù)對象分類植物生態(tài)毒理學(xué)動物生態(tài)毒理學(xué)微生生態(tài)物毒理學(xué)細(xì)胞生態(tài)毒理學(xué)分子生態(tài)毒理學(xué)根據(jù)領(lǐng)域和行業(yè)分類工業(yè)生態(tài)毒理學(xué)農(nóng)業(yè)生態(tài)毒理學(xué)城市生態(tài)物毒理學(xué)礦區(qū)生態(tài)毒理學(xué)交通生態(tài)毒理學(xué)根據(jù)系統(tǒng)分類大氣生態(tài)毒理學(xué)陸地生態(tài)毒理學(xué)濕地生態(tài)物毒理學(xué)淡水生態(tài)毒理學(xué)河口生態(tài)毒理學(xué)海洋生態(tài)毒理學(xué)第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論3. 生態(tài)毒理學(xué)研究方法體外實驗 in vitro 1 組織和器官水平 2 細(xì)胞水平 3 亞細(xì)胞水平 4 分子水平優(yōu)點： 簡單，快速，經(jīng)濟(jì)，實驗條件

12、易于控制缺點： 不能反映代謝過程及代謝產(chǎn)物的毒性 缺乏體內(nèi)的反饋和負(fù)反饋調(diào)節(jié)第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論體內(nèi)實驗 in vivo 1 急性毒性實驗：一次染毒或24小時內(nèi)重復(fù)染毒 2 亞急性或亞慢性毒性實驗：13個月之內(nèi)連續(xù)染毒 3 慢性毒性實驗：6個月以上或終生染毒 4 特殊毒性：致突變、致癌、致畸毒性優(yōu)點： 反映受試物的綜合性生物學(xué)效應(yīng)和整體狀態(tài)下，各種生物學(xué)效應(yīng)，可控制干擾因素、重現(xiàn)性好等缺點： 劑量問題、種屬差異、暴露時間、假陽、陰性問題 時間和財力4. 環(huán)境毒理學(xué)研究方法第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論Rachel Carson (1962年) “寂靜的春天（Silent Spring）” 科學(xué)給人類帶來

13、好處，同時應(yīng)該關(guān)注科學(xué)的負(fù)面效應(yīng)法國科學(xué)院Rene Truhaut提出Ecotoxicology(1969) 為保護(hù)自然物種和種群研究化學(xué)物質(zhì)的負(fù)面作用 20世紀(jì)60年代 對流域環(huán)境進(jìn)行環(huán)境調(diào)查，探討污染成因、污染的生態(tài)危害、毒理學(xué)研究以及污染水域恢復(fù)途徑等 70年代以后 發(fā)達(dá)國家投入大量資金治理污染。點源污染得到較好的控制，水域污染的勢頭受到有效抑制，不少水域環(huán)境質(zhì)量已有明顯的改善和恢復(fù)。國外生態(tài)毒理學(xué)研究狀況第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論34當(dāng)前我國的主要生態(tài)和環(huán)境問題自然環(huán)境先天不足 舊賬新債疊加共存生態(tài)惡化形勢嚴(yán)峻環(huán)境污染嚴(yán)重生態(tài)危害和健康問題日漸突出新一輪社會、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的壓力全球變暖加劇我國生

14、態(tài)、環(huán)境惡化資料來源：國家科技長遠(yuǎn)規(guī)劃第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論 “六五”、“七五”期間 水源保護(hù)課題、京津地區(qū)水系和全國重要河流、湖泊環(huán)境質(zhì)量的污染狀況評估 “八五”期間 全國湖泊富營養(yǎng)化狀況評價，開展污水凈化治理研究 “九五”期間 “三河”（淮河、海河、遼河）、“三湖”（太湖、巢湖、滇池）的治理與恢復(fù) “十五”期間 實施“三河”、“三湖”水污染防治我國生態(tài)毒理學(xué)發(fā)展概況第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展對環(huán)境毒理學(xué)發(fā)展的影響細(xì)胞生物學(xué)分子生物學(xué)生物化學(xué)生物物理學(xué)細(xì)胞、亞細(xì)胞、分子水平研究遺傳毒性、發(fā)育毒性從器官水平研究一般毒性研究基因組學(xué)，蛋白組學(xué)代謝組學(xué)等生物學(xué)技術(shù)先進(jìn)的分析設(shè)備神經(jīng)行為學(xué)，臟器毒理學(xué)等實驗方法的進(jìn)步第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論現(xiàn)代技術(shù)在環(huán)境毒理學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用應(yīng)用膜片鉗技術(shù)研究細(xì)胞膜離子通道的影響熒光標(biāo)記法研究細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能自旋共振技術(shù)直接測定生物樣品中的自由基核磁共振技術(shù)研究生物大分子構(gòu)象，或直接觀察環(huán)境污染物在動物體內(nèi)的代謝轉(zhuǎn)化過程第一章生態(tài)毒理學(xué)緒論 近年來，人類基因組、小鼠基因組及水稻基因組測定的完成，隨著各種動、植物基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)的研究進(jìn)展，環(huán)境基因組學(xué)、環(huán)境蛋白質(zhì)組學(xué)及環(huán)境酶學(xué)、環(huán)境代謝組學(xué)正在興起。 這些研究領(lǐng)域的迅速發(fā)展，