環(huán)境毒理學(xué)1課件

環(huán)境毒理學(xué)

environmentaltoxicology總學(xué)時(shí):30學(xué)分:2開(kāi)卷考試國(guó)外專業(yè)期刊ToxicologyLetter

毒理學(xué)快報(bào)ArchivesofToxicology毒理學(xué)文獻(xiàn)MutationResearch突變研究ToxicologicalScience毒物科學(xué)EnvironmentalHealthPerspectives環(huán)境健康展望

toxicologicalandenvironmentalchemistry毒物與環(huán)境化學(xué)致癌.致畸.致突變生態(tài)毒理學(xué)報(bào)環(huán)境科學(xué)生態(tài)學(xué)報(bào)應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)衛(wèi)生毒理學(xué)雜志工業(yè)安全與環(huán)保環(huán)境與職業(yè)醫(yī)學(xué)國(guó)外醫(yī)學(xué)衛(wèi)生學(xué)分冊(cè)國(guó)內(nèi)相關(guān)期刊講授內(nèi)容第1章緒論1.1環(huán)境毒理學(xué)的概念、研究對(duì)象及研究?jī)?nèi)容1.2環(huán)境毒理學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展1.3環(huán)境毒理學(xué)常用研究方法第2章污染物的環(huán)境生態(tài)行為2.1污染物在環(huán)境中的遷移和轉(zhuǎn)化

2.2外源化學(xué)物在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)

2.3外源化學(xué)物的生物轉(zhuǎn)化

2.4外源化學(xué)物的生物蓄積與放大

2.5外源化學(xué)物代謝動(dòng)力學(xué)

第3章化學(xué)污染物的毒性作用3.1基本概念3.2外源化學(xué)物的毒性效應(yīng)3.3外源化學(xué)物的毒性作用機(jī)理3.4影響毒性作用的因素第4章物理性污染的毒性效應(yīng)4.1電離輻射的生物效應(yīng)4.2光輻射的的生物效應(yīng)4.3電磁輻射的生物效應(yīng)4.4超聲波的生物效應(yīng)第5章土壤環(huán)境毒理學(xué)5.1土壤環(huán)境與土壤污染5.2土壤污染物的環(huán)境行為5.3土壤污染的生物毒性效應(yīng)5.4土壤典型污染物的危害—重金屬

第6章水環(huán)境毒理學(xué)6.1水體污染與水體自凈6.2污染物在水體中的環(huán)境行為6.3水體污染對(duì)生物及人體的毒性效應(yīng)6.4石油污染海洋水體

第7章大氣污染毒理學(xué)7.1大氣污染與大氣自凈作用7.2大氣污染物的環(huán)境行為7.3大氣污染的生態(tài)毒性學(xué)效應(yīng)7.4典型大氣污染物的毒性

環(huán)境毒理學(xué)（environmentaltoxicology）：

是研究環(huán)境污染物，特別是化學(xué)污染物對(duì)生物有機(jī)體，尤其是對(duì)人體的損害作用及其機(jī)理的科學(xué)。環(huán)境毒理學(xué)利用毒理學(xué)方法研究環(huán)境污染物，特別是空氣、水和土壤中已存在的或即將進(jìn)入的有毒化學(xué)物質(zhì)及其在環(huán)境中的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物對(duì)生物有機(jī)體，尤其是對(duì)人體的損害作用及其機(jī)理的科學(xué)。

主要是環(huán)境污染物（environmentalpollutant）即對(duì)各種生物，特別是對(duì)人體產(chǎn)生危害的各種環(huán)境污染物，包括物理性污染物、化學(xué)性污染物、生物性污染物，其中，化學(xué)污染物為主要研究對(duì)象。物理性污染物：輻射、超聲波、噪聲等；化學(xué)性污染物：重金屬、有機(jī)染料、農(nóng)用化學(xué)品、化妝品及洗滌劑等；生物性污染物；細(xì)菌、病毒、生物毒素等。

1.1.2研究對(duì)象研究對(duì)象的擴(kuò)展：(1)必需化學(xué)物過(guò)量攝入引起的毒性效應(yīng)：維生素、微量元素、脂肪、蛋白質(zhì)、糖等的過(guò)量攝取。(2)物理因素與外源化學(xué)物聯(lián)合作用于機(jī)體的毒性作用。1.外源化學(xué)物對(duì)人體健康的直接損害；

2.間接損害：外源化學(xué)物對(duì)人類生存環(huán)境的影響，如氟氯烴對(duì)臭氧層的破壞形成臭氧空洞，致使長(zhǎng)波紫外線射向地表，使皮膚癌患者增加。1.1.3研究范圍1.1.4研究?jī)?nèi)容1)環(huán)境毒理學(xué)的基本概念、理論和方法；2)污染物的環(huán)境生態(tài)行為，包括環(huán)境污染物在環(huán)境中的分布、遷移和儲(chǔ)留，在生命體內(nèi)的吸收、分布、轉(zhuǎn)化和排泄，及對(duì)人體和其他生物的一般毒性作用與機(jī)理；3)環(huán)境污染物的化學(xué)結(jié)構(gòu)和毒性作用之間的關(guān)系，影響環(huán)境污染物毒性作用的各種有關(guān)因素；4)環(huán)境污染物及其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物對(duì)人體的致突變、致癌變、致畸變等的特殊毒性作用與機(jī)理；5)環(huán)境污染物的毒性評(píng)定方法，包括急性、亞急性和慢性毒性試驗(yàn)，蓄積試驗(yàn)，致突變、致畸變、致癌變?cè)囼?yàn)等；6)各種污染物對(duì)人體損害作用的早發(fā)現(xiàn)、早防治的理論和措施。1.2環(huán)境毒理學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展?jié)h朝劉安所著《淮南子·修務(wù)訓(xùn)》中記載：神農(nóng)乃始教民，嘗百草之滋味，一日而遇七十毒

1.2.1毒理學(xué)溯源

漢末《神農(nóng)本草經(jīng)》中：共記載了365種藥物，并將藥物按其功用分為上品、中品和下品三類，上品藥是指無(wú)毒，可以久服的藥物，中品藥是指防治一般疾病的藥物，下品藥指有毒的藥物，不可久服。明朝《本草綱目》中：有關(guān)于鉛危害的描述：“鉛生山穴之間，其氣毒人，若連月不出，則皮膚萎黃，腹脹不能食，多致病而死。”

Allsubstancesarepoisons,thereisnonewhichisnotapoison.Therightdosedifferentiatesapoisonandremedy.Nosubstanceisapoisonbyitself.Itisthedosethatmakesasubstanceapoison.

——Parcelsus所有物質(zhì)都是毒物，沒(méi)有不是毒物的物質(zhì)，唯有劑量使之區(qū)分為毒物還是藥物。物質(zhì)本身不是并非毒物，主要是劑量才使一個(gè)物質(zhì)變成毒物。18世紀(jì)西班牙化學(xué)家和生理學(xué)家MattienOrifila（1787-1853）是現(xiàn)代毒理學(xué)的奠基人，他提出了毒理學(xué)的定義，并把當(dāng)時(shí)認(rèn)為有毒的物質(zhì)用數(shù)千只狗進(jìn)行試驗(yàn)，系統(tǒng)地觀察了化學(xué)物質(zhì)和生物體間的關(guān)系，以及將這些化學(xué)品從體內(nèi)排除和用解毒藥處理的機(jī)制。

生理學(xué)家ClaudeBernard（1813-1878）開(kāi)創(chuàng)了利用動(dòng)物受控實(shí)驗(yàn)以探索毒作用機(jī)制的實(shí)驗(yàn)室研究方法。

1.2.2現(xiàn)代毒理學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展

1)環(huán)境污染及其危害推動(dòng)了環(huán)境毒理學(xué)的誕生1.2.3環(huán)境毒理學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展

時(shí)間地點(diǎn)主要污染物中毒人數(shù)19301948195619431955195319681960馬斯河谷多諾拉城倫敦洛杉磯富山縣水俁、新瀉日本安知日本四日SO2/氟化物/粉塵SO2、金屬粉塵SO2、煙塵光化學(xué)煙塵鎘甲基汞多氯聯(lián)苯SO2、煙塵、石油化工廢氣死亡60人死亡17人4000余人死亡全市1/2人患紅眼病400余人死亡患病258人,死128人患病2000余人,死352人中毒1684人,死30余人患病800余人,死36人3)新技術(shù)的滲透與應(yīng)用為環(huán)境毒理學(xué)的發(fā)展不斷注入新動(dòng)力

隨著生命科學(xué)和分析化學(xué)的飛速發(fā)展，生物化學(xué)、分子生物學(xué)、放射生物學(xué)、近代物理學(xué)及近代化學(xué)等學(xué)科的理論和研究技術(shù)向毒理學(xué)領(lǐng)域不斷滲透，大大加速了化學(xué)物對(duì)生物體損害作用規(guī)律和機(jī)制的研究，使毒理學(xué)從描述毒作用現(xiàn)象為主的科學(xué)發(fā)展成為多學(xué)科交叉的、以揭示毒作用本質(zhì)為主的現(xiàn)代毒理學(xué)，促進(jìn)了環(huán)境毒理學(xué)的發(fā)展。1.3環(huán)境毒理學(xué)常用研究方法流行病學(xué)調(diào)查臨床觀察動(dòng)物實(shí)驗(yàn)動(dòng)物試驗(yàn)整體動(dòng)物試驗(yàn)

(invivo)

體外試驗(yàn)

(invitro)

一般毒性試驗(yàn)

特殊毒性試驗(yàn)

急性毒性亞慢性毒性慢性毒性致突變致癌致畸器官水平組織水平細(xì)胞水平亞細(xì)胞水平分子水平致突變微生物試驗(yàn)

哺乳動(dòng)物試驗(yàn)體內(nèi)實(shí)驗(yàn)：

也稱整體動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。按人體可能接觸的劑量和途徑使實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在一定時(shí)間內(nèi)接觸環(huán)境污染物，然后觀察動(dòng)物出現(xiàn)的形態(tài)和功能的變化。體外實(shí)驗(yàn)：

又分為器官水平、組織水平、細(xì)胞水平、亞細(xì)胞水平、分子水平試驗(yàn)。

器官水平：利用器官灌流技術(shù)，將化學(xué)物經(jīng)過(guò)血管流經(jīng)特定的臟器，觀察環(huán)境污染物在臟器內(nèi)的代謝轉(zhuǎn)化和毒性作用。

細(xì)胞水平：將某種臟器從體內(nèi)取出再制成原代游離細(xì)胞，進(jìn)行環(huán)境污染物對(duì)細(xì)胞毒性作用的研究。采用離心技術(shù)，將細(xì)胞器或組分分離純化，研究環(huán)境污染物對(duì)這些亞細(xì)胞組分的毒性作用。1.種屬選擇

1)利用動(dòng)物與人類某些機(jī)能、代謝、結(jié)構(gòu)及疾病特點(diǎn)的相似性選擇實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。在可能的情況下，應(yīng)盡量選擇在結(jié)構(gòu)、功能、代謝等方面與人類相近的動(dòng)物。2)盡量選擇易于獲得、最經(jīng)濟(jì)和最易飼養(yǎng)管理的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。

不同實(shí)驗(yàn)動(dòng)物對(duì)同一毒物的毒性反應(yīng)不一致苯:對(duì)兔作用可引起白細(xì)胞減少及造血器官發(fā)育不全;對(duì)狗作用則是白細(xì)胞增多及脾臟和淋巴結(jié)增殖。苯胺及其衍生物:對(duì)狗作用產(chǎn)生變性血紅蛋白；對(duì)小鼠作用則完全不產(chǎn)生。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求選擇合適的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究氣體、蒸氣對(duì)粘膜的刺激作用：貓研究毒物對(duì)皮膚的局部作用：豚鼠或兔研究過(guò)敏性反應(yīng)：豚鼠觀察致嘔吐作用的實(shí)驗(yàn)研究：狗、貓研究物質(zhì)的致癌作用：小鼠和大鼠研究慢性中毒損害實(shí)質(zhì)性臟器的毒物：小鼠年齡、體重：選擇適齡動(dòng)物，一般選用成年動(dòng)物；在同一批實(shí)驗(yàn)中，要盡量使選用動(dòng)物的體重一致。

性別：實(shí)驗(yàn)若對(duì)動(dòng)物性別無(wú)特殊要求，則宜選用雌雄各半。2.個(gè)體選擇

生理狀態(tài)：通常不宜采用處于特殊生理狀態(tài)的動(dòng)物，但研究毒物對(duì)生殖功能和后代影響的特定實(shí)驗(yàn)除外。健康狀況：體型豐滿，發(fā)育正常，被毛濃密有光澤且緊貼身體，眼睛明亮活潑，行動(dòng)迅速，反應(yīng)靈敏，食欲良好。常用的麻醉劑分為揮發(fā)性和非揮發(fā)性兩類。揮發(fā)性麻醉劑常用乙醚。開(kāi)放法是用脫脂棉浸濕乙醚后，放在小燒杯中，置于動(dòng)物口鼻部，或?qū)⒁颐训卧诳谡稚希屍湮耄环忾]法是將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物置于一密閉容器中，該容器中預(yù)先放置浸飽過(guò)乙醚的棉團(tuán)，乙醚揮發(fā)后使動(dòng)物吸入而致麻醉。非揮發(fā)性麻醉藥有烏拉坦、巴比妥鈉、戊巴比妥鈉、苯巴比妥鈉、硫賁妥鈉等。

3.實(shí)驗(yàn)動(dòng)物麻醉在配制染毒用的毒物時(shí)，亦須了解該毒物的物理常數(shù)。

如比重、溶解度、蒸氣壓、揮發(fā)度、沸點(diǎn)、熔點(diǎn)、凝點(diǎn)、旋光度、折光率、油/水分配系數(shù)、水/氣分配系數(shù)等。它們與毒作用均有一定關(guān)系。1.3.1.2毒物準(zhǔn)備1.3.2常用染毒技術(shù)常用的染毒方法為吸入染毒、經(jīng)口染毒和經(jīng)皮膚染毒，氣管注入、注射等途徑，有時(shí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的特殊要求或毒物的特性，也采用皮下或組織內(nèi)埋藏、滴眼等染毒方式。

動(dòng)物染毒途盡可能與相關(guān)人群接觸環(huán)境毒物的實(shí)際情況相似，同時(shí)還必須外源化學(xué)物的理化性質(zhì)進(jìn)行選擇。經(jīng)口染毒法

適合毒物：不揮發(fā)性液體、固態(tài)毒物方式：灌胃、喂飼、滴入、吞咽。灌胃法：液體物質(zhì)可/不經(jīng)稀釋直接灌胃，固態(tài)毒物可制成各種劑型灌入胃內(nèi)。喂飼法：毒物和食物混在一起做成毒餌喂給動(dòng)物，水溶性毒物可加入飲水使動(dòng)物自然攝取。

經(jīng)口滴入：將有毒液體直接滴入動(dòng)物口腔。滴入的毒物應(yīng)送至咽部，讓動(dòng)物自行吞咽下去。經(jīng)口吞咽：將毒物按照一定劑量，事先裝在藥用膠囊內(nèi)，直接送至動(dòng)物口腔，為避免膠囊被動(dòng)物咬碎或吐出，應(yīng)將膠囊直接送至咽部，便于吞入。吸入染毒法

動(dòng)式和靜式吸入染毒法：是將動(dòng)物整體放入染毒容器中。面罩染毒法：可以有效地避免動(dòng)物經(jīng)皮膚吸收的可能性，是觀察毒物吸收、分布、轉(zhuǎn)化規(guī)律等常用的吸入染毒法。

染毒柜

氣管注入染毒法經(jīng)喉插入法：將吸入注射器內(nèi)的毒物，經(jīng)喉頭、聲門插入氣管內(nèi)染毒。大鼠、豚鼠多采用這種染毒方式。氣管穿刺法：經(jīng)皮膚刺入氣管內(nèi)注射毒物，常用于兔、狗、猴等動(dòng)物。暴露氣管穿刺法：需要切開(kāi)皮膚，分離肌肉，暴露氣管，對(duì)氣管穿刺染毒。經(jīng)皮膚或粘膜染毒法

①斑貼實(shí)驗(yàn)：將1cm2紗布沾上受試物后，緊貼于動(dòng)物去毛部位，放置12～24h后解開(kāi)，觀察皮膚反應(yīng)。②兔耳實(shí)驗(yàn)：將家兔兩耳去毛，一耳涂毒物液體，以另一耳做對(duì)照。2h后將涂有毒物的耳朵洗凈，觀察皮膚溫度和顏色，損害程度，恢復(fù)時(shí)間等。③大、小鼠浸尾實(shí)驗(yàn)：將鼠尾的3/4浸入裝有受試物的試管中，浸泡時(shí)間一般2～6h，浸尾時(shí)應(yīng)防止受試物的蒸汽被動(dòng)物吸收。④結(jié)膜囊實(shí)驗(yàn)：常用兔、豚鼠做實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，實(shí)驗(yàn)時(shí)將一滴受試液體滴入受試動(dòng)物一側(cè)眼結(jié)膜囊內(nèi)，另一側(cè)作為對(duì)照，觀察對(duì)粘膜的局部作用。注射染毒法

方式：腹腔注射、肌肉注射、靜脈注射、皮下注射和皮內(nèi)注射等。腹腔注射：狗、貓、兔等較大動(dòng)物肌肉注射