環(huán)境毒理學(xué)

1、環(huán)境毒理學(xué) environmental toxicology,總學(xué)時(shí):30 學(xué)分:2 開卷考試,國外專業(yè)期刊,Toxicology Letter 毒理學(xué)快報(bào)Archives of Toxicology 毒理學(xué)文獻(xiàn)Mutation Research 突變研究Toxicological Science 毒物科學(xué)Environmental Health Perspectives 環(huán)境健

2、康展望 toxicological and environmental chemistry 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) 國外醫(yī)學(xué)衛(wèi)生學(xué)分冊(cè),國內(nèi)相關(guān)期刊,參考書籍,（1）李建政主編. 環(huán)境毒理學(xué). 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社,2010 （2）孟紫強(qiáng)主編. 生態(tài)毒理學(xué)原理與方法. 北京: 科學(xué)出版社, 2006 （3）孔

3、志明主編. 環(huán)境毒理學(xué). 第3版. 南京: 南京大學(xué)出版社, 2006（4）[美]賴特(Wright, D. A.), [加]韋爾伯恩(Welbourn, P.)編著. 環(huán)境毒理學(xué). 朱琳主譯. 北京: 高等教育出版社, 2007（5） 周啟星, 孔繁翔, 朱琳主編. 生態(tài)毒理學(xué). 北京: 科學(xué)出版社, 2004,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)象及研究內(nèi)容 1.2 環(huán)境毒理學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展

4、 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

5、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

6、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,第1章 緒論,1.1 環(huán)境毒理學(xué)的概念、研究對(duì)象及研究內(nèi)容,1.1.1 環(huán)境毒理學(xué)的概念,毒理學(xué)(toxicology)：

7、,Toxic——拉丁語 toxious(1655),古希臘詞toxikon(毒物),toxon(弓箭),logy ——古希臘詞 logos(描寫),,,毒理學(xué)是描述毒物的學(xué)科，也有人譯為毒物學(xué),環(huán)境毒理學(xué)（environmental toxicology）： 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

8、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)。,環(huán)境毒理學(xué)是人類研究探索環(huán)境壓力因素對(duì)生命系統(tǒng)影響的一門分支科學(xué)。 環(huán)境毒理學(xué)屬于環(huán)境科學(xué)的范疇，也是生命科學(xué)和毒理學(xué)的重要分支學(xué)科。,主要是環(huán)境污染物（environmental pollutant） 即對(duì)各種生物，特別是對(duì)人體產(chǎn)生

9、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,外源化學(xué)物 (xenobiotics) ： 也稱為環(huán)境化學(xué)污染物//外來化學(xué)物。

10、 是指由于人類的生產(chǎn)和生活活動(dòng)人為地進(jìn)入環(huán)境的化學(xué)物質(zhì)，它們大多不是正常人體所需要的組成成分，但可由一定環(huán)節(jié)和途徑與人體接觸并進(jìn)入人體，且產(chǎn)生一定的生物學(xué)作用，是一類“外來的”生物活性物質(zhì)。 如：農(nóng)用化學(xué)品，工業(yè)化學(xué)品，日用化學(xué)品，藥物等。,研究對(duì)象的擴(kuò)展：,(1) 必需化學(xué)物過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.

11、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 研究內(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)

12、 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,漢朝劉安所著《淮南子·修務(wù)訓(xùn)》中記載： 神農(nóng)乃

13、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?！?古希臘醫(yī)生Dioscorrides（公元50-100年）把毒

14、物分成植物毒素、動(dòng)物毒素和金屬毒物三大類，并嘗試用催吐藥來治療中毒，用腐蝕劑和杯吸法來治療毒蛇咬傷。,瑞士醫(yī)生Paracelsus（1499-1541）對(duì)近代毒理學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展做出了杰出貢獻(xiàn)，主要包括： ①提出了毒物是化學(xué)物的概念； ②提出了檢測(cè)生物體對(duì)化學(xué)物的反應(yīng)需進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察和研究的科學(xué)方法； ③強(qiáng)調(diào)了治療作用和毒性作用的區(qū)別； ④提出了“所有物質(zhì)都是毒物，沒有物質(zhì)不是毒物，唯一的區(qū)別是它們的劑量”的

15、學(xué)術(shù)觀點(diǎn)。,All substances are poisons, there is none which is not a poison. The right dose differentiates a poison and remedy. No substance is a poison by itself. It is the dose that makes a substance a poison.

16、 —— Parcelsus,所有物質(zhì)都是毒物，沒有不是毒物的物質(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Mattien Orifila（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

17、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Claude Bernard（1813-1878）開創(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,現(xiàn)代毒理學(xué)的分支學(xué)科,按照知識(shí)結(jié)構(gòu)：理論毒理學(xué)、實(shí)驗(yàn)毒理學(xué),從生物學(xué)角度：昆蟲毒理學(xué)、動(dòng)物毒理學(xué)、植物毒理學(xué)、微生物毒理學(xué)等,從應(yīng)用領(lǐng)域和行業(yè)角度：環(huán)境毒理學(xué)、地理毒理學(xué)、工業(yè)毒理學(xué)、農(nóng)業(yè)毒理學(xué)、食品毒理學(xué)、藥物毒理學(xué)、放射毒理

18、學(xué)等,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,2) 環(huán)境運(yùn)動(dòng)及社會(huì)管理推動(dòng)了環(huán)境毒理學(xué)的發(fā)展,生物學(xué)家Rachel Carson在1962年發(fā)表的《寂靜的春天》是振興毒理學(xué)研究的一部偉大著作。 隨后環(huán)境運(yùn)動(dòng)逐漸興起，許多環(huán)保組織開始建立并迅速發(fā)展，它們?cè)诃h(huán)境保護(hù)與毒理學(xué)方面的積極工作，使得“生態(tài)學(xué)”和“毒理學(xué)”這些術(shù)語眾所周知。 上世紀(jì)60年代至70年代，大多數(shù)發(fā)達(dá)國家成

19、立了環(huán)境立法機(jī)構(gòu)，在保護(hù)環(huán)境方面做出不懈的努力，有效避免了毒物的有害效應(yīng)，推動(dòng)了環(huán)境毒理學(xué)的發(fā)展。,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

20、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) (in vivo),體外試驗(yàn) (in vitro),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

21、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)

22、這些亞細(xì)胞組分的毒性作用。,環(huán)境毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)常采用溫血?jiǎng)游镞M(jìn)行，如小鼠、大鼠、家兔等，有時(shí)也用猴、狗、貓等。,1.3.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物準(zhǔn)備,小鼠,大鼠,豚鼠,1.3.1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物（laboratory animal）,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

23、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

24、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

25、發(fā)性和非揮發(fā)性兩類。揮發(fā)性麻醉劑常用乙醚。 開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?，讓其吸入?封閉法是將實(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、

26、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,

27、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

28、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：需要切開皮膚，

29、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，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。2 h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2～6 h，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

30、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：小動(dòng)物常在大腿內(nèi)側(cè)肌肉注射，家兔還可在頸椎或腰椎旁側(cè)的肌肉注射，貓和狗等大動(dòng)物常在臀部肌肉注射。,動(dòng)物的毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)資料能夠直接外推到人群?jiǎn)幔?1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物和人對(duì)外源化學(xué)物的反應(yīng)敏感性不同，有時(shí)甚至存在著質(zhì)的差別；