環(huán)境毒理學1課件

環(huán)境毒理學

environmentaltoxicology總學時:30學分:2開卷考試國外專業(yè)期刊ToxicologyLetter

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

toxicologicalandenvironmentalchemistry毒物與環(huán)境化學致癌.致畸.致突變生態(tài)毒理學報環(huán)境科學生態(tài)學報應用生態(tài)學報衛(wèi)生毒理學雜志工業(yè)安全與環(huán)保環(huán)境與職業(yè)醫(yī)學國外醫(yī)學衛(wèi)生學分冊國內相關期刊講授內容第1章緒論1.1環(huán)境毒理學的概念、研究對象及研究內容1.2環(huán)境毒理學的產(chǎn)生與發(fā)展1.3環(huán)境毒理學常用研究方法第2章污染物的環(huán)境生態(tài)行為2.1污染物在環(huán)境中的遷移和轉化

2.2外源化學物在生物體內的轉運

2.3外源化學物的生物轉化

2.4外源化學物的生物蓄積與放大

2.5外源化學物代謝動力學

第3章化學污染物的毒性作用3.1基本概念3.2外源化學物的毒性效應3.3外源化學物的毒性作用機理3.4影響毒性作用的因素第4章物理性污染的毒性效應4.1電離輻射的生物效應4.2光輻射的的生物效應4.3電磁輻射的生物效應4.4超聲波的生物效應第5章土壤環(huán)境毒理學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水體污染對生物及人體的毒性效應6.4石油污染海洋水體

第1章緒論1.1環(huán)境毒理學的概念、研究對象及研究內容1.1.1環(huán)境毒理學的概念毒理學(toxicology)：Toxic——拉丁語toxious(1655)古希臘詞toxikon(毒物)toxon(弓箭)logy

——古希臘詞logos(描寫)毒理學是描述毒物的學科，也有人譯為毒物學環(huán)境毒理學（environmentaltoxicology）：

是研究環(huán)境污染物，特別是化學污染物對生物有機體，尤其是對人體的損害作用及其機理的科學。環(huán)境毒理學利用毒理學方法研究環(huán)境污染物，特別是空氣、水和土壤中已存在的或即將進入的有毒化學物質及其在環(huán)境中的轉化產(chǎn)物對生物有機體，尤其是對人體的損害作用及其機理的科學。環(huán)境毒理學是人類研究探索環(huán)境壓力因素對生命系統(tǒng)影響的一門分支科學。環(huán)境毒理學屬于環(huán)境科學的范疇，也是生命科學和毒理學的重要分支學科。外源化學物(xenobiotics)：也稱為環(huán)境化學污染物//外來化學物。是指由于人類的生產(chǎn)和生活活動人為地進入環(huán)境的化學物質，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入人體，且產(chǎn)生一定的生物學作用，是一類“外來的”生物活性物質。如：農用化學品，工業(yè)化學品，日用化學品，藥物等。研究對象的擴展：(1)必需化學物過量攝入引起的毒性效應：維生素、微量元素、脂肪、蛋白質、糖等的過量攝取。(2)物理因素與外源化學物聯(lián)合作用于機體的毒性作用。1.外源化學物對人體健康的直接損害；

2.間接損害：外源化學物對人類生存環(huán)境的影響，如氟氯烴對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4)環(huán)境污染物及其轉化產(chǎn)物對人體的致突變、致癌變、致畸變等的特殊毒性作用與機理；5)環(huán)境污染物的毒性評定方法，包括急性、亞急性和慢性毒性試驗，蓄積試驗，致突變、致畸變、致癌變試驗等；6)各種污染物對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)境毒理學的產(chǎn)生與發(fā)展?jié)h朝劉安所著《淮南子·修務訓》中記載：神農乃始教民，嘗百草之滋味，一日而遇七十毒

1.2.1毒理學溯源

漢末《神農本草經(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?！?/p>

古希臘醫(yī)生Dioscorrides（公元50-100年）把毒物分成植物毒素、動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）對近代毒理學的產(chǎn)生和發(fā)展做出了杰出貢獻，主要包括：①提出了毒物是化學物的概念；②提出了檢測生物體對化學物的反應需進行實驗觀察和研究的科學方法；③強調了治療作用和毒性作用的區(qū)別；④提出了“所有物質都是毒物，沒有物質不是毒物，唯一的區(qū)別是它們的劑量”的學術觀點。18世紀西班牙化學家和生理學家MattienOrifila（1787-1853）是現(xiàn)代毒理學的奠基人，他提出了毒理學的定義，并把當時認為有毒的物質用數(shù)千只狗進行試驗，系統(tǒng)地觀察了化學物質和生物體間的關系，以及將這些化學品從體內排除和用解毒藥處理的機制。

生理學家ClaudeBernard（1813-1878）開創(chuàng)了利用動物受控實驗以探索毒作用機制的實驗室研究方法。

1.2.2現(xiàn)代毒理學的產(chǎn)生與發(fā)展

現(xiàn)代毒理學的分支學科按照知識結構：理論毒理學、實驗毒理學從生物學角度：昆蟲毒理學、動物毒理學、植物毒理學、微生物毒理學等從應用領域和行業(yè)角度：環(huán)境毒理學、地理毒理學、工業(yè)毒理學、農業(yè)毒理學、食品毒理學、藥物毒理學、放射毒理學等1)環(huán)境污染及其危害推動了環(huán)境毒理學的誕生1.2.3環(huán)境毒理學的產(chǎn)生與發(fā)展

時間地點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)新技術的滲透與應用為環(huán)境毒理學的發(fā)展不斷注入新動力

隨著生命科學和分析化學的飛速發(fā)展，生物化學、分子生物學、放射生物學、近代物理學及近代化學等學科的理論和研究技術向毒理學領域不斷滲透，大大加速了化學物對生物體損害作用規(guī)律和機制的研究，使毒理學從描述毒作用現(xiàn)象為主的科學發(fā)展成為多學科交叉的、以揭示毒作用本質為主的現(xiàn)代毒理學，促進了環(huán)境毒理學的發(fā)展。1.3環(huán)境毒理學常用研究方法流行病學調查臨床觀察動物實驗環(huán)境毒理學實驗常采用溫血動物進行，如小鼠、大鼠、家兔等，有時也用猴、狗、貓等。

1.3.1實驗動物準備

小鼠大鼠豚鼠1.3.1.1實驗動物（laboratoryanimal）1.種屬選擇

1)利用動物與人類某些機能、代謝、結構及疾病特點的相似性選擇實驗動物。在可能的情況下，應盡量選擇在結構、功能、代謝等方面與人類相近的動物。2)盡量選擇易于獲得、最經(jīng)濟和最易飼養(yǎng)管理的實驗動物。

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

性別：實驗若對動物性別無特殊要求，則宜選用雌雄各半。2.個體選擇

生理狀態(tài)：通常不宜采用處于特殊生理狀態(tài)的動物，但研究毒物對生殖功能和后代影響的特定實驗除外。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，行動迅速，反應靈敏，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。開放法是用脫脂棉浸濕乙醚后，放在小燒杯中，置于動物口鼻部，或將乙醚滴在口罩上，讓其吸入；封閉法是將實驗動物置于一密閉容器中，該容器中預先放置浸飽過乙醚的棉團，乙醚揮發(fā)后使動物吸入而致麻醉。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.實驗動物麻醉在配制染毒用的毒物時，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、熔點、凝點、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系。1.3.1.2毒物準備1.3.2常用染毒技術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，有時根據(jù)實驗的特殊要求或毒物的特性，也采用皮下或組織內埋藏、滴眼等染毒方式。

動物染毒途盡可能與相關人群接觸環(huán)境毒物的實際情況相似，同時還必須外源化學物的理化性質進行選擇。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。喂飼法：毒物和食物混在一起做成毒餌喂給動物，水溶性毒物可加入飲水使動物自然攝取。

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

動式和靜式吸入染毒法：是將動物整體放入染毒容器中。面罩染毒法：可以有效地避免動物經(jīng)皮膚吸收的可能性，是觀察毒物吸收、分布、轉化規(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：將吸入注射器內的毒物，經(jīng)喉頭、聲門插入氣管內染毒。大鼠、豚鼠多采用這種染毒方式。氣管穿刺法：經(jīng)皮膚刺入氣管內注射毒物，常用于兔、狗、猴等動物。暴露氣管穿刺法：需要切開皮膚，分離肌肉，暴露氣管，對氣管穿刺染毒。經(jīng)皮膚或粘膜染毒法

①斑貼實驗：將1cm2紗布沾上受試物后，緊貼于動物去毛部位，放置12～24h后解開，觀察皮膚反應。②兔耳實驗：將家兔兩耳去毛，一耳涂毒物液體，以另一耳做對照。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，恢復時間等。③大、小鼠浸尾實驗：將鼠尾的3/4浸入裝有受試物的試管中，浸泡時間一般2～6h，浸尾時應防止受試物的蒸汽被動物吸收。④結膜囊實驗：常用兔、豚鼠做實驗動物，實驗時將一滴受試液體滴入受試動物一側眼結膜囊內，另一側作為對照，觀察對粘膜的局部作用。注射染毒法

方式：腹腔注射、肌肉注射、靜脈注射、皮下注射和皮內注射等。腹腔注射：狗、貓、兔等較大動物肌肉注射：小動物常在大腿內側肌肉注