第一章-绪论与新兴的环境毒理科学讲述ppt课件.ppt

Environmental ToxicologyEnvironmental Toxicology主要参考杂志和书目主要参考杂志和书目主要参考杂志和书目主要参考杂志和书目参考杂志：参考杂志：1 1、卫生毒理学杂志、卫生毒理学杂志2 2、卫生研究、卫生研究3 3、中国公共卫生、中国公共卫生4 4、中国地方病学杂志、中国地方病学杂志5 5、中国地方病防治杂志、中国地方病防治杂志6 6、环境科学、环境科学7 7、环境科学学报、环境科学学报8 8、中华预防医学杂志、中华预防医学杂志参考书目：参考书目：1 1、环境毒理学环境毒理学，李建政，化学工业出版社，李建政，化学工业出版社2 2、环境毒理学环境毒理学，孔志明，南京大学出版社，孔志明，南京大学出版社3 3、环境毒理学环境毒理学，孟紫强，高等教育出版社，孟紫强，高等教育出版社4 4、生态毒理学原理与方法生态毒理学原理与方法，孟紫强，科学出版，孟紫强，科学出版 社社5 5、环境污染与人体健康环境污染与人体健康，石碧清，中国环境科，石碧清，中国环境科 学出版社学出版社环境毒理学的基本概念、机理，并重点介绍了土环境毒理学的基本概念、机理，并重点介绍了土壤环境毒理学、水环境毒理学、大气污染毒理学壤环境毒理学、水环境毒理学、大气污染毒理学等环境毒理学的分支学科，以及毒理学研究常见等环境毒理学的分支学科，以及毒理学研究常见的一些实验方法。的一些实验方法。环境毒理学环境毒理学环境毒理学环境毒理学教学内容教学内容教学内容教学内容本课程内容与重点本课程内容与重点以以介介质质为为分分类类依依据据 大大气气环环境境毒毒理理学学 水环境毒理学水环境毒理学 土土壤壤环环境境毒毒理理学学环境毒理学有机架构环境毒理学有机架构以以环环境境污污染染物物为为分分类类依据依据 重金属毒理学重金属毒理学 溶溶剂剂（石石油油）毒毒理理学学 农药毒理学农药毒理学 环境激素毒理学环境激素毒理学 环环境境电电离离（电电磁磁）辐辐射射 毒理学毒理学环环境境毒毒理理学学学学科科结结构构 环环境境毒毒理理学学理理论论 环环境境毒毒理理学学实实验验 环环境境毒毒理理学学应应用用环境毒理学理论环境毒理学理论 毒毒性性与与影影响响因素因素 一一般般毒毒性性与与评价评价 特特殊殊毒毒性性与与评价评价 安安全全与与健健康康评价评价环境毒理学环境毒理学 学习安排计划学习安排计划学习安排计划学习安排计划第一讲、绪论与新兴的环境毒理科学第一讲、绪论与新兴的环境毒理科学第二讲、污染物的环境生态行为第二讲、污染物的环境生态行为第三讲、化学污染物的毒性作用第三讲、化学污染物的毒性作用第四讲、物理性污染的毒性效应第四讲、物理性污染的毒性效应第五讲、土壤环境毒理学第五讲、土壤环境毒理学第六讲、水环境毒理学第六讲、水环境毒理学第七讲、大气污染毒理学第七讲、大气污染毒理学 第八讲、环境毒理学常用研究方法第八讲、环境毒理学常用研究方法第九讲、环境化学物的生态风险评价第九讲、环境化学物的生态风险评价第一章第一章 绪论与新兴的环境毒理科学绪论与新兴的环境毒理科学第一节第一节 环境毒理学概述环境毒理学概述 第二节第二节 环境毒理学研究对象、任务与内容环境毒理学研究对象、任务与内容第三节第三节 环境毒理学的研究方法环境毒理学的研究方法第四节第四节 环境毒理学发展与应用环境毒理学发展与应用 第五节第五节 环境毒理学展望环境毒理学展望第一节第一节 环境毒理学概述环境毒理学概述一、毒理学（一、毒理学（ToxicologyToxicology）毒理学：是研究物理、化学和生物因素，特别是毒理学：是研究物理、化学和生物因素，特别是化学因素化学因素对对生物机体生物机体的损害作用及其机理的科学。的损害作用及其机理的科学。环境毒理学：属于环境科学的范畴，也是生命科学和毒理学环境毒理学：属于环境科学的范畴，也是生命科学和毒理学的分支学科。的分支学科。环境毒理学：运用毒理学研究方法研究环境污染物，特别是环境毒理学：运用毒理学研究方法研究环境污染物，特别是化学污染物化学污染物对对生物有机体生物有机体，尤其是对，尤其是对人体人体的损害作用及其的损害作用及其机理的科学机理的科学。生态毒理学生态毒理学 毒理学的分支学科，着重研究自然的和人造的污染物对动毒理学的分支学科，着重研究自然的和人造的污染物对动物（包括人）、植物、微生物的整个生态系统的毒效应；物（包括人）、植物、微生物的整个生态系统的毒效应；生态毒理学是研究各种有毒有害因素，特别是环境污染物生态毒理学是研究各种有毒有害因素，特别是环境污染物对人类之外其他生物种类包括动物、植物和微生物等的损害作对人类之外其他生物种类包括动物、植物和微生物等的损害作用规律及防治措施的科学用规律及防治措施的科学。环境毒理学与生态毒理学的区别环境毒理学与生态毒理学的区别区别点区别点环境毒理学环境毒理学生态毒理学生态毒理学主要研究内容主要研究内容对人体健康的影响对人体健康的影响对生态系统健康的胁迫对生态系统健康的胁迫实验方法实验方法基于动物实验的观察基于动物实验的观察结果进行推论或对病结果进行推论或对病人进行实验观察以及人进行实验观察以及流行病学调查流行病学调查直接采用相应的植物、直接采用相应的植物、动物和微生物进行实验动物和微生物进行实验与观测与观测主要任务主要任务阐明环境毒物对人体阐明环境毒物对人体健康的影响及其机理健康的影响及其机理揭示环境毒物对生态系揭示环境毒物对生态系统及其不同组分的毒害统及其不同组分的毒害效应及其机理效应及其机理学科归属学科归属环境、医学环境、医学生态学生态学环境生态毒理学环境生态毒理学生态毒理学生态毒理学环境毒理学环境毒理学核心为非人类生核心为非人类生物，扩展到人类物，扩展到人类核心为环境污染核心为环境污染物对人的影响，物对人的影响，扩展到动植物扩展到动植物 环境生态毒理学环境生态毒理学 应用毒理学的观点和方法，研究环境污染物对非人类生应用毒理学的观点和方法，研究环境污染物对非人类生物乃至生态系统及其组成种群影响规律的一门科学。物乃至生态系统及其组成种群影响规律的一门科学。环境生态毒理学主要研究对象不仅包括生物个体的变化，环境生态毒理学主要研究对象不仅包括生物个体的变化，而且包括生物群体的改变；不仅研究环境化学污染物（简称而且包括生物群体的改变；不仅研究环境化学污染物（简称环境化学物）对某一种群的损害，而且研究环境化学物对生环境化学物）对某一种群的损害，而且研究环境化学物对生态系统的影响。态系统的影响。毒物：可进入生物机体，具有累积效应，干扰机体毒物：可进入生物机体，具有累积效应，干扰机体生理平衡生理平衡，导，导致其组织、器官或生理过程受到不良影响的致其组织、器官或生理过程受到不良影响的外源性物质外源性物质。（ToxinToxin：毒素，生物产生毒素，生物产生 （venom:venom:毒液）；毒液）；PoisonPoison：毒药，毒药，人工合成药物，有目的性；人工合成药物，有目的性；ToxicantToxicant：有毒物质，广义，不有毒物质，广义，不一定有目的性；一定有目的性；pollutant,chemicals,contaminant,pollutant,chemicals,contaminant,toxic substancetoxic substance）外源性化学物（外源性化学物（XenobioticsXenobiotics）：是一类是一类“外来生物活性物质外来生物活性物质”，又称外来化学物，以区别于代谢过程中形成的产物和中间，又称外来化学物，以区别于代谢过程中形成的产物和中间产物产物内源化学物。内源化学物。临床毒理学临床毒理学营养毒理营养毒理学学环境毒理学环境毒理学职业毒理学职业毒理学医药学医药学诊诊 断断 化化学学病理学病理学营养学营养学食品学食品学分分 析析 化化学学环环 境境 科科学学生态学生态学环环 境境 化化学学生理学生理学病理学病理学生生 物物 化化学学免疫学免疫学遗传学遗传学其它其它职业医职业医学学 毒毒 理理学学毒理学、环境毒理学与其它基础科学的联系毒理学、环境毒理学与其它基础科学的联系毒理学、环境毒理学与其它基础科学的联系毒理学、环境毒理学与其它基础科学的联系毒理学是典型的综合科学：毒理学是典型的综合科学：化学原化学原料料提取提取合成合成使用使用排放排放生物生物吸收吸收分布分布伤害伤害毒性毒性调控调控污染源污染源风险管理风险管理归趋归趋风险评价风险评价效应效应自然的生物与非生物转化自然的生物与非生物转化人畜排泄物人畜排泄物暴暴露露环境毒理学的基本组成环境毒理学的基本组成第二节第二节 环境毒理学研究对象、任务环境毒理学研究对象、任务 与内容与内容l由于环境污染物对人类之外的其他生物种类（包括动物、植由于环境污染物对人类之外的其他生物种类（包括动物、植物和微生物等）的损害日趋严重，地球上每天有物和微生物等）的损害日趋严重，地球上每天有100300100300个个物种遭灭绝，近物种遭灭绝，近50000km50000km2 2森林被破坏。森林被破坏。l环境毒理学研究已扩展到环境污染物对各种生物机体及其种环境毒理学研究已扩展到环境污染物对各种生物机体及其种群的损害作用规律及防治措施的范围。群的损害作用规律及防治措施的范围。l研究外源化学物对生物体损害作用及其机制的科学。研究外源化学物对生物体损害作用及其机制的科学。l环境污染物的种类繁多，环境污染物的种类繁多，主要包括三个方面的污染物：主要包括三个方面的污染物：物理性污染物理性污染 生物性污染生物性污染 化学性污染化学性污染 一、环境毒理学的研究对象一、环境毒理学的研究对象 游离辐射游离辐射 电磁辐射电磁辐射 噪声污染噪声污染 振动污染振动污染 温度（废热）温度（废热）物理性污染：物理性污染：n游离辐射游离辐射 种类种类背景辐射来源：宇宙射线、土壤岩石、人体内的背景辐射来源：宇宙射线、土壤岩石、人体内的 放射性同位素放射性同位素医用辐射来源：诊断用医用辐射来源：诊断用X X光机，核子医学、肿瘤光机，核子医学、肿瘤 照射照射职业上的暴露：非破坏性仪器检测、行李监测、职业上的暴露：非破坏性仪器检测、行李监测、核电厂操作、核武试爆、核电厂操作、核武试爆、研究用研究用 仪器仪器 游离辐射产生的问题游离辐射产生的问题急性暴露可引起皮肤、肠胃、造血系统异常，甚至死亡急性暴露可引起皮肤、肠胃、造血系统异常，甚至死亡长期低剂量辐射会破坏染色体或引起基因突变。长期低剂量辐射会破坏染色体或引起基因突变。n非游离辐射非游离辐射 紫外线紫外线来源：阳光、焊接、杀菌来源：阳光、焊接、杀菌可引起皮肤红肿、灼伤及皮肤癌可引起皮肤红肿、灼伤及皮肤癌焊接工可患角结膜炎及白内障焊接工可患角结膜炎及白内障 红外线红外线来源：具温度的物体来源：具温度的物体可引起皮肤及眼角膜等的热伤害可引起皮肤及眼角膜等的热伤害 微波微波可引起白内障及生殖系统危害可引起白内障及生殖系统危害 低频率电磁波低频率电磁波n温度温度 温度过低温度过低会造成体温降低、冻疮甚至死亡会造成体温降低、冻疮甚至死亡 温度过高温度过高热痉挛热痉挛热衰竭热衰竭热中风热中风目前存在的城市热岛效应目前存在的城市热岛效应城市热岛效应示意图城市热岛效应示意图城市热岛效应示意图城市热岛效应示意图n噪音噪音突发性噪音突发性噪音持续性噪音持续性噪音n振动振动局部性振动局部性振动全身性振动全身性振动n异常气压异常气压气压的变动可引起健康危害气压的变动可引起健康危害生物性污染：生物性污染：细菌细菌 病毒病毒 生物毒素生物毒素n各种生物毒素各种生物毒素颜色鲜艳颜色鲜艳有疣有疣有环有环有托有托不被虫咬不被虫咬毒蝇伞毒蝇伞毒蝇伞毒蝇伞墨汁鬼墨汁鬼墨汁鬼墨汁鬼伞伞伞伞豹斑毒伞豹斑毒伞豹斑毒伞豹斑毒伞白毒伞（极毒）白毒伞（极毒）白毒伞（极毒）白毒伞（极毒）化学性污染（化学性污染（外源性化学物外源性化学物）：）：农药农药 食品中的有毒成分食品中的有毒成分 药物药物 化妆品及洗涤剂化妆品及洗涤剂 金属金属 刺激性和窒息性气体刺激性和窒息性气体 天然毒素天然毒素 其他毒物其他毒物n农药农药有机磷酸酯类农药：磷酸酯类（敌敌畏、敌百虫）、硫代和有机磷酸酯类农药：磷酸酯类（敌敌畏、敌百虫）、硫代和二硫代磷酸酯（乐果、对硫磷）、磷酰胺和硫代磷酰胺（甲二硫代磷酸酯（乐果、对硫磷）、磷酰胺和硫代磷酰胺（甲胺磷、焦磷酸酯）。胺磷、焦磷酸酯）。甲脒类农药：杀螨剂、杀虫剂、杀真菌剂、除草剂、杀线虫甲脒类农药：杀螨剂、杀虫剂、杀真菌剂、除草剂、杀线虫剂等。剂等。拟除虫菊酯类农药拟除虫菊酯类农药氨基甲酸酯类农药：西维因、呋喃丹、异丙威、禾大壮。氨基甲酸酯类农药：西维因、呋喃丹、异丙威、禾大壮。其它农药：鞣化过程抑制剂、其它农药：鞣化过程抑制剂、GABAGABA受体抑制剂、细胞分裂抑受体抑制剂、细胞分裂抑制剂。制剂。n各种食品添加剂各种食品添加剂防腐剂：硼酸、甲酸、水杨酸、二碳酸酯、丙酸酯、苯甲酸、防腐剂：硼酸、甲酸、水杨酸、二碳酸酯、丙酸酯、苯甲酸、苯甲酸钠、山梨酸、对羟基苯甲酸酯。苯甲酸钠、山梨酸、对羟基苯甲酸酯。杀菌剂杀菌剂抗氧化剂抗氧化剂食用色素食用色素发色剂和漂白剂：亚硝酸钠、硝酸钠。发色剂和漂白剂：亚硝酸钠、硝酸钠。香精香料香精香料调味剂：谷氨酸钠、糖精调味剂：谷氨酸钠、糖精n药物药物 药物与毒物的差别主要在于剂量的差异。药物与毒物的差别主要在于剂量的差异。n化妆品与洗涤剂化妆品与洗涤剂 化妆品：造成经皮吸收的一般性危害；对皮肤产生原发刺化妆品：造成经皮吸收的一般性危害；对皮肤产生原发刺激；产生过敏性接触性皮炎；导致光敏性皮肤损害；一些有激；产生过敏性接触性皮炎；导致光敏性皮肤损害；一些有害物质具有诱变性和致癌性。害物质具有诱变性和致癌性。合成洗涤剂合成洗涤剂n重金属重金属 列在列在EPAEPA优先污染物表中的金属有优先污染物表中的金属有1212种：砷、铍、镉、铬、种：砷、铍、镉、铬、铜、铅、汞、镍、硒、银、铊及锌。铜、铅、汞、镍、硒、银、铊及锌。n有机溶剂有机溶剂有机实验常用有机实验常用n食品中的有毒成份食品中的有毒成份毒物的概念是相对的，任何化学物超过一定的剂量即成为毒物的概念是相对的，任何化学物超过一定的剂量即成为毒物。毒物。n军事毒物军事毒物l化化学学武武器器（chemical chemical weaponweapon）是是化化学学战战剂剂、化化学学弹弹药药及及其其施施放器材的合称。放器材的合称。l化化学学战战剂剂（chemical chemical warfare warfare agentsagents，CWACWA）或或简简称称毒毒剂剂：军军事事对对抗抗中中用用以以杀杀伤伤对对方方有有生生力力量量、牵牵制制和和扰扰乱乱对对方方军军事事行行动的有毒物质的统称。动的有毒物质的统称。l化化学学弹弹药药（chemical chemical munitionsmunitions）：装装填填有有CWACWA的的弹弹药药，合合称称为化学弹药。为化学弹药。化化学学武武器器大大规规模模使使用用始始于于第第一一次次世世界界大大战战。使使用用的的毒毒剂剂有有氯氯气气、光光气气、双双光光气气、二二苯苯氯氯胂胂、氢氢氰氰酸酸、芥芥子子气气等等多多达达4040余余种种，毒毒剂剂用用量量达达1212万万吨吨，伤伤亡亡人人数数约约130130万万，占占战战争争伤伤亡亡总总人人数的数的4.64.6。第第二二次次世世界界大大战战全全面面爆爆发发前前，意意大大利利侵侵略略阿阿比比西西尼尼亚亚时时首首次次使用芥子气和光气。使用芥子气和光气。哈哈伯伯法法固固氮氮法法的的发发明明者者德德国国科科学学家家哈哈伯伯，在在研研发发毒毒气气炮炮弹弹的的时时候候，得得出出著著名名哈哈伯伯定定理理，即即暴暴露露于于低低浓浓度度毒毒气气氛氛围围所所导导致致的的毒毒性性同同高高浓浓度度毒毒气气短短时时间间暴暴露露的的毒毒性性之之间间存存在在的的某某种种联联系系（半经验公式）。（半经验公式）。20052005年年5 5月月1 1日，越南胡志明市，日，越南胡志明市，4 4岁的岁的Nguyen Xuan MinhNguyen Xuan Minh。l美国在越战中将包括橙剂美国在越战中将包括橙剂(Agent Orange)(Agent Orange)在内的脱叶剂广泛用在内的脱叶剂广泛用于军事目的，导致越南出现很多残疾儿童。于军事目的，导致越南出现很多残疾儿童。二、环境毒理学的研究任务二、环境毒理学的研究任务1.1.主要任务：研究环境污染物对人体的损害作用及主要任务：研究环境污染物对人体的损害作用及 其机理，探索环境污染物对人类健其机理，探索环境污染物对人类健康康 损害的早期检测指标和生物标记，损害的早期检测指标和生物标记，从从 而为制定环境卫生标准和防治环境而为制定环境卫生标准和防治环境污污 染对人体健康的危害提供理论依据染对人体健康的危害提供理论依据和和 措施。措施。2.2.最终任务：保护地球生物圈内包括人类在内的各最终任务：保护地球生物圈内包括人类在内的各 种生物的生存和持续健康的发展。种生物的生存和持续健康的发展。三、环境毒理学的研究内容三、环境毒理学的研究内容l环境毒理学的概念、理论和方法；环境毒理学的概念、理论和方法；l环境化合物在生物体内的吸收、分布、转化和排除规律，及环境化合物在生物体内的吸收、分布、转化和排除规律，及对生物体的一般毒性作用与机理；对生物体的一般毒性作用与机理；l环境化学物及其转化产物对生物体的致突变、致癌变、致畸环境化学物及其转化产物对生物体的致突变、致癌变、致畸变等特殊毒性作用与机理；变等特殊毒性作用与机理；l环境污染物的毒性评定方法，包括急性、亚急性和慢性毒性环境污染物的毒性评定方法，包括急性、亚急性和慢性毒性试验，代谢试验，蓄积试验，繁殖试验、迟发神经毒试验，试验，代谢试验，蓄积试验，繁殖试验、迟发神经毒试验，以及各项致突变试验、致癌试验及致畸变试验等；以及各项致突变试验、致癌试验及致畸变试验等；l各种环境污染物对生物体损害作用的早发现、早防治的理论、各种环境污染物对生物体损害作用的早发现、早防治的理论、方法和措施。方法和措施。四、环境毒理学的研究目标四、环境毒理学的研究目标l研究环境污染物对人体健康的可能危害及其剂量研究环境污染物对人体健康的可能危害及其剂量反应关系，反应关系，进行毒性和安全性评价。进行毒性和安全性评价。毒性试验采用在现实中不可能有的高浓度、大剂量、强制毒性试验采用在现实中不可能有的高浓度、大剂量、强制性给予剂量，不存在绝对安全的物质。任何物质、不加限性给予剂量，不存在绝对安全的物质。任何物质、不加限制就可能是毒物。制就可能是毒物。发现毒性并不是研究目的，而弄清不能出现毒性的条件，发现毒性并不是研究目的，而弄清不能出现毒性的条件，例如推算最大无作用量，才具有真正的价值。例如推算最大无作用量，才具有真正的价值。从这一点上讲，环境毒理学的研究和安全学的研究有着密从这一点上讲，环境毒理学的研究和安全学的研究有着密切联系。切联系。仅就毒理学本身而言，不能进行利益仅就毒理学本身而言，不能进行利益危险的评价，但提危险的评价，但提供关于生物体健康危险度的资料是毒理学的任务。供关于生物体健康危险度的资料是毒理学的任务。l 阐明环境污染物毒作用机理及影响其毒作用的各种因素，探阐明环境污染物毒作用机理及影响其毒作用的各种因素，探索环境污染物对生物体健康损害的早期检测指标。索环境污染物对生物体健康损害的早期检测指标。早预防、早发现、早治疗。早预防、早发现、早治疗。l为制定环境标准、环境卫生标准，为预防、治疗环境污染物为制定环境标准、环境卫生标准，为预防、治疗环境污染物中毒提供科学依据。中毒提供科学依据。第三节第三节 环境毒理学的研究方法环境毒理学的研究方法1.1.整体试验：在整体动物中进行的体内实验；整体试验：在整体动物中进行的体内实验；2.2.体外试验：在植物、微生物、动物（非哺乳动物和哺乳动体外试验：在植物、微生物、动物（非哺乳动物和哺乳动物）进行器官、组织、细胞、亚细胞、分子水平的试验。物）进行器官、组织、细胞、亚细胞、分子水平的试验。3.3.调查研究：以已有试验结果、已有知识为基础，采用医学调查研究：以已有试验结果、已有知识为基础，采用医学流行病学的调查方法流行病学的调查方法（1 1）整体试验）整体试验u 也称体内动物实验。一般采用的实验动物有大鼠、也称体内动物实验。一般采用的实验动物有大鼠、小鼠、家兔、豚鼠、仓鼠、狗、猴等哺乳类动小鼠、家兔、豚鼠、仓鼠、狗、猴等哺乳类动 物，根据研究目的也可采用鸟类、昆虫、鱼类及物，根据研究目的也可采用鸟类、昆虫、鱼类及 其他水生生物等。其他水生生物等。u 整体动物实验不仅可以反映环境污染物的综合生整体动物实验不仅可以反映环境污染物的综合生 物学效应，而且可以反映在动物整体状态下环境物学效应，而且可以反映在动物整体状态下环境 污染物的各种生物学效应。污染物的各种生物学效应。u 按照染毒时间的长短可分为急性、亚急性（亚慢按照染毒时间的长短可分为急性、亚急性（亚慢 性）和慢性毒性实验；按照实验目的的不同可分性）和慢性毒性实验；按照实验目的的不同可分 为繁殖试验、蓄积试验、代谢试验及为繁殖试验、蓄积试验、代谢试验及“三致三致”试验试验 （致癌变、致畸变和致突变试验）。（致癌变、致畸变和致突变试验）。l动物模型选择的依据：动物模型选择的依据：（1 1）动物模型对于一定环境因子的反应尽可能与目）动物模型对于一定环境因子的反应尽可能与目 标生物的反应相近。标生物的反应相近。（2 2）具有经济可行性。）具有经济可行性。实验动物（实验动物（laboratory animallaboratory animal）：）：指经人工培育，对其携带指经人工培育，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。究的动物。狗狗小鼠小鼠大鼠大鼠兔兔豚鼠豚鼠仓鼠仓鼠印度芥菜印度芥菜-Se-Se遏蓝菜遏蓝菜-Cd-CdAsAs长萼堇菜长萼堇菜-Zn-Zn1 1实实验验动动物物和和人人对对外外源源化化学学物物的的反反应应敏敏感感性性不不同同，有有时时甚甚至至存存在着质的差别；在着质的差别；2 2高剂量向低剂量外推的不确定性；高剂量向低剂量外推的不确定性；3 3小数量实验动物到大量人群外推的不确定性；小数量实验动物到大量人群外推的不确定性；4 4 成年健康动物向年老体弱及患病个体外推的不确定性。成年健康动物向年老体弱及患病个体外推的不确定性。实验动物毒理学实验外推到人群接触安全性时存在的不确实验动物毒理学实验外推到人群接触安全性时存在的不确定性定性1 1 化学物在实验动物产生的作用，可以外推于人。化学物在实验动物产生的作用，可以外推于人。基本假设基本假设 人是最敏感的动物物种；人是最敏感的动物物种；人和实验人和实验 动物的生物学过程与体重（或体表面积）相关。动物的生物学过程与体重（或体表面积）相关。2 2实验动物必须暴露于高剂量，这是发现对人潜在实验动物必须暴露于高剂量，这是发现对人潜在 危害的必需的和可靠的方法。危害的必需的和可靠的方法。3 3成年的健康成年的健康(雄性和雌性未孕雄性和雌性未孕)实验动物和人可能实验动物和人可能 的暴露途径基本一致。的暴露途径基本一致。环境毒理学试验基本原则环境毒理学试验基本原则（2 2）体外试验）体外试验u可采用器官灌流技术，将受试化学物经过血管流经特定的脏可采用器官灌流技术，将受试化学物经过血管流经特定的脏器，观察环境污染物在脏器内的代谢转化和毒性作用器，观察环境污染物在脏器内的代谢转化和毒性作用u也可以将某个脏器从体内取出再制成原代游离细胞，进行环也可以将某个脏器从体内取出再制成原代游离细胞，进行环境污染物对细胞毒性作用的研究。境污染物对细胞毒性作用的研究。u还可以利用在体外经过多次传代的细胞株，例如，还可以利用在体外经过多次传代的细胞株，例如，HeLaHeLa细胞、细胞、CHOCHO细胞、细胞、V79V79细胞等对外来化学物进行一般毒性和特殊毒性细胞等对外来化学物进行一般毒性和特殊毒性研究。研究。u采用离心技术，可将细胞器或其组分，例如，内质网、线粒采用离心技术，可将细胞器或其组分，例如，内质网、线粒体等分离纯化，研究环境污染物对这些亚细胞组分的毒性作体等分离纯化，研究环境污染物对这些亚细胞组分的毒性作用。用。n典型细胞株典型细胞株HeLaHeLa细胞细胞:子宫颈癌细胞，用作癌症研究，不限次分裂，用来研子宫颈癌细胞，用作癌症研究，不限次分裂，用来研究细胞信号转导，由正常子宫颈细胞究细胞信号转导，由正常子宫颈细胞 被一种人类乳突状瘤被一种人类乳突状瘤病毒转型成癌细胞；病毒转型成癌细胞；CHOCHO细胞细胞:中国仓鼠卵巢细胞，生物工程广泛使用的细胞，用于中国仓鼠卵巢细胞，生物工程广泛使用的细胞，用于疾病治疗预防；疾病治疗预防；V79:V79:中国仓鼠肺细胞；中国仓鼠肺细胞；动物试验动物试验体内试验体内试验体外试验体外试验一般毒性一般毒性试验试验特殊毒性特殊毒性试验试验微生物微生物试验试验哺乳动物哺乳动物试验试验急性毒性急性毒性亚急性毒性亚急性毒性亚慢性毒性亚慢性毒性慢性毒性慢性毒性致突变致突变致癌致癌致畸致畸致突变致突变器官水平器官水平组织水平组织水平细胞水平细胞水平亚细胞水平亚细胞水平分子水平分子水平 目的？目的？毒性评价毒性评价毒性评价毒性评价n为了评价一种化学物质对生物的潜在危害，需要建立化学暴为了评价一种化学物质对生物的潜在危害，需要建立化学暴露与生物个体及群体损害的可重复验证的定量关系。露与生物个体及群体损害的可重复验证的定量关系。l l 剂量剂量-反应反应 毒性生物测试毒性生物测试 p将有代表性的生物群体在一定时间内暴露于一系列的化学物将有代表性的生物群体在一定时间内暴露于一系列的化学物质浓度中，然后记录反应情况或终点。质浓度中，然后记录反应情况或终点。急性毒性生物测试急性毒性生物测试亚急性（慢性）毒性生物测试亚急性（慢性）毒性生物测试人体观察人体观察(Human Toxicology)(Human Toxicology)临床毒理学临床毒理学 通过中毒事故的处理和治疗通过中毒事故的处理和治疗人体志愿者试验：低浓度、短时间、轻度、可逆人体志愿者试验：低浓度、短时间、轻度、可逆（3 3）流行病学调查与生物调查）流行病学调查与生物调查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污染物毒理作用的预测或假设，选用适当的观察指标，对境污染物毒理作用的预测或假设，选用适当的观察指标，对接触该环境污染物的人群进行调查，分析环境污染与人群健接触该环境污染物的人群进行调查，分析环境污染与人群健康损害的关系。康损害的关系。环境污染物对动物、植物及微生物群体的损害，也可通过生环境污染物对动物、植物及微生物群体的损害，也可通过生物调查的方法进行研究。物调查的方法进行研究。实验技术或手段：实验技术或手段：不同学科：不同学科：化学的化学的 生物的生物的 生物化学的生物化学的 分子生物学的分子生物学的不同水平：不同水平：器官水平器官水平 细胞水平细胞水平 亚细胞水平亚细胞水平 分子水平分子水平致癌作用（致癌作用（DNADNA损伤、致突变作用）损伤、致突变作用）遗传毒性测试、染色体研究、受体遗传毒性测试、染色体研究、受体 研究方法研究方法 流行病学研究流行病学研究 受控的临床研究受控的临床研究 毒理毒理学体内试验学体内试验 毒理学体外试验毒理学体外试验优点优点 真实的暴露条件真实的暴露条件 规定的限定暴露条件规定的限定暴露条件 易于控制暴露条件易于控制暴露条件 影响因素少，易于控影响因素少，易于控 在各化学物之间发生相在各化学物之间发生相 在人群中测定反应在人群中测定反应 能测定多种效应能测定多种效应 制制 互作用互作用 对某组人群对某组人群(如哮喘如哮喘)能评价宿主特征的作用能评价宿主特征的作用 可进行某些深入的研可进行某些深入的研 测定在人群的作用测定在人群的作用 的研究是有力的的研究是有力的 (如：如：性别、年龄、遗性别、年龄、遗 究究(如：机制，代谢如：机制，代谢)表示全部的人敏感性表示全部的人敏感性 能测定效应的强度能测定效应的强度 传传特征等和其他调控因特征等和其他调控因 人力物力花费较少人力物力花费较少 素饮素饮食等食等)能评能评价机制价机制缺点缺点 耗资、耗时多耗资、耗时多 耗资多耗资多 动物暴露与人暴露相关动物暴露与人暴露相关 不能全面反映毒作用不能全面反映毒作用 多为回顾性，无健康多为回顾性，无健康 较低浓度和较短时较低浓度和较短时 的不确定性的不确定性 不能作为毒性评价和不能作为毒性评价和 保护保护 间的暴露间的暴露 受受控的饲养条件与人的控的饲养条件与人的 危险性评价的最后依危险性评价的最后依 难以确定暴露，有混杂难以确定暴露，有混杂 限于较少量的人群限于较少量的人群 实际情况不一致实际情况不一致 据据 暴露问题暴露问题 (一般一般50)50)暴暴露的浓度和时间的模露的浓度和时间的模 难以观察慢性毒作用难以观察慢性毒作用 可检测的危险性增加必可检测的危险性增加必 限于暂时、微小、限于暂时、微小、式显著地不同于人群的式显著地不同于人群的 需达到需达到2 2倍以上倍以上 可逆的效应可逆的效应 暴暴露露 测定指标较粗测定指标较粗(发病率，发病率，一般不适于研究最一般不适于研究最 死亡率死亡率)敏感的人群敏感的人群 毒理学研究方法的优缺点毒理学研究方法的优缺点毒理学研究方法的优缺点毒理学研究方法的优缺点第四节第四节 环境毒理学发展与应用环境毒理学发展与应用 l l 发展历程及其趋势发展历程及其趋势发展历程及其趋势发展历程及其趋势1 1、经典毒理学、经典毒理学 生态毒理学生态毒理学 环境毒理学环境毒理学2 2、发展趋势、发展趋势经典毒理学，主要考虑有毒物质对个体水平的毒效应，而且经典毒理学，主要考虑有毒物质对个体水平的毒效应，而且多集中在人类。多集中在人类。生态毒理学，生态毒理学，“毒理学的分支学科，着重研究自然的和人造毒理学的分支学科，着重研究自然的和人造的污染物对动物（包括人）、植物、微生物的整个生态系统的污染物对动物（包括人）、植物、微生物的整个生态系统的毒效应。的毒效应。”1 1）研究毒物是如何流入环境的，以及它们的迁移转化方式。）研究毒物是如何流入环境的，以及它们的迁移转化方式。2 2）研究生物体可能暴露在什么样的和多大剂量的毒物下。）研究生物体可能暴露在什么样的和多大剂量的毒物下。l环境毒理学，集经典毒理学和生态毒理学，环境毒理学，集经典毒理学和生态毒理学，随着社会和随着社会和政治关注、分析检测技术的进步而发展政治关注、分析检测技术的进步而发展l萌芽萌芽 50005000前前(3000-2000 B.C)(3000-2000 B.C)l有文字记载约有文字记载约35003500年历史年历史l1500 B.C1500 B.C古埃及医书中已记载古埃及医书中已记载Pb(Pb(铅铅)、Cu(Cu(铜铜)、As(As(砷砷)等有等有毒物质毒物质 l我国明朝初的我国明朝初的本草纲目本草纲目等也记载了等也记载了 有关毒物。如砒石、有关毒物。如砒石、钩吻、乌头、番木鳖等钩吻、乌头、番木鳖等一、古代与中世纪毒理学一、古代与中世纪毒理学主要反映在两个方面主要反映在两个方面1.1.在实践中逐渐积累了用天然毒物治在实践中逐渐积累了用天然毒物治 疗疾病和疗疾病和 解救中毒的经验解救中毒的经验；2.2.被识别和发现的各种自然毒物也被被识别和发现的各种自然毒物也被 用于狩猎、战争冲突和用于狩猎、战争冲突和谋杀谋杀。毒芹毒芹木著木著中国古代著名毒药中国古代著名毒药(图图)断肠草断肠草 鹤顶红鹤顶红 信石信石 见血封喉见血封喉 乌头乌头 l产业革命前产业革命前由于社会上中毒、误服由于社会上中毒、误服法医毒理学法医毒理学化学药物的合成化学药物的合成药物毒理学药物毒理学毒理学试验研究始于毒理学试验研究始于1616世纪，由世纪，由Paracelsus Paracelsus 奠定基础奠定基础 l产业革命后产业革命后(19(19世纪世纪)职业中毒职业中毒工业毒理学工业毒理学二、启蒙时代毒理学二、启蒙时代毒理学瑞典科学家瑞典科学家ParacelsusParacelsus对毒理学理论的主要贡献对毒理学理论的主要贡献 n提出了毒物是化学物的概念；提出了毒物是化学物的概念；n检测生物体对化学物的反应需进行实验观察和研究；检测生物体对化学物的反应需进行实验观察和研究；n应注意区别治疗作用和毒性作用；应注意区别治疗作用和毒性作用；n治疗作用和毒性作用同是化学物的特性，两者有时难以区分。治疗作用和毒性作用同是化学物的特性，两者有时难以区分。All substances are poisons,there is none which is not All substances are poisons,there is none which is not a poison.The right dose differentiates a poison and a poison.The right dose differentiates a poison and remedy.No substance is a poison by itself.It is the remedy.No substance is a poison by itself.It is the dose that makes a substance a poison.dose that makes a substance a poison.Paracelsus(1499-1541),the Renaissance Paracelsus(1499-1541),the Renaissance“Father of ToxicologyFather of Toxicology”.瑞士医学家瑞士医学家ParacelsusParacelsus提出提出“药物与毒物的区别在于剂量药物与毒物的区别在于剂量”，首先提出了剂量首先提出了剂量-反应关系。反应关系。毒物分析方法的早期发展毒物分析方法的早期发展l Marsh Marsh，18361836，提出了测砷方法，提出了测砷方法l Reinsh Reinsh，18411841，提出分离和测定汞和砷的方法，提出分离和测定汞和砷的方法l Mi Scherlich Mi Scherlich，18551855，检出和鉴定磷，检出和鉴定磷毒作用机理的早期研究毒作用机理的早期研究l F.Magendie,1809 F.Magendie,1809，研究箭毒、吐根碱、番木碱的作用机理，研究箭毒、吐根碱、番木碱的作用机理l C.Bernard C.Bernard，18501850，发现一氧化碳与血红蛋白结合，发现了箭，发现一氧化碳与血红蛋白结合，发现了箭毒毒 的作用部位的作用部位解毒剂的发明及新毒剂的应用解毒剂的发明及新毒剂的应用l R.A.Petera,1945 R.A.Petera,1945，发现，发现BALBAL是砷的特效解毒剂是砷的特效解毒剂l 陈克恢，陈克恢，19341934，提出亚硝酸盐及硫代硫酸钠联用作为氰化物的，提出亚硝酸盐及硫代硫酸钠联用作为氰化物的 解毒剂解毒剂lP.MiilerP.Miiler，19441944，发明，发明DDTDDT等有机氯杀虫剂等有机氯杀虫剂l G.Schader G.Schader，19521952，合成有机磷化合物，合成有机磷化合物 三、近代毒理学简介三、近代毒理学简介1818世纪下半叶，西班牙人世纪下半叶，西班牙人OrfilaOrfila对当时认为有毒的物质用狗做对当时认为有毒的物质用狗做实验加以验证，成为实验毒理学的先例。实验加以验证，成为实验毒理学的先例。之后的之后的100100多年，应用各种基础学科，提出了各种假说并进行测多年，应用各种基础学科，提出了各种假说并进行测试，初步形成了毒理学的理论，现代毒理学开始发展。试，初步形成了毒理学的理论，现代毒理学开始发展