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1、关于污染物的生物效应检测(2)第一页，讲稿共二十六页哦 要求:n掌握污染物的生物测试和测试方法的基掌握污染物的生物测试和测试方法的基本概念，污染物毒性的基本参数。本概念，污染物毒性的基本参数。n了解了解三致效应检测（自学）三致效应检测（自学），分子和细，分子和细胞水平检测，微宇宙法。胞水平检测，微宇宙法。第二页，讲稿共二十六页哦n一、一、生物测试生物测试（Bioassay）指指系系统统地地利利用用生生物物的的反反应应测测定定一一种种或或多多种种污污染染物物或或环环境境因因素素单单独独或或联联合合存在时，所导致存在时，所导致影响或危害影响或危害。n生物反应：分子、细胞、组织、器官、个生物反应：分
2、子、细胞、组织、器官、个体、种群、群落一生态系统。体、种群、群落一生态系统。水污染：毒性试验（水污染：毒性试验（Toxicity Test）大气污染：植物人工熏气（大气污染：植物人工熏气（Artificial Fumigation for Plant）。）。第一节第一节 生物测试及方式生物测试及方式第三页，讲稿共二十六页哦如，与理化检测相比，水污染生物测试可获？如，与理化检测相比，水污染生物测试可获？n 环境环境状况对水中状况对水中生命的适合度生命的适合度。n 各各种种环环境境因因素素如如DO、pH、T、盐盐度度、混混浊浊度度等等对对水中生命的水中生命的有利及不利浓度或强度有利及不利浓度或强度
3、。n 环境因素环境因素对于对于废物毒性废物毒性影响。影响。n 废物废物对某一被测试生物种对某一被测试生物种毒性毒性。n 水生水生生物生物对污染物相对对污染物相对敏感性敏感性。n 废水所应处理的程度，及废水处理方法的有效程度。废水所应处理的程度，及废水处理方法的有效程度。n 允许废水排放量和污染物排放浓度。允许废水排放量和污染物排放浓度。n 水质标准、对废水的要求和排放许可之间的一致性。水质标准、对废水的要求和排放许可之间的一致性。第四页，讲稿共二十六页哦生物测试意义：生物测试意义：n监测环境质量监测环境质量变化变化n确定单一污染物确定单一污染物安全浓度安全浓度n研究多种污染物的联合作用的研究多
4、种污染物的联合作用的生物效应生物效应n制制定定污污染染物物或或工工业业废废水水排排放放标标准准、环环境境质量标准质量标准n污污染染物物的的生生态态风风险险评评价价（Ecological Risk Assessment）。）。第五页，讲稿共二十六页哦 二、生物测试的方式二、生物测试的方式n（一）生物测试的分类（一）生物测试的分类n根据根据经历时间经历时间：短期、中期和长期测试：短期、中期和长期测试方式。方式。n根据根据所测试生物效应性质所测试生物效应性质：毒性试验、：毒性试验、积累试验、行为试验、积累试验、行为试验、“三致三致”（致癌、（致癌、致畸、致突变）试验、致畸、致突变）试验、DNA损伤试
5、验等。损伤试验等。第六页，讲稿共二十六页哦1短期生物测试短期生物测试n短期的生物测试短期的生物测试（Short Term Bioassay）被测试）被测试生物在生物在短时间内暴露于高浓度短时间内暴露于高浓度污染物下，测定污染污染物下，测定污染物对生物机体影响。物对生物机体影响。n测定：测定：半数致死浓度半数致死浓度（LC50）或半数抑制浓度或半数抑制浓度（IC50）或半数效应浓度或半数效应浓度（EC50）。n意义：意义：指示中期或长期指示中期或长期试验时所应使用毒物浓度；试验时所应使用毒物浓度；快快速估计速估计污染物毒性、评定不同毒物或废物对某种生污染物毒性、评定不同毒物或废物对某种生物的相对
6、毒性或评定不同生物对不同的条件如温度、物的相对毒性或评定不同生物对不同的条件如温度、pH的相对敏感性等实用。的相对敏感性等实用。n藻类藻类72h，水蚤类，水蚤类 48h、鱼类、鱼类 96h，其最长，其最长不超过不超过8d。第七页，讲稿共二十六页哦2中期生物测试中期生物测试n中中期期生生物物测测试试（Intermediate Term Bioassay）是是介介于于短短期期和和长长期期之之间间的的一一类生物测试。类生物测试。n8d-90d中期。中期。n分静止式和流动式，多数采用流动式。分静止式和流动式，多数采用流动式。第八页，讲稿共二十六页哦3长期生物测试长期生物测试n长长期期生生物物测测试试（
7、Long Term Bioassays）低低浓浓度度污污染染物物下下，暴暴露露时时间间要要尽尽可可能能长长达达受受试试生生物物整整个个生生活史活史，又称全部生活史生物测试。，又称全部生活史生物测试。n目目的的：持持续续情情况况下下不不造造成成有有害害效效应应的的毒毒物物最最大大浓浓度度或或最最大大允允许许毒毒物物浓浓度度（MATC）。其其间间包包括括毒毒物物对对生生长长、生生殖殖、有有性性生生殖殖产产物物的的发发育育、成成熟熟、产产卵卵、孵孵卵卵的的成成功功性性、幼幼体体的的成成活活（Survival）、不不同同生生命命阶阶段段的的生生长长与与存存活活、以以及及对对畸畸形形、行行为为和和生生物
8、物积积累累等的影响。等的影响。n只采用流动式。只采用流动式。第九页，讲稿共二十六页哦（二）受试生物的选择（二）受试生物的选择n敏感性敏感性。n广泛地理分布和足够数量。广泛地理分布和足够数量。n生态系统的重要组成，有生态学价值。生态系统的重要组成，有生态学价值。n 实验室内易于培养和繁殖。实验室内易于培养和繁殖。n 具丰富生物学背景资料。具丰富生物学背景资料。n 对对试试验验毒毒物物或或因因子子的的反反应应能能够够被被测测定定，并并具具有有一套标准的测定方法或技术。一套标准的测定方法或技术。n 具具重重要要经经济济、旅旅游游价价值值，应应考考虑虑与与人人类类食食物物链链的的联系。联系。第十页，讲
9、稿共二十六页哦 三三、生物测试的标准化、生物测试的标准化 n美国试验和材料学会（美国试验和材料学会（ASTM），经济合），经济合作发展组织（作发展组织（OECD），美国国家环保局），美国国家环保局（USEPA）。）。n1991.9.14颁布、颁布、1992.8.1实施实施水水质物质对蚤类（大型蚤）急性毒性测定质物质对蚤类（大型蚤）急性毒性测定方法（方法（GBT13266一一91）水质物质对淡水鱼（斑马鱼）急性毒性水质物质对淡水鱼（斑马鱼）急性毒性测定方法（测定方法（GB/T l326791）。第十一页，讲稿共二十六页哦第二节第二节 一般毒性试验一般毒性试验 一、毒性试验常用参数一、毒性试验常用
10、参数1、致致死死剂剂量量或或致致死死浓浓度度（Lethal Dese，LD或或 Lethal Concentration，LC）；表表示示一一次次染染毒毒后后引引起起受受试试动动物物死死亡的剂量或浓度。亡的剂量或浓度。n绝绝对对致致死死剂剂量量或或浓浓度度（LD100、LC100）：表表示示一一群群动动物全部死亡的最低剂量或浓度。物全部死亡的最低剂量或浓度。n 半半数数致致死死剂剂量量或或浓浓度度（LD50、LC50。）：能能引引起起一一群群动物的动物的50死亡的最低剂量或浓度。死亡的最低剂量或浓度。n 最最小小致致死死剂剂量量或或浓浓度度（MLD，MLC），能能使使一一群群动动物物中中仅有个
11、别死亡的最高剂量或浓度。仅有个别死亡的最高剂量或浓度。n最最大大耐耐受受剂剂量量或或浓浓度度（LDO，LCD）：能能使使一一群群动动物物虽虽然发生严重中毒，但全部存活无一死亡的最高剂量或浓度。然发生严重中毒，但全部存活无一死亡的最高剂量或浓度。第十二页，讲稿共二十六页哦2、最最大大无无作作用用剂剂量量（Maximum NoEffect LeveD：n化化学学物物在在一一定定时时间间内内，按按一一定定方方式式与与机机体体接接触触，按按一一定定的的检检测测方方法法或或观观察察指指标标，不不能能观观察察到到任任何何损损害害作作用用的最高剂量的最高剂量。n评定外来化合物毒性作用，制订：评定外来化合物毒
12、性作用，制订：n人人体体每每日日容容许许摄摄入入量量（AccePtable Daily Intake，ADI）：人人类类终终生生每每日日摄摄入入该该外外来来化化学学物物对对人人体体不不致致引引起起任任何何损害作用的剂量损害作用的剂量n最最高高容容许许浓浓度度（Maximum Allowable Concentration，MA）：某某一一环环境境污污染染物物可可以以在在环环境境中中存存在在而而不不致致对对人人体造成任何损害作用的浓度体造成任何损害作用的浓度第十三页，讲稿共二十六页哦 3、最小有作用剂量、最小有作用剂量（Minirnal Effect level）：n能能使使机机体体发发生生某某
13、种种异异常常变变化化所所需需的的最最小小剂剂量量。一一般般略略高高于于最最大大无无作作用用剂剂量量，亦亦称称中中毒阈剂量毒阈剂量（Threshod Devel）。第十四页，讲稿共二十六页哦4、毒毒作作用用带带(Toxic Effect Zone)：综综合合评评价价外外来来化化合合物物危险性指标。急性毒性作用带和慢性毒性作用带。危险性指标。急性毒性作用带和慢性毒性作用带。n 急性毒性作用带急性毒性作用带=半数致死量半数致死量/急性毒性最小有作用剂量急性毒性最小有作用剂量 此比值愈大，此种外来化合物引起死亡的危险性就愈小。此比值愈大，此种外来化合物引起死亡的危险性就愈小。n 慢慢性性毒毒作作用用带
14、带=急急性性毒毒性性最最小小有有作作用用剂剂量量/慢慢性性毒毒性性最最小小有有作作用用剂量剂量 这一比值愈大，表明引起慢性毒性中毒的可能性愈大；这一比值愈大，表明引起慢性毒性中毒的可能性愈大；第十五页，讲稿共二十六页哦5、半半数数效效应应浓浓度度（EC50）：是指能引起 50受试生物的某种效应变化的浓度。通常指非死亡效应。6、半半数数抑抑制制浓浓度度（IC50）：引起受试生物的某种效应50抑制的浓度。第十六页，讲稿共二十六页哦 毒性分级毒性分级:P102:P102，表，表第十七页，讲稿共二十六页哦二、急性毒性实验二、急性毒性实验n急急性性毒毒性性实实验验（Acute Toxicity Test
15、）：研研究究物物质质大大剂剂量量一一次次染染毒毒或或24小小时时多多次次染毒染毒动物所引起的毒性实验。动物所引起的毒性实验。n目的：短期了解该物质毒性大小。目的：短期了解该物质毒性大小。n哺乳、水生（鱼、水蚤、藻类）、蚯蚓哺乳、水生（鱼、水蚤、藻类）、蚯蚓参照美国公共卫生协会编著参照美国公共卫生协会编著水和废水标准检验法水和废水标准检验法（中译本（中译本，15版，中国建筑工业出版社，版，中国建筑工业出版社，1985）参照参照中国环境监测总站等编中国环境监测总站等编环境监测技术规范环境监测技术规范（第四册，生物（第四册，生物监测（水环境部分）监测（水环境部分），国家环保局出版，国家环保局出版，1
16、986）第十八页，讲稿共二十六页哦三、亚慢性和慢性毒性试验三、亚慢性和慢性毒性试验n 亚慢慢性性毒毒性性试试验验（Subchronic Toxicity Test）是是在在相相当当于于动动物物生生命命周周期期的的1/30或或1/201/20时时间间内内使使动动物物每每日日或或反反复复多多次次接接触触受受试试物物的的毒毒性性实实验。验。n目目的的：对对主主要要毒毒作作用用、靶靶器器官官、最最大大无无作作用用剂量或中毒阈剂量作出估计。剂量或中毒阈剂量作出估计。第十九页，讲稿共二十六页哦四四、蓄积毒性试验、蓄积毒性试验 n低于中毒阈剂量低于中毒阈剂量的外来化合物，反复多的外来化合物，反复多次地与机体
17、次地与机体持续接触持续接触，经一定时间后使，经一定时间后使机体出现明显的中毒表现，即为蓄积毒机体出现明显的中毒表现，即为蓄积毒性作用性作用（Cumulative Toxicity Action）。第二十页，讲稿共二十六页哦第三节第三节 生物的分子和细胞生物的分子和细胞 水平检测水平检测 n测测定定周周期期短短、灵灵敏敏，可可对对化化学学品品筛筛选选及及其其环环境境影影响预测。响预测。指标：指标：n加合物测定：加合物测定：DNA加合物，蛋白质加合物加合物，蛋白质加合物n一般代谢酶的活性测定：一般代谢酶的活性测定：AChE,ATPasen解毒系统酶类诱导作用的检测解毒系统酶类诱导作用的检测:MFO
18、n抗氧化防御系统检测抗氧化防御系统检测:Ct第二十一页，讲稿共二十六页哦第四节第四节 生物致突变、致畸和生物致突变、致畸和 致癌效应检测致癌效应检测 第二十二页，讲稿共二十六页哦第五节第五节 微宇宙法微宇宙法n微微宇宇宙宙（MicrocosmMicrocosm）法法是是研研究究污污染染物物在在生生物物种种群群、群群落落、生生态态系系统统和和生生物物圈圈 水水平平上上的的一一种种方方法法，有有称称模模型型生生态态系系统统法（法（Model EcosystemModel Ecosystem）。）。n微微宇宇宙宙是是自自然然生生态态系系统统一一部部分分，但但不不能能包包含含全全部部过过程，也可应用于
19、污染生态系统。程，也可应用于污染生态系统。n分：自然微宇宙和人工微宇宙分：自然微宇宙和人工微宇宙第二十三页，讲稿共二十六页哦n“生物圈生物圈2号号”建造在美国亚利桑那州的沙漠中，是一个人工建造的模拟地球生态环境的全封闭的实验场，建造在美国亚利桑那州的沙漠中，是一个人工建造的模拟地球生态环境的全封闭的实验场，“微型地球微型地球”，或，或“火星殖民地原型火星殖民地原型”。1993年年1月，月，8名科学家进入名科学家进入“生物圈生物圈2号号”。科学家们原计划让工作人员在。科学家们原计划让工作人员在“生物圈生物圈2号号”中生活中生活两年，为今后人类登陆其他星球建立居住基地进行探索。两年，为今后人类登陆
20、其他星球建立居住基地进行探索。1994年年3月，月，7名名“生物驾驶员生物驾驶员”第第二次实验，二次实验，1年半后再次失败。年半后再次失败。1996年，实验项目换了新负责人年，实验项目换了新负责人查勒斯查勒斯巴里巴里奥斯蒙德，同时，哥伦比亚大学奥斯蒙德，同时，哥伦比亚大学 “生物圈2号”区域 面积(m2)体积(m3)土壤(m3)水分(m3)大气(m3)集约农业区 2000 38000 2720 60 35220 居住区 1000 11000 2 1 10997 热带雨林 2000 35000 6000 100 28900 热带草原/海洋/沼泽 2500 49000 4000 3400 4160
21、0 沙漠 1400 22000 4000 400 17600“西肺”1800 15000 0 0 15000“南肺”1800 15750 0 750 15000 一年多以后，氧气含量从一年多以后，氧气含量从21迅速下降到迅速下降到14，二氧化碳（，二氧化碳（CO2）和二氧化氮（）和二氧化氮（NO2）的含量却）的含量却直线上升，大气和海水变酸，很多物种死去，而用来吸收二氧化碳的牵牛花却疯长。大部分脊椎动物死直线上升，大气和海水变酸，很多物种死去，而用来吸收二氧化碳的牵牛花却疯长。大部分脊椎动物死亡，所有的传粉昆虫的死亡造成靠花粉传播繁殖的植物也全部死亡。由于降雨失控，人造沙漠变成了丛亡，所有的传
22、粉昆虫的死亡造成靠花粉传播繁殖的植物也全部死亡。由于降雨失控，人造沙漠变成了丛林和草地。林和草地。“生物圈生物圈2号号”内空气恶化直接危及了居民们的健康，科学家们被迫提前撤出内空气恶化直接危及了居民们的健康，科学家们被迫提前撤出“伊甸园伊甸园”。第二十四页，讲稿共二十六页哦 “迷你地球”n“迷你地球”位于日本北部沿海的青森县六所村，面积只有4700平方米，是3个由不锈钢走廊连接的体育馆式建筑。整套设施耗资6500万美元。n2005年两名科学家进入有动植物和空气的全封闭建筑内居住，起初一个星期，而后逐渐延长到5个月。实验目的是模拟封闭空间内氧气和二氧化碳在植物、人类和动物之间的循环。第二十五页，讲稿共二十六页哦感感谢谢大大家家观观看看第二十六页，讲稿共二十六页哦