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1、关于环境污染的生物学效应检测第一页，本课件共有109页第一节第一节 污染物的生物效应检测污染物的生物效应检测生物测试及方式生物测试及方式一般毒性试验一般毒性试验生物的分子和细胞水平检测生物的分子和细胞水平检测生物致突变、致畸和致癌效应检测生物致突变、致畸和致癌效应检测微宇宙法微宇宙法第二页，本课件共有109页1.生物测试（生物测试（Bioassay）：指系统地利用：指系统地利用生物的反生物的反应应测定一种或多种污染物或环境因素单独或联合存测定一种或多种污染物或环境因素单独或联合存在时所导致的影响或危害。在时所导致的影响或危害。注释注释1：所利用的生物反应包括分子、细胞、组：所利用的生物反应包括
2、分子、细胞、组织、器官、个体、种群、群落、生态系统各级织、器官、个体、种群、群落、生态系统各级水平上的反应。水平上的反应。例：通过水污染的生物测试可知，污染物对受测例：通过水污染的生物测试可知，污染物对受测生物的毒性；各种水生生物对污染物的相对敏生物的毒性；各种水生生物对污染物的相对敏感性；废水所应处理的程度；允许的污染物排感性；废水所应处理的程度；允许的污染物排放指标等。放指标等。第三页，本课件共有109页2.生物测试的方式生物测试的方式时时间间长长短短短短期期中中期期长长期期给予给予方式方式静止式静止式流动式流动式水污水污染染大气大气污染污染重复重复循环式循环式更新更新式式室内动室内动态熏
3、气态熏气开顶室开顶室熏气熏气田间全开田间全开放式熏气放式熏气第四页，本课件共有109页田间全开放式熏气系统，即把极低浓度的污染气体用密田间全开放式熏气系统，即把极低浓度的污染气体用密布于田间的管道通到植物周围布于田间的管道通到植物周围。第五页，本课件共有109页2.1短期生物测试（短期生物测试（ShortTermBioassays）主要用于测定主要用于测定LC50、IC50、EC50，用来快速估计，用来快速估计污染物的毒性，评定几种不同毒物或废物对某种污染物的毒性，评定几种不同毒物或废物对某种生物的相对毒性或评定不同生物对不同条件如温生物的相对毒性或评定不同生物对不同条件如温度、度、pH的相对
4、敏感性等。多数采用静止式。的相对敏感性等。多数采用静止式。LC50lethalconcentration半致死浓度半致死浓度IC50Inhibitoryconcentration 半抑制浓度半抑制浓度EC50effectconcentration半效应浓度半效应浓度根据测试生物，其测试时间也不同（一般不超过根据测试生物，其测试时间也不同（一般不超过8d）。）。藻类藻类 72h；水藻类；水藻类 48h；鱼类；鱼类 96h第六页，本课件共有109页2.2中期生物测试（中期生物测试（IntermediateTermBioassays）时间为时间为8d到到90d，多数情况下为流动式。，多数情况下为流动
5、式。2.3长期生物测试（长期生物测试（LongTermBioassays）包括全部生活史的生物测试（包括全部生活史的生物测试（CompleteLifecycleBioassays）和部分生活史的生物测试（）和部分生活史的生物测试（PartialLifecycleBioassays）目的是要测定出在持续情况下不造成有害效应的毒目的是要测定出在持续情况下不造成有害效应的毒物最大浓度或最大允许毒物浓度（物最大浓度或最大允许毒物浓度（MATC）只能采用流动式，要保证试验的环境条件和自然界只能采用流动式，要保证试验的环境条件和自然界的季节变化相符合。的季节变化相符合。第七页，本课件共有109页2.4受试
6、生物的选择受试生物的选择A对试验毒物或因子要有对试验毒物或因子要有敏感性敏感性B具有广泛的地理分布和足够的数量，并在全年的具有广泛的地理分布和足够的数量，并在全年的某一实际区域范围内某一实际区域范围内可获得可获得。C受试生物是生态系统的重要组成部分，具有重要受试生物是生态系统的重要组成部分，具有重要的的生态学价值生态学价值。D在实验室在实验室易于培养和繁殖易于培养和繁殖F具有丰富的具有丰富的生物学背景生物学背景资料，人们较清楚的了解资料，人们较清楚的了解受试生物的生活史、生长、发育、生殖代谢等。受试生物的生活史、生长、发育、生殖代谢等。G对毒物或因子的对毒物或因子的反应能够被测定反应能够被测定
7、，并具有一套标，并具有一套标准的测定方法或技术。准的测定方法或技术。H具有重要的具有重要的经济价值经济价值和旅游价值，应考虑与人类和旅游价值，应考虑与人类食物链的重要关系食物链的重要关系第八页，本课件共有109页2.5影响生物测试结果的因素影响生物测试结果的因素受试生物：年龄、生活阶段、尺寸大小、季节、受试生物：年龄、生活阶段、尺寸大小、季节、脱皮阶段、食物等脱皮阶段、食物等试验条件：温度、水质的温度和盐分、水流速试验条件：温度、水质的温度和盐分、水流速度、溶解氧、度、溶解氧、pH等。等。实验室差异：人员操作水平、仪器设备、统计实验室差异：人员操作水平、仪器设备、统计分析方法等。分析方法等。第
8、九页，本课件共有109页3.生物测试的标准化生物测试的标准化由于生物测试结果受众多因素影响，固，必须把测试由于生物测试结果受众多因素影响，固，必须把测试方法标准化。在标准化的生物测试中，对一些重要的方法标准化。在标准化的生物测试中，对一些重要的影响因子做了规定，例如：光周期、生物大小、生物影响因子做了规定，例如：光周期、生物大小、生物量、溶解氧、量、溶解氧、pH值等。值等。例子：水质例子：水质 物质对淡水鱼（斑马鱼）急性毒性测定物质对淡水鱼（斑马鱼）急性毒性测定方法（方法（GBGBT 1326791 T 1326791）试验鱼种应是斑马担尼鱼试验鱼种应是斑马担尼鱼(真骨鱼总目，鲤科）。真骨鱼总
9、目，鲤科）。试验鱼体长试验鱼体长305mm305mm，体重，体重0.30.1g 0.30.1g。新配制的标。新配制的标准稀释水准稀释水pHpH为为7.80.27.80.2，硬度为，硬度为250mg250mgL L左右左右(以以CaCO3CaCO3计计)，用蒸馏水或去离子水由下面，用蒸馏水或去离子水由下面4 4种溶液制种溶液制备备第十页，本课件共有109页生物测试标准化的优点：生物测试标准化的优点：实验准确度高、结果可重复、方便实验的进行实验准确度高、结果可重复、方便实验的进行和数据的比较、可为环境管理何环境立法等提供靠和数据的比较、可为环境管理何环境立法等提供靠的数据或者结果。的数据或者结果。
10、生物测试标准化的缺点：生物测试标准化的缺点：一般只能解答普遍关注的问题。一般只能解答普遍关注的问题。对于而非常见的污染物、易分解污染物和混合对于而非常见的污染物、易分解污染物和混合污染物，标准化方法很难进行。污染物，标准化方法很难进行。第十一页，本课件共有109页第一节第一节 污染物的生物效应检测污染物的生物效应检测生物测试及方式生物测试及方式一般毒性试验一般毒性试验生物的分子和细胞水平检测生物的分子和细胞水平检测生物致突变、致畸和致癌效应检测生物致突变、致畸和致癌效应检测微宇宙法微宇宙法第十二页，本课件共有109页1.基本概念基本概念1.1毒物（毒物（Toxicant）在一定条件下，以较小剂
11、量给予机体时，能与生物相在一定条件下，以较小剂量给予机体时，能与生物相互作用，引起生物体功能或者器质性损伤的化学物质；互作用，引起生物体功能或者器质性损伤的化学物质；或者剂量虽微，但累计到一定的量，就能烦扰或者破或者剂量虽微，但累计到一定的量，就能烦扰或者破坏机体的正常生理功能，引起暂时或者持久性的病理坏机体的正常生理功能，引起暂时或者持久性的病理变化，甚至威胁生命的化合物。变化，甚至威胁生命的化合物。注释：毒物与非毒物之间不存在绝对的界限，通常注释：毒物与非毒物之间不存在绝对的界限，通常一种物质只有达到中毒剂量时才是毒物。一种物质只有达到中毒剂量时才是毒物。例：下页表例：下页表 人体内几种元
12、素含量标准人体内几种元素含量标准第十三页，本课件共有109页元素人体含量（g）所占体重%元素人体含量（g）所占体重的%锰Mn0.0203.010-5金Au0.0011.410-6钡Ba0.0162.310-5银Ag0.0011.410-6铝Al0.1001.410-4铬Cr0.0068.610-5铅Pb0.0801.110-4钼Mo0.0057.010-6镉Cd0.0304.310-5钴Co0.0034.310-6砷As0.1004.3104铍Be0.0023.010-6第十四页，本课件共有109页1.2中毒（中毒（Intoxication）生物体受到毒物作用引起的功能或者器质性改变后生物体受
13、到毒物作用引起的功能或者器质性改变后出现的疾病状态。出现的疾病状态。中毒是各种毒性作用的综合表现，包括急性中毒、中毒是各种毒性作用的综合表现，包括急性中毒、亚急性中毒、慢性中毒。亚急性中毒、慢性中毒。水俣病水俣病骨痛病骨痛病第十五页，本课件共有109页1.3毒性（毒性（Toxicity）有毒物质接触或进入机体后，引起生物体易感部位有毒物质接触或进入机体后，引起生物体易感部位产生有害作用的产生有害作用的能力能力。毒性作用或毒效应毒性作用或毒效应（ToxicEffect）：化学物引起生）：化学物引起生物体损害的物体损害的总称总称。如，苯可抑制造血功能导致贫血。如，苯可抑制造血功能导致贫血。无损害作
14、用（无损害作用（Non-adverseEffect）：不引起机体形）：不引起机体形态、生长发育和寿命的改变，不引起机体功能容量态、生长发育和寿命的改变，不引起机体功能容量的降低和对额外应激状态代偿能力的损害，的降低和对额外应激状态代偿能力的损害，所引起所引起的生物化学变化一般是可逆的。的生物化学变化一般是可逆的。如，利福平口服吸如，利福平口服吸收良好，服药后收良好，服药后1.54小时血药浓度达峰值。成人小时血药浓度达峰值。成人一次口服一次口服600mg后血药峰浓度为后血药峰浓度为79mg/L，血药峰，血药峰浓度为浓度为11mg/L。该药的血消除半衰期为。该药的血消除半衰期为35小时，小时，多次
15、给药后有所缩短，为多次给药后有所缩短，为23小时。小时。第十六页，本课件共有109页损害作用（损害作用（AdverseEffect）：生物体接触外化学物：生物体接触外化学物期间或者停止接触后，机体维持期间或者停止接触后，机体维持体内稳态能力下降体内稳态能力下降时不可逆的时不可逆的。如，鼻咽癌患者放疗后，如，鼻咽癌患者放疗后，5%5%10%10%的的患者出现张口困难，影响进食和讲话。患者出现张口困难，影响进食和讲话。8%8%的病人有的病人有明显的听力受损，明显的听力受损，3%3%的病人表现为双侧耳聋，放疗的病人表现为双侧耳聋，放疗数年后，部分病人可出现颈部肌肉、皮肤纤维化数年后，部分病人可出现颈
16、部肌肉、皮肤纤维化，血管脆弱血管脆弱，中枢神经系统损伤等。中枢神经系统损伤等。危害性：危害性：有毒物质和机体有毒物质和机体接触和使用接触和使用过程中，有引过程中，有引起中毒的可能性。起中毒的可能性。如，挥发性小且易溶于水或者血如，挥发性小且易溶于水或者血液的，危害性就大。液的，危害性就大。危险性：危险性：某种化学物质在某种化学物质在正常使用的条件正常使用的条件下，引起下，引起机体发生中毒的可能性。机体发生中毒的可能性。如，如，“氯丹氯丹”是最危险性、是最危险性、持久性的污染物之一。持久性的污染物之一。第十七页，本课件共有109页效应（效应（Effect）：接触一定剂量的化学物质引起机体：接触一
17、定剂量的化学物质引起机体个体发生个体发生生物学变化生物学变化。效应是对个体而言的，这种改效应是对个体而言的，这种改变可用一定的计量单位表示。变可用一定的计量单位表示。如，有机磷农药引起乙如，有机磷农药引起乙酰胆碱酯酶活力的降低（活力单位）酰胆碱酯酶活力的降低（活力单位）。剂量剂量-效应关系（效应关系（Dose-effectRelationship）：不同剂：不同剂量在个体或者群体中表现出来的量大小之间的关系。量在个体或者群体中表现出来的量大小之间的关系。反应（反应（Response）：接触一定剂量的化学物质后，表：接触一定剂量的化学物质后，表现一定程度的某种效应的个体在一个群体中所占的比现一定
18、程度的某种效应的个体在一个群体中所占的比例。例。反应是对群体而言的，用百分率或比值来表示，反应是对群体而言的，用百分率或比值来表示，如发病率、死亡率等。如发病率、死亡率等。剂量剂量-反应关系（反应关系（Dose-responseRelationship):不同剂不同剂量与质效应发生率之间的关系，是评价化学物质毒性量与质效应发生率之间的关系，是评价化学物质毒性与确定安全接触水平的基本依据。与确定安全接触水平的基本依据。第十八页，本课件共有109页剂量10050反应强度（）图1剂量反应曲线（直线型）剂量10050死亡率（）图2剂量反应曲线（抛物线型）对数剂量10050死亡率（）图3 剂量反应曲线（
19、S形线型）死亡率（概率单位）对数剂量10050图4 剂量反应曲线第十九页，本课件共有109页1.4毒性试验常用参数毒性试验常用参数致死剂量或致死浓度致死剂量或致死浓度（LethalDose，LethalConcentration）：一次染毒后引起受试动物死亡的剂）：一次染毒后引起受试动物死亡的剂量或者浓度。量或者浓度。绝对致死剂量或致死浓度绝对致死剂量或致死浓度（LD100、LC100）：引起）：引起一群动物一群动物全部全部死亡的最低剂量或者浓度。死亡的最低剂量或者浓度。半数致死剂量或浓度半数致死剂量或浓度（LD50、LC50）：引起一群）：引起一群动物动物50%死亡的最低剂量或者浓度。死亡的
20、最低剂量或者浓度。最小致死剂量或浓度最小致死剂量或浓度（MLD、MLC）：引起一群）：引起一群动物中仅有动物中仅有个别个别死亡的最低剂量或者浓度。死亡的最低剂量或者浓度。最大耐受剂量或浓度最大耐受剂量或浓度（LD0、LC0）：使一群动物）：使一群动物中虽然发生严重中毒，但中虽然发生严重中毒，但全部存活无一死亡全部存活无一死亡的最的最高剂量或者浓度。高剂量或者浓度。第二十页，本课件共有109页最大无作用剂量最大无作用剂量（MaximumNoeffectLevel）：是指）：是指在一定时间内，一种外源化学物按一定方式或途径与机在一定时间内，一种外源化学物按一定方式或途径与机体接触，根据目前认识水平
21、，用最灵敏的实验方法和观体接触，根据目前认识水平，用最灵敏的实验方法和观察指标，未能观察到任何对机体的损害作用的最高剂量，察指标，未能观察到任何对机体的损害作用的最高剂量，也称为未观察到损害作用的剂量。也称为未观察到损害作用的剂量。最小有作用剂量最小有作用剂量（MinimaleffectLevel）：即在一定时）：即在一定时间内，一种外来化合物按一定方式或途径与机体接触，间内，一种外来化合物按一定方式或途径与机体接触，能使某项观察指标开始出现异常变化或使机体开始出能使某项观察指标开始出现异常变化或使机体开始出现损害作用所需的最低剂量，也可称为中毒阈剂量，现损害作用所需的最低剂量，也可称为中毒阈
22、剂量，或中毒阈值。或中毒阈值。第二十一页，本课件共有109页理论上讲，最大无作用剂量与最小有作用剂量应该相理论上讲，最大无作用剂量与最小有作用剂量应该相差极微，但实际中由于受到对损害作用观察指标和检差极微，但实际中由于受到对损害作用观察指标和检测方法灵敏度的限制，两者之间存在有一定的剂量差测方法灵敏度的限制，两者之间存在有一定的剂量差距。最大无作用剂量是根据亚慢性试验的结果确定的，距。最大无作用剂量是根据亚慢性试验的结果确定的，是评定毒物对机体损害作用的主要依据。是评定毒物对机体损害作用的主要依据。当外来化合物与机体接触的时间、方式或途径和观察指当外来化合物与机体接触的时间、方式或途径和观察指
23、标发生改变时，最大无作用剂量和最小有作用剂量也将标发生改变时，最大无作用剂量和最小有作用剂量也将随之改变。所以表示一种外来化合物的最大无作用剂量随之改变。所以表示一种外来化合物的最大无作用剂量和最小有作用剂量时，必须说明试验动物的物种和最小有作用剂量时，必须说明试验动物的物种品系品系、接触方式或途径接触方式或途径、接触持续时间接触持续时间和和观察指标观察指标。例如某种有机磷化合物在例如某种有机磷化合物在大鼠（大鼠（wistarwistar品系）品系）经给经给口服口服予予3 3个月个月，全血胆碱酯酶活力全血胆碱酯酶活力降低降低50%50%的最大无作用剂量为的最大无作用剂量为10mg/kg10mg
24、/kg体重。体重。第二十二页，本课件共有109页每日容许摄入量每日容许摄入量（AcceptableDailyIntake）：是以体）：是以体重表达的每日容许摄入量，以此量终生摄入无可测量重表达的每日容许摄入量，以此量终生摄入无可测量的健康危险性（的健康危险性（mgkg,以以60kg计）。计）。最高容许浓度最高容许浓度（MaximumAllowableConcentration）：）：环境中有害物质以此浓度经生态系统直接或间接作用环境中有害物质以此浓度经生态系统直接或间接作用于人，不会引起任何损害的浓度。于人，不会引起任何损害的浓度。对车间空气、地面水、饮用水、食品及土壤中有害物对车间空气、地面
25、水、饮用水、食品及土壤中有害物质一般只制订最高容许浓度。质一般只制订最高容许浓度。对大气中有害物质则制订了两种最高容许浓度，即一对大气中有害物质则制订了两种最高容许浓度，即一次最高容许浓度（指任何一次测定结果的最大容许值）次最高容许浓度（指任何一次测定结果的最大容许值）和日平均最高容许浓度（指任何一日的平均浓度的最和日平均最高容许浓度（指任何一日的平均浓度的最大容许值），前者为防止急性有害作用的瞬间接触容大容许值），前者为防止急性有害作用的瞬间接触容许浓度，后者则为防止慢性毒作用的容许浓度。许浓度，后者则为防止慢性毒作用的容许浓度。第二十三页，本课件共有109页毒作用带毒作用带（ToxicEf
26、fectZone）：表示化学毒物毒）：表示化学毒物毒性和毒作用特点的重要参数。性和毒作用特点的重要参数。急性毒作用带（急性毒作用带（AcutetoxicEffectZone）：）：半数致死剂量与急性阈剂量（急性毒性最小有半数致死剂量与急性阈剂量（急性毒性最小有作用剂量）的比值（大于作用剂量）的比值（大于1）。急性毒作用带值）。急性毒作用带值小，引起死亡的危险性大。小，引起死亡的危险性大。慢性毒作用带（慢性毒作用带（ChronictoxicEffectZone）：急性阈剂量与慢性阈剂量（慢性毒性最小有作急性阈剂量与慢性阈剂量（慢性毒性最小有作用剂量）的比值（大于用剂量）的比值（大于1）。慢性毒作
27、用带值。慢性毒作用带值大，发生慢性中毒的危险性大。大，发生慢性中毒的危险性大。第二十四页，本课件共有109页半数效应浓度（半数效应浓度（EC50）：引起受试对象：引起受试对象50%个体产个体产生一种特定效应的药物剂量。通常指非死亡效应。生一种特定效应的药物剂量。通常指非死亡效应。半数抑制浓度（半数抑制浓度（IC50）：能引起受试生物某种效应被：能引起受试生物某种效应被抑制抑制50%所需的浓度。所需的浓度。如果将如果将InhibitionInhibition看成是看成是EffectEffect，两者其实是一回事。，两者其实是一回事。如果此效应是治疗效应，应该是如果此效应是治疗效应，应该是ECEC
28、5050值越小越好。值越小越好。如果此效应是抑制生长的效应，那就是如果此效应是抑制生长的效应，那就是ICIC5050了，那了，那是越小越好。是越小越好。第二十五页，本课件共有109页2.毒物单位与分级毒物单位与分级毒物单位毒物单位空气浓度：空气浓度：mg/m3，mg/L哺乳动物：哺乳动物：mg/kg，ml/kg水环境：水环境：mg/L，g/L毒物分级：毒物分级：P102-P1036个表个表 第二十六页，本课件共有109页3.急性毒性试验（急性毒性试验（AcuteToxicityTest）急性毒性试验（急性毒性试验（AcuteToxicityTest）研究化学物质大剂量一次染毒或研究化学物质大剂
29、量一次染毒或24小时内多次小时内多次染毒动物所引起的毒性的试验。染毒动物所引起的毒性的试验。其目的是短期内了解该物质的毒性大小和特点，其目的是短期内了解该物质的毒性大小和特点，并为进一步开展其他毒性试验提供设计依据。并为进一步开展其他毒性试验提供设计依据。急性毒性试验类型急性毒性试验类型哺乳动物急性毒性试验哺乳动物急性毒性试验水生生物急性毒性试验（鱼类、水蚤类、藻类）水生生物急性毒性试验（鱼类、水蚤类、藻类）蚯蚓急性毒性试验蚯蚓急性毒性试验第二十七页，本课件共有109页动物急性毒性试验方法如下：动物急性毒性试验方法如下：按试验要求选择受试生物按试验要求选择受试生物常用成年大鼠或小鼠，雌雄动物同
30、时试验，对试常用成年大鼠或小鼠，雌雄动物同时试验，对试验动物预先观察几天后标记编号并随机分组。验动物预先观察几天后标记编号并随机分组。预备试验和确定剂量组预备试验和确定剂量组选用少量动物进行预备试验，找出引起动物选用少量动物进行预备试验，找出引起动物90（或全部）死亡的剂量（即最高剂量组剂量）和（或全部）死亡的剂量（即最高剂量组剂量）和引起动物引起动物10死亡（或不死亡）的剂量（即最低死亡（或不死亡）的剂量（即最低剂量组剂量）。剂量组剂量）。在最高剂量组剂量和最低剂量组剂量的范围内，在最高剂量组剂量和最低剂量组剂量的范围内，按等比级数插入若干个中间剂量（一般按等比级数插入若干个中间剂量（一般4
31、6组），组），从而确定正式试验的剂量组。从而确定正式试验的剂量组。第二十八页，本课件共有109页染毒方式和受试物的配制染毒方式和受试物的配制一般用灌胃法和人工熏气法。一般用灌胃法和人工熏气法。受试物的配制：配制试验所需的最高剂量浓度受试物的配制：配制试验所需的最高剂量浓度溶液，然后依次稀释到所需浓度。溶液，然后依次稀释到所需浓度。观察指标观察指标中毒症状：一般观察中毒症状：一般观察2448小时，最好观察到小时，最好观察到绝大多数动物出现典型中毒症状。绝大多数动物出现典型中毒症状。动物死亡数目和死亡时间动物死亡数目和死亡时间病理检查：对于试验时立即死亡的动物，可解病理检查：对于试验时立即死亡的动
32、物，可解剖，分析死亡原因，看是技术事故还是中毒引剖，分析死亡原因，看是技术事故还是中毒引起的死亡。起的死亡。第二十九页，本课件共有109页确定半数致死量（确定半数致死量（LD50）试验结果试验结果LD50值越小，毒性越大。值越小，毒性越大。急性毒性试验结果只能粗略地表示某化学物急性毒性试验结果只能粗略地表示某化学物质的毒性，而不能全面反映其毒性。为了得质的毒性，而不能全面反映其毒性。为了得到更接近实际情况的毒作用资料，通常还需到更接近实际情况的毒作用资料，通常还需要进行亚慢性、慢性毒物和蓄积毒性试验。要进行亚慢性、慢性毒物和蓄积毒性试验。由于动物种属、性别、染毒方式的不同，所由于动物种属、性别
33、、染毒方式的不同，所表现的毒性也不一致，故表示表现的毒性也不一致，故表示LD50应注释明应注释明动物种类和染毒方式。动物种类和染毒方式。第三十页，本课件共有109页4.亚慢性毒性试验亚慢性毒性试验亚慢性毒性是指实验动物连续多日接触较大剂量亚慢性毒性是指实验动物连续多日接触较大剂量（急性（急性LD50）的外来化合物所出现的中毒效应。）的外来化合物所出现的中毒效应。亚慢性毒性试验最敏感的指标是亚慢性毒性试验最敏感的指标是最大无作用剂量最大无作用剂量（以（以mg/kg体重计）：体重计）：小于或等于人的可能摄入量的小于或等于人的可能摄入量的100倍者，表倍者，表示毒性较强，应予以放弃；示毒性较强，应予
34、以放弃；大于大于100倍而小于倍而小于300倍者，可进行慢性毒性倍者，可进行慢性毒性试验；试验；大于大于300倍者，则不必进行慢性试验，可进倍者，则不必进行慢性试验，可进行评价。行评价。第三十一页，本课件共有109页亚慢性试验期限亚慢性试验期限环境毒理学与食品毒理学中所要求的连续接触为环境毒理学与食品毒理学中所要求的连续接触为36个月，而在工业毒理学中认为个月，而在工业毒理学中认为13月即可。月即可。现有学者主张进行实验动物现有学者主张进行实验动物90天喂饲试验为亚慢性毒天喂饲试验为亚慢性毒性试验，即将受试物混合物饲料或饮水中，动物自性试验，即将受试物混合物饲料或饮水中，动物自然摄取连续然摄取
35、连续90天。这是由于有研究报道认为动物天。这是由于有研究报道认为动物连续接触外来化合物连续接触外来化合物3个月，其毒性效应往往与再延个月，其毒性效应往往与再延长接触时间所表现的毒性效应基本相同，故不必再延长接触时间所表现的毒性效应基本相同，故不必再延长接触期限。相应地主张呼吸道接触可进行长接触期限。相应地主张呼吸道接触可进行30天或天或90天试验，每天天试验，每天6小时，每周小时，每周5天。经皮肤试验进行天。经皮肤试验进行30天。天。第三十二页，本课件共有109页实验动物的选择实验动物的选择亚慢性毒性作用研究一般要求选拔两种实验动物，亚慢性毒性作用研究一般要求选拔两种实验动物，一种为啮（一种为
36、啮（ni）齿类，另一种为非啮齿类，如大）齿类，另一种为非啮齿类，如大鼠和狗，以便全面了解受试物的毒性特征。鼠和狗，以便全面了解受试物的毒性特征。受试动物的体重受试动物的体重(年龄年龄)应较小，如小鼠应为应较小，如小鼠应为15g左右，左右，大鼠大鼠100g左右。左右。染毒途径染毒途径亚慢性毒性试验接触外来化合物途径的选择，应考虑亚慢性毒性试验接触外来化合物途径的选择，应考虑两点：一是尽量模拟人类在环境中接触该化合物的途两点：一是尽量模拟人类在环境中接触该化合物的途径或方式，二是应与预期进行慢性毒性试验的接触途径或方式，二是应与预期进行慢性毒性试验的接触途径相一致。具体接触途径主要有经口、经呼吸道
37、和经径相一致。具体接触途径主要有经口、经呼吸道和经皮肤三种。皮肤三种。第三十三页，本课件共有109页剂量选择与剂量分组剂量选择与剂量分组剂量一般设在剂量一般设在LD50的的1/801/50。亚慢性试验的上限。亚慢性试验的上限剂量，需控制在实验动物接触受试化合物的整个过剂量，需控制在实验动物接触受试化合物的整个过程中，不发生死亡或仅有个别动物死亡，但有明显程中，不发生死亡或仅有个别动物死亡，但有明显的中毒效应，或靶器官出现典型的损伤。可参考此的中毒效应，或靶器官出现典型的损伤。可参考此化合物化合物LD50的的1/201/5为最高剂量。为最高剂量。亚慢性试验至少应设计三个染毒剂量组及一个正常动物亚
38、慢性试验至少应设计三个染毒剂量组及一个正常动物对照组。组内动物个体体重相差应不超过平均体重的对照组。组内动物个体体重相差应不超过平均体重的10%，组间平均体重相差不超过，组间平均体重相差不超过5%。小动物每组不。小动物每组不应少于应少于20只，大动物不少于只，大动物不少于68只。只。第三十四页，本课件共有109页观察指标观察指标一般综合性观察指标一般综合性观察指标:体重变化、食物利用率、中毒症状体重变化、食物利用率、中毒症状及出现各症状的先后次序、时间均、脏器系数或称脏及出现各症状的先后次序、时间均、脏器系数或称脏/体比体比值等。值等。一般化验指标主要指血象和肝、肾功能等检测。一般化验指标主要
39、指血象和肝、肾功能等检测。病理学检查：凡是在染毒过程中死亡的动物均应及时解病理学检查：凡是在染毒过程中死亡的动物均应及时解剖，肉眼检查后再进行病理组织学检查。必要时作组织剖，肉眼检查后再进行病理组织学检查。必要时作组织化学或电镜镜检。化学或电镜镜检。试验评价试验评价可对受试物的主要作用、靶器官、最大无作用水平和可对受试物的主要作用、靶器官、最大无作用水平和中毒阈值做出初步估计，为进一步开展慢性毒性试验中毒阈值做出初步估计，为进一步开展慢性毒性试验提供依据。提供依据。第三十五页，本课件共有109页5.慢性毒性试验慢性毒性试验 慢性毒性是指以低剂量外来化合物长期给予实验动慢性毒性是指以低剂量外来化
40、合物长期给予实验动物接触，观察其对实验动物所产生的毒性效应。物接触，观察其对实验动物所产生的毒性效应。试验目的试验目的 慢性毒性试验是确定外来化合物的毒性下限，即长期慢性毒性试验是确定外来化合物的毒性下限，即长期接触该化合物可以引起机体危害的接触该化合物可以引起机体危害的阈剂量阈剂量和和无作用剂无作用剂量量。为进行该化合物的危险性评价与制定人接触该化合物。为进行该化合物的危险性评价与制定人接触该化合物的安全限量标准提供毒理学依据，如的安全限量标准提供毒理学依据，如最高容许浓度最高容许浓度和和每日每日容许摄入量容许摄入量等。等。第三十六页，本课件共有109页试验期限试验期限 工业毒理学慢性试验动
41、物染毒工业毒理学慢性试验动物染毒6个月或更长时间；环个月或更长时间；环境毒理学与食品毒理学则要求实验动物染毒境毒理学与食品毒理学则要求实验动物染毒1年以上年以上或或2年。也有学者主张动物终生接触外来化合物才年。也有学者主张动物终生接触外来化合物才能全面反映外来化合物的慢性毒性效应，以及求出能全面反映外来化合物的慢性毒性效应，以及求出阈剂量或无作用剂量。阈剂量或无作用剂量。接触途径接触途径 慢性毒性试验多为经口与经呼吸道接触。经呼吸道慢性毒性试验多为经口与经呼吸道接触。经呼吸道接触，每日接触时间，依试验要求而定。工业毒物接触，每日接触时间，依试验要求而定。工业毒物的试验通常每日吸入的试验通常每日
42、吸入46小时。环境污染物一般要小时。环境污染物一般要求每日吸入求每日吸入8小时或更长。小时或更长。第三十七页，本课件共有109页剂量的选择与分组剂量的选择与分组受试动物要求年龄低于亚慢性试验。设置受试动物要求年龄低于亚慢性试验。设置34剂量组和剂量组和1对照组，其他要求同亚慢性试验。对照组，其他要求同亚慢性试验。染毒组剂量的选择可参考以下两种数据：染毒组剂量的选择可参考以下两种数据：A.以亚慢性阈剂量或其以亚慢性阈剂量或其1/51/2剂量为慢性毒性试验的最高剂量为慢性毒性试验的最高剂量，以这一阈剂量的剂量，以这一阈剂量的1/501/10为慢性毒性试验的预计阈为慢性毒性试验的预计阈剂量组，并以其
43、剂量组，并以其1/100为预计的慢性无作用剂量组。为预计的慢性无作用剂量组。B.以以LD50的的1/10剂量为慢性试验的最高剂量。以剂量为慢性试验的最高剂量。以LD50的的1/100为预计慢性阈剂量，以为预计慢性阈剂量，以LD50的的1/1000为预计的无作为预计的无作用剂量组。用剂量组。组间剂量差一般以组间剂量差一般以510倍为宜，最低不小于两倍。倍为宜，最低不小于两倍。第三十八页，本课件共有109页观察指标观察指标 观察指标同亚慢性毒性试验。应重视病理组织学的检观察指标同亚慢性毒性试验。应重视病理组织学的检查，凡试验期间死亡的动物，都应做病理组织学检查。查，凡试验期间死亡的动物，都应做病理
44、组织学检查。试验评价试验评价 对受试物在低剂量长时间接触机体时所引起的毒性对受试物在低剂量长时间接触机体时所引起的毒性作用有更深入的了解。根据敏感观察指标找出最小作用有更深入的了解。根据敏感观察指标找出最小阈阈剂量和最大无作用剂量。剂量和最大无作用剂量。第三十九页，本课件共有109页6.蓄积毒性试验蓄积毒性试验蓄积毒性作用蓄积毒性作用（CumulativeToxicityAction）：低于中）：低于中毒域剂量的外来化合物，反复多次与机体持续接触，毒域剂量的外来化合物，反复多次与机体持续接触，经过一定时间后使机体出现明显的中毒表现。经过一定时间后使机体出现明显的中毒表现。产生原因产生原因：V进
45、入进入 V消除消除物质蓄积物质蓄积：吸收量：吸收量 排出量，量逐渐积累增多。排出量，量逐渐积累增多。功能蓄积功能蓄积：污染物反复作用机体，引起机体一定结构和：污染物反复作用机体，引起机体一定结构和功能的变化，并逐渐累积加重，最后导致损害出现。功能的变化，并逐渐累积加重，最后导致损害出现。第四十页，本课件共有109页A.蓄积系数法（蓄积系数法（CumulativeCoefficientMethod）：）：分次给受试物后引起分次给受试物后引起50%受试动物出现某种毒效应受试动物出现某种毒效应的总剂量，与一次给受试物后引起的总剂量，与一次给受试物后引起50%受试动物出受试动物出现该种毒效应的比值。现
46、该种毒效应的比值。蓄积系数蓄积系数KK值愈小，蓄积作用愈强。值愈小，蓄积作用愈强。分级：分级：1高度；高度；1明显；明显；3中等；中等；5轻度蓄积。轻度蓄积。试验方法试验方法第四十一页，本课件共有109页固定计量每天染毒法固定计量每天染毒法受试动物以受试动物以1/101/20LD50的固定剂量，每天染毒一次，的固定剂量，每天染毒一次，观察动物死亡的情况。观察动物死亡的情况。当然度剂量累计达到当然度剂量累计达到5个个LD50以上时，表明以上时，表明K大于大于5，该，该污染物蓄积作用不明显。污染物蓄积作用不明显。如果在染毒过程中动物相继陆续死亡，记下受试动物如果在染毒过程中动物相继陆续死亡，记下受
47、试动物出现出现50%死亡时累计的的染毒总剂量，计算死亡时累计的的染毒总剂量，计算K值。值。第四十二页，本课件共有109页剂量递增蓄积系数法剂量递增蓄积系数法以以4天为一期，第一期每只动物每天给药剂量为天为一期，第一期每只动物每天给药剂量为0.1LD50，以后各期顺次递增，以后各期顺次递增50%（第二期为每只（第二期为每只每天每天0.15LD50，第三期为每只每天，第三期为每只每天0.225LD50,依次依次类推类推），直至该动物死亡一半，或继续给药至），直至该动物死亡一半，或继续给药至累计剂量累计剂量5.0LD50以上（以上（20d）为止。）为止。计算蓄积系数计算蓄积系数K。第四十三页，本课件
48、共有109页B.20天蓄积试验法天蓄积试验法成年大鼠随机分为成年大鼠随机分为5组，每组组，每组10只，雌雄各半。只，雌雄各半。各组剂量分别为各组剂量分别为LD50的的1/20、1/10、1/5、1/2，另设溶剂，另设溶剂对照组。对照组。每天灌胃一次，连续每天灌胃一次，连续20天。然后观察天。然后观察7天。天。结果评价：结果评价：如如1/2LD50组已出现死亡，且各剂量组动物死亡呈剂组已出现死亡，且各剂量组动物死亡呈剂量量-反应关系，则受试动物有强蓄积毒性。反应关系，则受试动物有强蓄积毒性。如如1/20LD50组有死亡，但各剂量组死亡呈剂量组有死亡，但各剂量组死亡呈剂量-反应反应关系，表明有中等
49、蓄积毒性。关系，表明有中等蓄积毒性。如如1/20LD50组无死亡，各剂量组死亡也剂量组无死亡，各剂量组死亡也剂量-反反应关系，可认为无明显蓄积毒性。应关系，可认为无明显蓄积毒性。第四十四页，本课件共有109页C.受试生物半减期测定法受试生物半减期测定法生物半减期（生物半减期（T1/2）指一种外来化合物在体内消除）指一种外来化合物在体内消除到原有浓度或剂量的一半，所需要的时间。到原有浓度或剂量的一半，所需要的时间。T1/2越长，蓄积作用可能性越大。越长，蓄积作用可能性越大。T1/2直接测定很难，通常间接测定其在血液、尿液直接测定很难，通常间接测定其在血液、尿液或器官组织中原有浓度降低一半所需要的
50、时间。或器官组织中原有浓度降低一半所需要的时间。生物半减期生物半减期T1/2y1y1和和y2y2分别为给受试物后分别为给受试物后t1 t1和和t2 t2时间测得该物质的时间测得该物质的浓度或者量。浓度或者量。第四十五页，本课件共有109页第一节第一节 污染物的生物效应检测污染物的生物效应检测生物测试及方式生物测试及方式一般毒性试验一般毒性试验生物的分子和细胞水平检测生物的分子和细胞水平检测生物致突变、致畸和致癌效应检测生物致突变、致畸和致癌效应检测微宇宙法微宇宙法第四十六页，本课件共有109页1.加合物的测定加合物的测定A.DNA加合物的测定加合物的测定DNA分子与化学诱变剂间反应形成的一种共