第二章第二章 基本概念与基础理论基本概念与基础理论 第一节第一节 基本概念基本概念 第二节第二节 基本原理基本原理 第三节第三节 联合效应广义理论联合效应广义理论 第一节基本概念第一节基本概念 一、毒物暴露与不良效应一、毒物暴露与不良效应 • 所谓所谓毒物暴露毒物暴露(toxic exposure)，是指所涉，是指所涉 及的环境毒物的数量或浓度以及与处于风及的环境毒物的数量或浓度以及与处于风 险中的生物机体相互作用时间的函数险中的生物机体相互作用时间的函数 • 对毒性很强烈的污染物，可忍受的暴露水对毒性很强烈的污染物，可忍受的暴露水 平应该接近零在决定什么是可耐受的暴平应该接近零在决定什么是可耐受的暴 露水平时，主要的问题在于首先决定什么露水平时，主要的问题在于首先决定什么 是有害的或不良的效应是有害的或不良的效应 • 不良效应不良效应(adverse effect)是指随着对环境是指随着对环境 毒物或潜在有毒物质的暴露而产生异常的毒物或潜在有毒物质的暴露而产生异常的、、 令 人 不 快 的 或 有 害 的 生 物 学 变 化令 人 不 快 的 或 有 害 的 生 物 学 变 化 • 极限不良效应或最大不良效应为死亡极限不良效应或最大不良效应为死亡，，而而 最低不良效应或许包括食物消费量的改变最低不良效应或许包括食物消费量的改变、、 体重或生物量和各器官重量的改变体重或生物量和各器官重量的改变、、可见可见 的病理变化的病理变化、、体内酶组成的变化等体内酶组成的变化等。
• 在免疫反应中，由于生物体能够产生超敏在免疫反应中，由于生物体能够产生超敏 性或过敏作用，致使当它首次暴露于环境性或过敏作用，致使当它首次暴露于环境 毒物时只可能产生非不良效应，但是，这毒物时只可能产生非不良效应，但是，这 种过敏作用，却促使生物体对再次污染暴种过敏作用，却促使生物体对再次污染暴 露产生不良反应露产生不良反应 二、生物毒性与生态毒性二、生物毒性与生态毒性 • 生物毒性生物毒性(biological toxicity)是指生物体由于毒是指生物体由于毒 物的作用在毒理学上产生不良症状的程度或状况，物的作用在毒理学上产生不良症状的程度或状况， 属于毒理学中的属于毒理学中的—个基本概念个基本概念 • 生态毒性生态毒性:(ecotoxicity)是指生态系统由于污染物是指生态系统由于污染物 质的作用产生不良效应的程度，属于生态效应的质的作用产生不良效应的程度，属于生态效应的 一种表现形式一种表现形式 • 不同的生物或不同的生态系统，暴露于环境毒物不同的生物或不同的生态系统，暴露于环境毒物 或污染物的持续时间和部位不同，其毒性差异很或污染物的持续时间和部位不同，其毒性差异很 大。
具体可分为：大具体可分为： 1) 急性毒性急性毒性(acute toxicity)：在极短的时间内，：在极短的时间内， 通常小于通常小于24h内，毒性突然发作，中毒症状也内，毒性突然发作，中毒症状也 立即显示与急性毒性有关的细胞损伤及其病立即显示与急性毒性有关的细胞损伤及其病 症，症，一般是可逆的一般是可逆的生物体能够从其中毒的不生物体能够从其中毒的不 良效应恢复过来良效应恢复过来 2) 慢性毒性慢性毒性(chronic toxicity)：毒物导致的生：毒物导致的生 物体病症持续时间很长，而且连续，为慢性毒物体病症持续时间很长，而且连续，为慢性毒 性其主要特征是产生不可逆的细胞损伤其主要特征是产生不可逆的细胞损伤如 果细胞损害及有关的功能损伤非常严重，生物果细胞损害及有关的功能损伤非常严重，生物 体就会死亡体就会死亡 3) 局部毒性局部毒性(local toxicity)：指中毒症状仅局限：指中毒症状仅局限 于环境毒物开始暴露的点位于环境毒物开始暴露的点位 4) 系统毒性系统毒性(systemic toxicity)：指不良效应：指不良效应 扩散至远离环境毒物开始暴露的点位扩散至远离环境毒物开始暴露的点位。
就某就某 一生物机体来说，当环境毒物进人生物体血一生物机体来说，当环境毒物进人生物体血 液或淋巴循环系统、就容易扩散到机体全身，液或淋巴循环系统、就容易扩散到机体全身， 引起系统毒性；或者就某一生态系统来说，引起系统毒性；或者就某一生态系统来说， 环境毒物进入水生生态系统或湿地生态系统环境毒物进入水生生态系统或湿地生态系统 后，容易随水流的运动进行迁移与扩散，进后，容易随水流的运动进行迁移与扩散，进 而引起系统毒性而引起系统毒性 5) 即时毒性即时毒性(immediate toxicity)：当暴露于：当暴露于 环境毒物后，不良效应或症状在几分钟甚环境毒物后，不良效应或症状在几分钟甚 至几秒钟内就迅速出现这时，人们就容至几秒钟内就迅速出现这时，人们就容 易发现毒物与病症之间的关系易发现毒物与病症之间的关系 6) 延时毒性延时毒性(delayed toxicity)：在生物体或：在生物体或 生态系统中产生毒性需要很长的时间，甚生态系统中产生毒性需要很长的时间，甚 至在环境毒物暴露若干年以后才出现症状至在环境毒物暴露若干年以后才出现症状 对于延时毒性，建立因果效应关系比较困对于延时毒性，建立因果效应关系比较困 难。
难 半数致死剂量与半效应浓度半数致死剂量与半效应浓度 • 半数致死剂量半数致死剂量(Median lethal dose)是指在是指在 设定的试验条件下，当单一污染物暴露于设定的试验条件下，当单一污染物暴露于 一个种群的生物，而导致其一个种群的生物，而导致其50％的死亡率％的死亡率 出现时，在统计学上推导所得的期望剂量出现时，在统计学上推导所得的期望剂量 • 简单地说，就是当污染物暴露条件下观察简单地说，就是当污染物暴露条件下观察 到到50％试验生物死亡时的剂量，通常用％试验生物死亡时的剂量，通常用 LD50表示它是衡量存在于生态系统中各表示它是衡量存在于生态系统中各 种环境毒物毒性大小的重要参数种环境毒物毒性大小的重要参数 • 对于人群来说，对于人群来说，LD50是指通过对哺乳动物是指通过对哺乳动物 实验研究的外推以及对事故性或自杀性毒实验研究的外推以及对事故性或自杀性毒 物暴露人群观察的推论物暴露人群观察的推论 • 半数致死浓度半数致死浓度(median lethal concentration)是一个与半数致死剂量相是一个与半数致死剂量相 对应的概念，有时采用这一概念代替半数对应的概念，有时采用这一概念代替半数 致死剂量。
在定量水平上，它是指在生物致死剂量在定量水平上，它是指在生物 急性毒性试验中，使受试生物半数死亡的急性毒性试验中，使受试生物半数死亡的 毒物浓度毒物浓度 • 由于环境毒物的致死效应与受试生物暴露由于环境毒物的致死效应与受试生物暴露 时间有密切关系，故多用时间有密切关系，故多用LC50来表示引起来表示引起 生物半数死亡的浓度与暴露时间的乘积，生物半数死亡的浓度与暴露时间的乘积， 时间时间(t)一般用分钟表示一般用分钟表示 • 半效应浓度半效应浓度(median effective dose)是指是指 在试验系统中或在某一生态系统中在试验系统中或在某一生态系统中50％的％的 试验生物或某一生物种群表现出可观察到试验生物或某一生物种群表现出可观察到 的有效反应或不良效应时污染物的剂量，的有效反应或不良效应时污染物的剂量， 用用ED50表示 • 其方法是，在试验条件下，对试验生物施其方法是，在试验条件下，对试验生物施 加环境毒物等因素，当作用强度达到群体加环境毒物等因素，当作用强度达到群体 中的半数产生效应中的半数产生效应(如导致昏迷和发生某一如导致昏迷和发生某一 疾病疾病)时，测出环境毒物施加的剂量。
时，测出环境毒物施加的剂量 • LD50常常被用于环境毒物、污染物或化学品之常常被用于环境毒物、污染物或化学品之 间毒性的定量比较或分类采用这一概念对环间毒性的定量比较或分类采用这一概念对环 境毒物或污染物进行分类，通常把环境毒物或境毒物或污染物进行分类，通常把环境毒物或 污染物分为有害的、有毒的和极毒的污染物分为有害的、有毒的和极毒的3个比较个比较 粗泛的类型粗泛的类型(表表2．．1) 表表2.1 基于急性基于急性LD50值的毒性分类（小鼠，口服）值的毒性分类（小鼠，口服） 类别类别 LD50 /(mg/kg 体重，小鼠口服体重，小鼠口服) 极毒的极毒的 仲胺仲胺 叔胺 • 当羧基以及磺酸基引入化合物时，可使其水当羧基以及磺酸基引入化合物时，可使其水 溶性和电离度提高，相对脂溶性降低，难以溶性和电离度提高，相对脂溶性降低，难以 在体内深入组织，从而降低其生物毒性但在体内深入组织，从而降低其生物毒性但 是，当羧基以及碳酸基被酯化后，可使其电是，当羧基以及碳酸基被酯化后，可使其电 离度降低，脂溶性增加，吸收率提高，生物离度降低，脂溶性增加，吸收率提高，生物 毒性相应增大毒性相应增大 • 以以β - -萘萘胺、胺、4—氨基联苯、氨基联苯、2—乙酰氨基芴、乙酰氨基芴、 3，，4—二甲基苯胺为核心结构的芳香胺、芳二甲基苯胺为核心结构的芳香胺、芳 香酰胺等环境毒物，具有较高致癌效应的风香酰胺等环境毒物，具有较高致癌效应的风 险。
险 (二二)光学异构与生物毒性的关系光学异构与生物毒性的关系 • 生物体内的酶对光学异构体有高度的特异性当生物体内的酶对光学异构体有高度的特异性当 化学物质为不对称分子时，酶只能作用于一种光化学物质为不对称分子时，酶只能作用于一种光 学异构体当生物酶与环境毒物作用时，至少必学异构体当生物酶与环境毒物作用时，至少必 须通过三点结合，才能形成稳定的结合因此，须通过三点结合，才能形成稳定的结合因此， 光学异构体具有明显的毒性差异光学异构体具有明显的毒性差异 • 一般地说，左旋异构体对生物机体的作用较大，一般地说，左旋异构体对生物机体的作用较大， 右旋体往往无作用右旋体往往无作用 • 尽管大体上呈这一规律，但也有例外的情形，如尽管大体上呈这一规律，但也有例外的情形，如 左旋和右旋的尼古丁对大鼠的毒性相等左旋和右旋的尼古丁对大鼠的毒性相等 四、毒理生态动力学原理四、毒理生态动力学原理 • 生态系统由生产者、消费者、还原者和非生态系统由生产者、消费者、还原者和非 生物环境构成生物环境构成 – 生产者是指生物成分能利用太阳能等能源将简生产者是指生物成分能利用太阳能等能源将简 单无机物合成为复杂有机物的自养生物；单无机物合成为复杂有机物的自养生物； – 消费者是指靠自养生物或其他生物为食而获得消费者是指靠自养生物或其他生物为食而获得 生存能量的异养生物；生存能量的异养生物； – 还原者亦称分解者，包括细菌、真菌、放线菌还原者亦称分解者，包括细菌、真菌、放线菌 和原生动物，它们在生态系统中的重要作用是和原生动物，它们在生态系统中的重要作用是 把复杂的有机物分解为简单的无机物，归还到把复杂的有机物分解为简单的无机物，归还到 环境中供生产者重新利用；环境中供生产者重新利用； – 非生物环境包括气候因子非生物环境包括气候因子(如光照、热量、降水、如光照、热量、降水、 温度、空气等温度、空气等)和营养因子和营养因子(无机物质、有机物无机物质、有机物 质质)以及生物赖以生存的无机介质以及生物赖以生存的无机介质(土壤和水体土壤和水体)。
• 生态系统是一开放系统，毒物能够从外界生态系统是一开放系统，毒物能够从外界 进入生态系统，并在系统内与各组分之间进入生态系统，并在系统内与各组分之间 进行各种化学的或生物化学的反应，将会进行各种化学的或生物化学的反应，将会 可逆地或不可逆地干扰系统正常的循环规可逆地或不可逆地干扰系统正常的循环规 律和生态化学过程，甚至造成细胞的损伤律和生态化学过程，甚至造成细胞的损伤 或对系统的破坏或对系统的破坏 • 毒物进入生态系统与各组分的毒性反应，毒物。