环境毒理学课件-第1章

第一章绪论

环境（Environment）是指特定主体周围的所有生物因子和非生物因子对某一特定的生物个体或群体来说，环境就是指这种生物个体或群体周围的非生物因素（如空气、水及土壤等）和所有生物成分（如植物、动物、微生物等）

人和自然环境关系密切

自然环境是人类和其它一切生命赖以生存和发展的基础人体血液、肌肉以及各器官的化学元素含量，与地壳岩石、空气、海水、河水、岩石、土壤、蔬菜、肉类中化学元素的含量具有相关性，表明：人是环境的产物人体的物质与环境中的物质进行着交换人类的环境

自然环境

包括大气圈、水圈、土地岩石圈和生物圈

生活环境

包括人类为从事生活活动而建立起的居住环境、公共场所等第一节

环境毒理学的产生及其在环境科学中的地位

环境问题的由来人类早期农业生产对环境的破坏产业革命使污染事件不断发生第二次世界大战环境问题更为严重20世纪60年代，人类生存环境日趋恶化世界八大著名公害事件比利时马斯河谷事件美国落衫叽烟雾事件美国多诺拉事件英国伦敦烟雾事件日本水俣病事件日本四日市废气事件日本的爱知糠油事件日本富山的痛痛病事件

近年来世界瞩目的公害有7次1、意大利塞维索化学污染事故

1976年7月10日意大利北部塞维索地区的一家农药厂爆炸，导致剧毒化学品二恶英的污染，使许多人中毒，附近居民被迫迁走，几年内当地畸形儿的出生率大为增加2美国三里岛核电站泄露事故这次事故发生在1979年3月28日，直接经济损失达10多亿美元3、墨西哥的液化气爆炸事故1984年11月19日，墨西哥国家石油公司所属的液化气供应中心发生爆炸，死亡1000多人，伤400多人，3万多人无家可归4、印度博帕尔农药泄漏事故1984年12月3日，美国联合碳化物公司设在博帕尔市的农药厂的剧毒化学品异氰酸甲酯罐爆裂外泄，受害人数20万，死亡2000人以上

5、原苏联切尔诺贝利核电站泄露事故

1986年4月26日位于基辅地区的切尔诺贝利核电站四号反应堆爆炸，造成重大放射性污染，周围十多万居民被疏散，伤数百人，死亡31人6、莱茵河污染事故1986年11月1日，瑞士巴塞赞德兹化学公司的仓库起火，使大量有毒化学品随灭火用水流进莱茵河，造成西欧10年来最大的污染事故7、海湾战争造成的环境污染1990年底爆发的海湾战争历时42天，期间油井大火昼夜燃烧，是迄今历史上最大的石油火灾及海洋石油污染事故，也是人类历史上最严重的一次环境污染，其污染程度超过切尔诺贝利核电站发生的核泄漏事故。这次战争所造成的环境污染是灾难性的，已给世界带来了影响

人与自然环境是相互依存、相互影响、对立统一的整体人与环境不断进行着物质、能量和信息的交换，使机体与周围环境之间保持着动态平衡人类活动造成的环境问题，其中很大一部分是污染问题，不仅有碍于工农业生产的进一步发展，而且也严重威胁到人类自身的生存

毒理学的发展历史人类很早就对有毒的物质进行研究在古代中国医学书籍中，就有很多对动物的描述和认识随着社会生产的发展，人类使用和接触到的化学物质的种类越来越多，这些使得这门古老的、研究毒物的科学—毒理学在研究内容和方法上有了极大的发展环境化学污染化学物已达3500万种日常使用也不下6～7万种

每年约有500～1000种新化学物投入使用

研究毒物的科学—毒理学

按照研究的对象，可划分为：

药物毒理学、工业毒理学、环境毒理学、食品毒理学、军事毒物毒理学等按照毒物作用于机体的性质可分为：生化毒理学、遗传毒理学、生殖与发育毒理学、免疫毒理学、行为毒理学、分子毒理学等环境毒理学产生原因环境污染对人体健康危害的教训其他学科的发展的促进作用环境毒理学

（EnvironmentalToxicology）

是利用毒理学方法研究环境，特别是空气、水和土壤中已存或即将进入的毒化学物质及其在环境中的转化产物，对人体健康的有害影响及其作用规律的一门科学，环境毒理学属于环境科学的范畴，也是生物科学和毒理学的分支科学生态毒理学它是环境毒理学的一部分，也是生态学的分支科学它主要研究对象不是生物个体的变化，而是生物群体的改变；不仅研究环境污染物对某一种群的损害，而且研究对生态平衡的破它一方面要研究环境污染物进入机体后产生的毒害作用甚至死亡的直接毒害作用，另一方面也要研究环境污染物引起生态平衡紊乱所导致的间接毒害作用第二节

环境毒理学的研究对象、主要任务和内容

生命与环境和谐适应关系破坏自然现象、自然灾害、人为活动，使局部环境某些元素过量或不足使人群或生物出现各种各样病变

环境毒理学的研究对象

是对各种生物特别是对人体产生危害的各种环境污染物（Environmentalpollutant），包括物理性、化学性及生物性污染物，环境化学污染物为主要研究对象环境污染对健康影响的特点涉及面广，接触污染人口多，包括老弱病残，甚至胎儿低剂量、长时间作用多途径进入人体多种因素同时存在环境污染的这些特点使环境毒理学研究形成了与其它毒理学分支明显不同的特色造成环境污染的原因

主要包括三个方面化学指向环境直接排放有害的产物，例如汞、镉、砷、氰化物、酚、多氯联苯、化学农药等等

物理指放射性物质的辐射、振动、噪声、废热等生物指各种病菌、致病霉菌、病毒、寄生虫卵等外来化学物质

（xenobbiotics，称XB）

并非人体组成成分，也不是人体所需的营养素，而且也不是维持正常生理功能所必需的物质，它们可以由外界环境通过一定的环节和途径与机体接触并进入机体，在体内引起一定的生物学变化，使机体受到损害，又称外源化学物，以区别于机体内代谢过程中形成的产物和中间产物—内源化学物环境毒理学的任务对环境污染物进行毒理学评价环境监测和人群健康影响研究制订环境卫生基准和多介质环境目标值阐明环境病因和发病机理对环境污染物进行毒理学评价毒性评价安全性或危险度评价环境污染物对机体毒作用的评定

主要是通过以下几种动物实验方法进行的

急性毒性试验亚急性毒性试验慢性毒性试验蓄积试验、致突变试验、致畸试验和致癌试验安全性或危险度评价

安全性评价通常是在毒性评价的基础上，结合流行病学资料、环境监测资料等进行综合评价，再通过安全系数法将结果外推到人为保证新化学物质进入环境后不会对人类健康和生态环境造成损害，提出该化学物是否可投入生产、使用、排放或将化学物排放量、使用量、污染物的含量限制在某一“安全”水平的建议，供管理部门作为决策的依据环境监测

传统方法的化学分析方法

直接测定环境介质中的污染物含量生物监测

现场监测环境样品的生物测试人群监测

生物监测受到人们格外重视

污染物常常同时存在于空气、水、食物等中，因而可通过多种途径进入机体，即使是单一途径进入机体，污染物的摄入量也不一定等于机体的吸收量机体对环境化学物的吸收剂量除取决于该物质的理化性质（如脂/水分配系数等）外，还与其在体内的分布、转化、排泄等动力学过程有关，而这些过程又与个体的健康状况、遗传背景、劳动负荷等因素有关污染物对人群健康影响研究

建立生物材料（如血对环液、尿、粪、呼出气、毛发、指甲等）的监测指标建立直接反映健康是否受到损害的早期指标—生物标志（biologicalmaarker）

环境卫生基准

毒理学研究资料是制订最高容许浓度(AMC)的主要参考依据制订有害物质AMC较完整的毒性试验包括∶急性毒性、亚慢性毒性、代谢情况、慢性毒性及特殊毒性等

多介质环境目标值(multimediaenvironmentalgoals，MEG)

指化学物质或其降解物质在环境介质(空气、水、土壤)中的含量及排放的限定量。预计化学物质的量在不超过MEG时，不会对周围人群及生态系统产生有害影响美国EPA已公布的MEG有600种，并已在美国环境影响评价中广泛使用制订MEG的基础是环境毒理学研究资料环境病因研究

通过三方面提供资料实验动物研究毒物的分析毒物信息数据系统接触化学物质可以多种方式引起人体疾病

接触某一特殊化学物质直接引起，如水俣病，是由于暴露于甲基汞而引起的接触某一化学物仅是某病发展的几个因素之一，即多因果关系的一部分，如痛痛病是由于镉毒性与几种因素结合引起的一种复杂病因性疾病化学物的暴露可能加重或诱发某一已患的疾病，如呼吸道疾病患者暴露于氮氧化物可诱发其发作或症状加重发病机理研究

指毒物或其代谢产物在靶器官中与靶分子的相互作用，以及这种相互作用所引发的一系列生物化学或生物物理反应，最终在效应器官导致病理生理的研究环境毒理学方法是探讨发病机理的重要手段之一环境毒理学的任务归纳为：

研究环境污染物及其在环境中的降解和转化产物，对机体造成的损害和作用机理探索环境污染物对人体健康损害的早期观察指标，即用最灵敏的探测手段，找出环境污染物作用于机体后最初出现的生物学变化定量评定有毒环境污染物对机体的影响，确定其剂量与效应或剂量一反应关系，为制定环境卫生标准提供依据环境毒理学的主要研究内容

毒理学的一般概念环境污染物的毒性评定方法各种重要的环境污染物和有害物理因素对机体的危害及其作用机理

第三节

环境毒理学的研究方法

环境毒理学的研究方法实验室研究(动物试验)

整体实验

体外试验：器官水平、细胞水平、亚细胞水平和分子水平人群流行病学调查

环境毒理学的研究主要以动物实验研究为主

实验动物一般为哺乳动物，也可利用其他的脊椎动物、昆虫以及微生物和动物细胞株等观察实验动物通过各种方式和途径，接触不同剂量的环境污染物后出现的各种生物学变化动物实验须与环境流行病学相结合

用动物实验来观察环境污染物对机体的毒作用，条件容易控制，结果明确，便于分析动物实验评定环境污染物毒作用的基本方法。但动物与人毕竟有差异，动物实验的结果，不能直接应用于人因此，一种环境污染物经过系统的动物毒性试验后，还必须结合环境流行病学对人群的调查研究结果进行综合分析，才能作出比较全面和正确的估价。第四节

环境毒理学的实际应用及其发展趋势

环境毒理学的实际应用1、实验室研究一是对新的化学物质进入市场前，按照化学物质毒理学评价程序所规定的实验对其毒性进行鉴定二是对采集的环境样品进行生物测试2、现场环境的生物监测通常采用的生物是当地产植物、水生脊髓动物和无脊髓动物、小的陆生哺乳动物等利用遗传毒理试验对环境的监测

1、收集生活环境或生产现场中各类样品或直接在现场各采样点上，进行体内和体外的各种短期或中期的遗传毒性试验2、样品收集之后，有的可直接进行生物检测，有的需经必要的预处理，然后再进行生物检测，这有利于提高检测的阳性率3、对所测试的结果进行综合评价，为制订容许该污染物排放到环境中去的最高量数值提供一定的科学依据4、为了全面评价环境质量，近年来还发展到人体监测1、高剂量的动物模型将逐渐向人体细胞或组织培养的研究模型方向发展，使毒理学可以更科学地指示因果关系2、模拟自然环境中多个环境污染物同时存在时联合作用机制3、深入研究环境污染物在环境中的降解和转化产物以及各种环境污染物在环境因素影响下，相互反应形成的各种转化产物所引起的生物学变化

环境毒理学的发展趋势

4、加强环境致癌、致畸、致突变的研究5、环境污染物的化学结构同它们的毒性作用的性质和强度有密切关系，应深入研究，找出规律，以便根据化学结构，作出毒性的估计，减少动物毒性试验，并为合成某些低毒化合物提供依据

6、大