第五章水体污染的毒性试验方法
工业废水毒性评估
工业废水毒性评估1毒性检测方法1.1急性毒性检测生物毒性检测按毒性指标类别不同，可分为急性毒性检测、慢性毒性检测、遗传毒性检测和内分泌干扰性检测。
突发环境风险防范要求，对毒性物质释放后果分析中以急性中毒为重点，因此，该文主要总结基于急性毒性的检测与评价方法。
急性毒性实验是对实验生物一次或24h内多次染毒的实验，从中探明环境污染物与机体短时间接触后所引起的损害作用，找出污染物的作用途径、剂量与效应的关系。
依据受试生物类型，可将生物急性毒性实验分为活体动物实验、大型蚤类实验、细菌实验和微生物发电实验等。
细菌实验是目前毒性检测中研究较为成熟、应用最为普遍的方法，例如发光细菌法、脱氢酶活性法等。
中国标准规定的毒性检测方法即是发光细菌法。
不过，传统生物监测方法存有检测时间长、维护成本高、指示生物保存困难等问题，应对突发性水质污染现场监测、实现污染源在线监测等急需开发快速、简便、灵敏、易维护的生物毒性检测技术。
基于微生物产电的MFC型(微生物燃料电池，能将化学能直接转化成电能的装置)生物毒性传感器成为众多学者关注的对象。
它的工作原理是利用微生物胞外呼吸，将水体有机污染物生物氧化过程产生的电子直接传递至电极，通过回路形成电流=，当水体中毒物积累，会抑制微生物呼吸，造成电流信号减弱。
传感器能实现对分子、离子及气体物质的快速感应和分析，是发展便携式快速水质监测仪的关键，目前已成功研发了BOD快速测定仪，并由双室向单室研究过渡，节省空间，降低成本。
该方法运用多种产电菌与发酵型细菌组成混合菌群，避免了使用单一菌种提纯难、易变异的缺点。
美国的废水急性毒性实验主要包括毒性浓度范围确定实验、多浓度限定实验和受纳水实验等。
毒性浓度范围确定实验通常是由一组小型梯度静态急性实验构成，具体来说是将相同的五组生物分别暴露于按对数级稀释的样品溶液(例如按100%，10.0%，1.00%，0.100%和一个质控样)8～24h。
多浓度限定实验，是美国污染物减排计划要求的决定排放允许值的方法，用来提供半致死浓度值或最大无影响浓度值(NOEC)。
污水毒性的生物测试方法
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环境毒理学(董国日)05-1环境毒理学常用实验方法
皮肤接触
将受试物涂抹在动物皮肤 上，观察其对皮肤的影响 。
吸入暴露
使动物吸入受试物，模拟 人类在环境中的暴露方式 。
实验结果评价
观察临床症状
观察动物的行为、生理和生化指标的变化， 判断受试物对动物的毒性作用。
体重和生长速率
监测动物体重和生长速率的变化，评估受试 物对动物生长的影响。
脏器重量和病理学检查
如激素水平、酶活性等，用于评估 生理功能。
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02
生长发育指标
如体重、身长、器官发育等，用于 评估发育状况。
行为学指标
如学习记忆、运动能力等，用于评 估行为表现。
04
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CATALOGUE
致突变和致癌实验
实验动物选择
哺乳动物
如小鼠、大鼠、豚鼠等，是研究致突变和致癌作用 的主要动物模型。
鸟类
如鸡、鸭等，常用于研究环境致癌物的致癌作用。
昆虫
如果蝇、蚕等，常用于研究致突变作用。
实验方法选择
体内实验
通过将受试物直接或间接给予动物，观察其致突变和致癌作 用。
体外实验
利用离体细胞或组织进行实验，如细胞培养、染色体畸变分 析等。
实验结果评价
观察指标
包括突变率、肿瘤发生率、病理学改变等。
数据处理
对实验数据进行统计分析，比较不同组之间的差 异。
实验方法选择
母体-胎盘暴露法
通过给母体注射或喂食有毒物质，观察对胎 儿发育的影响。
全身暴露法
将动物暴露于有毒物质的环境中，观察其对 生殖和发育的影响。
胚胎暴露法
将胚胎直接暴露于有毒物质中，观察对胚胎 发育的影响。
实验结果评价
01
生殖能力指标
污染物的生物毒性监测与评价研究方法
反应（Response）
➢ 指接触一定剂量化学物后，产生某种效应并达到一 定强度的个体在群体中所占的比例。
➢ 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。
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剂量－效应关系（Dose-effect Relationship） 剂量－反应关系（Dose-response Relationship）
➢ 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（一般为4-6个），从而确定正式试验 的剂量组。
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（3）染毒方式和受试物的配制
➢ 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溶液，然后
依次稀释到所需浓度。
（4）观察指标
➢ 中毒症状：一般观察24～48小时，最好观察到绝大多数动 物出现典型中毒症状。
第五章 第六节
.
5.6 有害物质的环境毒理学 研究方法
污染物的生物毒性监测与评价研究方法
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1
本章将讨论以下内容： 生物测试及方式 一般毒性试验 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 微宇宙法
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5.6.1 生物测试及方式
（1）生物测试（Bioassay）的概念：
➢ 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（MATC）
➢ 只能采用流动式
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受试生物的选择
➢ 敏感性 ➢ 广泛性和可获得性 ➢ 有代表性，是生态系统的重要组成 ➢ 易于实验室培养和繁殖 ➢ 具有丰富的生物背景资料 ➢ 对毒物的响应能够被反应和测定
等等
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生物监测项目四水体污染的毒性试验
2023《生物监测项目四水体污染的毒性试验》•试验目的•试验原理•试验方法目录•试验结果•数据分析与结论•建议与展望01试验目的探索水体污染对生物生长、发育和生存的影响；分析不同污染物对生物机体功能和代谢的损害；为水体污染治理和生态环境保护提供科学依据。
了解水污染对生物的危害评估污染物的毒性程度评估不同浓度和种类的污染物对生物的毒性影响；为水体环境质量评价和污染治理提供依据。
检测水体中不同污染物的含量和种类；监测水体污染的影响范围观察污染物质在水体中的扩散和迁移情况；分析污染物质在水体中的分解和转化过程；为水体污染的预警、预防和治理提供决策依据。
02试验原理生物监测是指利用生物体对环境污染物的吸收、代谢和排泄等过程进行的监测，以评估环境污染对生物体及人类健康的影响。
生物监测基本原理生物监测定义具有连续性、实时性、长期性等优势，能够及时反映环境污染物对生物体及人类健康的危害。
生物监测的优势生物监测结果影响因素较多，如环境污染物的种类、浓度、作用时间等因素，同时还需要考虑生物个体差异和环境因素的影响。
生物监测的局限性水体污染的毒性效应水体污染的定义水体污染是指人类活动排放的污染物进入水体，引起水质恶化，影响人类健康和水生生物生长的过程。
毒性效应的定义毒性效应是指环境污染物的毒性作用对生物体产生的影响，包括致畸、致突变、致癌等。
水体污染的毒性效应表现水体污染的毒性效应表现为对水生生物及人体健康的危害，如鱼类行为失常、生长异常、生殖能力下降等，以及人体接触污染水体后出现的急性中毒、慢性中毒等症状。
生物标志物是指生物体内暴露于环境污染物的特定化学物质，可以用于评估环境污染物的暴露和毒性效应。
生物标志物与毒性评估生物标志物可以反映环境污染物的暴露情况，评估其对生物体及人体健康的危害程度。
毒性评估的方法包括实验室试验和现场调查两种方法，其中实验室试验主要采用生物监测技术，通过观察生物体对环境污染物的吸收、代谢和排泄等过程进行评估；现场调查则主要采用流行病学方法，通过调查人群接触环境污染物的机会和健康状况进行评估。
生物监测项目四水体污染的毒性试验
数据分析
利用统计学方法对数据进行深入分析，如单因素方差分析、相关分析等。
结果报告
撰写试验结果报告，总结分析结果，并提出有关建议和措施。
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试验结果
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农药
农药如六六六、滴滴涕等对生物的毒性影响同样不可忽视，长期暴露可引起生物的免疫系统受损。
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结果分析
污染物毒性影响的分析
不同浓度污染物的毒性影响
随着污染物浓度的增加，生物体受到的毒性影响也相应增加。
不同生物种类对污染物毒性的敏感性
不同生物种类对同一种污染物的毒性敏感程度不同。
污染物毒性对生物生长的影响
污染物对生物生长的影响也是毒性影响的一个重要方面。
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有机污染物的毒性
有机污染物对生物的毒性影响主要表现在生物体内的积累和代谢过程中。
推广生态修复技术
加强环保宣传教育，提高公众的环保意识和环境保护责任感，鼓励公众积极参与水体保护和环境保护工作。
提高公众环保意识
THANKS
感谢观看
数据处理
03
试验流程
准备试验所需试剂和仪器
采集水样
预处理水样
准备阶段
按照试验要求，将试剂溶解于水样中，以制备试验溶液。
配置试剂
将试验溶液加入试验容器中，观察和记录生物毒性反应情况。
进行生物毒性试验
对试验结果进行统计分析，包括计算毒性系数、IC50等指标。
统计分析
试验阶段
数据处理与分析阶段
数据整理
不同污染物对生物的毒性影响
01
重金属
重金属如铅、汞等对生物的毒性影响较大，可影响生物的神经系统、生长和繁殖等。
水质的生物毒性检测方法
Vol. 31, No. 4, 2012 Water PurAifuigcuastti2o5nthT, 2e0c1h2nology
水质的生物毒性检测方法
高小辉 1，杨峰峰 2，何圣兵 2，戴鼎立 2，陈雪初 2，李玫芳 2
（1.杭州西湖风景名胜区管委会，浙江杭州 310013；2.上海交通大学环境科学与工程学院，上海 200240）
Vol. 31, No. 4, 2012
细胞，甚至靶分子的正常生理功能，观察受试物对 其产生的作用，从而提供毒理学资料的方法。近年 来，分子生物学的飞速发展带动了体外试验研究的 进步。国内外广泛使用的体外试验方法有：多种微 生物诱变试验，各种器官灌流，不同组织薄片培养， 各种细胞包括单个细胞或其他亚细胞结构的培养 等[7]。
李彬等20用斜生栅藻和明亮发光杆菌对重金属污染土壤进行生态毒性评估结果显示发光菌的相对发光度以及斜生栅藻的增殖率与土壤中的重金属含量均有明显相关关系并且比较所测参数后认为斜生栅藻细胞增长率是最为敏感的土壤毒性表征指标
净水技术 2012，31（4）：49-54
净水技术 WATER PURIFICATION TECHNOLOGY
[收稿日期] ２０１１－11-05 [基金项目] 国家水体污染控制与治理科技重大专项（2009ZX07106-
2-2）；上海交通大学大学生创新实践计划（IPP3087） [作者简介] 高小辉（1966-），男，高级工程师，学士，研究方向为园林
景观生态。 [通讯作者] 何圣兵，电话：021-34203734；
体外试验方法的主要缺点为各种微生物或细 胞的培养都是在离体条件下，难以精确地模拟或反 映外源物在生物体内的生物转运和生物转化过程; 敏感度不佳，需要富集系数在 15~30 之间[12]；无法得 到毒效学或毒代动力学的资料。但体外试验可用来 测量生物体某一特异性毒效而不受机体多种复杂 因素影响。根据试验目的和需要，可选择不同种属 动物的器官、组织，细胞株（系），细胞受体等，探索 毒性作用机制，为整体动物试验提供线索和依据。 该法可使试验中的剂量和对化学品的暴露期更精 确化，可使试验的物化环境参数得到更精确的限定 和控制，具有简便、快捷以及可直接利用人体细胞 等优点，因此能在短时间内对化学物品的潜在毒性 进行评估。
实验一)TID污染物的地表水体污染危害实验
（实验一）TID污染物的地表水体污染危害实验在某种水环境条件下，利用水生生物受水体污染物的胁迫而产生的各种机体反应来测试水体污染程度，称为水质的生物检测生物测试的结果可直接反映复杂体系中所有组分的综合作用，包括各组分之间可能存在的叠加拮抗或协同作用等因此，它可以弥补理化检测方法的不足，选择合适的生物测试方法或生物与化学分析方法结合使用，能够有效地预测复杂体系对生态系统的毒理效应。
传统的毒性试验包括微生物毒性试验，藻类毒性试验大型蚤急慢性毒性试验，鱼类急慢性毒性试验。
发光细菌毒性实验在微生物毒性实验中研究领域是最为广泛的# 在正常条件下发光细菌能发出一定波长的光!其发光强度可以受到许多有毒物质的抑制!通过对其发光强度变化的测定可以实现水质的急性毒性检测!故受到众多研究者的关注，可对多种有毒有害物质共存时产生的综合毒性进行评价，具有实时检测，前处理简单，成本低廉等优点。
起始发光强度在（2.0-4.0）×105与污染物素的最佳作用时间为30min.（一）实验目的1.掌握发光细菌测毒性的标准方法；2.根据发光强度测TID毒性；实验原理发光细菌由于其独特的生理特性，在环境监测中被作为测定环境中毒物的指标。
生物发光是某些生物的一种生理现象。
对环境敏感的发光细菌，用于检测水体生物毒性，现已成为一种简单、快速的生物毒性检测手段。
发光细菌在正常的生理条件下能发出波长在450～490nm 的蓝绿色可见光，在一定的试验条件下发光强度是恒定的。
其遇到毒性物质时发光强度有所改变，同时与该物质浓度与的毒性大小有关。
毒性用EC50 来表示，即发光强度降到50%时候的浓度。
浓度与发光强度呈负线性关系，因而可以用发光强度来表示毒性大学。
（二）实验材料与方法TID溶液，氯化钠，蒸馏水氯化钠溶液：称取3.0mgNacl溶于100水中至于2-5oC冰箱备用；TID0.02mg/m L在50mL 容量瓶中用3.0mg/m Ll氯化钠稀释至刻度。
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2. DO：不能低于4mg/L 3. 水温：21～25℃
4.光照: 12—16h
5. 试验用水:未污染的自然的河水或湖水，需 过滤去悬浮物，或用标准稀释水 。如用自来 水，要暴气。
水的硬度: 19～250mg/L (以CaCO3计) ； pH： 6.0—8.5
四、试验步骤
1. 预备试验 目的: (1) 确定正式试验的浓度范围；
在全生活周期的慢性毒性试验中对生物不产生影响的浓度。
安全浓度=
24hLC50 0.3 (24hLC50 / 48hLC50 )3
安全浓度=
48hLC50 0.3 (24hLC50 / 48hLC50 )2
安全浓度=96LC50×（0.1～0.01）
不易分解的取0.01～ 0.05；容易分解的取 0.05～0.1
加强自身建设，增强个人的休养。202 0年11 月19日 上午1时 56分20 .11.192 0.11.19
扩展市场，开发未来，实现现在。202 0年11 月19日 星期四 上午1时 56分2 秒01:56:0220.1 1.19
做专业的企业，做专业的事情，让自 己专业 起来。2 020年1 1月上 午1时56 分20.1 1.1901:56November 19, 2020
时间是人类发展的空间。2020年11月1 9日星 期四1时 56分2 秒01:56:0219 November 2020
科学，你是国力的灵魂；同时又是社 会发展 的标志 。上午1 时56分 2秒上 午1时56 分01:5 6:0220. 11.19
每天都是美好的一天，新的一天开启 。20.11. 1920.1 1.1901:5601:56 :0201:5 6:02No v-20
➢确定环境因子（如DO、pH、水温、硬度等）对水生生物是 否适宜，以及他们对化学物质毒性的影响
➢为制定水质基准提供科学依据
每一次的加油，每一次的努力都是为 了下一 次更好 的自己 。20.11. 1920.1 1.19Th ursday , November 19, 2020
天生我材必有用，千金散尽还复来。0 1:56:02 01:56:0 201:56 11/19/2 020 1:56:02 AM
在24h、48h、72h和96h记录死亡鱼数
5. 极限试验
可以进行浓度为100mg/L的极限试验。如极 限试验结果表明LC50>100mg/L。可直接给出 试验结果及评价：LC50>100mg/L，属于低毒。
五、数据处理与报告
1. LC50计算
（1）直线内插法
对数浓度
（1）直线内插法
废水10
（1）静水式试验 （2）更新式静水试验（换水试验） （3）流水式试验 （4）现场试验
项目八 鱼类急性毒性试验
二、试验鱼选择、收集和驯养 1.试验鱼的选择 （1）当地水体中生活的种类； （2）对污染物比较敏感； （3）能在实验条件下饲养，来源丰富，个体 健康。
鲤鱼、鲫鱼、金鱼
2. 实验鱼的大小和数目 要求：同批、同种、同龄 大小一致，在7厘米以下（金鱼3厘米） 数目：每浓度组7-10尾
浓度的单位：mg/L、百分比
每个浓度做3个平行
CK
CK死亡率小于10%时，实验才被承认。
3. 试验液的配制方法
母液
丙酮、吐温
溶剂CK:助溶剂含量应为试验组使用助溶剂的最高浓度， 且不得超过 100mg/L或0.1mL/L
4. 正式试验
CK
1.0
3.2
5.6
7.5
10.0
低
高
试验开始后的3h、6h观察记录中毒症状
2—3升水/g鱼 1升水/g鱼 3. 实验鱼的驯养
暂养12天 驯养7天 驯养用水与试验用水要一致
鱼的死亡率不能超过10%
三、试验条件
1.试验容器和容积 容器：玻璃 大小按2—3升水/g 鱼
容器高度：30—35cm 试验液的深度应尽可能保持一致，且不能
小于15cm 例如：直径25—35cm，高30—50cm的圆玻璃缸 长31cm，宽24cm，高35cm的标本缸 容积30升以上的大白瓷桶
安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20. 11.1901 :56:020 1:56No v-2019 -Nov-2 0
得道多助失道寡助，掌控人心方位上 。01:56:0201:5 6:0201:56Thur sday , November 19, 2020
安全在于心细，事故出在麻痹。20.11. 1920.1 1.1901:56:0201 :56:02 November 19, 2020
谢谢大家！
毒物下所产生的可观察的生物效应。
测试项目 试验时间
生长情况（体长和体重） 存活时间 幼体产生数量 孵化过程 畸变的类型和百分比
藻类和原生动物：几小时---几天 小无脊椎动物：几星期
大型无脊椎动物和鱼类：几个 月—几年
3.生物积累试验：
生物积累：指某些毒物的浓度在生物组 织内可积累到比周围水体的毒物浓度高 出许多倍。
生物积累
生物浓缩：生物直接从水中摄取 毒物
生物放大：生物通过食物连摄 取毒物
生物积累的试验方法：
（1）用浓缩因子测定生物浓缩
BCF=平衡时的组织浓度/水中浓度
生物半衰期：生物组织内毒物的浓度下降到 它的一半所需的时间。
（2）用放射性同位素标记法测定生物放大
例如：藻类
蚤
鱼
项目八 鱼类急性毒性试验
一、试验方法
（2）初步观察鱼的中毒表现和选择观
察指标； （3）检验规定的试验条件是否合适。
浓度范围要大些，如1000、100、10、1、0.lmg/L
5尾/浓度
48－96h
找出最高的全存活浓度和最低的全死亡浓度
2. 试验浓度的选择
根据预备试验选择出的浓度范围，中间按等 比级数或等对数间距插入3—5个中间浓度。
b K (xy) x y K x2 ( x)2
K--浓度的组数（死亡率为0和100%的浓度不计在内）
y=－1.6901+10.5607x
50%死亡率的概率单位y=5,代入上式得：x＝0.633限=1g-1（x± 2N ×1.96）
S= 1 b
N--供试的动物总数（死亡率为0和 100%的组不计在内）
2. 结果评价
96h LC50（mg/L） <1 1～10 10～100
毒性分级
极高毒 高毒 中毒
>100 低毒
3.编写报告
六、鱼类急性毒性试验结果的应用
(一) 安全浓度的推导
安全浓度:就是在污染物的持续作用下，鱼类可以正常存活、 生长、繁殖的最高毒物浓度
人生不是自发的自我发展，而是一长 串机缘 。事件 和决定 ，这些 机缘、 事件和 决定在 它们实 现的当 时是取 决于我 们的意 志的。2 020年1 1月19 日星期 四1时56 分2秒 Thursday , November 19, 2020
感情上的亲密，发展友谊；钱财上的 亲密， 破坏友 谊。20. 11.1920 20年11 月19日 星期四 1时56 分2秒20 .11.19
水体污染的毒性试验
毒性试验：在适当控制的条件下，把受试生物放
在不同浓度的已知或未知读物内，观察记录生物 的各种反应。
1.急性毒性试验：测定一种毒物在不同浓度时，
24h、48h、96h小时期间的相对致死性。
LC50：某毒物在限定时间内使50%的受试生物个体
死亡的浓度
2.慢性毒性试验：水生生物长时间暴露在低浓度
(二) 实际应用
➢推算出废水的允许排放量和排放速率 ➢作为废水处理效果的鉴定指标 ➢可以利用鱼类毒性试验作为指标，检查地面水源是否已受污 染 ➢作为判定水质卫生标准的一项指标 ➢找出水体污染的主要污染源和主要污染物 ➢测定和评价化学物质和工业废水的毒性 ➢测定不同种类的水生生物对某一化学物质的相对敏感性 ➢测定几种化学物质对某一种所试生物的相对毒性
百分 6
率浓
度（ 对数
5 4
尺度 3
）2
24h死亡率LC50＝5.2% 96h死亡率LC50＝4.4%
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
试验鱼死亡百分数
（2）概率单位目测法
a. 将浓度换算成对数浓度，死亡率换算成概率单 位，死亡率为100%和0时不列入计算
b. 依据上述资料绘制点图，纵轴为概率单位，横 轴为浓度对数
c. 顺着各点的分布趋势用直尺作出一条最接近各点的 直线 d. 从纵轴概率单位为“5”处引一条水平线与 直线相交，再从交点做垂线与横轴相交，即可 LC50的对数值，此值的反对数就是LC50
(3)直线回归法
y＝a+bx
x--浓度的对数; y--死亡率转换成的概率单位
a x2 y x (xy) K x2 ( x)2