环境管理-环境化学污染物的生态毒理 精品
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环境毒理学 ppt课件
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第三节 环境毒理学实验
• 慢性毒性作用实验
• 以低剂量毒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。
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第一节 环境毒理学概述
• 损害作用与非损害作用
• 损害作用。机体的正常形态、生长发育过程受到严重影响， 寿命亦将缩短；机体功能容量或额外应激状态代偿能力降低； 机体维持稳定能力下降；机体对其他某些因素不利影响的易
感性增高。
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第一节 环境毒理学概述
• 损害作用与非损害作用
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第三节 环境毒理学实验
• 急性毒性性作用实验
探明毒物与机体发生短时间接触后所引起的损害作用，找 出毒物的作用途径、剂量与效应的关系，并为进行各种动物实 验提供设计依据。
• 亚急性毒性作用实验
研究环境毒物反复作用于机体引起的损害。通过实验可以 初步估计环境毒物的最大无作用剂量和中毒阈剂量，了解有无 蓄积作用，确定作用的靶器官。
• 同时存在的食物和毒物。
（引自好好学习网， 2005) ppt课件 17
第一节 环境毒理学概述
• 经呼吸道吸收
• 经呼吸道吸收的毒物主要有各种气体、可挥发性固体或液体 的蒸气、各种气溶胶以及较为细微的颗粒物质。
• 影响呼吸道吸收的因素主要有：
• 气体的吸收动态平衡过程； • 颗粒物、气溶胶的吸收和沉积。
• 对正常值范围进行测定。
• 观测指标与对照组相比，具有统计学显著性差异 （P＜0.05），并且符合以下条件，则认为是损害作用。
数值不在正常值范围内 其数值在一般公认“正常值”范围内，但如在停 止接触后，此种差异仍然持续一段时间 其数值在一般公认的“正常值”范围内，但如机 体处于功能或生物化学应激状态下，此种差异更为明 显 损害作用 损害作用 损害作用
环境污染物的生态毒理学分析
环境污染物的生态毒理学分析环境污染物是指那些产生在自然界中的介质中的有害物质，它们能够对生物产生危害，对于生态环境的损害也是极为严重的。
在大气、水和土地中，存在着大量的有害物质，这些污染物的输入和输出都会对生态环境带来不同程度的危害。
在这些污染物中，大气污染、水污染和土地污染对环境的破坏最为严重。
本文将从生态毒理学的角度出发，分析环境污染物对生态环境的危害，探讨环境治理的方法。
一、大气污染对环境的危害大气污染的主要污染物有硫化物、氮化物和有机物等。
这些化合物进入大气后会与氧气、水蒸气等大气成分发生化学反应，形成氧化合物及酸雨等气象条件。
这些成分通过大气降水、悬浮粒子等途径进入水体，对自然生态环境造成危害。
在一定浓度下，大气污染物会对生物产生毒性。
例如，氮化物经由汽车、空调等设施传出会对树木造成枯萎、晚熟以及松散零落的果实等损伤。
若料及硫化物、氮化物等物质，它们会直接影响到草地、林地等自然环境，随着风向的变化会对植物的生长、繁殖造成一定的威胁，甚至会对人体健康造成危害。
二、水污染对环境的危害水是生命之源，但现实中水的质量却受到了无数的污染，这对我们的生存、健康以及环境的可持续性产生了很大的影响。
水污染对环境的危害主要表现在以下几个方面。
1、对水体生态系统的破坏。
水污染物对于河流、湖泊等水体中的水生生态环境而言，是一种威胁。
由于水污染物的存在，水体中的自由生物群落、浮游生物和底栖生物的种类结构都可能发生重大变化，导致水生生态系统的破碎性、降解性，严重时还有可能成为水体沉淀的来源。
2、对饮用水、水产品及区域的医疗卫生的影响。
污染水源的污染源物质对人体的健康产生极大影响，一些水中的有毒物质会引起人体免疫系统的异常，导致消化系统、呼吸系统、神经系统、循环系统和生殖系统等全身各系统的功能出现不同程度的受损，对身体状况的面临致命性的威胁。
3、对水生生态多样性的影响。
水污染物的进入，对水生生态环境及其滋生的生物群落造成了不小的影响，大部分水生生物不能在含大量污染物的水体中茁壮成长。
环境毒理学精选全文
研究方法
1. 整体试验 2. 体外试验 3. 调查研究：以已有试验结果、已有知识为基
础，采用医学流行病学的调查方法
体内实验法多在整体动物进行，也称整体动物实验。
实验动物（laboratory animal）：指经人工培育，对其携带微生物实行
控制，遗传背景明确，来源清楚，可用于科学研究的动物。
一般的实验动物有: 狗
小鼠
大鼠
家兔
豚鼠
仓鼠
按照染毒时间的长短：
急性毒性试验(acute toxicity)，一次或24小时； 亚急性毒性试验(subacute toxicity)，15-30天； 亚慢性毒性试验(subchronic toxicity)，1-3个月； 慢性毒性试验(chronic toxicity)，6个月-2年， 低剂量反复染毒
按照实验目的的不同：
繁殖实验、蓄积实验、代谢实验及“三致实验”
体外实验法：
植物、微生物、动物体外试验（器官、组织、 细胞、亚细胞、分子水平试验）
调查研究
为了将动物实验的结果,在人体上进行论证,有 时需要进行人群调查.
实验动物的毒理学实验资料外推到人 群接触的安全性时的不确定性
1 实验动物和人对外源化学物的反应敏感 性不同，有时甚至存在着质的差别
3 成年的健康(雄性和雌性未孕)实验动物和 人可能的暴露途径基本一致。
环境毒理学的发展方向
1、多种环境污染物对机体的联合作用 2、环境污染物在环境中的降解和转化产物及
其引起的生物学变化 3、进一步研究致畸作用的机理 4、早期观察的敏感指标：环境污染物对动物
神经功能、行为表现、免疫机能的影响 5、环境污染物化学结构与毒性作用的关系 6、由细胞水平研究提高到分子水平
环境污染物的生态毒理学效应和监测方法
环境污染物的生态毒理学效应和监测方法环境污染物是现代社会面临的一个严重问题。
它们来自于人类的日常生活和工业活动，通过不同方式进入自然环境中。
这些污染物对生态系统和人类健康产生不良影响。
他们的毒性机制已经得到了足够的研究，在环境污染控制和监测方面产生了巨大的影响。
一、环境污染物的生态毒理学效应环境污染物包括了许多有机化学物和无机污染物。
它们通过直接或间接的途径进入各种生物体中，产生毒性效应。
这些毒性机制包括了细胞毒性、基因毒性、免疫毒性等。
有些污染物可以通过内分泌干扰素的机制检测到。
这些效应不仅可以在分子和细胞水平上发现，也可以看到它们在生态系统和生态组织中的表现。
二、环境污染物的监测方法监测环境污染物可以帮助了解环境污染对生态系统的影响。
监测有两种基本方法。
一种是被动的方法，另一种是主动的方法。
被动方法通常使用生物标志物来检测环境污染物的存在。
生物标志物是生物体内或生物体表面的化学或生物学变化，与出现在环境中的特定化学物或生物物质的存在相关。
这些标志物的形成是污染物影响的个体反应。
生物标志物将本来很难测量的环境污染物拓宽到了检测的范围内。
主动方法是直接检测环境污染物存在的方法。
这种方法涉及到高吞吐量的分析，如气相色谱、液相色谱、电化学测量和光谱学等技术。
它们在现场和实验室检测中都广泛应用。
三、总结环境污染是全球性问题，产生的影响范围很广。
生态毒理学是研究环境污染物的影响范围和机制的重要领域之一。
选择什么样的方法来监测环境污染也是至关重要的。
不管使用哪种监测方法，都需要适当的技术和检测标准来保证监测的准确性和有效性。
未来，环境污染监控领域将会有更多更先进的技术被开发出来。
这将有助于有效地监测和控制环境污染，确保环境保护和人类健康。
环境管理-第一章绪论与新兴的环境毒理科学 精品
生态毒理学 毒理学的分支学科，着重研究自然的和人
造的污染物对动物（包括人）、植物、微生物 的整个生态系统的毒效应；
生态毒理学是研究各种有毒有害因素，特 别是环境污染物对人类之外其他生物种类包括 动物、植物和微生物等的损害作用规律及防治 措施的科学。
环境毒理学与生态毒理学的区别
区别点
环境毒理学
生态毒理学
环境毒理学学科结构 • 环境毒理学理论 • 环境毒理学实验 • 环境毒理学应用
环境毒理学
以介质为分类依据 • 大气环境毒理学 • 水环境毒理学 • 土壤环境毒理学
以环境污染物为分类依据 • 重金属毒理学 • 溶剂（石油）毒理学 • 农药毒理学 • 环境激素毒理学 • 环境电离（电磁）辐射
毒理学
学习安排计划
主要研究内容 对人体健康的影响 对生态系统健康的胁迫
实验方法 主要任务
基于动物实验的观察 结果进行推论或对病 人进行实验观察以及
流行病学调查
阐明环境毒物对人体 健康的影响及其机理
直接采用相应的植物、 动物和微生物进行实验
与观测
揭示环境毒物对生态系 统及其不同组分的毒害
效应及其机理
学科归属
环境、医学
生态学
营养学 食品学 分析化学
职业毒理学
职业医学
人畜排泄物
取
合成
使用
排放
调控 污染源
风险管理 归趋
生物
吸收
暴
分布
露
伤害
毒性
风险评价 效应
环境毒理学的基本组成
第二节 环境毒理学研究对象、任务 与内容
由于环境污染物对人类之外的其他生物种类（包括动物 、植物和微生物等）的损害日趋严重，地球上每天有 100~300个物种遭灭绝，近50000km2森林被破坏。
环境化学第五章 污染物的毒性
• 其中，关键因素是毒物的结构与性质和毒物的剂量（浓度）。
• 毒理学中把毒物剂量（浓度）与引起个体生物学的变化，如脑电、心电、 血相、免疫功能、酶活性等的变化称为效应。把引起群体的变化，如肿 瘤或其他损害的发生率、死亡率等变化称为反应。研究表明，毒物的剂 量（浓度）与反（效）应变化之间存在着一定的关系，称为剂量 - 反 （效）应关系。大多数毒物的剂量-反（效）应关系呈S形。
SH Hg + E SH
2+
S + E Hg + 2H S
• 这些重金属离子也能抑制巯基在酶活性中心之内的酶，可能也是 通过重金属离子与巯基结合来实现的。
• 第三是某些金属取代金属酶中的不同金属。金属酶是金属离子为 辅酶或是辅酶一个成分的酶类。一个有关的例子是Cd(II)可以取代 锌酶中的Zn(II)，因为两者性质和离子半径都很近似的缘故。碱性 磷酸酶、醇脱氢酶和碳酸酐酶等一些锌酶被Cd2+取代后便失活。
– 其间，毒物或被解毒，转化为无毒或低毒代谢物（非活性代谢物）而陆续排 出体外；或被增毒转化为毒性更大的代谢物（活性代谢物）而到达靶器官中 的受体；或不被转化直接以原形毒物到达靶器官中的受体。 – 靶器官是毒物首先在机体中达到毒作用临界浓度的器官。 – 受体是靶器官中相应毒物分子的专一性作用部位。受体成分几乎都是蛋白质 分子，通常是酶，非酶的受体有鸦片类型受体（神经受体）等。
– 2,3,7,8-四氯二苯并二恶英（TCDD）是目前已知的有机毒物中毒性最强的 化合物，其毒性是DDT的10000倍，只要摄入0.000001g就会严重损害人体 健康。
<返回>
• 不同毒物或同一毒物在不同条件下的毒性，常有显著的差异。影响毒物 的毒性的因素很多，也很复杂。概括来说包括：
环境管理-7章水环境毒理学 精品
7
水体污染的原因可以分为三个方面： 改变了水体的自然状况； 水体质量变劣破坏了原来的用途； 超过了水体的自净能力。
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二、水体自净作用及机理
1、水体自净作用
自然环境包括水环境，对污染物质都具有一定 的承受能力，即所谓环境容量。水体能够在其环境 容量的范围内，经过水体的物理、化学和生物的作 用，使排入的污染物的浓度和毒性随着时间的推移 在向下流动的过程中自然降低，称之为水体的自净 作用。
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三、生物对污染物的吸收
哺乳动物对污染物的吸收主要通过三种途径， 分别是：经消化道吸收、经呼吸道吸收和经皮肤吸收。 对于水生生物鱼类，其主要的吸收途径是通过鱼鳃， 被动扩散是其主要机理。
影响污染物进入鱼体的主要因素有：
①换气速度（水通过鳃的速度）； ②通过鳃瓣的扩散速度； ③血液流过鳃的速度； ④水体中污水层的厚度与鳃的形状。
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水生植物对水中的污染物吸收主要通 过根部，浮水和沉水植物与水接触面积较大， 通过植物根、茎、叶的表面都可以吸收污染 物。
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四、生物浓缩、生物积累和生物放大
1、生物浓缩
生物浓缩（Bioconcentration）是指生 物机体或处于同一营养级上的许多生物种群， 从周围环境中蓄积某种元素或难分解的化合 物，使生物体内该物质的浓度超过环境的浓 度现象，又称生物学浓缩，生物学富集。
2．通过下渗进入地下水环境
由于粪池、垃圾填埋场、地下输油管、 灌溉、农药等的渗漏以及来自天然污染源的 海水入侵等原因造成地下水污染。
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3．通过地表径流入地表水环境
污染物进入地表水环境有以下几种途径： ①有毒化学物质在化学品生产、排放、流通和使用
过程中，直接或间接被释放于环境，或随废水排入 水体。 ②有毒化学品由于突发事故造成了大量外泄，污染 水体。 10月29日京福高速公路丁醇车辆泄漏的污染 ③有毒有害废弃物处理、处置不当，其中有毒的化
水体污染的原因可以分为三个方面： 改变了水体的自然状况； 水体质量变劣破坏了原来的用途； 超过了水体的自净能力。
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二、水体自净作用及机理
1、水体自净作用
自然环境包括水环境，对污染物质都具有一定 的承受能力，即所谓环境容量。水体能够在其环境 容量的范围内，经过水体的物理、化学和生物的作 用，使排入的污染物的浓度和毒性随着时间的推移 在向下流动的过程中自然降低，称之为水体的自净 作用。
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三、生物对污染物的吸收
哺乳动物对污染物的吸收主要通过三种途径， 分别是：经消化道吸收、经呼吸道吸收和经皮肤吸收。 对于水生生物鱼类，其主要的吸收途径是通过鱼鳃， 被动扩散是其主要机理。
影响污染物进入鱼体的主要因素有：
①换气速度（水通过鳃的速度）； ②通过鳃瓣的扩散速度； ③血液流过鳃的速度； ④水体中污水层的厚度与鳃的形状。
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水生植物对水中的污染物吸收主要通 过根部，浮水和沉水植物与水接触面积较大， 通过植物根、茎、叶的表面都可以吸收污染 物。
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四、生物浓缩、生物积累和生物放大
1、生物浓缩
生物浓缩（Bioconcentration）是指生 物机体或处于同一营养级上的许多生物种群， 从周围环境中蓄积某种元素或难分解的化合 物，使生物体内该物质的浓度超过环境的浓 度现象，又称生物学浓缩，生物学富集。
2．通过下渗进入地下水环境
由于粪池、垃圾填埋场、地下输油管、 灌溉、农药等的渗漏以及来自天然污染源的 海水入侵等原因造成地下水污染。
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3．通过地表径流入地表水环境
污染物进入地表水环境有以下几种途径： ①有毒化学物质在化学品生产、排放、流通和使用
过程中，直接或间接被释放于环境，或随废水排入 水体。 ②有毒化学品由于突发事故造成了大量外泄，污染 水体。 10月29日京福高速公路丁醇车辆泄漏的污染 ③有毒有害废弃物处理、处置不当，其中有毒的化
生态毒理学：第一章环境毒物与生态毒理效应
蒸发加大，改变降水量及降水 分布格局，降水极端事件增加
蒸发增强
第一个因全球变暖 而将要消失的国家
温室效应对人类健康的影响
对发病率的影响
病原微生物繁殖↑ 改变生物传媒和病原体的地理分布 原始病毒从冰川融化而进入环境
对死亡率的影响
炎热地区、炎热季节：死亡率↑
寒冷地区、寒冷季节：死亡率↓
全球对策
fine particle
particulate matter PM2.5
（1）易进
对健在康空的气危中害悬极浮大的。时间更长易入道。进深；入部（血呼2液）吸；
（3）易吸
附其他毒物。
空气污染带来的生态问题
影响小气候和太阳辐射
间接危害
产生温室效应 （Greenhouse effect）
臭氧层空洞（Ozone depletion)
3.对无生命物质的损害
酸雨使非金属建筑材料如混凝土、砂 浆和灰砂砖等的水泥溶解，出现裂缝， 导致建筑物损坏。酸雨使古迹文物面目 全非。
此外，桥梁以更快的速度被腐蚀，铁 路工业和飞机工业同样的必须花费更多 的钱来修补由酸雨造成的损害。
酸雨也造成暴露在外的雕像受到侵蚀 ，这造成文化资产的破坏，令许多人担 忧。
1985年，英国科学 家首次在南极上空 发现臭氧层空洞 ；
1986年，美国南极 考察队证实臭氧层 空洞存在；
1987年，西德考察 队在北极上空发现 臭氧层空洞；
臭氧层空洞的成因
卤化碳理论是为大多数科学家接受的臭 氧层空洞形成理论。
含氯氟烃（chlorofluorocarbon CFCs， 又称氟利昂） 和溴代氟烃（哈龙）的破 坏作用最大。
人类 活动
燃料燃烧 及加热
家用 电器
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内容
第二节 吸收、分布、代谢、排泄
一、物质通过生物膜的方式 二、 污染物质在生物体内的转运
一、物质通过生物膜的方式
ADME ADME is an acronym in pharmacokinetics and pharmacology for absorption, distribution, metabolism, and excretion, and describes the disposition of a pharmaceutical compound within an organism.
脂/水分配系数越大，分子越小，不容易离解的分子，扩 散系数越大。被动扩散不需要耗能，不需要载体参与，没有 特异性选择、竞争性抑制及饱和现象。
(3) 被动易化扩散 在高浓度侧与膜上特性性蛋白质结合，通过生物膜，至低
浓度侧解离出原物质。 它受到膜特异性载体及其数量的制约，因此有特异性选择，
二、生态毒理学
Ecotoxicology The term "ecotoxicology" was coined by Truhaut in 1969, who defined it as "the branch of toxicology concerned with the study of toxic effects, caused by natural or synthetic pollutants, to the constituents of ecosystems, animal (including human), vegetable and microbial, in an integral context” (Truhaut, 1977). Ecotoxicology is alleged to be the integration of toxicology and ecology or, as Chapman (2002) suggested “ecology in the presence of toxicants”. It aims to predict the effects upon natural populations, communities, or ecosystems - ‘the ecosystem’- of stressors, be they anthropogenic in origin or otherwise.
第四章 污染物的生态毒理 (Ecotoxicology of Pollutants)
内容
第一节 毒理学与生态毒理学 第二节 吸收、分布、代谢、排泄 第三节 生物富集、放大与积累 第四节 污染物生物转化 第五节 毒物、毒性
内容
第一节 毒理学与生态毒理学
一、毒理学 (Toxicology) 二、生态毒理学 (Ecotoxicology)
一、毒理学
Toxicity of Metabolites Many substances regarded as poisons are toxic only indirectly. An example is "wood alcohol," or methanol, is chemically converted to formaldehyde and formic acid in the liver. It is the formaldehyde and formic acid that cause the toxic effects of methanol exposure. Many drug molecules are made toxic in the liver, a good example being acetaminophen (paracetamol), especially in the presence of alcohol.
一、毒理学
Toxicology Toxicology (from the Greek words toxicos and logos) is the study of the adverse effects of chemicals on living organisms [1]. It is the study of symptoms, mechanisms, treatments and detection of poisoning, especially the poisoning of people.
1. 生物膜的结构 70年代(Singer and Nicholson, 1972)提出的液态镶嵌模型： 磷脂双分子层构成细胞膜的骨架(75-100Å)，亲水基团排 列于内外两面；蛋白质分子覆盖、镶嵌、贯穿(物质转运 的载体，酶；膜孔)。
一、物质通过生物膜的方式
生物膜脂质双分子层结构
一、物质通过生物膜的方式
2. 物质通过生物膜的方式
(1) 膜孔过滤
直径小于膜孔的水溶性物质，可借助膜两侧的静水压
及渗透压经膜孔滤过。
(2) 被动扩散 脂溶性物质从高浓
度向低浓度侧扩散。扩 散速率服从费克定律。
dQ DA C
dt
x
x 膜厚度；
C 膜两侧物质浓度梯度；
A 扩散面积；
D Байду номын сангаас散系数；
一、物质通过生物膜的方式
Relationship Between Dose and Toxicity Toxicology studies the relationship between dose and its effects on the living organism. The chief criterion regarding the toxicity of a chemical is the dose, i.e. the amount of exposure to the substance. Almost all substances are toxic under the right conditions.