（環(huán)境科學(xué)專業(yè)論文）部分取代芳烴與重金屬對發(fā)光菌聯(lián)合毒性及構(gòu)效關(guān)系研究.pdf

子表面積( o 鉑) 呈正相關(guān)。不同濃度鋅與硝基芳烴類化合物對發(fā)光菌聯(lián)合毒性研究結(jié)果表明：鋅在低濃度時，其與硝基芳烴類化合物的聯(lián)合毒性主要表現(xiàn)為拮抗作用或偏于拮抗的相加作用( 約占8 2 、) ，混合體系中硝基芳烴的毒性與化合物的c o n n o l l y 分子可及表面積( c a a ) 和分子的氫鍵供體常數(shù)似) 有很好的相關(guān)關(guān)系；鋅在中濃度時，其與硝基芳烴類化合物的聯(lián)合作用也主要以拮抗作用和相加作用為主( 約占9 1 ) ，混合體系中硝基芳烴的毒性與化合物的橢圓度( 仇) 和總能量( 固有很好的相關(guān)關(guān)系；當(dāng)鋅的濃度為高濃度時，其與硝基芳烴類化合物對發(fā)光菌的聯(lián)合作用為拮抗作用( 約占4 5 ) 和相加作用( 約占5 5 ) ，混合體系中硝基芳烴類化合物的毒性與二階分子連接性指數(shù)( 鋤相關(guān)。關(guān)鍵詞：取代苯酚類化合物；硝基芳烴類化合物；重金屬；發(fā)光菌；聯(lián)合毒性；q s a ri ia b s t r a c tt h es i n g l et o x i c i t yo f9s u b s t i t u t e dp h e n o l sa n d1 1n i t r o s u b s t i t u t e da r o m a t i cc o m p o u n d st op h t o b a c t e r i u mp h o s p h o r e u mw e r ed e t e r m i n e dr e s p e c t i v e l y i ts h o w st h a tt h et o x i c i t yi sr e l a t e dt og r o u pv a r i e t y , t h en u m b e ro fg r o u pa n dt h e i rs u b s t i t u t i v ep o s i t i o n s o nt h ed e t e r m i n a t i o no fs i n g l et o x i c i t yo fh e a v ym e t a l s ，t h ej o i n tt o x i c i t yo fb i n a r ym i x t u r e so fo r g a n i cp o l l u t a n t sa n dh e a v ym e t a l s ( c a d m i u m l e a da n d9s u b s t i t u t e dp h e n o l si nd i f f e r e n tc a d m i u m l e a dc o n c e n t r a t i o n so f0 2e c s o ，0 5e c 5 0a n d0 8e c s o ；c o p p e r z i n ca n d1 1n i t r o s u b s t i t u t e da r o m a t i cc o m p o u n d si nd i f f e r e n tc o p p e r z i n cc o n c e n t r a t i o n so f0 2e c s o ，0 5e c 5 0a n d0 8e c s 0 ) w e r em e a s u r e d t h ej o i n tt o x i c i t yw a se v a l u a t e db yt o x i cu n i t ( t u ) a n da d d i t i v ei n d e x ( a a - ) m e t h o d s o nt h et h e o r yo fq u a n t i t a t i v es t r u c t u r e a c t i v i t yr e l a t i o n s h i p( q s a r ) ，q s a rm o d e l sw e r ed e v e l o p e dt os t u d yt h ej o i n tt o x i c i t yo fo r g a n i cp o l l u t a n t sa n dh e a v ym e t a l s t h er e s u l to fj o i n tt o x i c i t yo fc a d m i u m ( c d ) a n d9s u b s t i t u t e dp h e n o l st op h t o b a c t e r i u mp h o s p h o r e u mi n d i c a t e dt h a tt h ej o i n tt o x i c i t yw a sm a i n l ys i m p l ea d d i t i o no rc l o s et os i m p l ea d d i t i o n q s a re q u a t i o n sw e r eb u i l tf r o mt h ej o i n tt o x i c i t ya n dm o l e c u l a rs t r u c t u r a ld e s c r i p t o r so fs u b s t i t u t e dp h e n o l si nt h ed i f f e r e n tc dc o n c e n t r a t i o n s i tw a ss h o w nt h a tt h ej o i n tt o x i c i t yi nd i f f e r e n tc dc o n c e n t r a t i o n sw a sr e l a t e dt ot h es a m ed e s c r i p t o r s ，t h el o g a r i t h mo fn - o c t a n o l w a t e rp a r t i t i o nc o e f f i c i e n t ( 1 e t ) a n dt h eh e a to ff o r m a t i o n ( 鰳t h er e s u l to fj o i n tt o x i c i t yo fl e a d ( p b ) a n d9s u b s t i t u t e dp h e n o l st op h t o b a c t e r i u mp h o s p h o r e u mw a ss h o w e da sf o l l o w i n g i nt h ep bc o n c e n t r a t i o no f0 2e c s o ，t h eb i n a r yj o i n te f f e c t so fp ba n ds u b s t i t u t e dp h e n o l sw e r ea n t a g o n i s m i nt h ep bc o n c e n t r a t i o no f0 5e c s o ，t h eb i n a r yj o i n te f f e c t so fp ba n ds u b s t i t u t e dp h e n o l sw e r er e l a t e dt ot h ep o s i t i o no fs u b s t i t u t e dg r o u p so fs u b s t i t u t e dp h e n o l s t h ej o i n te f f e c t so fp ba n do r t h o - s u b s t i t u t e dp h e n o l sw e r em a i n l ya n t a g o n i s m t h ej o i n te f f e c to fp ba n dm e t a s u b s t i t u t e dp h e n o l( m i n t r o p h e n 0 1 ) i ss y n e r g i s m w h e r e a st h ej o i n te f f e c t so fp ba n dp a r a s u b s t i t u t e dp h e n o l sw e r em a i n l yc l o s et oa d d i t i v ea c t i o n i nt h ep bc o n c e n t r a t i o no f0 8e c s o ，t h eb i n a r yj o i n te f f e c t so fp ba n ds u b s t i t u t e dp h e n o l sw e r es y n e r g i s m t h eq s a re q u a t i o n sw e r eb u i l tf r o mt h ej o i n tt o x i c i t yo fs u b s t i t u t e dp h e n o l si nt h ed i f f e r e n tp bc o n c e n t r a t i o n so f0 2e c 5 0 ，0 5e c s oa n d0 8e c 5 0 i ts h o w st h a tw h e np bw a ss e ti nd i f f e r e n tc o n c e n t r a t i o n s ，t h ej o i n tt o x i c i t yo fs u b s t i t u t e dp h e n o l si sr e l a t e dt od i f f e r e n tp h y s i c a l c h e m i c a lp a r a m e t e r s i nt h el o wp bc o n c e n t r a t i o n s ，t h ej o i n tt o x i c i t yi sr e l a t e dt ow a t e rs o l u b i l i t yp a r a m e t e r ( 硼9a n dt h et h i r do r d e rm o l e c u l a rc o n n e c t i v i t yi n d e x i nt h em e d i u mp bc o n c e n t r a t i o n ，t h ej o i n tt o x i c i t yi sr e l a t e dt os o l u t ee x c e s sm o l a rr e f r a c t i v i t y a n di o n i z a t i o nc o n s t a n t ( p k a ) i nt h eh i g hp bc o n c e n t r a t i o n ，t h ej o i n tt o x i c i t yi sr e l a t e dt od i p o l a r i t y p o l a r i z a b i l i t yp a r a m e t e r 1 1 1t h er e s u l to fj o i n tt o x i c i t yo fc o p p e r ( c u ) a n d1 1n i t r o s u b s t i t u t e da r o m a t i cc o m p o u n d st op h t o b a c t e r i u mp h o s p h o r e u mw a ss h o w e da sf o l l o w i n g i nt h ec uc o n c e n t r a t i o no f0 2e c s o ，t h eb i n a r yj o i n te f f e c t so fc ua n dn i t r o s u b s t i t u t e da r o m a t i cc o m p o u n d sw e r em a i n l ys i m p l ea d d i t i o n i nt h i sl o wc uc o n c e n t r a t i o n ，t h ej o i n tt o x i c i t yi sp o s i t i v e l yr e l a t e dt oc o n n o l l ys o l v e n t - e x c l u d e dv o l u m e ( c s e v ) a n d ( p o l a r i t y p o l a r i z a b i l i t y o fam o l e c u l a r i nt h ec uc o n c e n t r a t i o no f0 5e c s o ，s i m p l ea d d i t i o n ，a n t a g o n i s ma n ds y n e r g i s ma l le x i s t e di nm i x t u r e so fc ua n d1 1n i t r o - s u b s t i t u t e da r o m a t i cc o m p o u n d s i nt h ec uc o n c e n t r a t i o no f0 8e c s 0 ，t h eb i n a r yj o i n te f f e c t sw e r em a i n l ya n t a g o n i s m ，m e a n w h i l es o m ew e r es i m p l ea d d i t i o n i nt h em e d i u ma n dh i g hc uc o n c e n t r a t i o n s ，t h ej o i n tt o x i c i t yi sp o s i t i v e l yr e l a t e dt oc o n n o l l ya c c e s s i b l ea r e a ( c 糾) o fam o l e c u l a r t h er e s u l to fj o i n tt o x i c i t yo fz i n c ( z n ) a n d1 1n i t r o - s u b s t i t u t e da r o m a t i cc o m p o u n d st op h t o b a c t e r i u mp h o s p h o r e u mw a ss h o w e da sf o l l o w i n g i nt h ez nc o n c e n t r a t i o no f0 2e c s o ，t h eb i n a r yj o i n te f f e c t so fz na n dn i t r o - s u b s t i t u t e da r o m a t i cc o m p o u n d sw e r em a i n l y ( a b o u t8 2 ) a n t a g o n i s ma n ds i m p l ea d d i t i o n ( c l o s et oa n t a g o n i s m ) i nt h i sl o wz nc o n c e n t r a t i o n ，t h ej o i n tt o x i c i t yi sp o s i t i v e l yr e l a t e dt oc o n n o l l ya c c e s s i b l ea r e a ( d 糾) a n do v e r a l lo re f f e c t i v eh y d r o g e nb o n da c i d i t y 似) o fam o l e c u l a r i nt h ez nc o n c e n t r a t i o no f0 5e c s 0 ，t h eb i n a r yj o i n te f f e c t so fz na n dn i t r o - s u b s t i t u t e da r o m a t i cc o m p o u n d sw e r em a i n l y ( a b o u t9 1 )a n t a g o n i s ma n ds i m p l ea d d i t i o n t h ej o i n tt o x i c i t yo fz na n dp n i t r o b e n z o i ca c i dw a sa ne x c e p t i o n ，w h i c hs h o w e ds y n e r g i s m i nt h em e d i u mz nc o n c e n t r a t i o n ，t h ej o i n tt o x i c i t yi sr e l a t e dt oo v a l i t y ( 0 0a n dt o t a le n e r g y ( 田o fam o l e c u l a r i nt h ez nc o n c e n t r a t i o no f0 8e c s o ，t h eb i n a r yj o i n te f f e c t sw e r ea n t a g o n i s m ( 4 5 ) a n ds i m p l ea d d i t i o n ( 5 5 ) i nt h eh i g hz nc o n c e n t r a t i o n ，t h ej o i n tt o x i c i t yi sp o s i t i v e l yr e l a t e dt ot h es e c o n do r d e rm o l e c u l a rc o n n e c t i v i t yi n d e x 陽k e yw o r d s ：s u b s t i t u t e dp h e n o l s ；n i t r o s u b s t i t u t e da r o m a t i cc o m p o u n d s ；h e a v ym e t a l s ；p h t o b a c t e r i u mp h o s p h o r e u m ；j o i n tt o x i c i t y ；q s a r獨(dú)創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所提交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。據(jù)我所知，除了特另j ) j n 以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本人的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中作了明確的說明。本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：查：盈如學(xué)位論文使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解東北師范大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：東北師范大學(xué)有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)東北師范大學(xué)可以采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存、匯編本學(xué)位論文。同意將本學(xué)位論文收錄到中國優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫( 中國學(xué)術(shù)期刊( 光盤版) 電子雜志社) 、中國學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫( 中國科學(xué)技術(shù)信息研究所) 等數(shù)據(jù)庫中，并以電子出版物形式出版發(fā)行和提供信息服務(wù)。( 保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)書)學(xué)位論文作者簽名：塾、衲馭指導(dǎo)教師簽名：學(xué)位論文作者簽名：邊：蚴妙指導(dǎo)教師簽名：學(xué)位論文作者畢業(yè)后去向：工作單位：通訊地址：電話：郵編：東北9 幣范大學(xué)博士學(xué)位論文1 1 引言第一章化學(xué)品的聯(lián)合毒性及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)當(dāng)今世界，人類為了滿足日益增長的各種需求，在工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量使用有機(jī)化學(xué)品和重金屬，隨著這些物質(zhì)不斷地被使用，它們同時或先后進(jìn)入環(huán)境，通過各種物理運(yùn)輸途徑直接或間接進(jìn)入水體，對水環(huán)境構(gòu)成了復(fù)合污染1 1 引。長期的毒理學(xué)研究已揭示出大量單一化學(xué)品的物理化學(xué)性質(zhì)和環(huán)境毒性效應(yīng)，有關(guān)水環(huán)境的許多標(biāo)準(zhǔn)如安全濃度標(biāo)準(zhǔn)，廢水允許排放標(biāo)準(zhǔn)等都是依據(jù)單個化學(xué)品的毒性效應(yīng)建立起來的【4 j j ，對多種化合物共同作用引起的復(fù)合污染研究較少。然而僅用單一化學(xué)品的毒性效應(yīng)來評價(jià)水質(zhì)是不夠的，因?yàn)樵诙鄶?shù)情況下，兩種或多種化學(xué)物質(zhì)共同作用于生物體時，會引起與各物質(zhì)單獨(dú)作用時完全不同的毒性效應(yīng)1 6 】，即毒理學(xué)中所稱的聯(lián)合作用【7 ，8 】。由于化合物之間相互作用具有復(fù)雜性、致毒機(jī)制存在差異性，因此不能簡單地根據(jù)其單一毒性來估計(jì)聯(lián)合效應(yīng)。楊再福等1 9 】即研究發(fā)現(xiàn)：與單一作用相同濃度的c u 2 + 和c d 2 + 共同存在時，對蝌蚪的毒性大大增加，遠(yuǎn)大于二者的毒性之和。所以，僅研究單一污染物對生物體的毒作用不能真實(shí)反映環(huán)境對機(jī)體所造成的損傷，據(jù)此建立的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)亦無法真實(shí)反映環(huán)境質(zhì)量要求。而研究兩種或多種化學(xué)物質(zhì)的聯(lián)合毒性效應(yīng)能為環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的制定和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)提供更可靠的依據(jù)，更具實(shí)際意義。長期的化合物單一毒性研究積累了大量的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)和機(jī)理結(jié)謝n 1 2 1 ，例如：進(jìn)行生物毒性實(shí)驗(yàn)中半數(shù)效應(yīng)濃度的求取，適宜采用概率單位分析法【1 3 , 1 4 ，能更真實(shí)地反映毒物對生物體的影響；盧玲等【1 5 】對污染物對魚類急性毒性實(shí)驗(yàn)的各種環(huán)境條件控制和毒性表示進(jìn)行了總結(jié)；許多環(huán)境工作者建立各種模型，用于預(yù)測和比較系列化合物的毒性【1 6 j等等。這些都為聯(lián)合毒性的研究奠定了基礎(chǔ)。1 2 國內(nèi)外對聯(lián)合毒性的研究進(jìn)展早在上世紀(jì)7 0 年代末期，人們就意識到混合物的聯(lián)合污染問題【r 丌。研究表明：混合物中，即使化合物的濃度水平較低( 0 0 2 l c 5 0 ) ，它們的毒效也是很大的1 1 8 】。因此，化學(xué)混合物的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)受到關(guān)注：當(dāng)化合物均以低于其單一水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)濃度存在時，該水體的綜合水質(zhì)如何【1 9 j ? 在這一問題的引導(dǎo)下，環(huán)境工作者相繼展開多方面的聯(lián)合毒性研究，并按照不同的劃分方法，對各組物質(zhì)的聯(lián)合作用進(jìn)行分類及評價(jià)。目前，聯(lián)合毒性研究主要集中在以下幾個方面：東北9 幣范大學(xué)博士學(xué)位論文1 2 1 不同化合物間聯(lián)合作用表征和聯(lián)合效應(yīng)研究1 2 1 1 重金屬之間的聯(lián)合作用【2 0 , 2 1 l由于重金屬的結(jié)構(gòu)相對簡單，因此這方面的研究相對興起較早，得到的結(jié)論也較多、較成熟。1 2 1 2 同系列有機(jī)物間的聯(lián)合毒性【2 2 】由于系列化合物的結(jié)構(gòu)相似，因此它們對生物體的單一作用機(jī)制也相近，所以，研究者提出：不論反應(yīng)型還是非反應(yīng)型毒物，只要其作用機(jī)制相同，聯(lián)合毒性往往是相加或是拮抗l 矧。例如，b r n i e d e r l e h n e r i 2 4 l 等經(jīng)過試驗(yàn)得到六種非極性麻醉型化合物的聯(lián)合毒性符合濃度相加模型；王斌等i 矧研究了1 8 種取代聯(lián)苯對大型蚤的聯(lián)合毒性，發(fā)現(xiàn)它們亦屬濃度相加效應(yīng)，符合濃度相加模型。一些環(huán)境工作者還建立了適用于此類化合物聯(lián)合作用的q s a r 模型陋伽，發(fā)現(xiàn)模型預(yù)測值和實(shí)際測定值之間吻合很好。1 2 1 3 不同有機(jī)物之間的聯(lián)合作用由于有機(jī)化合物的種類較繁多、差異較大，因此，這類研究得到的結(jié)論差異很大：陳碧鵑等【2 8 l 研究表明乙醛、對苯二甲酸、乙二醇對鰱、草魚的聯(lián)合毒性效應(yīng)均表現(xiàn)為相加作用；有機(jī)磷農(nóng)藥對鹵蟲的聯(lián)合毒性研究1 2 9 】發(fā)現(xiàn)，不同的有機(jī)磷農(nóng)藥對鹵蟲的聯(lián)合作用不同；而劉國光等l 矧的研究發(fā)現(xiàn)：不同劑量配比的銳勁特和高效氯氰菊酯聯(lián)合作用，其效應(yīng)不同；即使是配比相同，對不同受試生物的聯(lián)合毒性效應(yīng)亦不同?？梢?，涉及到不同類別有機(jī)物的聯(lián)合毒性效應(yīng)往往是很復(fù)雜的。1 2 1 4 農(nóng)藥和重金屬的聯(lián)合效應(yīng)研究許多水污染問題都是由水環(huán)境中的有機(jī)農(nóng)藥毒性和重金屬的持久性導(dǎo)致的。各種農(nóng)藥，如殺蟲劑、殺菌劑、除草劑等等，可以通過噴灑隨降水進(jìn)入河流，最終進(jìn)入海洋，進(jìn)而毒害非靶生物、破壞食物鏈、影響食物網(wǎng)，甚至導(dǎo)致整個生態(tài)系統(tǒng)失衡。因此關(guān)于有機(jī)農(nóng)藥和重金屬的聯(lián)合毒性效應(yīng)研究顯得越來越重要。但是這方面的研究相對較少，只有部分有機(jī)磷農(nóng)藥與重金屬對水生生物的毒性研究f 3 1 3 2 l 曾有報(bào)道，而且研究相對較淺，沒有得到致毒機(jī)理。1 2 2 不同化合物聯(lián)合毒作用機(jī)理方面的研究這部分研究相對比較困難，進(jìn)展緩慢，但是經(jīng)過多年的不懈努力，環(huán)境工作者利用各種技術(shù)手段還是取得了不小的成果。其中，重金屬聯(lián)合作用機(jī)理的探討是比較成熟的。研究者發(fā)現(xiàn)：毒物對生物的毒性一方面取決于受試生物的敏感性，另一方面也取決于該毒物的濃度及其生物可利用性；金屬化合物的陰離子不同，其生物可利用性也有差異【3 3 矧，因此導(dǎo)致相同的重金屬離子對同一受試生物的毒性也可能有差異。銅和鋅是生物生長所必需的微量元素，一方面它們可以與生物體內(nèi)一系列重要的酶結(jié)合，同時也可與一些結(jié)構(gòu)蛋白結(jié)合，但是當(dāng)它們的濃度過高時，生物體的原始穩(wěn)態(tài)即受到威脅，銅可對諸如d n a 和蛋白質(zhì)等生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生不利影響1 3 引，當(dāng)二者同時作用于機(jī)體時，二者都可以與生物酶或金屬硫蛋白結(jié)合，此時可能有兩種情況發(fā)生：一種是二者作用于不同的酶或蛋白，使生物體受到的損傷加大，即產(chǎn)生協(xié)同作用或相加作用；2東北師范大學(xué)博士學(xué)位論文另一種是二者競爭相同的活性位點(diǎn)，使對方的可結(jié)合性降低，從而減小毒性，即產(chǎn)生拮抗作用。其它金屬多數(shù)都是非生物體所需的，它們的聯(lián)合毒性類型與銅和鋅相似。具體的聯(lián)合作用效應(yīng)因生物受體不同、金屬類型不同而有差異，需要通過實(shí)際毒性實(shí)驗(yàn)來判吲3 引。研究者通過研究還發(fā)現(xiàn)：大部分協(xié)同作用發(fā)生于具有不同作用機(jī)制、濃度一反應(yīng)曲線較扁平( 概率斜率分為三個等級：小( 1 3 2 ) 、中( 2 1 3 3 ) ) 的反應(yīng)型毒物之間；相反，發(fā)生拮抗作用的毒物的濃度一反應(yīng)曲線則較陡峭1 3 7 j 。但這一規(guī)律性發(fā)現(xiàn)是否完全符合所有的聯(lián)合毒性效應(yīng)，還有待進(jìn)一步研究證實(shí)。研究者還指出：大部分的常規(guī)聯(lián)合毒性分類只是提出化合物的潛在毒性，最終的毒性分級還要結(jié)合生物降解和生物蓄積性【3 8 1 。這一點(diǎn)是在以往的研究工作中并未涉及、在以后工作中需注意的。1 2 3 篩選合適的生物標(biāo)志物，用于監(jiān)測水質(zhì)由于聯(lián)合毒性在國際上尚未形成統(tǒng)一的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，因此，不同的環(huán)境工作者常選用不同的生物標(biāo)志物作為受試生物，進(jìn)行聯(lián)合毒性研究。發(fā)光菌是目前使用較多的一種生物標(biāo)志物【2 0 , 2 2 】。這主要是因?yàn)樵摲ň哂锌焖?、簡便、靈敏、廉價(jià)和應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)，因而倍受人們重視。其靈敏程度可與魚類9 6 h 急性毒性試驗(yàn)相媲美1 3 引，而時間上只需1 5 m i n或2 0 m i n l 4 0 l ，因此在保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠性的前提下，大大縮短了實(shí)驗(yàn)周期。但是發(fā)光菌也有缺陷：即細(xì)胞發(fā)光強(qiáng)度本底差異大，實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)性差等。所以林志芬等【4 l j 改進(jìn)了發(fā)光菌生物毒性測試方法，引入了校正因子，結(jié)果表明改進(jìn)后的方法實(shí)驗(yàn)重現(xiàn)性好。斑馬魚也是應(yīng)用較廣的受試生物【4 2 1 。首先，它是國際標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)用魚，對化合物的毒性較敏感；其次，斑馬魚胚胎毒性技術(shù)是各國際標(biāo)準(zhǔn)組織認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)毒性測定方法之一，屬于致畸效應(yīng)檢驗(yàn)。該項(xiàng)技術(shù)成本低、易操作、靈敏度高，特別是具有可記錄多項(xiàng)毒性指標(biāo)的特點(diǎn)，并可以此判斷污染物的致毒機(jī)理f 4 3 1 。o e c d 在1 9 9 6 年將斑馬魚胚胎發(fā)育方法列入測定單一化學(xué)品毒性的標(biāo)準(zhǔn)方法之一，并制定了詳細(xì)的操作指南h j 。魚急性毒性實(shí)驗(yàn)一直是毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)中的傳統(tǒng)方法，利用各種成魚進(jìn)行的化合物聯(lián)合毒性研究也很糾2 1 , 3 1 j 。但是由于經(jīng)濟(jì)魚種較多，各地又有很大差異，所以采用的實(shí)驗(yàn)魚多種多樣，得到的結(jié)論也有一定差異，其中鯽魚和鯉魚是使用最頻繁的實(shí)驗(yàn)魚種。根據(jù)魚9 6 h l c 5 0 而計(jì)算的化合物安全濃度對實(shí)際水環(huán)境保護(hù)具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。以上所談的毒性多指毒物對受試生物的生存影響或生長抑制，而實(shí)際上，毒物對生物的影響很多，我們一般采取敏感可行的毒性指標(biāo)進(jìn)行毒性判定。有研究表明，生殖抑制往往比死亡或生長抑制率更加敏感，因此，很多科研研究或機(jī)構(gòu)，例如o e c d 主張用鏡檢獲取生殖毒性，并作為一種毒理學(xué)檢測指標(biāo)1 4 5 - 4 7 。1 3 化學(xué)物質(zhì)的聯(lián)合毒作用1 3 1 聯(lián)合作用分類最早提出聯(lián)合作用理論的是b l i s s l 4 羽，他把聯(lián)合作用分成三種類型，即相似聯(lián)合作用( 3 z 稱相加聯(lián)合作用) 、獨(dú)立聯(lián)合作用與協(xié)同和拮抗聯(lián)合作用。3東北師范大學(xué)博士學(xué)位論文( 1 ) 相似聯(lián)合作用：假定兩種化學(xué)物質(zhì)作用于機(jī)體的同一受體，其效應(yīng)為兩者分別作用時的效應(yīng)總和。( 2 ) 獨(dú)立聯(lián)合作用：多種化學(xué)物質(zhì)作用于機(jī)體的不同靶位，產(chǎn)生互不相同的效應(yīng)。( 3 ) 協(xié)同和拮抗聯(lián)合作用：兩種化學(xué)物質(zhì)的聯(lián)合效應(yīng)分別大于或小于相加作用。此后，不同的文獻(xiàn)提出了不同的聯(lián)合作用的劃分，很多文獻(xiàn)采用相力h ( a d d i t i o n ) 、超相加( s u p r a a d d i l i o n l 和亞相力l ( i n f r a a d d i t i o n ) 的分類方法；也有學(xué)者提出，按照聯(lián)合作用的性質(zhì)和程度，可以更加細(xì)化各聯(lián)合作用類型。1 9 8 1 年，世界衛(wèi)生組織專家委員會把聯(lián)合作用劃分為三類【_ 九獨(dú)立作用：是指各化學(xué)物質(zhì)以不同的作用方式產(chǎn)生效應(yīng)；拮抗作用：是指總效應(yīng)小于各化合物單獨(dú)作用時產(chǎn)生的效應(yīng)之和；協(xié)同作用，又分為相加作用和加強(qiáng)作用：相加作用是指總效應(yīng)為各化學(xué)物質(zhì)單獨(dú)作用時的總和，加強(qiáng)作用是指總效應(yīng)大于各化學(xué)物質(zhì)單獨(dú)作用時的效應(yīng)總和。p l a c k e t t 和h e w l e t t 【4 9 】在研究二元混合物的聯(lián)合作用時把聯(lián)合作用劃分為四種類型，這種劃分是目前較為公認(rèn)和普遍采用的分類方法：( 1 ) 相加作用，也稱加和作用( a d d i t i o n ) ：幾種毒物聯(lián)合作用的毒性等于其中各毒物單獨(dú)作用的毒性總和。即混合物中一種毒物被同等比例另一毒物成分所取代，混合物毒性無改變【則?；瘜W(xué)結(jié)構(gòu)比較相近、或同系物、或毒作用靶器官相同、作用機(jī)理類似的化合物同時存在時，易發(fā)生相加作用。( 2 ) 協(xié)同作用，亦稱增強(qiáng)作用( s y n e r g i , t s mo rp o t e n t i a t i o n ) ：即大于相加( m o r et h a na d d i t i v e ) ，是指聯(lián)合作用總效應(yīng)大于各毒物單獨(dú)作用的毒性總和。這可以理解為一種物質(zhì)的毒性被另一種物質(zhì)增強(qiáng)。協(xié)同作用的靶器官可以不一致，但最終的生物學(xué)效應(yīng)是一致的。協(xié)同作用對環(huán)境安全具有很大的威脅性，一些無毒或毒性很小的物質(zhì)，由于與環(huán)境中的其他物質(zhì)同時存在，可能產(chǎn)生較大的毒性，嚴(yán)重影響環(huán)境質(zhì)量。( 3 ) 拮抗作用( 強(qiáng)t a 9 0 n i s m ) ：即小于相力l o e s si h a na d d i t i v e ) ，指聯(lián)合作用的總效應(yīng)小于各有害化學(xué)物質(zhì)單獨(dú)作用時的毒性總和?？衫斫鉃橐环N化合物抑制了另一種化合物的毒性，所以也稱為抑制作用( i l l l l i b i t i o n ) 1 5 1 j 。( 4 ) 獨(dú)立作用( i n d e p e n d e n c e ) ：即無相互作用( n o n i n t e r a c t i v o 。各毒物對機(jī)體的侵入途徑、作用部位、作用機(jī)理等均不相同，毒物對機(jī)體產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)彼此無關(guān)、互不影響，只有在劑量很大時，有一個致死的共同結(jié)局，這種聯(lián)合作用稱為獨(dú)立作用。獨(dú)立作用的毒性低于相加作用，但高于其中單項(xiàng)毒物的毒性。聯(lián)合效應(yīng)由最大毒性成分引起。還有些學(xué)者根據(jù)上述分類原則，將聯(lián)合作用細(xì)分為拮抗作用、獨(dú)立作用、部分相加、相加和協(xié)同作用1 5 2 j 。1 3 2 聯(lián)合作用機(jī)理聯(lián)合作用機(jī)理研究是進(jìn)行化合物聯(lián)合毒作用研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)?；衔锏亩鄻有浴⑽镔|(zhì)之間相互作用的復(fù)雜性、聯(lián)合效應(yīng)制約因素的多樣性等，決定了其作用機(jī)理的復(fù)雜性和進(jìn)行機(jī)理研究的困難性。目前提出的聯(lián)合作用機(jī)理大致分為如下幾種：4東北師范大學(xué)博士學(xué)位論文( 1 ) 競爭活性部位：根據(jù)“受體”學(xué)說，化學(xué)物質(zhì)在生物體內(nèi)都有特異性的活性反應(yīng)靶位。化學(xué)性質(zhì)相近的污染物在細(xì)胞表面及代謝系統(tǒng)的活性部位存在著競爭作用，從而影響污染物的相互作用【1 5 2 1 。對吸附位點(diǎn)的競爭會導(dǎo)致一種污染物從結(jié)合位點(diǎn)上取代另一種處于競爭弱勢的污染物或抑制其吸附。( 2 ) 改變細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能兩種或多種污染物聯(lián)合作用時，可以通過改變細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，特別是膜結(jié)構(gòu)而影響細(xì)胞膜的通透性和對各種化合物的運(yùn)輸能力，從而導(dǎo)致不同的聯(lián)合作用效應(yīng)。e n s e n b a c h 5 3 j即發(fā)現(xiàn)3 ，4 _ 二氯苯胺可使魚體肝細(xì)胞中的粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)穿孔，線粒體膨脹，溶酶數(shù)量增加，加入林丹后，肝細(xì)胞變得更加腫脹；而楊志敏【5 4 】等認(rèn)為c a 2 + 是通過使細(xì)胞膜表面致密，或在細(xì)胞膜表面形成保護(hù)膜的方式，抑制z n 2 + 的毒性，即對z i l 2 + 產(chǎn)生解毒作用。( 3 ) 影響酶的活性污染物聯(lián)合作用會影響與代謝污染物有關(guān)的酶的活性，改變污染物的代謝速度和轉(zhuǎn)化情況等正常代謝行為，從而增加或降低污染物的毒性，產(chǎn)生不同的聯(lián)合毒作用。如孫金秀【5 5 l 等認(rèn)為有機(jī)磷增加了擬除蟲菊酯的水解酶而出現(xiàn)毒性增加的結(jié)果。( 4 ) 干擾生物正常的生理活動化合物的聯(lián)合作用會干擾生物體正常生理活動，影響生物體對特定化合物的轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化、代謝等生理過程。研究者發(fā)現(xiàn)：生物可利用性是影響毒物對生物毒性的重要因素，而金屬化合物的陰離子不同，其生物可利用性也有差異【3 3 川。因此，不同陰離子與金屬離子的聯(lián)合作用結(jié)果不同。( 5 ) 絡(luò)合或螯合作用自然環(huán)境中存在許多絡(luò)合劑，如腐殖酸、氨基酸及某些功能團(tuán)，如一o h ，一n h 2 ，- - c o o h ，一s h 等，它們能與污染物發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，改變污染物的形態(tài)、溶解度和生物可利用性等，從而影響了污染物之間的相互作用。一些金屬螯合劑即可與金屬毒物發(fā)生螯合作用而使金屬失去毒性。( 6 ) 影響對生物大分子的干擾污染物可通過抑制生物大分子的合成與代謝，干擾基因的正常表達(dá)而產(chǎn)生毒性，聯(lián)合作用可使這種干擾增強(qiáng)或減弱，從而產(chǎn)生協(xié)同或拮抗的聯(lián)合作用效應(yīng)。d o n n e l l y 5 6 】等研究發(fā)現(xiàn)，隨著n 汀劑量的增加，苯并( a ) 芘的毒性呈降低趨勢，其原因在于前者干擾了后者與d n a 的結(jié)合。1 4 聯(lián)合作用的評價(jià)方法體系評價(jià)混合物聯(lián)合作用的方法較多，至今尚未統(tǒng)一，下面僅介紹幾種國內(nèi)外最為常用的評價(jià)方法：( 1 ) 毒性單位法( t o x i cu n i t ，m )s p r a g u e 和r a m s a y 5 7 】規(guī)定：5東北師范大學(xué)博士學(xué)位論文下：堿。丟m - , 善t u i( 1 - 1 )( 1 - 2 )即老m 3 ，c i i 組分在混合物中的濃度；l c 5 0 , i - - i 組分的單一l c s o 值；t u i 曲礦一混合物中毒性單位最大值。根據(jù)m 和m o 值可以判斷混合物的聯(lián)合作用類型，具體評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表1 1 ：表1 - 1 毒性單位法評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)t a b l e1 1e v a l u a t i o nc r i t e r i o nf o rt o x i cu n i t( 2 ) 相加指數(shù)法( a d d i t i v ei n d e x ，a i )相加指數(shù)法是在毒性單位概念基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。1 9 7 7 年m a r k i n g 5 8 l 將a i 定義如御= 土m 一1 o似s1 o )l 肘s1 wa i m ( 一1 ) + 1 0a m 1 0 )相加指數(shù)法( a 0 具體評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1 - 2 。表1 - 2 相加指數(shù)法評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)t a b l e1 2e v a l u a t i o nc r i t e r i o nf o ra d d i t i v ei n d e x( 1 4 )( 1 - 5 )這種方法在研究多組分混合物的聯(lián)合作用時應(yīng)用較多，是目前最為常見的混合物聯(lián)合毒性評價(jià)方法。( 3 ) 混合毒性指數(shù)( m i x t u r et o x i ci n d e x ，m t o 法m t 。1 一型l o g m o( 1 - 6 )混合毒性指數(shù)法評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)【5 9 , 6 0 】見表1 3 。6東北師范大學(xué)博士學(xué)位論文表1 3 混合毒性指數(shù)法評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)t a b l e1 3e v a l u a t i o nc r i t e r i o nf o rm i x t u r et o x i ci n d e x若混合物中各化合物是等毒性的，上式可簡化為：m t i ：1 l o g ml o g n( 1 其中，n 表示混合物中所含組分的數(shù)目。( 4 ) 相似性參數(shù)法相似性參數(shù)九是由c h r i s t e n s e n 6 1 】等人在1 9 8 9 年提出的，用來描述二組分或多組分化學(xué)物的聯(lián)合作用。對于n 組分的混合物：著( 丁阢卜1( 1 - 8 )已知混合物中各化合物的毒性單位t u i ，通過嘗試法求出九值，其評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1 4 。表1 - 4 相似性參數(shù)法評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)t a b l e1 - 4e v a l u a t i o nc r i t e r i o nf o rs i m i l a r i t yp a r a m e t e r( 5 ) 等效線圖法等效線圖法是把三組變量的三維坐標(biāo)圖用兩個變量的二維坐標(biāo)圖表示出來的一種方法，即以直角坐標(biāo)系統(tǒng)表達(dá)兩個化合物聯(lián)合作用等效應(yīng)時的劑量。直角坐標(biāo)系中，以縱軸表示濃度，橫軸表示混合物的比例，把不同混合比例所對應(yīng)的半數(shù)致死濃度點(diǎn)( i s o b o l e ) 在圖中描出，即得到等效線圖1 5 1 。下面是等效線圖( 圖1 1 ) 的兩種常見表示方式：毒物圖1 - 1 等效線圖f i g 1 - 1p l o t o fi s o b o l o g r a m7東北師范大學(xué)博士學(xué)位論文除了上面的幾種方法外，x ，y 值法【6 2 】、v 值法1 5 4 】、劑量一反應(yīng)曲線法等在評價(jià)混合物聯(lián)合毒性方面也有使用。值得注意的是：每種方法都有各自的特點(diǎn)，對同一個聯(lián)合作用實(shí)驗(yàn)，采用不同的評價(jià)方法，得到的結(jié)論可能會有差異。因此選擇恰當(dāng)?shù)脑u價(jià)方法，并將多種不同的評價(jià)方法進(jìn)行綜合是很有必要的。1 5 劑量一反應(yīng)曲線洶刪在毒理學(xué)研究中，常用的毒性指標(biāo)可分為兩類，一類是計(jì)量指標(biāo)，它是用測量值度量毒性強(qiáng)弱的差異；另一類是計(jì)數(shù)指標(biāo)，這類指標(biāo)只有“有或無 的差別，沒有性質(zhì)和強(qiáng)度的差別。計(jì)數(shù)指標(biāo)主要用于群體研究，得到的測定值是非連續(xù)的，通常以一個群體中某效應(yīng)出現(xiàn)的幾率表示，常用于生態(tài)毒理和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)研究中。所謂劑量一反應(yīng)關(guān)系，是指某種外來化合物的劑量與出現(xiàn)某種效應(yīng)的個體在整個群體中所占比例的關(guān)系。與此相區(qū)別的是劑量一效應(yīng)關(guān)系，所謂劑量一效應(yīng)關(guān)系是指某種外來化合物的劑量與在個體中引起某種效應(yīng)強(qiáng)度改變的關(guān)系。劑量一反應(yīng)( 效應(yīng)) 關(guān)系，可用劑量一反應(yīng)( 效應(yīng)) 關(guān)系曲線來表示，劑量一反應(yīng)( 效應(yīng))曲線通常有三種形式( 圖1 2 ) 。( 1 ) 直線關(guān)系，在這種關(guān)系中，劑量改變與效應(yīng)強(qiáng)度或發(fā)生率成正比，總體來講這種關(guān)系是少見的( 線a ) ；只是在簡單的離體實(shí)驗(yàn)中，在一定劑量范圍內(nèi)，才可能顯示這種曲線。( 2 ) s 狀曲線，當(dāng)群體中的全部個體對某一化合物的敏感性變異呈對稱正態(tài)頻數(shù)分布時，劑量一反應(yīng)關(guān)系呈s 狀曲線( 線b ) ，這種曲線在毒理學(xué)中較常見。( 3 ) 對數(shù)曲線關(guān)系，是一條先銳后鈍的曲線，類似數(shù)學(xué)上的對數(shù)曲線，若將劑量取對數(shù)值，可轉(zhuǎn)換成直線( 線c ) 。圖1 2 劑量反應(yīng)曲線f i g 1 - 2c u r v eo fr e s p o n d - d o s e在環(huán)境生態(tài)毒理學(xué)中，用半數(shù)有效量表示毒物的毒性大小。半數(shù)有效量是指實(shí)驗(yàn)生物有5 0 出現(xiàn)陽性結(jié)果時所需毒物的劑量。如果以實(shí)驗(yàn)生物的死亡率表示，該指標(biāo)相應(yīng)8東北師范大學(xué)博士學(xué)位論文為半數(shù)致死量( l d 5 0 ) ，若用空氣或水體中有機(jī)污染物的濃度表示劑量，毒性指標(biāo)相應(yīng)變?yōu)榘霐?shù)致死濃度( l c 5 曲，之所以用半數(shù)有效量表示毒性的大小，是因?yàn)樵? 0 反應(yīng)發(fā)生率或效應(yīng)強(qiáng)度附近，劑量的變化引起反應(yīng)發(fā)生率或效應(yīng)強(qiáng)度的變動比較驟急，曲線呈陡直形式，因而這種毒性指標(biāo)比較靈敏。s 狀劑量一反應(yīng)曲線是生態(tài)毒理學(xué)較常見的一種。對s 狀劑量一反應(yīng)關(guān)系曲線，作進(jìn)一步分析。常態(tài)分布的反應(yīng)頻率對劑量作圖，得到呈鐘形g u s s i a n 分布曲線，這種鐘形分布曲線，是由于生物差異引起的。在低劑量和高劑量時，只有少數(shù)動物發(fā)生反應(yīng)，多數(shù)動物在中劑量范圍內(nèi)發(fā)生反應(yīng)，劑量一反應(yīng)曲線在1 6 和8 4 之間近似于線性關(guān)系。在進(jìn)行l(wèi) d s 0 或l c 5 0 的計(jì)算時，可對s 型曲線用非線性模型模擬，也可以經(jīng)線性轉(zhuǎn)化后進(jìn)行線性模擬。目前常用的非線性模型有對稱的l o g n o r m a l ，l o g i s t i c 模型和不對稱的w e i b u l l 模型【6 5 捌】等。l o g n o r m a l 模型有二參數(shù)、三參數(shù)等形式，二參數(shù)函數(shù)形式可表示為：一r、p = f ( 1 x 芴- f 1 ) e x p - 1 2 ( 1 n c - a ) f 1 2 如( 1 - 9 )l o g i s t i c 模型有二參數(shù)、三參數(shù)甚至四參數(shù)、五參數(shù)形式，二參數(shù)形式可表示為：p 一1 杠+ e x p 【- ( a4 - 盧i nc ) 】，( 1 - 1 0 )w e i b u l l 模型事實(shí)上是指數(shù)函數(shù)的修正形式，其函數(shù)可表示為：p 一1 一e x p ( - a c 盧)( 1 - 1 1 )因( 1 9 ) 式模型較難積分，一般不直接進(jìn)行非線性擬合，常將致死百分率p ) 進(jìn)行p r o b i t轉(zhuǎn)化，即進(jìn)行概率分析，形成線性模型：p r o b i t ( p ) 一a + 6 i n c( 1 - 1 2 )上面( 1 - 1 0 ) 式可直接進(jìn)行非線性擬合，也可進(jìn)行l(wèi) o g i t 轉(zhuǎn)化，形成線性模型：l o g i t ( p ) - a + 6 i n c( 1 - 1 3 )上面( 1 1 1 ) 式可直接進(jìn)行非線性擬合，也可轉(zhuǎn)化成線性模型：l n ( - l n ( 1 一p ) ) ；a + b l n c( 1 - 1