第03章污染物的生物效應(yīng)檢測1課件

第三章污染物的生物效應(yīng)檢測內(nèi)容提要：本章介紹了生物測試和測試方法的基本概念以及表示污染物毒性的基本參數(shù)。系統(tǒng)地介紹了毒性試驗(yàn)、致突變試驗(yàn)、致癌試驗(yàn)、致畸試驗(yàn)和微宇宙試驗(yàn)的基本概念、基本原理和基本方法。環(huán)境生物學(xué)第一節(jié)生物測試及方式生物測試的定義生物測試的方式生物測試的標(biāo)準(zhǔn)化一、生物測試的定義生物測試（Bioassay）指系統(tǒng)地利用生物的反應(yīng)測定一種或多種污染物或環(huán)境因素單獨(dú)或聯(lián)合存在時，所導(dǎo)致的影響或危害。所利用的生物反應(yīng)包括分子、細(xì)胞、組織、器官、個體、種群、群落—生態(tài)系統(tǒng)各級水平上的反應(yīng)。污染物對生物的影響非常復(fù)雜。常規(guī)的物理和化學(xué)的檢測只能測定污染物濃度，不能測定污染物對生物機(jī)體的影響—無法提供毒性效應(yīng)、毒性強(qiáng)弱的信息。。生物測試還可提供其他的信息環(huán)境狀況對水中生命的適合度。各種環(huán)境因素例如溶解氧（DO）、酸堿度（pH）、溫度、、鹽度、混濁度等對水中生命的有利及不利的濃度或強(qiáng)度。環(huán)境因素對于廢物毒性的影響。廢物對某一被測試生物種的毒性。各種水生生物對某種排放廢水或污染物的相對敏感性。為滿足水污染控制的要求，廢水所應(yīng)處理的程度，以及廢水處理方法的有效程度。允許的廢水排放量和允許的污染物排放濃度。有關(guān)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、對廢水的要求和排放許可之間的一致性。生物測試水污染的生物測試常常被稱為毒性試驗(yàn)（ToxicityTest），對大氣污染的生物測試常被稱為植物人工熏氣（ArtificialFumigationforPlant）。生物測試的優(yōu)勢方法簡單，不需要特殊儀器設(shè)備;能綜合反映污染物對生態(tài)系統(tǒng)的影響或污染狀況生物測試意義和價(jià)值：監(jiān)測環(huán)境質(zhì)量的變化；確定單一污染物的安全濃度；研究多種污染物的聯(lián)合作用的生物效應(yīng)；制定排污標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)污染物的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)（EcologicalRiskAssessment）等。二、生物測試的方式生物測試的分類受試生物的選擇生物測試的分類1根據(jù)生物測試所經(jīng)歷的時間長短可以分為短期測試方式中期測試方式長期測試方式根據(jù)試驗(yàn)溶液或試驗(yàn)氣體的給予方式分為靜止式生物測試流動式生物測試在水污染生物測試中，流動式生物測試又可分為重復(fù)循環(huán)式更新式在大氣污染生物測試中，流動式又可分為室內(nèi)動態(tài)熏氣開頂式熏氣田間全開放式熏氣生物測試的分類2根據(jù)生物測試中所用測試生物的物種可分為單物種生物測試多物種生物測試模擬生態(tài)系統(tǒng)生物測試。根據(jù)測試目的有多種分法：例如，水污染的生物測試根據(jù)目的可分為排放水的品質(zhì)測試、相對毒性測試、相對敏感性測試、味或臭氣測試、生長率測試等等。根據(jù)生物測試中所測試的生物效應(yīng)性質(zhì)分為毒性試驗(yàn)積累試驗(yàn)行為試驗(yàn)“三致”（致癌、致畸、致突變）試驗(yàn)DNA損傷試驗(yàn)等等。短期測試方式中期測試方式長期測試方式短期生物測試1短期的生物測試（ShortTermBioassays）——被測試的生物在短時間內(nèi)暴露于高濃度的污染物下，測定污染物對生物機(jī)體的影響。主要用于測定半數(shù)致死濃度（LC50）半數(shù)抑制濃度（IC50）半數(shù)效應(yīng)濃度（EC50）這種試驗(yàn)也可指示出在做中期或長期試驗(yàn)時所應(yīng)使用的毒物濃度。根據(jù)所用測試生物（受試生物）物種的不同，其測試時間也不同。例如水污染的短期生物測試中，一般來說，藻類<72h；水蚤類＜48h、魚類＜96h其最長不超過8d。短期生物測試2短期生物測試的實(shí)用價(jià)值或目的:快速估計(jì)污染物的毒性評定幾種不同的毒物或廢物對某種生物的相對毒性評定不同生物對不同的條件如溫度、pH的相對敏感性等短期生物測試應(yīng)注意的問題—避免其他因素干擾測試結(jié)果大多數(shù)采用靜止式，但如遇下列情況應(yīng)采用流動式:對于易揮發(fā)或不穩(wěn)定污染物應(yīng)采用流動式因?yàn)樵谠囼?yàn)過程中污染物濃度會降低，受試生物對污染物的暴露程度會逐漸減少。對于代謝速率快的受試生物在短期測試中也不用靜止式而應(yīng)該用流動式因?yàn)榕懦龃x廢物較多，代謝廢物的累積和分解會產(chǎn)生不適當(dāng)?shù)母邼舛榷趸己桶保瑥亩绊懺囼?yàn)結(jié)果。對于BOD較高的工業(yè)廢水和生活污水應(yīng)采用流動式因?yàn)槿芙庋醯暮谋M會對受試生物造成壓迫中期生物測試

中期生物測試（InterinediateTermBioassays）是介于短期和長期之間的一類生物測試。在短期與中期或在中期與長期之間，沒有嚴(yán)格的區(qū)分。一般來說，8d之內(nèi)算做短期，8d到90d的算做中期。中期的試驗(yàn)可以是靜止式和流動式，但在大多數(shù)情況下采用流動式。長期生物測試1長期生物測試（LongTeimBioassays）——指在低濃度污染物作用下，暴露時間要盡可能長達(dá)受試生物的整個生活史的一類生物測試，又稱為全部生活史的生物測試（CompleteLife-cycleBioassays）。對動物來說，要從一個卵期到下一代的卵期或更長，連續(xù)進(jìn)行。對更小的生物（如浮游生物）則可持續(xù)好幾代。但有些生物的生活史很長，甚至長達(dá)數(shù)年，因此，人們選用在整個生活史中的最敏感幾個階段來進(jìn)行，又稱為部分生活史的生物測試（PartialLife-cycleBioassays）。例如人們選用某些魚的早期發(fā)育階段來進(jìn)行水污染的長期生物測試。中期生物測試2長期生物測試的目的——測定出在持續(xù)情況下不造成有害效應(yīng)的毒物最大濃度或最大允許毒物濃度（MATC）。其間包括毒物對生長、生殖、有性生殖產(chǎn)物的發(fā)育、成熟、產(chǎn)卵、孵卵的成功性、幼體的成活（Survival）、不同生命階段的生長與存活、以及對畸形、行為和生物積累等的影響。長期的生物測試只能采用流動式。長期的生物測試需注意的問題：要保證試驗(yàn)的環(huán)境條件如pH、硬度、溫度等和自然界的季節(jié)變化相符合，試驗(yàn)中有性生殖產(chǎn)物的發(fā)育、生長等則必須合乎自然季節(jié)的規(guī)律。二、生物測試的方式生物測試的分類受試生物的選擇受試生物的選擇在生物測試中，受試生物必須符合以下條件：受試生物對試驗(yàn)毒物或因子要具有敏感性。受試生物應(yīng)具有廣泛的地理分布和足夠的數(shù)量，并在全年中在某一實(shí)際區(qū)域范圍內(nèi)可獲得。受試生物應(yīng)是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成，具有重大的生態(tài)學(xué)價(jià)值?！猭eystonespecies在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)易于培養(yǎng)和繁殖。受試生物應(yīng)具有豐富的生物學(xué)背景資料，人們已較清楚了解受試生物的生活史、生長、發(fā)育、生理代謝等等。受試生物對試驗(yàn)毒物或因子的反應(yīng)能夠被測定，并具有一套標(biāo)準(zhǔn)的測定方法或技術(shù)。受試生物應(yīng)具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和旅游價(jià)值，應(yīng)考慮與人類食物鏈的聯(lián)系。受試生物的個體大小和生活史的長短，以前曾否有過接觸待測試物等異常情況，例如曾經(jīng)受污染的情況等等。目前，實(shí)驗(yàn)室只能培養(yǎng)少數(shù)受試生物，大量的受試生物需從野外采集獲得。三、生物測試的標(biāo)準(zhǔn)化許多因素能影響生物測試的結(jié)果，主要有三方面的因素：受試生物年齡、生活階段、尺寸大小、季節(jié)、脫皮階段、食物等均影響生物對毒物的敏感性；試驗(yàn)條件受試生物的試驗(yàn)的溫度、水質(zhì)的溫度和鹽分、水流速度、溶解氧、受試生物的總量、試驗(yàn)溶液的pH值和構(gòu)成試驗(yàn)裝置材料等不同的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)室的人員的操作水平、儀器設(shè)備和采用的統(tǒng)計(jì)分析方法等這些因素中的每J種都能影響測試結(jié)果，人們可能把這種影響錯誤地歸因于污染物的差別，因而測試過程必須盡可能地予以標(biāo)準(zhǔn)化。測試方法標(biāo)準(zhǔn)化有以下一些優(yōu)點(diǎn)：①在同一類型的不同實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行許多有用的測試并把結(jié)果一致的測試選擇出來。②增加數(shù)據(jù)的精確度。③測試可以被其他實(shí)驗(yàn)室重復(fù)。④各種人員容易進(jìn)行該試驗(yàn)。⑤可方便地將數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。⑥可為環(huán)境管理、環(huán)境立法（環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)建立）提供可靠的數(shù)據(jù)或結(jié)果。生物測試標(biāo)準(zhǔn)方法美國試驗(yàn)和材料學(xué)會（AmericanSocietyforTestingandMaterials,ASTMStandardGuideforPerformanceofLifetimeBioassayfortheTumorigenicPotentialofImplantMaterialsStandardGuideforConductingIn-situFieldBioassaysWithCagedBivalvesrStandardTestMethodforObtainingaPharmacologicalProfilewithMice,etc.經(jīng)濟(jì)合作發(fā)展組織（OrganizationforEconomicCooperationDevelopment，OECD）美國國家環(huán)保局（USEPA）等。我國近年來也頒布了一些標(biāo)準(zhǔn)化的生物測試方法:1991年9月14日頒布、于1992年8月1日開始實(shí)施：《水質(zhì)物質(zhì)對蚤類（大型蚤）急性毒性測定方法（GB／T13266－91）》《水質(zhì)物質(zhì)對淡水魚（斑馬魚）急性毒性測定方法（GB／r13267一91）》在標(biāo)準(zhǔn)化的生物測試中，對重要的因素值作了規(guī)定，例如光照周期、生物大小、生物量、溶解氧和pH等，并且對統(tǒng)計(jì)方法、毒物分析方法、環(huán)境條件的測定方法等作出了統(tǒng)一的規(guī)定。標(biāo)準(zhǔn)化生物測試方法的缺陷例如，非常見的污染物、易分解污染物和混合污染物等，目前通過標(biāo)準(zhǔn)化方法還難于進(jìn)行，因此，還必須發(fā)展更多的標(biāo)準(zhǔn)化的生物測試方法。第二節(jié)一般毒性試驗(yàn)一、生物毒性的基本概念二、急性毒性試驗(yàn)三、亞慢性和慢性毒性試驗(yàn)一、生物毒性的基本概念毒物與中毒表示毒性的常用參數(shù)毒物（Toxicant）1在一定條件下，以較小劑量給予機(jī)體時，能與生物相互作用，引起生物體功能或器質(zhì)性損傷的化學(xué)物質(zhì)，或劑量雖微，但累積到一定的量，就能干擾或破壞機(jī)體的正常生理功能，引起暫時或持久性的病理變化，甚至危及生命的化合物，亦稱毒物。一定條件兩個方面小劑量→功能損傷微劑量→累積→干擾破壞功能毒物與非毒物之間并不存在絕對的界限，而只能以引起中毒的劑量大小相對地加以區(qū)別。毒物（Toxicant）2討論一種化學(xué)物質(zhì)的毒性時，必須考慮到它進(jìn)入機(jī)體的數(shù)量（劑量）方式（經(jīng)口食人、經(jīng)呼吸道吸人、經(jīng)皮膚或粘膜接觸）時間分布（一次或反復(fù)多次給予）。其中最基本的因素是劑量—只有達(dá)到中毒劑量—才是毒物Paracelsus有名言：“毒物本身并非毒物，主要是劑量才使一個物質(zhì)變成毒物”。這就是說，在體內(nèi)潛在性有毒物質(zhì)的存在，并不意味著發(fā)生了中毒。在我們?nèi)梭w內(nèi)，大多數(shù)含有一定量的鉛、汞和DDT，但并不能說這些物質(zhì)已使我們發(fā)生了中毒。實(shí)際上，任何物質(zhì)，甚至純水，當(dāng)服用達(dá)到中毒劑量時都是有毒的。毒物（Toxicant）3毒物的種類按其用途及分布范圍可分為：工業(yè)毒物、環(huán)境污染物、食品中有害成分、農(nóng)用化合物、嗜好品、化妝品、其他日用品中的有害成分、生物毒素、醫(yī)用藥物、軍事毒物、放射性同位素等等分類—化學(xué)形態(tài)、制毒部位、作用性質(zhì)無機(jī)毒物—金屬、類金屬（砷）、非金屬（氟化物，氰化物—氰化鉀對人的致死劑量0.1-0.3g）、氣體有機(jī)毒物—石油、多氯聯(lián)苯、酚、多環(huán)芳烴（PAH）、合成洗滌劑、有機(jī)金屬化合物、殺蟲劑（主要有5大類：有機(jī)氯（DDT、六六粉，殘留）、有機(jī)磷（抗藥性）、氨基甲酸酯（有機(jī)氮、易分解、選擇性強(qiáng)）、有機(jī)汞、有機(jī)砷）、除草劑、殺真菌劑、藥物、生物毒素。中毒（Intoxication）中毒—生物體受到毒物作用引起功能或器質(zhì)性改變后出現(xiàn)的疾病狀態(tài)。例如達(dá)到中毒劑量的有機(jī)磷農(nóng)藥進(jìn)入機(jī)體后，使生物出現(xiàn)震顫、出汗、流涎、瞳孔縮小等一系列的中毒癥狀。中毒是各種毒性作用的綜合表現(xiàn)（包括局部的和全身的）。根據(jù)病變發(fā)生發(fā)展的快慢，可區(qū)分為急性中毒亞急性中毒慢性中毒。毒性（Toxicity）是指有毒物質(zhì)接觸或進(jìn)入機(jī)體后，引起生物體的易感部位產(chǎn)生有害作用的能力。毒性作用或毒效應(yīng)：化學(xué)物引起生物體損害的總稱為毒性作用（toxiceffect）。毒性作用可通過觀測的方法來判斷。例如，有機(jī)磷農(nóng)藥對膽堿酯酶有抑制作用；苯可抑制造血功能導(dǎo)致貧血；強(qiáng)酸、強(qiáng)堿可引起局部的皮膚的傷等等。同種化合物作用于機(jī)體時，并不一定只產(chǎn)生一種毒性效應(yīng)。外來化合物對機(jī)體的毒性效應(yīng)類型效應(yīng)類型注釋致死個體死亡。無脊椎動物停止運(yùn)動及植物生長停止。生長機(jī)體長、寬度及生物量改變生殖生活史中與生殖后代有關(guān)的指標(biāo)改變早期發(fā)育可包括在生殖效應(yīng)中，有時亦可單獨(dú)測試形態(tài)結(jié)構(gòu)包括各種器官可見性損傷，難于定量化行為異常行為。如魚類的非協(xié)調(diào)性游泳等無損害作用（Non-adverseEffect）：一般認(rèn)為無損害作用的特點(diǎn)是不引起機(jī)體形態(tài)、生長發(fā)育和壽命的改變；不引起機(jī)體功能容量（FunctionalCapacity）的降低和對額外應(yīng)激狀態(tài)代償能力的損害；所引起的生物學(xué)變化一般是可逆的，當(dāng)停止接觸化學(xué)物后，不能檢出機(jī)體維持體內(nèi)穩(wěn)態(tài)（Homeostasis）能力的降低；也不能使機(jī)體對其他環(huán)境因素不利影響的易感性增強(qiáng)。損害作用（AdverseEffect）：生物體接觸外來化學(xué)物期間或停止接觸后，機(jī)體維持體內(nèi)的穩(wěn)態(tài)能力下降是不可逆的，對某些環(huán)境因素不利影響的易感性增高，代謝速度降低和酶系的相對活力發(fā)生異常改變。效應(yīng)與反應(yīng)效應(yīng)（Effect）表示接觸一定劑量化學(xué)物質(zhì)引起機(jī)體個體發(fā)生的生物學(xué)變化。例如接觸某些有機(jī)磷農(nóng)藥可引起膽堿酯酶活力降低，即為有機(jī)磷農(nóng)藥引起的效應(yīng)。對個體水平而言—基因型差異反應(yīng)（Response）是接觸一定劑量化學(xué)物質(zhì)后，表現(xiàn)一定程度某種效應(yīng)的個體在一個群體中所占的比例。例如由于接觸某種化學(xué)物質(zhì)引起死亡的動物占該群動物的50％。對群體（種群）水平而言—種群間的遺傳差異劑量—效應(yīng)關(guān)系（Dose－effectRelationship）和劑量一反應(yīng)關(guān)系（dose-responseRelationship）DER—表示一種化學(xué)物質(zhì)攝入量與每個個體所呈現(xiàn)的某種性質(zhì)的生物學(xué)變化強(qiáng)度之間的關(guān)系。DRR—指一種化學(xué)物的劑量與群體中呈現(xiàn)某種效應(yīng)并達(dá)到一定強(qiáng)度的個體在群體中所占比例的關(guān)系。DER—不同劑量在個體或群體中表現(xiàn)出來的量效應(yīng)大小之間的關(guān)系，DRR—不同劑量與質(zhì)效應(yīng)發(fā)生率之間的關(guān)系。劑量反應(yīng)關(guān)系是評價(jià)化學(xué)物質(zhì)的毒性和確定安全接觸水平的基本依據(jù)。因此，測定這種關(guān)系是毒性試驗(yàn)和化學(xué)物質(zhì)安全評價(jià)的基本內(nèi)容之一。DER和DRR可用曲線表示—橫坐標(biāo)：劑量；縱坐標(biāo)：效應(yīng)、反應(yīng)；直線型—成正比拋物線型—非線型關(guān)系，隨劑量增加，效應(yīng)或反應(yīng)強(qiáng)度也增加，增加的速率先快后慢S形曲線型—多數(shù)是此類型危害性（Hazard）和危險(xiǎn)性（Risk）危害性：有毒物質(zhì)在與機(jī)體接觸或使用過程中，有引起中毒的可能性。危害性與毒性不同，任何一種毒物不論其毒性強(qiáng)弱，其危害性大小取決于動物是否與它接觸過以及該物質(zhì)進(jìn)入機(jī)體的能力和數(shù)量。在評價(jià)毒物的毒性及危害性時，應(yīng)考慮多方面的因素，單憑它的絕對毒性是不夠的，還必須考慮到這種物質(zhì)的揮發(fā)性和在水（或血液）中的溶解性。揮發(fā)性小易溶于水或血液中并能迅速達(dá)到中毒濃度的化學(xué)物質(zhì)其危害性就大，反之則小。危險(xiǎn)性：某化學(xué)物質(zhì)在正常生產(chǎn)使用條件下，能引起機(jī)體發(fā)生中毒的可能性稱為該物質(zhì)的危險(xiǎn)性。例如，如果是脂性物質(zhì)，則易蓄積在脂肪中，不僅影響機(jī)體的脂肪代謝，而且具有慢性中毒的危險(xiǎn)性。表示毒性的常用參數(shù)毒性參數(shù)——污染物的毒性大小、不同污染物的毒性毒性參數(shù)在量的概念上——必須具備同一性和等效性一些常用的毒性參數(shù)：致死劑量或致死濃度最大無作用劑量最小有作用劑量毒作用帶半數(shù)效應(yīng)濃度半數(shù)抑制濃度致死劑量或致死濃度（LethalDose，LD或LethalConcentration，LC）表示一次染毒后引起受試動物死亡的劑量或濃度。但在一群體中，死亡個體的多少有很大程度的差別，所以對致死量還應(yīng)進(jìn)一步明確下列幾種概念。①絕對致死劑量或濃度（AbsoluteLethalDose，LD100；AbsoluteLethaIConcentration，LC100）——表示一群動物全部死亡的最低劑量或濃度。②半數(shù)致死劑量或濃度（MedianLethalDose，LD50；MedianLethalConcentration，LC50）——能引起一群動物的50％死亡的最低劑量或濃度。③最小致死劑量或濃度（MinimumLethalDose，MLD，MinimumLethalconcentration，MLC）——能使一群動物中僅有個別死亡的最高劑量或濃度。④最大耐受劑量或濃度（MaximumToleranceDose，LD0，MaximumToleranceConcentration，LC0）——能使一群動物雖然發(fā)生嚴(yán)重中毒，但全部存活無一死亡的最高劑量或濃度。最大無作用劑量（MaximumNo-EffectLeve1）外來化合物對機(jī)體的損害作用或毒作用表現(xiàn)為引起機(jī)體發(fā)生某種生物學(xué)變化。一般說來，此種生物學(xué)變化隨劑量的遞減而減弱。當(dāng)外來化學(xué)物的劑量減到一定量但尚未到零時，生物學(xué)變化已達(dá)到零，即不能再觀察到外來化學(xué)物所引起的生物學(xué)變化，此劑量即為最大無作用劑量。最大無作用劑量是評定外來化合物毒性作用的主要依據(jù)每日容許攝人量（AcceptableDailyIntake，ADI）——人類終生每日攝人該外來化學(xué)物對人體不致引起任何損害作用的劑量。最高容許濃度（MaximumAllowableConcentration，MAC）——某一環(huán)境污染物可以在環(huán)境中存在而不致對人體造成任何損害作用的濃度。未覺察反應(yīng)濃度NOEC——指化學(xué)物在一定時間內(nèi)，按一定方式與機(jī)體接觸，按一定的檢測方法或觀察指標(biāo)，不能觀察到任何損害作用的最高劑量。

最小有作用劑量（MinimalEffectLevel）和最小有作用濃度環(huán)境中存在某些環(huán)境污染物能引起機(jī)體開始出現(xiàn)毒性反應(yīng)所必需的最低濃度。最小有作用劑量一般都是略高于最大無作用劑量最小有作用劑量＝中毒閾劑量（Thresholdlevel）。最低覺察反應(yīng)濃度LOEC——是指能使機(jī)體發(fā)生某種異常變化所需的最小劑量，即能使機(jī)體開始出現(xiàn)毒性反應(yīng)的最低劑量。毒作用帶（ToxicEffectZone）是一種根據(jù)毒性和毒性作用特點(diǎn)來綜合評價(jià)外來化合物危險(xiǎn)性的指標(biāo)。急性毒性作用帶（Acute-ToxicEffectzone）比值愈大，外來化合物引起死亡的危險(xiǎn)性就愈小；比值愈小，則引起死亡的危險(xiǎn)性就愈大。慢性毒性作用帶（ChronicToxicEffectZone）比值愈大，表明引起慢性毒性中毒的可能性愈大；比值愈小，引起慢性中毒的可能性愈小，而引起急性中毒危險(xiǎn)性則相對較大。急性毒性作用帶=半數(shù)致死量急性毒性最小有作用劑量急性毒性作用帶=半數(shù)致死量急性毒性最小有作用劑量半數(shù)效應(yīng)濃度（MedianEffectConcentration，EC50）——是指能引起50％受試生物的某種效應(yīng)變化的濃度。通常指非死亡效應(yīng)。半數(shù)抑制濃度（MedianInhibitionConcentration，IC50）——是指能引起受試生物的某種效應(yīng)50％抑制的濃度。安全濃度通過整個生活周期甚至持續(xù)數(shù)個世代的慢性實(shí)驗(yàn)，對受試生物確無影響的毒物濃度?？捎寐栽囼?yàn)結(jié)果直接求得，也可以通過急性試驗(yàn)估計(jì)。常用的經(jīng)驗(yàn)公式有：毒物單位吸入毒物——在空氣中的濃度—mg／m3、mg／L哺乳動物——mg／kg、ml／kg體重表示水環(huán)境中毒物——mg／L、ug／L偶爾也用每單位體表面給藥量即mg／m2表示。毒性分級按所屬毒性級采取相應(yīng)的防護(hù)措施；制定環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。EPA—劇毒、高度、中等毒、低毒日本—三級中國工業(yè)急性毒性分級—劇毒、高毒、中等毒、低毒、微毒分級方法、標(biāo)準(zhǔn)和毒性級的名稱很不統(tǒng)一，要統(tǒng)一也比較困難。第二節(jié)一般毒性試驗(yàn)一、生物毒性的基本概念二、急性毒性試驗(yàn)三、亞慢性和慢性毒性試驗(yàn)二、急性毒性試驗(yàn)急性毒性試驗(yàn)（AcuteToxicityTest）是研究化學(xué)物質(zhì)大劑量一次染毒或24h內(nèi)多次染毒動物所引起的毒性試驗(yàn)。目的——在短期內(nèi)了解該物質(zhì)的毒性大小和特點(diǎn)，并為進(jìn)一步開展其他毒性試驗(yàn)提供設(shè)計(jì)依據(jù)。哺乳動物急性毒性試驗(yàn)水生生物急性毒性試驗(yàn)蚯蚓急性毒性試驗(yàn)哺乳動物急性毒性試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)通常采用一種以上嚙齒動物。一般選用小鼠和大鼠。毒物經(jīng)皮可用兔和豚鼠。文獻(xiàn)查閱—類似污染物的LD50（LC50）預(yù)試驗(yàn)：設(shè)置以3倍之差的3個劑量組，每組3只動物動物全活、全死劑量

全活全死劑量之間設(shè)5～6個劑量組，各組間距按1.2～1.5等比級數(shù)設(shè)計(jì)染毒

觀察兩周內(nèi)的死亡情況

剖檢死亡和瀕死動物及部分存活動物，做大體病理解剖檢查

計(jì)算LD50或LC50、標(biāo)準(zhǔn)誤

急性毒性分級標(biāo)準(zhǔn)評定其毒性大小

水生生物急性毒性試驗(yàn)魚類毒性試驗(yàn)水蚤類急性毒性試驗(yàn)藻類急性毒性試驗(yàn)魚類毒性試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)用魚的選擇具有一定區(qū)域代表性便于在實(shí)驗(yàn)條件下飼養(yǎng)對化學(xué)物質(zhì)較為敏感的魚實(shí)驗(yàn)條件實(shí)驗(yàn)容器——玻璃缸或白搪瓷桶盛水量——每條魚2～3L水為宜pH值為6.7～8.5冷水溫度為12℃～18℃，溫水溫度為20℃～28℃，水溫變化為±2℃。溶解氧不能低于4mg∕L來源—清潔的河水、湖水或放置3天以上的自來水。全活全死劑量之間按等對數(shù)間距設(shè)5～7個劑量組，1對照組，每組10～20尾魚

染毒48-96hrs定期觀察（24hrs），記錄中毒反應(yīng)及死亡時間，死亡魚立即取出剖檢

試驗(yàn)期間保持溶解氧、pH值、水溫等的穩(wěn)定

計(jì)算各時間組LD50或LC50

急性毒性分級標(biāo)準(zhǔn)評定其毒性大小

預(yù)試驗(yàn)水蚤類急性毒性試驗(yàn)100多年前，就有人用它來檢測藥物的毒性世代周期短，實(shí)驗(yàn)室易培養(yǎng)，裝置簡單，省人力大型水蚤（DaphniamagnaStraus）是水蚤屬中個體最大的種類，系水蚤類毒性試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)生物，試驗(yàn)用水蚤一般為孤雌生殖新生蚤（＜24h）。參考國家環(huán)保局《環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（第四冊）生物監(jiān)測（水環(huán)境部分）蚯蚓急性毒性試驗(yàn)—土壤赤子愛勝蚓（Eisenia

foefida）濾紙接觸毒性試驗(yàn)—初篩人工土壤試驗(yàn)整個試驗(yàn)期為14d每一處理組和對照組應(yīng)有4個平行樣藻類急性毒性試驗(yàn)水體中的藻類——初級生產(chǎn)者生物量受有害物質(zhì)的影響IC50值——生長率抑制50％的毒性濃度測試指標(biāo)：光密度細(xì)胞數(shù)葉綠素含量細(xì)胞干重。三、亞慢性和慢性毒性試驗(yàn)實(shí)際中多數(shù)接觸低于急性中毒劑量或濃度亞慢性和慢性毒性試驗(yàn)實(shí)際情況的毒作用資料。亞慢性毒性試驗(yàn)

（SubchronicToxicityTest）亞慢性毒性試驗(yàn)是在相當(dāng)于動物生命周期的1∕30～1∕20時間內(nèi)使動物每日或反復(fù)多次接觸受試物的毒性試驗(yàn)。目的——進(jìn)一步對受試物的主要毒作用、靶器官和最大無作用劑量或中毒閾劑量作出估計(jì)。為慢性試驗(yàn)觀察指標(biāo)以及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提供參考。亞慢性毒性試驗(yàn)程序（哺乳動物為例）1實(shí)驗(yàn)動物及分組種類選擇—對受試物敏感，與預(yù)計(jì)慢性毒作用試驗(yàn)一致兩種試驗(yàn)動物—嚙齒類和非嚙齒類健康、年幼的個體，體重均值相近（超過組平均體重的＋20％）每組數(shù)量—嚙齒類20只，非嚙齒類4-6只，雌雄各半分組—至少設(shè)3個劑量組和一個對照組。亞慢性毒性試驗(yàn)程序（哺乳動物為例）2染毒劑量及實(shí)驗(yàn)期限適宜的劑量為高劑量組能引起明顯中毒反應(yīng)，但不引起很多動物死亡；低劑量組不引起任何中毒反應(yīng)；介于二者之間的為中間劑量組。另設(shè)一組對照組。一般用LD50（LC50）的1∕80～1／50作為亞慢性試驗(yàn)劑量。試驗(yàn)期限隨目的和要求或動物不同而異，大鼠可為90d，較大的動物可為4～6月。亞慢性毒性試驗(yàn)程序（哺乳動物為例）3盡量模擬人類在環(huán)境中實(shí)際接觸的方式或途徑與預(yù)期進(jìn)行慢性毒作用試驗(yàn)的接觸途徑相一致。主要途徑胃腸道（經(jīng)口）呼吸道皮膚接觸。亞慢性毒性試驗(yàn)程序（哺乳動物為例）4觀察指標(biāo)一般綜合指標(biāo)：觀察動物的一般活動、癥狀和死亡情況，每周稱重一次，記錄飼料或飲水量，計(jì)算生長率（各組每周攝人食量與體重增加量之比），并計(jì)算臟器濕重與單位體重的比值（臟器系數(shù)）。血液及生化檢驗(yàn)：主要指血清和肝、腎功能的檢驗(yàn)。常規(guī)項(xiàng)目包括血紅蛋白、紅細(xì)胞數(shù)、白細(xì)胞數(shù)、血小板數(shù)、谷草轉(zhuǎn)氨酶、血清尿素氮等。病理組織學(xué)檢查：在外來化合物的亞慢性毒作用試驗(yàn)中應(yīng)重視病理組織學(xué)檢查，必要時還可進(jìn)行組織化學(xué)和電鏡檢查。實(shí)驗(yàn)過程中解剖死亡或?yàn)l死動物。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時，處死所有動物進(jìn)行尸檢。如未見明顯病變，可將高劑量組和對照組的主要臟器進(jìn)行病理學(xué)檢查，發(fā)現(xiàn)病變后再對較低劑量相應(yīng)器官組織進(jìn)行檢查。特別要注意肝、腎、睪丸等器官。亞慢性毒性試驗(yàn)程序（哺乳動物為例）5試驗(yàn)評價(jià)對受試物的主要作用、靶器官和最大無作用水平及中毒閾劑量作出初步估計(jì)，并為進(jìn)一步開展慢性毒性試驗(yàn)提供依據(jù)。慢性毒性試驗(yàn)（ChronicToxicityTest）以低劑量外來化合物，長期與試驗(yàn)動物接觸，觀察其對試驗(yàn)動物所產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)的試驗(yàn)。目的—-確定最大無作用劑量，為制訂人體每日允許攝人量（AllowableDailylntake，ADI）和最高容許濃度（MaximumAllowableConcentration，MAC）提供毒理學(xué)依據(jù)。哺乳動物的慢性毒性試驗(yàn)水生生物的慢性毒性試驗(yàn)哺乳動物的慢性毒性試驗(yàn)試驗(yàn)動物及分組：年齡應(yīng)低于亞慢性試驗(yàn)染毒劑量和實(shí)驗(yàn)期限：可根據(jù)亞慢性實(shí)驗(yàn)資料，取其最低中毒劑量的1∕10、1／20、及1∕50（或LD50的l／100～1／20中取3～4個劑量）。試驗(yàn)期限為1～12個月，如包括致癌實(shí)驗(yàn)應(yīng)18～24個月。染毒途徑：同亞慢性毒性試驗(yàn)。觀察指標(biāo)：①定期體重檢測②血液學(xué)及其他生長指標(biāo)的測定③對病理檢查作半定量的評定，即除對剖檢及組織學(xué)檢查加以詳細(xì)描述外，還需根據(jù)病變程度加以分級評分試驗(yàn)評價(jià)：依據(jù)敏感觀察指標(biāo)出現(xiàn)異常的最小閾劑量，找出該受試物慢性毒作用的最大無作用劑量，為受試物能否應(yīng)用或?yàn)橹朴喥湓诃h(huán)境中衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，提供最重要的參考依據(jù)。由于試驗(yàn)是在受試動物生命期的絕大部分時間進(jìn)行，其間通過對動物的一般觀察及其對各臟器的病理學(xué)檢查，對受試物的致癌性評定亦可提供一個有參考價(jià)值的依據(jù)。水生生物的慢性毒性試驗(yàn)用途——可以指示干擾水生生物的正常生長、發(fā)育和繁殖能力的化學(xué)物質(zhì)濃度。方法——在試驗(yàn)中，除對照組外所有的試驗(yàn)種群暴露在不同濃度的化學(xué)物質(zhì)中連續(xù)一段足夠長的時間，每個種群在規(guī)定的時間內(nèi)觀察其死亡、生長到性成熟并產(chǎn)卵；估計(jì)產(chǎn)卵數(shù)、孵化率、幼體成活率及其數(shù)目、體長、體重的增加，到成體性成熟可能產(chǎn)生的卵及其子代生命周期的影響這些都與對照進(jìn)行比較。收集這些定量的生物學(xué)數(shù)據(jù)后，用統(tǒng)計(jì)學(xué)處理檢驗(yàn)與對照之間是否有顯著性差異，以確定其影響濃度。種類——無脊椎動物：（淡水如大型蚤，海水如糠蝦）脊椎動物：（淡水如鯉魚、鯽魚，海水如蹲魚）。暴露時間——魚類最少6～12月或更長，無脊椎動物3～4周或更長。實(shí)驗(yàn)室慢性毒性試驗(yàn)的結(jié)果直接外推到水環(huán)境存在一定的差異。最大可接受毒物濃度（MaximumAcceptableToxicConcentration，MATC）統(tǒng)計(jì)學(xué)分析有顯著影響的閾濃度一個假設(shè)的濃度，有一定限范圍未覺察反應(yīng)濃度NOEC＜MATC＜最低覺察反應(yīng)濃度LOEC應(yīng)用因子（AF）把化學(xué)物質(zhì)對水生生物急性毒性和慢性毒性聯(lián)系起來。例如某化學(xué)物質(zhì)急性毒性96hLC50是10mg／L，MATC