生态毒理学考点整理.docx

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生态毒理学考点整理

《生态毒理学》复习纲要

第一章绪论

1962年RachelCarson（卡逊）《寂静的春天》

Ecotoxicology=Ecology+Toxicology

生态毒理学=生态学+毒理学

1969年法国ReneTruhaut（萨豪特）最早提出并使用生态毒理学。

生态毒理学的定义：

研究环境毒物、污染物对生态系统的影响和机理以及环境毒物、污染物在生态系统中的运转、循环与归宿规律的一门综合性科学。

生态毒理学主要研究内容

1.毒物、污染物在物理环境中释放、分布和行为以及与物理、化学环境的相互作用；

2.毒物、污染物进入生态系统的途径、变化及其归宿；

3.毒物、污染物在生态系统各种水平上的有毒效应。

生态毒理学研究意义

1.全面认识毒物、污染物对生态系统的影响；

2.查明毒物直接与间接对生物和人体健康的危害机制；

3.为控制污染、制定环境标准和立法提供科学依据。

生态毒理学发展趋势

a深入探讨多种环境毒物作用于机体或生态系统的复合生态毒理效应及其机理以及新老污染联合胁迫生物学变化与反应；

b深入研究次生毒物的产生过程以及所导致的次生污染生态毒理效应；

c深入研究环境毒物低水平、长时间暴露的生态毒理效应；

d深入开展种群、群落和生态系统水平的生态毒理效应研究；

e加强分子生态毒理学研究，提高生态毒理效应微观认识水平。

第二章生态毒物及其毒性与剂量效应关系原理

毒物：

相对较小的剂量，导致生物受害或严重的细胞功能损伤、或生态系统产生不良效应的物质。

污染物（pollutant）:

指对环境造成直接或间接损害的物质。

一次污染物：

污染源直接排入环境，其物理、化学性质没有发生变化的污染物质。

又称为原发性污染物或者“原生污染物”。

二次污染物:

排入环境中的一次污染物在物理、化学因素或生物的作用下发生变化，或与环境中的其他物质发生反应所形成的物理、化学性状与一次污染物不同的新污染物。

又称继发性污染物或者“次生污染物”。

二次污染物的形成机制复杂，其危害程度一般比一次污染物严重。

（对）

持久性有机污染物（Persistentorganicpollutants,POPs）：

一系列在环境中长期残留，并可远距离迁移，具有脂溶性和生物蓄积性，对人类和动植物有高毒性的有机化合物。

POPs具有五个显著特性：

1持久性/长期残留性2生物蓄积性3半挥发性4高毒性5长距离迁移性 

急性毒性（acutetoxicity）:

毒物大剂量一次或24小时多次接触生物机体，在短时间内对机体引起的毒性效应。

慢性毒性（chronictoxicity）:

生物体长时间内少量反复持续接触环境毒物所产生的毒性效应。

半数致死剂量（halflethaldose,又称致死中量，medianlethaldose,LD50）：

毒物、污染物暴露条件下50%试验个体死亡的剂量。

LD50是衡量和比较不同毒物、污染物毒性大小的参数和分类依据。

最大无作用剂量（maximalno-effectdlevel,MNEL）:

指环境污染物在一定时间内，按一定方式与机体接触，用现代的检测方法和最灵敏的观察指标不能发现任何损害作用的最高剂量。

阈剂量（thresholddose）：

指环境污染物引起受试对象中的少数个体出现某种最轻微的异常改变所需要的最低剂量，又称为最小有作用剂量（minimaleffectlevel,MEL）。

剂量-效应关系（dose-effectrelationship）：

在一定的暴露时间内，试验生物对环境毒物的反应与环境毒物剂量之间的关系。

内剂量：

环境毒物及其代谢产物在生物体作用部位的浓度或剂量，通常不易测定。

外剂量：

毒物暴露、接触或给予的剂量。

量效应：

指有各种程度差别的生物学效应，可用计量单位表示。

质效应：

指效应不能用定量数值表示，而只能用“有”或“无”、“阴性”或“阳性”表示。

确定剂量-效应关系前提

1、观察到的反应应该完全来自目标污染物的作用；

2、反应的数量维度直接与剂量维度有关；

3、正确观察与测定实验生物对毒物或污染物的反应是可能的。

剂量-效应关系曲线及其类型

1、直线型：

很少出现，体外试验中一定的范围内出现。

2、抛物线型：

非线性关系，增加速率先快后慢。

3、S型曲线：

低剂量范围内,效应增长缓慢，剂量较高时，效应急速增加，剂量继续增加时,效应强度的增加又趋向缓慢。

4、倒U型

毒物兴奋效应（hormesis）：

低剂量条件下表现为适当的刺激（兴奋）反应，而在高剂量条件下表现为抑制效应。

联合作用（jointaction）：

多种外来化合物同时或短时间内相继进入生物体内所产生的综合生物学作用。

1.独立作用（Independentjointaction）：

两种或两种以上的环境化合物所产生的生物学效应，表现为各个化合物本身的毒性效应。

机理：

作用方式、途径、受体和部位不同。

2.相加作用（Additionaljointaction）：

两种或两种以上的环境化合物所产生的综合生物学效应是各种化合物分别产生的生物学效应的总和。

机理：

化学结构相似，作用于同一器官组织，所产生的生物学效应类似。

3、协同作用（Synergison）：

多种环境化合物所产生的综合生物学效应超过它们单独作用引起的生物学效应总和。

特殊情形：

一种化合物单独与机体接触时没有毒性，但与另一种单独作用时具有毒性的化合物联合作用时显著提高后者的毒性—增效作用。

机理:

A、一种化合物促进另一种化合物的吸收;

B、阻止其生物转化或者排泄;

C、使其转化为毒性更高的代谢物.

4、拮抗作用（antagonism）：

两种或两种以上的环境化合物所产生的综合生物学效应低于其中任何一种单独作用产生的生物学效应。

拮抗剂：

能使另一种化合物的生物学作用减弱的化合物。

机理：

A.功能拮抗：

两种外来化合物质在同一生理功能中具有相反的作用，彼此抵消各自的生物学作用。

B.化学拮抗：

两种外来化合物质发生化学反应，形成低毒或无毒的反应产物。

C.受体拮抗：

与同一受体结合，一种化合物将另一种化合物与生物学效应有关的受体加以封阻，以致不出现后者单独与机体接触时产生的生物学效应。

D.干扰拮抗：

一种化合物干扰另一种化合物的生物学效应，使其效应减弱、消失。

第三章环境污染来源与环境中的迁移、分布和转化

一、大气生态系统的污染物种类（物质形态）

（1）气溶胶（aerosol）：

气溶胶是指悬浮在大气中的各种液态或固态微粒。

通常所指的烟、雾、尘等都是气溶胶.气溶胶本身是污染物,又是许多有毒、有害物质的携带者,它的分布在一定程度上反映了大气污染的状况。

（2）气体态污染物

含硫化合物含氮化合物碳氧化合物碳氢化合物卤素化合物

二、水生生态系统的污染物种类

（1）无机无毒物质

水体富营养化：

水体接纳过多的N、P等营养物质，藻类及其他水生生物异常繁殖，水体透明度、溶解氧变化，造成水质恶化，加速水体老化，使水生生态系统和水功能造成破坏。

赤潮和水华：

是指水域中一些浮游生物暴发性繁殖引起水色异常的现象，赤潮通常发生在近海海域，水华通常发生在湖泊、水库等水域。

（2）无机有毒物质

（3）耗氧有机物

（4）有机有毒物质

污染源

（1）工业废水→最主要污染源

（2）生活污水（3）农业退水

三、土壤生态系统的污染物种类

（1）有机污染物

（2）重金属污染物（3）化学肥料污染物

污染源

（1）工矿来源

（2）农业来源

环境中化学污染物的特性

1、环境残留持久性：

化学污染物尤其是芳香族化合物和重金属污染物，具有较强的抗降解转化能力而在环境中长期残存。

2、环境迁移性和循环性：

由于人类活动和自然因素的作用可在不同的环境、生物体之间迁移并循环，如DDT

3、环境可转化性：

化学污染物进入环境后，由于受到物理、化学和生物的作用而发生各种各样的转化。

4、环境生物浓缩性：

通过生物吸收逐步富集，污染物在生物体内的浓度高于环境中的浓度。

污染物在环境中的迁移方式

A、机械迁移：

B、物理—化学迁移：

最重要的形式。

C、生物迁移

环境相（Environmentalphase）：

质地均一的环境组成成分，化合物在其内部的行为可看作是同一的。

相间分配：

当一种化合物从某一相进入环境后，如同有机物在水与有机溶剂之间的分配一样，相邻两相间产生活跃的交换，直至达到分配平衡。

1.两相分配-Freundlich方程（参考课本，了解公式含义）：

CA、CB：

化学物质在A相和B相中的浓度；

K:

分配系数；

n:

非线性常数

化合物低浓度：

n=1，即CA=KCB

化合物高浓度：

2.水体内的分配过程（参考课本，了解公式含义）

KBL=

KBL:

生物脂肪与水的分配系数；

CBL/CW：

化学物质脂相/水相中的浓度。

如果脂肪占生物体的比率为y，那么：

CB：

为生物体内的浓度。

故：

KBL＝CB/yCW

用KB表示生物与水的分配系数，即：

KB＝CB/CW

则KB＝CB/CW＝KBLyCW/CW＝yKBL

如果生物脂肪与辛醇相同，即KBL＝KOW（化合物的脂水分配系数），

那么：

KB＝y.KOW

由此可以根据化合物的脂水分配系数，只要测定出水生生物的脂肪含量（鱼中的脂肪含量通常为5％），就可以计算出化合物的生物与水的分配系数KB。

3.大气/水分配过程（参考课本，了解公式含义）

大气/水分配过程用亨利定律表示：

亨利定律：

→

P：

化合物在大气中的分压（Pa）

H：

亨利定律常数（Pa.m3/mol）

CW：

化合物在水相中浓度（mol/m3）

H可以换算成分配系数HD=CA/CW

HD：

大气/水分配系数

CA：

化合物在大气中的浓度。

因为气态方程pV＝nRT（V是气体容积，n是分子数，R是气体常数，T是绝对温度）

所以p＝RT.n/V

n/V是气体浓度，等于CA

故：

p＝CA.RT

p/CW＝RTCA/CW所以：

H＝HDRT

生物放大（Biomagnification）：

在同一食物链上，高位营养级生物体内来自环境的某些元素或难以分解的化合物的浓度高于低位营养级生物的现象。

生物浓缩（bioconcentration）:

又称生物富集（bioenrichment）：

系指生物机体从周围环境中吸收并积累某种元素或难分解的化合物，导致生物体内该物质的浓度超过环境中浓度的现象。

生物对环境污染物富集的条件有3个：

A、该环境污染物容易被生物吸收；

B、在生物体内的降解和排泄的速度较慢；

C、该化合物在积累过程中对生物体本身未达到致命伤害。

与三个方面的影响因素有关：

不同生物、不同物质、不同的环境条件下，BCF变化很大，可以是个位到万位级，甚至更高。

生物积累（Bioaccumulation）：

同一生物随着其生长发育期的延长或者随着年龄的增长，环境中某种元素或难分解的化合物的富集系数也不断增大的现象。

富集系数（bioconcentrationfactor，BCF）

又称生物浓缩因子（BiologicalConcentrationFactor，BCF）

计算：

BCF＝生物体内化学物浓度/环境中该化学物浓度

污染物在环境中的转化特点

（1）化合物可以在环境中转化为性质和结构相似的化合物，也可以降解成多种性质不同的小分子化合物；

（2）可以在非生物条件下进行，也可由生物加速其发生；

（3）环境中参与转化和降解的物质主要是氧气和水，无论是氧还是水参与反应，最终都产生羟基和羧基等极性基团，从而增加产物的水溶性；

（4）化合物的转化和降解速率，在生态毒理学上可直接