關于環境污染物的毒性及其影響因素第1頁，共43頁，2022年，5月20日，8點17分，星期五環境污染物的毒性作用及其影響因素Paracelsus(16世紀)

Whatistherethatisnotpoison?Allthingsarepoisonandnothing(is)withoutpoison.Solelythedosedeterminesthatathingisnotapoison.第2頁，共43頁，2022年，5月20日，8點17分，星期五4.1、基本概念

按一定條件接觸后，以較小的劑量作用機體就能引起生理、生化功能或正常組織結構的器質性病理改變，甚至引起死亡的化學物質。1.毒物

(Toxicant)2.毒性

(Toxicity）化學物質能引起機體損害的性質和能力。第3頁，共43頁，2022年，5月20日，8點17分，星期五

外源性化學物質引起機體病理性功能改變或器質性病變的現象。

根據污染物的暴露特點和中毒發生發展的快慢，分為急性中毒、亞慢(急)性中毒和慢性中毒。

根據毒作用強度和性質判定環境污染物的毒性大小。3.中毒（toxication）4.1、基本概念第4頁，共43頁，2022年，5月20日，8點17分，星期五4.2、毒理學常用的劑量概念

1．致死劑量（Lethaldose，LD）5．急性毒作用帶(Zac)2．半數效應劑量（ED50）3．最小有作用劑量（MEL）4．最大無作用劑量（MNEL）第5頁，共43頁，2022年，5月20日，8點17分，星期五絕對致死量（LD100）半數致死量（LD50）最小致死量（MLD）最大耐受量（MTD）1.半數致死劑量LD50或濃度LC50

半數致死量（LD50）又稱致死中量，指引起一群個體50%死亡所需劑量（mg/kg)或濃度（LC50）（mg/m3和mg/L）。第6頁，共43頁，2022年，5月20日，8點17分，星期五急性毒作用帶(Zac)半數效應劑量(ED50)最小有作用劑量(MEL)最大無作用劑量(MNEL)

半數效應劑量(ED50)指外源化學物在一定的時間內按一定的方式與機體接觸，引起機體某項生物效應發生50%改變所需的劑量。

致死劑量（LD）2.半數效應劑量第7頁，共43頁，2022年，5月20日，8點17分，星期五營養元素的劑量-反應關系086420.012104.02.03.01.00.11.010.0斑釉齒指數齲齒數重度中度輕度極輕度飲水中氟濃度與齲齒數、斑釉齒指數的關系水中氟濃度(ppm)第8頁，共43頁，2022年，5月20日，8點17分，星期五4.3毒性作用的機理

受體(receptor)是組織細胞的生物大分子，激素或金屬離子與配體(ligand)相結合，形成配體–受體復合物，引起毒性效應。

4.3.1干擾正常受體-配體的相互作用

環境污染物尤其是神經毒物和內分泌干擾物，通過干擾正常受體–配體相互作用，引起毒性。

第9頁，共43頁，2022年，5月20日，8點17分，星期五

肉毒毒素特異性地與膽堿能神經末梢突觸前膜的表面受體相結合，經吸附性胞飲而內轉進入細胞內(internalization)。阻止遞質囊泡不能與突觸前膜融合，完全抑制膽堿能神經介質—乙酰膽堿的釋放。乙酰膽堿釋放被抑制，使膽堿能神經失去信號傳導生理功能。尤其是神經–肌肉接頭部位，直接導致呼吸肌麻痹。肉毒桿菌毒素的毒作用機理×Ca2+4.3.1干擾正常受體-配體的相互作用第10頁，共43頁，2022年，5月20日，8點17分，星期五4.3.2

細胞膜損傷引起膜組成成份改變細胞膜流動性改變引起細胞膜酶活性改變通過膜蛋白變性，引起細胞膜通透性變化第11頁，共43頁，2022年，5月20日，8點17分，星期五心肌細胞膜通透性改變與其毒性心臟毒素毒性4.3.2

細胞膜損傷第12頁，共43頁，2022年，5月20日，8點17分，星期五4.3.3

干擾細胞內鈣穩態細胞內

10-7~10-8mol/L外

10-3mol/LCa2+神經轉導肌肉收縮細胞分化和增值細胞分泌與CAM結合cAMP作用激活PKC離子通道開放第13頁，共43頁，2022年，5月20日，8點17分，星期五硝基酚、醌、過氧化物、醛類、二惡英、鹵化鏈烷、鏈烯和Cd2+、Pb2+、Hg2+等重金屬離子均能干擾細胞內鈣穩態,從而引起細胞損傷或死亡。4.3.3

干擾細胞內鈣穩態第14頁，共43頁，2022年，5月20日，8點17分，星期五4.3.4

干擾細胞能量代謝生殖與發育代謝酶第15頁，共43頁，2022年，5月20日，8點17分，星期五4.3.5

自由基與脂質過氧化自由基性質環境毒物環境毒物與多不飽和脂肪酸的作用產物毒物代謝物

⒈蛋白變性⒉細胞膜流動性⒊酶活性⒋細胞腫脹和溶解⒌致突變，染色體斷裂⒍致畸胎自由基第16頁，共43頁，2022年，5月20日，8點17分，星期五4.3.6

與生物大分子結合環境毒物及代謝產物細胞毒性和死亡過敏反應致癌作用抑制酶活性蛋白質核酸細胞毒性影響DNA-蛋白質相互作用致突變作用激活癌基因共價結合加合物第17頁，共43頁，2022年，5月20日，8點17分，星期五4.3.7選擇性細胞致死和非致死性遺傳改變對組織器官的細胞有選擇性致死毒性體細胞生殖細胞DNA損傷和染色體異常致畸作用遺傳性疾病細胞突變和癌變第18頁，共43頁，2022年，5月20日，8點17分，星期五4.4

影響毒性作用的因素結構與毒性

研究外源化學物的結構與毒性之間的關系，有助于通過比較來預測新化合物的生物活性、作用機理和安全限量范圍。

同系物的碳原子數、烴基、分子飽和度、鹵素取代、羥基、酸基和酯基、胺基、構型及有機磷化合物結構與毒性密切相關。4.4.1

環境化學物的結構與性質第19頁，共43頁，2022年，5月20日，8點17分，星期五

碳氫化合物（烷、醇、酮等）：當碳原子數在2~7之間時：隨C數的增加毒性增加超過一定限度(7~9個)后：隨C數的增加毒性下降當碳原子數相同時：

直鏈的>支鏈的；成環的>不成環的⑴同系物的碳原子數4.4.1

環境化學物的結構與性質第20頁，共43頁，2022年，5月20日，8點17分，星期五在非烴類化合物分子中引入烴基，可使化合物脂溶性增高，易于透過生物膜，從而毒性增強烴基結構也可增加毒物分子的空間位阻，從而使毒性增加或減?、茻N基4.4.1

環境化學物的結構與性質第21頁，共43頁，2022年，5月20日，8點17分，星期五

分子中不飽和鍵增多可使化學物活性增大，毒性增強⑶

分子飽和度e.g.對眼角膜的刺激作用：丙烯醛>丙醛丁烯醛>丁醛丙烯醛丙醛丁烯醛丁醛4.4.1

環境化學物的結構與性質第22頁，共43頁，2022年，5月20日，8點17分，星期五

化學分子結構式中增加鹵素，可使分子極性增加，更易與酶系統結合，從而毒性增強⑷鹵素取代e.g.肝臟毒性：CCl4>CHCl3>CH2Cl2>CH3Cl

麻醉作用：CHCl3>CH2Cl2>CH3Cl>CH44.4.1

環境化學物的結構與性質第23頁，共43頁，2022年，5月20日，8點17分，星期五

芳香族化合物中引入羥基，分子極性增強，毒性增加⑸羥基e.g.-OH毒性：苯酚>苯苯酚苯4.4.1

環境化學物的結構與性質第24頁，共43頁，2022年，5月20日，8點17分，星期五

⑹酸基和酯基e.g.酸基一般指羧基（-COOH）和磺酸基（-SO3H）,引入分子脂溶性降低，難以吸收和轉運，毒性降低

酸基經酯化后，脂溶性增高，使吸收速率在增加，毒性增大毒性：苯>苯甲酸苯苯甲酸4.4.1

環境化學物的結構與性質第25頁，共43頁，2022年，5月20日，8點17分，星期五

⑺胺基e.g.胺類化合物的毒性大小：伯胺（RNH2）>仲胺（RNHR’）

>

叔胺（RNR’R’’）

胺具堿性，易于核酸、蛋白質的酸性基團反應，易與酶發生作用4.4.1

環境化學物的結構與性質第26頁，共43頁，2022年，5月20日，8點17分，星期五

⑻構型e.g.同分異構體：一般對位>鄰位>間位

旋光異構：由于受體或酶一般只能與一種旋光異構體結合而產生生物效應，故同一化合物的不同旋光異構體的毒性不同L-異構體易與酶、受體結合，具有生物活性，D-異構體則反之4.4.1

環境化學物的結構與性質第27頁，共43頁，2022年，5月20日，8點17分，星期五

⑼有機磷化合物的結構與毒性R’、R’’為烷基，烷基的碳原子數愈多，毒性愈強

Y為氧時較為硫時的毒性大

X為酸根時，毒性大?。簭娝岣?gt;弱酸根R’(O)Y(O,S)XR’’(O)P4.4.1

環境化學物的結構與性質第28頁，共43頁，2022年，5月20日，8點17分，星期五理化性質與毒性1.脂/水分配系數

化合物在脂（油）相和水相的溶解達到平衡時的平衡常數，稱為脂（油）/水分配系數。

2.電離度

3.揮發度和蒸氣壓

4.分散度

5.純度4.4.1

環境化學物的結構與性質第29頁，共43頁，2022年，5月20日，8點17分，星期五種屬和個體差異性別與激素年齡營養與健康狀況生物節律影響機體對環境化學物的敏感性和耐受性4.4.2

影響毒性的生物因素

水生生物測試表明，對于化學污染物，節肢動物一般比魚類更敏感，魚類比兩棲幼體類更敏感第30頁，共43頁，2022年，5月20日，8點17分，星期五接觸途徑溶劑毒物濃度與容積交叉接觸與其體內吸收、分布、首先到達的組織器官有關，并與代謝轉化、毒性反應的性質和程度也有影響。4.4.3

影響毒性的非生物因素吸收速度：呼吸道>腹腔注射>肌內注射>經口>經皮第31頁，共43頁，2022年，5月20日，8點17分，星期五接觸途徑溶劑毒物濃度與容積交叉接觸溶劑和助溶劑可改變受試物的理化性質

和生物活性。應選用的溶劑和助溶劑應是無毒的、與受試毒物無反應、且制成的溶液應穩定。4.4.3

影響毒性的非生物因素第32頁，共43頁，2022年，5月20日，8點17分，星期五接觸途徑溶劑毒物濃度與容積交叉接觸一般在同等劑量情況下，濃溶液較稀溶液毒作用強。

4.4.3

影響毒性的非生物因素第33頁，共43頁，2022年，5月20日，8點17分，星期五接觸途徑溶劑毒物濃度與容積交叉接觸毒物經呼吸道接觸時，應保護皮膚，防止氣態毒物經皮膚吸收。對易揮發化合物經皮涂布染毒時，應將涂布處密封起來，防止經呼吸道吸收或動物舔食涂布部位引起經消化道吸收。

4.4.3

影響毒性的非生物因素第34頁，共43頁，2022年，5月20日，8點17分，星期五鹽度pH和堿度硬度酸性較強（pH<5）條件下，氫離子會對水生生物產生危害；pH也會影響溶液中親脂性那部分金屬形態的生物可利用性鹽度對痕量金屬在生物相中富集的影響會受到生物因素和化學因素的影響硬度會影響有機表面活性劑的毒性，降低金屬的毒性4.4.3

影響毒性的非生物因素氣溫氣壓環境因素第35頁，共43頁，2022年，5月20日，8點17分，星期五4.4.4

環境化學物的聯合毒性作用

兩種或兩種以上的化學物同時或短期內先后作用于機體所產生的綜合毒性作用，稱為化學物的聯合毒性作用。相加作用協同作用增強作用拮抗作用獨立作用聯合作用第36頁，共43頁，2022年，5月20日，8點17分，星期五相加作用：化學結構相似、靶器官和靶分子相同、作用機理類似的多種環境化學物，同時作用于機體所產生的生物學作用的總強度是各自單獨作用的總和。e.g.大部分刺激性氣體的刺激具有麻痹作用的化合物對機體的刺激兩種有機磷農藥對膽堿酯酶的抑制作用丙稀腈、乙腈M=M1+M2(一)聯合毒性作用類型第37頁，共43頁，2022年，5月20日，8點17分，星期五協同作用：兩種以上環境化學物同時作用于機體，所產生毒性作用強度超過各化學物單獨作用強度的總和。與促進吸收、延遲排出、干擾體內代謝過程有關。e.g.由于苯硫磷對促進肝臟降解馬拉硫磷的酯酶有抑制作用馬拉硫磷、苯硫磷M>M1+M2(一)聯合毒性作用類型第38頁，共43頁，2022年，5月20日，8點17分，星期五增強作用：

一種環境化學物本身對機體并無毒性，但能使同時進入機體的另一種環境污染物的毒性增強。無毒化合物通過影響另一種化合物的代謝活化、吸收和排除有關。e.g.異丙醇、四氯化碳異丙醇對肝臟無毒，當與四氯化碳同時進入機體時，可使四氯化碳毒性大于單獨作用時毒性