關于環境和有毒物質第1頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日環境的基本概念、主要特點與分類有毒物質的基本概念、主要特點與分類有毒物質的結構、性質與效應的基本原理主要內容第2頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日

《中華人民共和國環境保護法》把環境定義為：“影響人類生存和發展的各種天然的和經過人工改造的自然因素的總體，包括大氣、水、海洋、土地、礦藏、森林、草原、野生生物、自然保護區、風景名勝、城市和鄉村等?！?/p>

第3頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日環境:

指某一特定生物體或生物群體外圍的空間以及各種生物的和非生物的因素分類人類環境生物環境環境主體環境性質自然環境半自然環境社會環境宇宙環境地球環境

區域環境

微環境

內環境

分子環境環境范圍第4頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日環境污染環境因子

指特定生物體之外圍所有的生物因子和非生物因子當物理、化學和生物因素進入大氣、水、土壤環境,而且其數量、濃度和持續時間超過了環境的自凈能力,以致影響生態平衡和人體健康,此時的環境狀態即被稱為環境污染第5頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日

生態因子環境中對生物生長、發育、生殖、行為及分布有直接或間接影響的環境要素分類非生物因子生物因子氣候因子土壤因子地形因子植物因子動物因子人為因子第6頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日生態因子作用特征直接和間接作用主導因子作用階段性作用限制性作用綜合作用不可替代和補償作用第7頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日環境的功能特性

整體性

有限性

不可逆性

隱顯性

持續反應性

災害放大性第8頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日環境效應

自然過程或人類的生產和生活活動會對環境造成污染和破壞，從而導致環境系統的結構和功能發生變化，稱為環境效應。第9頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日環境物理效應由物理作用引起的環境效應，比如噪聲、地面沉降、熱島效應、溫室效應等。

環境化學效應在各種環境因素影響下，物質間發生化學反應產生的環境效應，如酸雨、湖泊和土壤的酸化、臭氧層破壞、光化學煙霧、地下水污染。

環境生物效應環境因素變化導致生態系統變異而產生的后果。如大型水利工程可能破壞水生生物的回游途徑并影響它們的繁殖、大量工業廢水排放對水生生物的毒性效應。按環境變化的性質劃分，可分為

環境污染物對生物體的性質和強度通常是生物體、化學物及環境條件三者相互作用的結果第10頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日生物種、種群與群落生物種：形態相似的個體的集合概念種群：在一定空間中同種個體的組合，是物種在自然界存在的基本單位群落：在特定空間內，由一定的生物種類組成的具有一定的外貌和形態結構與營養結構，并具有特定功能的生物集合體。是生態系統的結構單元第11頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日生態系統定義在一定空間中棲居的所有的生物與環境之間所形成的不斷進行物質循環和能量流動的統一整體組成非生物環境生產者消費者分解者結構形態結構營養結構第12頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日食物鏈：在生態系統中由食性關系所建立的各種生物之間的營養聯系，所形成一系列營養者與消費者之間連鎖的關系食物網：由多條食物鏈連接所形成的復雜食物網第13頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日生態系統基本功能生物生產能量流動物質循環信息傳遞生態系統基本特征功能性區域性開放性動態性穩定性生態平衡分類NP=GP-R第14頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日有毒物質的基本概念、主要特點與分類第15頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日毒物：指在一定條件下,以較小劑量就能引起生物機體功能性或器質性損傷的化學物質。Toxin,poison,toxicant,venom,xenobiotic的區別？第16頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日

器質性病變

:在疾病過程中出現的臟器或組織的病理形態學變化。包括肉眼可觀察到的病理形態學改變、光學顯微鏡下見到的組織學病變以及電子顯微鏡下所見到的亞細胞病變等。器質性病變多伴有所累及組織或器官的功能改變，如肝硬變常伴有肝功能障礙。但有一些器質構病變因種種原因（如早期、機體代償等）而無明顯的功能障礙，如血管瘤、皮膚脂肪瘤等。第17頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日毒物暴露：所涉及的環境毒物的數量或濃度以及與處于風險中的生物機體相互作用時間的函數生物毒性：生物體由于毒物的作用在毒理學上產生不良癥狀的程度或狀況,是毒理學的一個基本概念生態毒性：生物系統由于污染物質的作用產生不良效應的程度,是生態效應的一種表現形式毒性：指能引起機體損害的性質和能力第18頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日中毒：機體受到某種化學物質的作用而引起功能性的病變不良效應：隨著對環境毒物或潛在有毒物質的暴露而產生異常的令人不快的或有害的生物學變化（中毒,死亡）危險度：在一定暴露條件下引起機體某種不良效應發生的概率,或指某種物質在具體的接觸條件下,對機體造成損害可能性的定量估計第19頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日生物毒性分類急性毒性：在極短的時間內(<24h)毒性突然發作,中毒癥狀也立即顯示慢性毒性：毒物導致生物機體病癥持續時間很長而且連續不可逆毒性:個體停止接觸污染物后,其毒性作用繼續存在損傷甚至進一步加重可逆毒性:個體停止接觸污染物后,其毒性作用可逐漸消退第20頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日延時毒性：生物體或生態系統中產生毒性需要很長的時間甚至在環境毒物暴露若干年后才出現癥狀即時毒性：當暴露于環境毒物后,不良效應和癥狀在幾分鐘甚至幾秒內迅速出現生物毒性分類系統毒性：不良效應擴散至遠離環境毒物開始暴露的位點局部毒性：中毒癥狀僅局限于環境毒物開始暴露的位點第21頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日劑量:指環境毒物被用于生物機體而能發揮一定作用的分量第22頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日無損害作用：指毒物所引起的生物學變化是可逆的,當停止暴露后,不能檢測出生物個體維持體內穩定能力的降低,也不能使生物體對其他環境因素不利影響的易感性增強。致死劑量：指經過短暫高強度的暴露后所導致的死亡（絕對致死劑量、非致死劑量、半數致死劑量、最小致死劑量、最大耐受劑量）個體有效劑量(IED)：殺死某個體所需的最小劑量或濃度,IED是該個體的特有屬性第23頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日最大允許濃度：指慢性毒性實驗中環境毒物對受試對象無影響的最高濃度和有影響的最低濃度之間的閾濃度無作用濃度：指在一定時間內,生態系統中暴露于環境毒物的生物種群沒有產生不良反應時的該污染物的濃度范圍,或指受試生物能夠保持良好狀態的環境毒物的濃度范圍第24頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日臨界濃度范圍：指生物毒性測試中,某一環境毒物導致受試生物在48h全部成活的最高濃度和24h全部死亡的最低濃度之間的范圍臨界濃度：指毒性實驗中觀察到的第一個不良反應時污染物的濃度第25頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日半數致死劑量:指在設定的實驗條件下,當單一污染物暴露于一個種群的生物,導致其50%的死亡率出現時,在統計學上推導所得的期望劑量（LD50）第26頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日半效應濃度:指在實驗系統中或在某一生態系統中50%的實驗生物或生物種群表現出可觀察到的有效反應或不良效應時污染物的劑量（ED50）半數致死濃度:與半數致死劑量相對應的概念有時替代后者.在定量水平上,它指在生物急性毒性實驗中,使受試生物半數的毒物濃度（LC50）第27頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日第28頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日第29頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日環境因素影響毒物效應的因素物理因素社會心理氣候條件光照時間溫度氣壓活動時間生長密度心理壓力季節和晝夜節律第30頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日生物因素物種性別年齡健康狀況敏感度構造吸收代謝能力分布\排泄作用內分泌狀態生殖角色與行為成熟度器官功能退化疾病\病菌的感染等對幼年個體的發育毒性第31頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日毒物自身因素交互作用物理特性化學特性接觸方式劑量拮抗作用相加作用協同作用溶解性狀態蒸氣壓等結構式化學反應性腐蝕性pHKow極性等吸入食入皮膚接觸注射劑量決定毒性第32頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日因毒性只是個相對概念,其LD50值與生物種類、環境條件均有關。不同的應用目標,毒性分級也不同第33頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日蓄積毒性作用:環境污染物毒性作用累積增大的現象物質蓄積功能蓄積慢性和亞慢性毒性評估環境污染毒性作用的指標之一第34頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日損傷蓄積作用:由于低濃度污染物反復不斷對靶器官或靶細胞產生毒性效應,隨著時間延長損傷程度加劇直至出現中毒癥狀毒物蓄積作用:某種污染物不能及時被個體排除,或吸收速率大于排除速率,使其不斷積累,由低濃度蓄積成具毒性效應的高劑量,導致出現中毒癥狀生物富集效應蓄積毒性作用包括損傷蓄積作用和毒物蓄積作用物質蓄積功能蓄積第35頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日生物富集效應(bioaccumulation):污染物從環境中包括水、空氣和固相物質等所有來源,向生物體內,或者在某些情況下在生物體表的凈積累第36頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日生物濃縮(bioconcentration)污染物從水中,向生物體內,或者在某些情況下在生物體表的凈積累第37頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日生物富集系數(bioconcentration/bioaccumulationfactorBCF/BAF）（biota-sedimentaccumulationfactor）BSAF平衡態時生物個體中積累的環境污染物的濃度Ct與其溶解在環境中的平均濃度的比值Ce第38頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日有毒物質的結構與性質、效應的基本原理第39頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日主要的環境毒物金屬與類金屬

鋁砷鎘鉻銅鉛汞鎳硒鋅有機化合物物氯代烴、多環芳烴、二惡英第40頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日有機化合物PAHPCBPBBCFCTCPPCPCHCL3(POPs)

二堊英有機磷殺蟲劑芳香族除草劑第41頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日致癌致畸致突變環境激素效應第42頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日有毒物質的結構與性質、效應的基本原理第43頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日★

環境毒物的劑量-效應關系原理★環境毒物的結構-活性相關原理★毒物作用的多層次效應原理★毒物生態動力學原理★環境毒物的生態適應性原理★復合污染物的聯合效應理論第44頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日★環境毒物的劑量-效應關系原理劑量內劑量：指環境毒物及其代謝產物在生物體作用部位的濃度或劑量外劑量：指環境毒物暴露或者給予的劑量效應生物體所發生的生物學改變質效應：在程度上無明顯差別但效應性質不同量效應：具有程度上差別的各種生物學效應定量定性第45頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日劑量-效應關系定量個體劑量-效應關系定性群體劑量-效應關系第46頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日劑量-效應關系的理論依據2.反應的數量維度直接與劑量維度有關1.觀察到的反應應該完全來自目標污染物的作用3.正確觀察與測定實驗生物對毒物或污染物反應是可能的第47頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日劑量-效應曲線及類型第48頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日第49頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日劑量-效應曲線及類型第50頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日第51頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日第52頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日生命必需物質的劑量-反應關系第53頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日★環境毒物的結構-活性相關原理化學結構功能團與毒性的關系光學異構與毒性的關系結構-活性的相關性環境毒物的定量結構-活性相關性第54頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日各種環境毒物的毒性與其結構具有密切的關系，在一定的條件下，環境毒物的化學結構決定毒物在機體內可能參與和干擾的生理生化過程，對毒物毒性大小和作用特點具很大的影響1854年，俄國毒理學家Polikan最先對物質的化學結構與其生物活性之間的關系進行研究第55頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日有機毒物不同的功能團羥基、烴基、巰基、胺基、羧基芳香族引入羥基后，毒性因極性增強而增加，羥基越多，毒性越大，多羥基芳香族環境毒物的生物毒性很大化學結構功能團與毒性的關系第56頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日環境毒物含有烴基結構，脂溶性較高，滲透力增強，毒性增大。烴基結構可增加分子空間位阻，影響毒性和其在環境中的持久性第57頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日巰基易與金屬離子生成巰醇鹽，脂溶性增高，滲透力增強，比醇更易于滲入生物組織而產生毒害效應。最易與帶雙鍵的化合物進行加成作用，因此其具很高的生物活性第58頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日胺基具有堿性易與核酸或蛋白質的酸性基團起反應，極易與體內的酶發生作用。脂溶性增高，滲透力增強，胺基在生物體內可形成NH4+，易與生物組織中帶負電荷的部位作用，干擾體內代謝不同胺基的毒性大小伯胺>仲胺>叔胺第59頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日羧基與磺酸基被脂化后，電離度降低，脂溶性增高，吸收力增強，生物毒性增高酶對光學異構體具有明顯的特異性光學異構與毒性的關系第60頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日光學異構體具有明顯的毒性差異，通常，左旋異構體對生物機體的作用較大，右旋體往往無作用。結構-活性的相關性（SAR）第61頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日環境毒物的結構不僅指化學上的結構本身，其物理化學特性、量子化學特性和立體化學特性都應被考慮。環境毒物的水溶性越大，毒性會增強環境毒物的脂溶性越大，毒性也會變大環境毒物的帶電性也影響毒性變化第62頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日反映污染物數量、不同性質和生態效應以及不同降解途徑的降解能力等各種各樣的參數和信息的定量描述環境毒物的定量結構-活性相關第63頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日定量結構-活性相關原理主要研究即將進入環境的新型化合物對生態系統與人體健康所構成的生態效應與其分子化學結構之間的因果關系和量變規律第64頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日定量結構-活性相關原理假定:每種混合物的亞結構都對其性質有特殊的影響因此相似化合物(具有相同的官能團)對于靶生物體或受體具相似的作用方式，常用一元或多元回歸將一個或多個代表結構的物化參數與被研究的化學物質特性聯系起來目前QSAR方法已經用于檢測新的工業、制藥和農業上的化學物質第65頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日第66頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日毒物作用的多層次效應原理第67頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日第68頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日第69頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日毒物生態動力學原理第70頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日第71頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日毒物與受體位置的相互反應與毒性效應的系列誘導，被稱為毒物動力學作用。第72頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日毒物化學動力學階段的反應，被稱為毒物生物動力學階段的反應，被稱為分子、離子或膠體形式存在的毒物與特定受體的交互作用并產生毒性效應第73頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日環境毒物的生態適應性原理第74頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日回避反應抗性與耐性耐受指標與半數耐受限度第75頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日回避反應抗性與耐性生物體抵御環境導致不良效應的能力即為生物抗性包括天然的和獲得性的；而生物體所具有的生理生化特性保護機制，以避免或減輕環境毒物危害的能力即耐性，又被稱為生理學抗性耐受指標半數耐受限度第76頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日復合污染物的聯合效應理論第77頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日復合污染物

污染物以各種混合形式暴露于水體、土壤、大氣等各種環境介質中，發生交互作用，可對人體和環境帶來威脅的污染物混合體毒物濃度組合關系的支配作用在單因子污染脅迫下，環境毒物對生物體的毒害效應，取決于其本身的理化性質，但暴露濃度水平的影響極為重要；在多元復合污染條件下，除污染物的理化性質本身的作用外，污染物的組合濃度起到了致關重要的作用第78頁，共86頁，星期日，2025年，2月5日復合污染物的作用類型增強作用：一種在暴露濃度或劑量下本身無毒的化學物質，提高了混合物中另一種化學物質的毒性，就發生了

相加作用：指測出的混合物效應是預期的單個毒物效應的簡單相加協同作用：指觀察到的