書圖書在版編目(CIP)數據環境毒理學/孔誌明主編.—6版.—南京:南京大學出版社,2017.6高等院校環境科學與工程係列規劃教材ISBN9787305184703Ⅰ①環…Ⅱ①孔…Ⅲ①環境毒理學-高等學校-教材Ⅳ①R994.6中國版本圖書館CIP數據核字(2017)第090647號出版發行南京大學出版社社址南京市漢口路22號郵編210093出版人金鑫榮叢書名高等院校環境科學與工程係列規劃教材書名環境毒理學主編孔誌明責任編輯揭維光蔡文彬編輯熱線02583686531照排南京理工大學資產經營有限公司印刷鹽城市華光印刷廠開本787×10921/16印張21.25字數530千版次2017年6月第6版2017年6月第1次印刷ISBN9787305184703定價49.00元網址:http://www.njupco.com官方微博:http://weibo.com/njupco官方微信號:njupress銷售谘詢熱線:(025)83594756版權所有,侵權必究凡購買南大版圖書,如有印裝質量問題,請與所購圖書銷售部門聯係調換序隨著人類生產活動的發展,多種多樣的有害物質和因素不斷地進入人類的生產及生活環境中,造成汙染,導致對機體的潛在性威脅,甚至危害。環境保護已經成為當前全世界人們關注的重大問題。應時而誕生的環境毒理學這門新興科學,目的就在於研究環境汙染物質和因素對機體的危害效應及其作用機理,為預防措施提供科學依據。環境汙染物質和因素在一定的劑量下,可以在機體的分子、細胞、組織、器官、器官係統到整體各個層次上引起不良效應。近年來的環境毒理學研究,已經深入到以生物大分子作為環境汙染物作用的“靶位點”,從而使人們對於環境汙染的認識及其評價更為明確,也為解決環境保護實際問題展現了良好的前景。
在形勢需要和學科發展這種背景下,《環境毒理學》這本新書的問世,是及時的和切合實際需要的。它論述了關於環境汙染問題較為全麵的內容,介紹了毒理學的新理論和分子生物學水平上的技術方法。在本書的每章前後,分別列出了學習重點和思考提綱,幫助學生們學習時抓住要領,得到啟發。
本書可作為高等院校中環境科學有關專業《環境毒理學》課程教材及實驗指導書。這本書對於從事環境科學、環境醫學、環境生物學、預防醫學的科研人員、實際工作者以及對於環境與健康感興趣的廣大讀者也是一本很有價值的參考書。它為我國環境保護事業的發展和保護人群的健康,也必將起到一定的積極促進作用。
前言人類創造了前所未有的物質財富,加速推進了文明發展進程,同時又出現了環境汙染、生態破壞等重大問題,從而可能威脅全人類未來的生存與發展。在過去的幾十年中已發生十多起的公害事件,因此,研究環境汙染對健康的影響已成為當今世界一個突出的問題。環境毒理學因此而發展起來,並成為環境科學的重要組成部分。
南京大學是全國最早開展環境科學教學和研究的高校之一,早在1982年就為本科生開設了《環境毒理學》課程。本書是在南京大學《環境毒理學》講義的基礎上,結合多年教學實踐與科研成果,不斷更新充實,並參閱國內外有關資料編寫而成,於1995年出版,是國內最早出版的環境毒理學教科書。至今已22年,其間經過5次修訂再版,與其他類似的教材相比,本教材具有內容新穎全麵、實用性很強的特點,反映了環境毒理學發展動向。本教材為十多所高等院校作為教材使用,並得到了讀者好評。本教材曾獲江蘇省高等學校精品教材,並被評為普通高等教育“十一五”國家級規劃教材,2017年評為“十三五”南京大學校級重點規劃教材。
時代在前進,科技在發展,教材也不應停留在原有的水平,應當不斷地完善和提高。為緊跟21世紀環境科學的飛速發展,應對現代環境毒理學對教學和科研的嚴峻挑戰,我們決定對本教材再次進行修訂,擬出版《環境毒理學》第6版。
在這次《環境毒理學》再版修訂中,我們認真學習和總結前5版教材成功的經驗,參考近年來國內、外環境毒理學和生態毒理學教科書、專著及相關文獻,並在吸取國內多所高等院校對第5版教材提出的寶貴意見的基礎上進行全麵改版。
本書第6版除第三章、第七章和第十二章等章節作了部分修改與補充外,其餘各章全部重新編寫。另外,還增編了“納米材料的環境毒理學”新章節。由此可見,第6版內容進行了全麵的補充與更新,是一本麵向新世紀,與世俱進的新教材。
第6版在排版格式上也有所創新,全書分為四篇:第一篇環境毒理學總論;第二篇環境毒理學各論Ⅰ—不同環境因素的毒作用;第三篇環境毒理學各論Ⅱ—環境毒理學的分支科學;第四篇是環境毒理學實驗指導。
本書每章前後還分別列出提要和學習指導以及思考題,便於學生掌握每章重點,啟發學生思考問題、分析問題,以加強理解和記憶。書中列出的實驗均係環境毒理學常用的實驗技術與方法,這次再版刪除了目前一些不常用的實驗內容。我們在曆經實驗實踐的基礎上,為每個實驗提出了“注意事項”,給予指導。隨著生命科學與毒理學的發展,與環境毒理學密切相關的生物學技術不斷湧現,我們也開展了諸如生物組學方麵的工作,現將其試驗方法列入其後,供有條件進行這方麵工作的院校參考。為了增加學生的知識麵和對本課程的興趣,在不增加本書篇幅的前提下,本書還增添了二2環境毒理學維碼資源。另外,第四編實驗指導中有部分實驗亦做成了二維碼,均可隨時用手機微信掃描後進行瀏覽學習。
環境毒理學是環境科學與毒理學交叉為主的邊緣學科,內容多,課時少(一般為36學時),要在這36學時內把課程內容全部講授較困難,因此教師要根據實際情況對教材內容進行取舍。對於大學本科生重點突出環境毒理學基礎理論的教學,著重講授總論部分(教材的第1~6章),並可根據不同學校的專業特點選擇各論的相關章節進行講授。對於研究生而言,除了可按上述本科生講學方案進行講授外,還可參照本教材各論部分的內容進行專題講座,並進行教學互動,以取得事半功倍的效果。
本書各章作者:第二章、第十五章,張徐祥(南京大學環境學院教授,博導);第八章,許超(南京大學環境學院副教授)、李梅(南京大學環境學院教授,博導);第十章,張效偉(南京大學環境學院教授,博導);第十一章,吳兵(南京大學環境學院博士、副教授);第十二章,鍾寰(南京大學環境學院博士、副教授)、孔誌明(南京大學環境學院教授,博導);第十三章,張宴(南京大學環境學院博士、副教授);第十四章,李梅,並負責廣泛征集讀者對本書再版前的反饋意見。環境毒驗學實驗四、實驗十五,曲甍甍(農業部農藥檢定所環境處副處長,工程師);實驗五,崔益斌(環境保護部南京環境科學研究所教授,博導);實驗六、實驗十、實驗十二及實驗十三,尹大強(同濟大學環境科學與工程學院教授,博導);實驗七、實驗十九、實驗二十,章敏(南京大學環境學院高工);實驗八,蔣麗娟(南京大學環境學院博士,高工);實驗十一,陳森清(江蘇省腫瘤醫院博士,研究員);實驗二十九,張宴;實驗三十、實驗三十一,吳兵。本書其餘章節及實驗指導均由孔誌明編寫,並負責全部書稿的統一編纂和審定。
南京大學環境學院在全國高校環境學科領域中是最具影響力的高校之一。參加這次編寫的作者大都是環境學院的並對環境毒理學造詣很深、有著豐富的教學與科研經驗的教授、博士生導師,還有的是年輕有為的中青年博土、副教授。作者大都與國內外學者有著頻繁、密切的學術交流。他們以認真、嚴謹的態度完成了本書的編寫。在本書的編寫出版過程中,還得到了南京大學出版社的支持和指導。在此,一並向各位致以真誠的感謝!
在編寫本書時,盡管作者力求做到科學性、先進性和實用性的有機結合,但由於環境毒理學涉及的內容廣泛,又與多種學科交叉,加之編者水平有限,書中難免有錯誤與不妥之處,敬請廣大讀者批評指正。
本書第一版初稿完成後,承蒙我國著名的勞動衛生和毒理學家,世界衛生組織職業衛生顧問,南京醫科大學馮致英教授對全書逐章進行審閱,並作了詳細修正,還親自為本書撰寫了序。今天,在《環境毒理學》再版之際,馮教授已離我們而去,我們謹以此書的不斷更新和完善,表示我們對他最深切地懷念。
孔誌明於南京大學115周年校慶第一篇總論第一章緒論殾櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐殾櫐櫐櫐提要和學習指導本章主要闡述了環境毒理學的產生和發展,並簡要敘述了環境毒理學櫐櫐的研究對象、主要任務、內容、主要研究方法及其實際應用以及環境毒理學的發展趨勢。
櫐櫐櫐櫐讀者通過本章學習應充分認識到環境毒理學是環境科學的前沿領域,是環境科學和生態櫐櫐毒理學的重要組成部分,它在環境汙染物的健康危險度評價和管理中起著越來越重要的櫐櫐殾作用。櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐殾櫐第一節環境毒理學及其發展環境毒理學(environmentaltoxicology)是利用毒理學方法研究環境,特別是空氣、水和土壤中已存在或即將進入的有毒化學物質及其在環境中的轉化產物,對人體健康的有害影響及其作用規律的一門科學。它既是環境科學(environmentalsciences)和生態毒理學(ecotoxicology)的重要組成部分,也是目前毒理學中的一個發展迅速的分支學科。
環境毒理學是近年來人類在保護和改造環境的過程中,新興的環境科學與毒理學孕育出來的一門新的科學,它的產生與毒理學密切相關。
毒理學是一門既古老而又年輕的科學,在古代中國的醫學書籍中,就有很多對毒物的描述與認識。我國最早的一部藥物學專著《神農本草經》,將藥物按其功用分為上品、中品和下品三類。上品藥120種,當時認為是無毒而可久服的藥物;中品藥120種,是防治一般疾病的藥物;下品藥120種,多半是有毒的藥物。證明我們的祖先對環境中的有害因素早有認識。又如,610年隋代巢元方著的《諸病源候論》,752年唐代王燾的《外台秘要》等古代醫書中均注意了有毒物質的毒性,宋代宋慈著《洗冤集錄》(1247年)中記載了服毒、解毒和驗毒方法。明代醫學家李時珍在他的不朽名著《本草綱目》(1590年)中對許多毒物均有記載,並曾對生產中接觸鉛的危害亦作了詳細的描述:“鉛生山穴石間……其氣毒人,若連月不出,則皮膚萎黃、腹脹不能食,多致病而死。”除早在《神農本草經》中就有汞的記載外,至1637年明代宋應星在《天工開物》中也介紹了職業性汞中毒等的預防方法。
現代毒理學始於西班牙醫學家Orfila(1787~1853),他提出了毒理學這門科學的定義,並把當時認為有毒的物質用數千隻狗進行實驗,係統地觀察化學物質與生物體間的關係。
但在以後的一百多年中毒理學的研究都是作為藥理學的一部分進行的,而且多數毒理學的書2第一篇總論研究是描述性的,主要依靠形態學的變化進行判斷。
20世紀50年代以來,由於環境汙染事件,尤其是八大公害事件的發生,引起人們對一些環境化學物如汞、鎘和二氧化硫(SO2)等對健康危害的關注。但是大多數科學家仍然沒有充分認識到科學技術的發展所帶來的負麵影響,對環境化學汙染物的危害隻停留在局部的、個別化學物對人體中毒作用的研究和預防階段,對環境汙染及其危害還沒有足夠的認識。由此可知,20世紀50年代是環境毒理學產生的萌芽期。《寂靜的春天》(Carson,1962)的出版,使人們充分認識到環境汙染的廣泛性及環境汙染物對人群和生態環境危害的嚴重性,這期間,醫學家和生物學家對殺蟲劑、重金屬等環境汙染物危害人體健康和危害野生生物的問題開始進行大量研究。極大地推動了毒理學科的發展,此後,在美國相關研究所和大學相繼成立了環境健康科學研究室和環境毒理學係。由此可知,環境毒理學作為一個獨立的學科產生於20世紀60年代,作為新興的邊緣學科,它和很多領域有交叉性。它既是環境科學和預防醫學的一個重要組成部分,又是毒理學的一個分支學科。它運用毒理學的基本原理,借助環境科學、生命科學和預防醫學的發展而發展。
與環境毒理學類似,生態毒理學也是研究環境汙染物對生物有機體的影響的科學,但其側重於研究環境汙染物對生態係統及其人類以外的生物組成部分的影響。現代環境毒理學可以說包括經典環境毒理學和生態毒理學兩方麵的內容,其實驗對象包括齧齒類動物、鳥類、魚類等生態係統的組成成分。事實上,對環境汙染物的人體暴露評價也需要了解食物鏈上其他物種的暴露情況。化學汙染物通過食物鏈的傳遞在不同營養層次生物產生的效應是環境毒理學研究的焦點之一。因此,現代環境毒理學和生態毒理學研究的區別日益模糊。近年來,隨著環境科學、生命科學的飛速發展,人們對環境毒理學的認識也逐漸加深。環境毒理學作為一門學科日漸成熟,在環境汙染物的健康危險度評價和管理中起著越來越重要的作用。
第二節環境毒理學的研究對象、主要任務和內容一、環境毒理學的研究對象環境毒理學的研究對象主要是對各種生物,特別是對人體產生危害的各種環境汙染物(environmentalpollutant)。環境汙染物大致可劃分為以下三大類:(1)化學類:以人類的生產和生活活動所產生的化學性汙染物為主要研究對象。這些化學物不是人體內部固有的,是正常代謝以外的外來生物活性物質,稱其為外源性化學物(xenobiotics,簡稱XB),又稱外來化學物或外來化合物。以區別於代謝過程中形成的產物或中間產物———內源性化學物。外源性化學物並非人體組成成分,也不是人體所需的營養素,更不是維持正常生理功能所必需的物質,但是它們可以由外界環境通過一定的環節和途徑與機體接觸並進入機體,在體內引起一定的生物學變化,使機體受到損害。外源性化學物的範圍比較廣泛,如農用化學品、工業化學品、藥物、食品添加劑、黴菌毒素以及化學致癌物等都屬於外源性化學物。
(2)物理類:微波輻射、放射性物質(CT、X射線、電器的電磁輻射場等)和噪聲等。
(3)生物類:病菌和病毒等。
第一章緒論3二、環境毒理學的主要任務(1)研究環境汙染物及其在環境中的降解和轉化產物對機體造成的損害和作用機理。
(2)探索環境汙染物對人體健康損害的早期觀察指標,即用最靈敏的探測手段,找出環境汙染物作用於機體後最初出現的生物學變化,並利用這些指標來早期預報環境汙染物對人群的危害,以利於及時采取防治措施。
(3)定量評定有毒環境汙染物對機體的影響,確定其劑量效應或劑量反應關係,為製定環境衛生標準提供依據。
三、環境毒理學的主要內容(1)環境毒理學的概念、基礎理論。
(2)環境汙染物及其在環境中的降解和轉化產物對機體相互作用的一般規律,包括毒物在體內的吸收、分布和排泄等生物轉運和生物轉化過程,劑量與作用的關係,毒物化學結構和毒性以及影響毒作用的因素。
(3)環境汙染物毒性評定方法,即環境毒理學研究方法,包括動物的一般毒性試驗(急性、亞急性和慢性試驗)、繁殖試驗、代謝試驗、蓄積試驗、致突變試驗、致畸試驗、致癌試驗等。
(4)重要的環境汙染物和有害物理因素對機體的危害及其作用機理,重要環境毒物可包括各種有害金屬、各種有害氣體、農藥、常見的致癌性化學物及環境內分泌幹擾物,此外,還包括噪聲、射頻電磁輻射及電離輻射等物理因素。
第三節環境毒理學的研究方法及實際應用一、環境毒理學的研究方法環境毒理學常用的研究方法,以動物試驗為主,包括體內試驗和體外試驗(圖11)。
但動物試驗須與流行病調查結果有機結合起來加以考慮。
圖11動物試驗方法4第一篇總論(一)體內試驗(invivotest)又稱整體試驗,是利用整體動物進行的試驗,多用於檢測外源化學物的一般毒性。在毒理學研究中,通常按染毒的持續時間不同而分為急性、亞急性(或亞慢性)和慢性毒性試驗。
試驗動物多為哺乳動物,在特殊情況下亦采用魚類、鳥類、昆蟲等。整體動物試驗不僅可以反映環境汙染物的綜合生物學效應,而且可以反映在動物整體狀態下環境汙染物的各種生物學效應。
為了探明環境汙染物對機體是否有蓄積毒作用、致畸、致突變、致癌等作用,隨著毒理學的不斷進展,人們又建立了蓄積試驗、致突變試驗、致畸試驗和致癌試驗等特殊的試驗方法。
(二)體外試驗(invitrotest)體外試驗的基本原理是所觀察到的毒理效應均是毒物和/或反應活性代謝產物在敏感性細胞上或敏感細胞內某一分子靶部位的作用的結果。體外試驗模型取材範圍很寬,可取哺乳動物的離體髒器灌流、髒器切片溫育、細胞培養、亞細胞器組分以及提純的某些酶分子或DNA分子等。體外試驗多用於對機體急性毒性的初步篩選、作用機製和代謝轉化過程的深入研究。
體外試驗的發展,並不排斥體內試驗本身的重要性,兩者必須相互補充、相互驗證才能為毒理學研究提供堅實的科學基礎。
(三)流行病學調查(epidemiologicalsurvey)用動物試驗來觀察環境汙染物對機體的毒作用,條件容易控製,結果明確,便於分析,是評定環境汙染物毒作用的基本方法。但動物與人畢竟有差異,動物試驗的結果,不能直接應用於人。因此,一種環境汙染物經過係統的動物毒性試驗後,還必須結合環境流行病學對人群的調查研究結果進行綜合分析,才能作出比較全麵和正確的估價。
二、環境毒理學的實際應用(一)環境毒理學在環境監測中的應用1現場環境的生物監測通常采用當地產植物、水生生物、小的陸生哺乳動物等進行監測。如利用水花生根尖細胞微核試驗監測水體汙染狀況,利用海帶、大米草的微核試驗監測海水的誘變劑;再如現場采集在水體中被汙染的敏感品種,如鯽魚、黃鱔、泥鰍等直接進行遺傳毒理學測試,對水環境遺傳毒物進行監測。
2環境樣品的生物測試收集環境介質(空氣、水、土壤)和固體廢棄物等環境樣品進行生物測試,以了解環境是否受汙染。環境樣品的收集和製備方法,視不同地區、汙染程度、汙染物的特征及環境介質等的差異,經濃縮、萃取等不同處理,然後在實驗室內采用微生物、高等植物、水生生物、哺乳動物或人體細胞進行體外或整體毒理學試驗,以了解環境是否受汙染。既可對環境樣品的混合物進行測試,也可分離成單個汙染物後進行測試。
第一章緒論5(二)環境毒理學在環境風險評價各個方麵的應用隨著環境化學、環境醫學、環境毒理學和生態毒理學等學科的發展,研究有毒有害化學物質對人體健康和生態環境的危害逐漸為人們所重視,環境風險評價的研究內容和方法隨著這些基礎學科的發展而不斷發展。目前已經成為環境風險管理和環境決策的科學基礎和重要依據。
1在建設項目環境風險評價中的應用建設項目環境風險評價廣義上講是指對某建設項目的興建、運轉,或是區域開發行為所引發的或麵臨的災害(包括自然災害)對人體健康、社會經濟發展、生態係統等所造成的風險,可能帶來的損失進行評估,並以此進行管理和決策的過程;狹義上講是指對有毒有害物質危害人體健康的可能程度進行分析、預測和評估,並提出降低環境風險的方案和決策。
2在化學物品的環境風險評價中的應用化學物品的環境風險評價是確定某種化學物品從生產、運輸、消耗到最終進入環境的整個過程中,乃至進入環境後對人體健康、生態係統造成危害的可能性及其後果。對化學物品進行環境風險評價,不僅要從化學物品的生產技術及產量、化學物品的毒理性質等方麵進行考慮,而且應考慮人體健康效應、生態效應以及環境效應。
(三)環境毒理學在環境健康危險度評價各個階段的應用環境健康危險度評價包括危害鑒定、劑量反應評定、暴露評價和危險描述四個部分。它以環境毒理學、環境醫學和公共衛生學為基礎,對環境汙染的健康影響進行綜合評價,各個階段都與環境毒理學密切相關。(詳見第六章第二節)第四節環境毒理學的發展趨勢一、研究層麵更加深入以往環境毒理學研究主要以整體動物試驗和人體觀察相結合,隨著分子生物學的理論和方法應用於毒理學的研究,將使外源性化學物的毒性評價發展到體外細胞、分子水平的毒性測試與人體誌願者試驗相結合的新模式。
(1)化學物毒性測試替代體係的應用。傳統的毒性測試主要依賴於整體動物試驗,但由於試驗周期長、成本高,存在種屬差異和劑量差異,導致其實驗結果在預測毒性風險時受到一定的限製。因此,按照動物試驗替代、減少、優化的“3R”原則,建立相應的毒性測試替代篩選體係顯得格外迫切。今後傳統以動物為基礎的毒理學研究將減少,某些複雜的整體試驗將逐步為體外試驗或構效關係數學模式所代替。
(2)基因引入技術在毒理學中廣泛應用。如體外采用細胞培養等檢測基因毒性,整體動物試驗采用轉基因動物模型。轉基因動物是在其基因組中含有外來遺傳物質的動物,它集動物整體、細胞和分子水平於一體,更能體現生命整體的研究效果,這對於闡明外源性化學物的毒性及其機製均有重要意義。目前用於有害因素的毒性試驗係統將被基因工程的動物和細胞所代替,因此成為環境毒理學的研究熱點之一。
(3)應用酶學、核酸、染色體分析與基因合成技術等研究毒物作用機製。
6第一篇總論二、研究水平進一步提高隨著生命科學及有關學科的發展,如自由基生物學、生物化學、生物物理學和分子生物學、免疫學、發育生態學、遺傳學等學科的新方法進一步引入到環境毒理學中,使環境毒理學研究方法和手段大大提高。
(1)係列分析法、DNA芯片或DNA微點陣等可同時測定數千個基因的表達,用於觀察基因的上調和下調。
(2)基因誘捕、代表性差異分析等用於研究化學物致畸的分子機製。
(3)應用基因分布圖分析區別特異性或非特異性的細胞損傷。
(4)應用絡合物形成作用介導的PCR研究DNA損傷和核苷酸水平上的修複。
(5)生物標記物在毒理學中的應用。如特異的DNA和蛋白質加合物用於有效暴露的生物標記,用NMR分析尿中的代謝產物,可以確定作為毒性反應生物標記物的代謝變化模式。又如外周血(血小板、白細胞、紅細胞)中的生化標記物可用於測定外源性化學物對神經係統損傷的替代標誌物。
(6)組學技術(omicsstechnology)在環境毒理學中的應用。組學技術是隨著係統生物學新學科的產生和發展應運而生的,主要包括蛋白質組學(proteome)、基因組學(genomics)和代謝組學(metabonomics)技術等。
(7)有害結局路徑(adverseoutcomepathway,AOP)框架在風險評估中的應用。隨著科學技術的發展,新化學物質日益增多。傳統的危險度評定模式無法滿足大量化合物及環境汙染物對人類健康危害評價的需求。由於受限於毒理學測試方法,常見的應用通常僅關注於某方麵的毒性效應或者少數的分子指標,因而可信度受到質疑和挑戰,基於此要求構建一個新的人類危險度評定框架,而AOP可將化學汙染物的結構、致毒的分子啟動事件和生物毒性的有害結局建立關聯,為化學物質的篩選測試與毒性預測,以及複合汙染的監測與評價提供新的模式。近年來,應用AOP框架對複合水體中有害物質進行風險評價已有諸多報道。
三、多種方法相結合評價化學物毒性以往應用常規的毒理學方法研究外源性化學物,對於大多數化學物是否獲得足夠的毒理學信息值得懷疑。為了評價化學物質的暴露對人類健康的影響,毒理學試驗需要消耗大量動物,而毒理學研究中盡量減少動物用量是每一個負責任的毒理學家應該考慮的問題。
為此,應該建立新的、可供選擇的、耗費動物少、試驗周期較短、花費較少的毒理學研究方法,同時采用多種方法相結合對眾多的外源性化學物進行毒性評價,以獲取有用的毒理學信息,這應該是評價化學物毒性的一個重要趨勢。
1什麼叫環境毒理學?它是怎樣產生的?
2環境毒理學的研究對象、主要任務及內容是什麼?
3闡述環境毒理學的主要研究方法。
第一章緒論74闡述環境毒理學的實際應用。
5敘述環境毒理學的發展趨勢。
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汙染物在環境中發生的各種變化過程稱之為汙染物的遷移和轉化(transportandtransformationofpollutants)。
汙染物在環境中的遷移和轉化過程往往是相互依賴和伴隨進行的一個複雜的連續過程。遷移為轉化提供了環境條件,而轉化又為遷移提供了新的理化特征等物質基礎,兩者既有區別,又相互聯係。汙染物在環境中遷移常伴隨著形態的轉化,表麵看來,遷移好像隻是變換空間位置的物理運動,而實際上它同汙染物的轉化交織在一起,相互依賴,相互促進,包含著複雜的化學內容,同時,生物對汙染物的遷移和轉化所起的作用,也都與化學反應過程密切相關。例如,含汞廢水排入水體,它不但隨水流擴散,引起空間位置的變化,而且它存在2+2+的形態也在發生變化。排放的含汞化合物通常主要是Hg2、Hg及有機汞化合物。它們進入水體後沉積於底泥中。各種形態的汞在環境中都可能氧化成Hg2+,在微生物作用下Hg2+被甲基化生成甲基汞和二甲基汞。甲基汞易溶於水,可被藻類、魚類及其他水生生物富集進入食物鏈中。二甲基汞易揮發擴散進入大氣,二甲基汞在大氣中並不是穩定的,在酸性條件下和在紫外線作用下將被分解。如果被轉化為元素汞,又可能隨降雨一起降落到水體中或陸地上,元素汞可以進行全球性的遷移和循環。這一例子說明任何汙染物在環境中包括空間位置的移動和存在形態的轉化兩個方麵。它們可能同時發生,也可能一前一後交替進行,這因汙染物的性質及環境因素而不同。
研究汙染物在環境中遷移和轉化規律是一件非常艱巨、複雜的工作,它涉及化學、物理、生物、數學等多種學科,甚至還涉及社會科學,因此,需要掌握豐富的基礎科學與專業科學的理論與技術,而且研究所需進行的工作量很大,需投入很大的人力和物力。但這對於闡明人類或其他生物在環境中接觸汙染物的真實情況,有效地防治環境汙染,保護生態環境,保障人類健康都是很有必要的。
第二章汙染物在環境中的遷移和轉化9第二節環境汙染物的遷移汙染物主要通過三條途徑進入環境:①人類活動過程中無意釋放,如交通事故和火災;②廢物的排放,如廢水、廢氣和固體廢物排放;③人類活動過程中的故意應用,如殺蟲劑的應用。進入環境的汙染物不是靜止不動的,而是隨著進入的載體不斷運動變化的。汙染物的遷移(transportofpollutants)就是指汙染物在環境中發生的空間位置的相對改變的過程。汙染物的遷移是排放源的局部小環境和整體大環境相互聯係、相互作用的結果,是不可避免的。汙染物的遷移導致局部環境中汙染物的濃度和種類發生變化,進而改變在該區域中汙染物的綜合毒性的強度,從而最終改變汙染範圍的大小。例如,從秸稈焚燒、煙囪或汽車尾氣排放的大氣汙染物可以在空氣中垂直自由擴散至大氣平流層,也可以在風等空氣對流下在對流層擴散,或是在重力作用下沉降到地麵;水體中的汙染物可以隨水流漂浮、懸浮或是吸附在懸浮的顆粒物上,最終沉降到水底或流入江海;當大氣、水體和土壤中的汙染物通過某種途徑暴露後,進入生物體內,會沿食物鏈遷移,個別難降解汙染物,如重金屬等,甚至會在生態係統中循環遷移,從而對人類健康和整個生物圈構成嚴重的危害。汙染物遠程遷移的一個廣為人知的實例是在南極企鵝的肝髒和脂肪組織中曾檢出有機氯農藥DDT及其代謝產物。後續研究表明這些DDT是在擴散作用下,通過風和洋流的遠距離輸送,以及水生生物的攜帶,遷移到了無人居住的極地,並最終通過食物鏈、飲水等進入企鵝體內。