第五章 生物环境化学3.ppt

5. 污染物的毒性
毒物
毒物的毒性
毒物的联合作用
毒作用的过程
毒性作用的生物化学机制
毒物指进入生物机体后能使体液和组织发生生物化学的变化,干扰或破坏机体的正常生理功能,并引起暂时性或永久性的病理损害,甚至危及生命的物质。
毒物与非毒物之间不存在绝对的界限。进入机体的物质的量等限制因素的改变,有可能使毒物变为非毒物,反之亦然。大多数环境污染物质都是毒物。
毒物的种类:
按作用机体的主要部位,可分为作用于神经系统、造血系统、心血管系统、呼吸系统、肝、肾、眼、皮肤的毒物等。
根据作用性质,毒物可分为刺激性、腐蚀性、窒息性、致突变、致癌、致畸、致敏的毒物等。
在环境化学研究中最引人关注的毒物包括重金属、放射性元素、化学农药、苯及其同系物、稠环芳烃、氯代烃、酚、氰、N-亚硝基化合物、胺类化合物、多氯代二苯并恶英(PCDD)和多氯代二苯并呋喃(PCDF)等。
2,3,7,8-四氯二苯并二恶英(TCDD)是目前已知的有机毒物中毒性最强的化合物,其毒性是DDT的10000倍,。
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不同毒物或同一毒物在不同条件下的毒性,常有显著的差异。影响毒物的毒性的因素很多,也很复杂。概括来说包括:
1) 毒物的化学结构及理化性质(分子立体构型、分子大小、官能团、溶解度、电离度、脂溶性等)
2)毒物所处的机体因素(机体组成、性质等)
3)机体暴露于毒物的状况(剂量、浓度、暴露时间、频率、总时间、部位及途径)
4)生物因素(生物属种差异、年龄、体重、性别、遗传及免疫情况、营养及健康状况等)
5)生物所处的环境(温度、湿度、气压、季节及昼夜节律的变化、光照、噪声等)
其中,关键因素是毒物的结构与性质和毒物的剂量(浓度)。
毒理学中把毒物剂量(浓度)与引起个体生物学的变化,如脑电、心电、血相、免疫功能、酶活性等的变化称为效应。把引起群体的变化,如肿瘤或其他损害的发生率、死亡率等变化称为反应。研究表明,毒物的剂量(浓度)与反(效)应变化之间存在着一定的关系,称为剂量-反(效)应关系。大多数毒物的剂量-反(效)应关系呈S形。
根据剂量大小引起毒性作用快慢的不同,将毒物作用分为急性、慢性、亚急性(慢性)三种。
高剂量毒物在短时间内进入机体致毒为急性毒作用。
低剂量毒物长期逐渐进入机体,累积到一定程度后而致毒为慢性中毒。
介于上述两者之间的为亚急性(慢性)毒作用。
急性毒作用一般以半数有效剂量(ED50)或半数有效浓度(EC50)来表示。ED50和EC50分别是毒物引起一群受试生物的半数产生同一毒作用所需的毒物剂量和毒物浓度。
ED50和EC50数值越小,毒物的毒性越高,反之,则毒性越低。
半数有效剂量或半数有效浓度,若以死亡率作为毒作用的观察指标,则称为半数致死剂量(LD50)或半数致死浓度(LC50)。
慢性毒作用以阈剂量(浓度)或最高允许剂量(浓度)来表示。
阈剂量是指在长期暴露毒物下会引起机体受损害的最低剂量。
最高允许剂量是指长期暴露在毒物下,不引起机体受损害的最高剂量。
阈剂量或最高允许剂量越小,毒物的慢性毒性越高,反之,慢性毒性越小。
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两种或两种以上的毒物,同时作用于生物体所产生的综合毒性称为毒物的联合作用(交互作用)。毒物的联合作用通常分为四类:
(1)协同作用
指联合作用的毒性大于其中各个毒性成分单独作用毒性的总和。就是说,某一种毒物的存在能够增加其他毒物对生物体的毒性,使混合毒物的毒性增加的作用。
产生协同作用的机理相当复杂,不同的毒物之间所产生协同作用的机理也不相同。通常从一种毒物可以促进生物体对另一种毒物成分的吸收加强、降解受阻、排泄迟缓、蓄积增加或产生高毒代谢物等方面加以分析研究。
(2)相加作用
指联合作用的毒性等于其中各毒物成分单独作用毒性的总和。
当各毒物成分的化学结构近似、性质相似,互相之间没有影响时,其联合作用往往呈现毒性相加作用,如丙烯腈与乙腈、稻瘟净与乐果等。
(3)独立作用
各毒物对生物体的侵入途径、作用部位、毒性作用机理均不相同,其联合作用中各毒物生物学效应彼此无关,互不影响,即独立作用的毒性低于相加作用,但高于其中单项的毒性,如苯巴比妥与二甲苯。
(4)拮抗作用
指联合作用的毒性小于其中各组分单独作用毒性的总和,即其中某一毒物成分的存在能够减小其他毒物对生物体的毒性,使混合物的毒性降低的作用。
毒物之间的抗拮作用机理也相当复杂,不同毒物之间的拮抗作用机理、大小也不同。现在多从某一毒物的存在能够抑制生物体对其他毒物的吸收、加速降解、加速排泄或产生低毒代谢物等方面加以分析研究。如二氯乙烷与乙醇、亚硝酸与氰化物、硒与汞、硒与镉、铁与锰等的拮抗作用。
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自机体暴露于某一毒物至其出现