环境毒理学(全套课件499P).ppt（499页）

1、“”环境毒理学 environmental toxicology“”“”“”参考书籍（1）李建政主编. 环境毒理学. 北京: 化学工业出版社,2010 （2）孟紫强主编. 生态毒理学原理与方法. 北京: 科学出版社, 2006 （3）孔志明主编. 环境毒理学. 第3版. 南京: 南京大学出版社, 2006（4）美赖特(Wright, D. A.), 加韦尔伯恩(Welbourn, P.)编著. 环境毒理学. 朱琳主译. 北京: 高等教育出版社, 2007（5） 周启星, 孔繁翔, 朱琳主编. 生态毒理学. 北京: 科学出版社, 2004“”讲授内容第1章 绪论 1.1 环境毒理学的概念、研究对

2、象及研究内容 1.2 环境毒理学的产生与发展 1.3 环境毒理学常用研究方法第2章 污染物的环境生态行为 2.1 污染物在环境中的迁移和转化 2.2 外源化学物在生物体内的转运 2.3 外源化学物的生物转化 2.4 外源化学物的生物蓄积与放大 2.5 外源化学物代谢动力学 “”第3章 化学污染物的毒性作用 3.1 基本概念 3.2 外源化学物的毒性效应 3.3 外源化学物的毒性作用机理 3.4 影响毒性作用的因素 第4章 物理性污染的毒性效应 4.1 电离辐射的生物效应 4.2 光辐射的的生物效应 4.3 电磁辐射的生物效应 4.4 超声波的生物效应 “”第5章 土壤环境毒理学 5.1 土壤环

3、境与土壤污染 5.2 土壤污染物的环境行为 5.3 土壤污染的生物毒性效应 5.4 土壤典型污染物的危害重金属 第6章 水环境毒理学 6.1 水体污染与水体自净 6.2 污染物在水体中的环境行为 6.3 水体污染对生物及人体的毒性效应 6.4 石油污染海洋水体 “”第7章 大气污染毒理学 7.1 大气污染与大气自净作用 7.2 大气污染物的环境行为 7.3 大气污染的生态毒性学效应 7.4 典型大气污染物的毒性 “”第1章 绪论 1.1 环境毒理学的概念、研究对象及研究内容环境毒理学的概念、研究对象及研究内容1.1.1 环境毒理学的概念环境毒理学的概念Toxiclogy “”环境毒理学（env

4、ironmental toxicology）： 是研究环境污染物，特别是化学污染物对生物有机体，尤其是对人体的损害作用及其机理的科学。 环境毒理学利用毒理学方法研究环境污染物，特别是空气、水和土壤中已存在的或即将进入的有毒化学物质及其在环境中的转化产物对生物有机体，尤其是对人体的损害作用及其机理的科学。“” 环境毒理学是人类研究探索环境压力因素对生命系统影响的一门分支科学。 环境毒理学属于环境科学的范畴，也是生命科学和毒理学的重要分支学科。“” 主要是环境污染物（environmental pollutant） 即对各种生物，特别是对人体产生危害的各种环境污染物，包括物理性污染物、化学性污染物

5、、生物性污染物，其中，化学污染物为主要研究对象。 物理性污染物：辐射、超声波、噪声等； 化学性污染物：重金属、有机染料、农用化学品、化妆品及洗涤剂等； 生物性污染物；细菌、病毒、生物毒素等。 1.1.2 研究对象研究对象“”外源化学物 (xenobiotics) ： 也称为环境化学污染物/外来化学物。 是指由于人类的生产和生活活动人为地进入环境的化学物质，它们大多不是正常人体所需要的组成成分，但可由一定环节和途径与人体接触并进入人体，且产生一定的生物学作用，是一类“外来的”生物活性物质。 如：农用化学品，工业化学品，日用化学品，药物等。“”研究对象的扩展：(1) 必需化学物过量摄入引起的毒性效

6、应：维生素、微量元素、脂肪、蛋白质、糖等的过量摄取。(2) 物理因素与外源化学物联合作用于机体的毒性作用。“”1. 外源化学物对人体健康的直接损害； 2. 间接损害：外源化学物对人类生存环境的影响，如氟氯烃对臭氧层的破坏形成臭氧空洞，致使长波紫外线射向地表，使皮肤癌患者增加。1.1.3 研究范围研究范围“”1.1.4 研究内容研究内容“”“”1.2 环境毒理学的产生与发展1.2.1 毒理学溯源毒理学溯源 “”“” “” 18世纪西班牙化学家和生理学家Mattien Orifila（1787-1853）是现代毒理学的奠基人，他提出了毒理学的定义，并把当时认为有毒的物质用数千只狗进行试验，系统地观

7、察了化学物质和生物体间的关系，以及将这些化学品从体内排除和用解毒药处理的机制。 生理学家Claude Bernard（1813-1878）开创了利用动物受控实验以探索毒作用机制的实验室研究方法。 1.2.2 现代毒理学的产生与发展现代毒理学的产生与发展 “”现代毒理学的分支学科“”1) 环境污染及其危害推动了环境毒理学的诞生1.2.3 环境毒理学的产生与发展环境毒理学的产生与发展 时间地点主要污染物中毒人数1 9 301 9 481 9 561 9 431 9 551 9 531 9 681 9 60马斯河谷多诺拉城伦敦洛杉矶富山县水俣、新泻日本安知日本四日SO2 /氟化物/粉尘SO2、金属粉

8、尘SO2、烟尘光化学烟尘镉甲基汞多氯联苯SO2、烟尘、石油化工废气死亡60人死亡17人4000余人死亡全市1/2人患红眼病400余人死亡患病258人,死128人患病2000余人,死352人中毒1684人,死30余人患病800余人,死36人“”2) 环境运动及社会管理推动了环境毒理学的发展 “”3) 新技术的渗透与应用为环境毒理学的发展不断注入新动力 “” 1.3 环境毒理学常用研究方法1.流行病学调查2.临床观察3.动物实验“” (in vivo) (in vitro) “”体内实验：体内实验： 也称整体动物实验。按人体可能接触的剂量和也称整体动物实验。按人体可能接触的剂量和途径使实验动物在一

9、定时间内接触环境污染物，然后途径使实验动物在一定时间内接触环境污染物，然后观察动物出现的形态和功能的变化。观察动物出现的形态和功能的变化。 体外实验：体外实验： 又分为器官水平、组织水平、细胞水平、亚细胞水又分为器官水平、组织水平、细胞水平、亚细胞水平、分子水平试验。平、分子水平试验。 器官水平：利用器官灌流技术，将化学物经过血管器官水平：利用器官灌流技术，将化学物经过血管流经特定的脏器，观察环境污染物在脏器内的代谢转流经特定的脏器，观察环境污染物在脏器内的代谢转化和毒性作用。化和毒性作用。 细胞水平：将某种脏器从体内取出再制成原代游离细胞水平：将某种脏器从体内取出再制成原代游离细胞，进行环境

10、污染物对细胞毒性作用的研究。采用细胞，进行环境污染物对细胞毒性作用的研究。采用离心技术，将细胞器或组分分离纯化，研究环境污染离心技术，将细胞器或组分分离纯化，研究环境污染物对这些亚细胞组分的毒性作用。物对这些亚细胞组分的毒性作用。 “” 环境毒理学实验常采用温血动物进行，如小鼠、大鼠、家兔等，有时也用猴、狗、猫等。 1.3.1 实验动物准备实验动物准备 小鼠 大鼠 豚鼠 1.3.1.1 实验动物实验动物“”1.1.种属选择 1) 利用动物与人类某些机能、代谢、结构及疾病特点的相似性选择实验动物。在可能的情况下，应尽量选择在结构、功能、代谢等方面与人类相近的动物。2) 尽量选择易于获得、最经济和

11、最易饲养管理的实验动物。 “”不同实验动物对同一毒物的毒性反应不一致苯苯:对兔作用可引起白细胞减少及造血器官发育不全对兔作用可引起白细胞减少及造血器官发育不全; 对狗作用则是白细胞增多及脾脏和淋巴结增殖。对狗作用则是白细胞增多及脾脏和淋巴结增殖。苯胺及其衍生物苯胺及其衍生物:对狗作用产生变性血红蛋白；对狗作用产生变性血红蛋白； 对小对小鼠鼠作用则完全不产生。作用则完全不产生。“”根据实验要求选择合适的实验动物研究气体、蒸气对粘膜的刺激作用：猫研究毒物对皮肤的局部作用：豚鼠或兔 研究过敏性反应：豚鼠 观察致呕吐作用的实验研究：狗、猫研究物质的致癌作用：小鼠和大鼠研究慢性中毒损害实质性脏器的毒物：

12、小鼠 “”年龄、体重： 选择适龄动物，一般选用成年动物；在同一批实验中，要尽量使选用动物的体重一致。 性别： 实验若对动物性别无特殊要求，则宜选用雌雄各半。2.2.个体选择 “”生理状态： 通常不宜采用处于特殊生理状态的动物，但研究毒物对生殖功能和后代影响的特定实验除外。 健康状况： 体型丰满，发育正常，被毛浓密有光泽且紧贴身体，眼睛明亮活泼，行动迅速，反应灵敏，食欲良好。“”常用的麻醉剂分为挥发性和非挥发性两类。挥发性麻醉剂常用乙醚。 开放法是用脱脂棉浸湿乙醚后，放在小烧杯中，置于动物口鼻部，或将乙醚滴在口罩上，让其吸入； 封闭法是将实验动物置于一密闭容器中，该容器中预先放置浸饱过乙醚的棉团

13、，乙醚挥发后使动物吸入而致麻醉。非挥发性麻醉药有乌拉坦、巴比妥钠、戊巴比妥钠、苯巴比妥钠、硫贲妥钠等。 3.3.实验动物麻醉 “” 在配制染毒用的毒物时，亦须了解该毒物的物理常数。 如比重、溶解度、蒸气压、挥发度、沸点、熔点、凝点、旋光度、折光率、油/水分配系数、水/气分配系数等。 它们与毒作用均有一定关系。1.3.1.2 毒物准备毒物准备“”表表10-1 动动物物染染毒毒常常用用剂剂型型 剂 型 适 用 毒 物 优 缺 点 水 能溶于水的固态或液态毒物 无毒，吸收快，无联合毒性，易取，但非水溶性物质不能应用 稀盐酸 不溶于水、油，而溶于稀盐酸的毒物 吸收快，灌胃时接近胃液条件，更符合生理状态

14、，不适用注射 溶 液 有机溶剂 不溶于水、油，而溶于有机溶剂的毒物 吸收快，但要考虑溶剂本身的毒性影响 混悬液 不溶于水的固态毒物 吸收慢，对比重大于1的毒物亦可应用 油 剂 脂溶性毒物 吸收慢， 对挥发性毒物可减少配制和染毒过程的损耗 乳 剂 不能溶解的毒物 比油剂、混悬液吸收快，挥发性毒物在配制过程中损耗较多 “”1.3.2 常用染毒技术 常用的染毒方法为吸入染毒、经口染毒和经皮肤染毒，气管注入、注射等途径，有时根据实验的特殊要求或毒物的特性，也采用皮下或组织内埋藏、滴眼等染毒方式。 动物染毒途尽可能与相关人群接触环境毒物的实际情况相似，同时还必须外源化学物的理化性质进行选择。“”经口染毒

15、法 适合毒物：不挥发性液体、固态毒物适合毒物：不挥发性液体、固态毒物 方式：灌胃、喂饲、滴入、吞咽。方式：灌胃、喂饲、滴入、吞咽。灌胃法：液体物质可灌胃法：液体物质可/ /不经稀释直接灌胃，固态毒物可制成不经稀释直接灌胃，固态毒物可制成各种剂型灌入胃内。各种剂型灌入胃内。喂饲法：毒物和食物混在一起做成毒饵喂给动物，水溶性喂饲法：毒物和食物混在一起做成毒饵喂给动物，水溶性毒物可加入饮水使动物自然摄取。毒物可加入饮水使动物自然摄取。 “”经口滴入：经口滴入： 将有毒液体直接滴入动物口腔。滴入的毒物应送至咽将有毒液体直接滴入动物口腔。滴入的毒物应送至咽部，让动物自行吞咽下去。部，让动物自行吞咽下去。

16、 经口吞咽：经口吞咽： 将毒物按照一定剂量，事先装在药用胶囊内，直接送将毒物按照一定剂量，事先装在药用胶囊内，直接送至动物口腔，为避免胶囊被动物咬碎或吐出，应将胶囊直接至动物口腔，为避免胶囊被动物咬碎或吐出，应将胶囊直接送至咽部，便于吞入。送至咽部，便于吞入。“”吸入染毒法 动式和静式吸入染毒法：动式和静式吸入染毒法： 是将动物整体放入染毒容器中。是将动物整体放入染毒容器中。面罩染毒法：面罩染毒法： 可以有效地避免动物经皮肤吸收的可能性，是观察毒物可以有效地避免动物经皮肤吸收的可能性，是观察毒物吸收、分布、转化规律等常用的吸入染毒法。吸收、分布、转化规律等常用的吸入染毒法。 “”染毒柜 “”气

17、管注入染毒法经喉插入法：将吸入注射器内的毒物，经喉头、声门插入气管经喉插入法：将吸入注射器内的毒物，经喉头、声门插入气管内染毒。大鼠、豚鼠多采用这种染毒方式。内染毒。大鼠、豚鼠多采用这种染毒方式。气管穿刺法：经皮肤刺入气管内注射毒物，常用于兔、狗、猴气管穿刺法：经皮肤刺入气管内注射毒物，常用于兔、狗、猴等动物。等动物。暴露气管穿刺法：需要切开皮肤，分离肌肉，暴露气管，对气暴露气管穿刺法：需要切开皮肤，分离肌肉，暴露气管，对气管穿刺染毒。管穿刺染毒。“”经皮肤或粘膜染毒法 斑贴实验：将斑贴实验：将1 1cmcm2 2纱布沾上受试物后，紧贴于动物去毛部位，纱布沾上受试物后，紧贴于动物去毛部位，放置

18、放置12122424h h后解开，观察皮肤反应。后解开，观察皮肤反应。兔耳实验：将家兔两耳去毛，一耳涂毒物液体，以另一耳做兔耳实验：将家兔两耳去毛，一耳涂毒物液体，以另一耳做对照。对照。2 2 h h后将涂有毒物的耳朵洗净，观察皮肤温度和颜色，后将涂有毒物的耳朵洗净，观察皮肤温度和颜色，损害程度，恢复时间等。损害程度，恢复时间等。大、小鼠浸尾实验：将鼠尾的大、小鼠浸尾实验：将鼠尾的3/43/4浸入装有受试物的试管中，浸入装有受试物的试管中，浸泡时间一般浸泡时间一般2 26 6 h h，浸尾时应防止受试物的蒸汽被动物吸收。浸尾时应防止受试物的蒸汽被动物吸收。结膜囊实验：常用兔、豚鼠做实验动物，实

19、验时将一滴受试结膜囊实验：常用兔、豚鼠做实验动物，实验时将一滴受试液体滴入受试动物一侧眼结膜囊内，另一侧作为对照，观察对液体滴入受试动物一侧眼结膜囊内，另一侧作为对照，观察对粘膜的局部作用。粘膜的局部作用。“”注射染毒法 方式：方式： 腹腔注射、肌肉注射、静脉注射、皮下注射和皮内注射等。腹腔注射、肌肉注射、静脉注射、皮下注射和皮内注射等。腹腔注射：狗、猫、兔等较大动物腹腔注射：狗、猫、兔等较大动物肌肉注射：小动物常在大腿内侧肌肉注射，家兔还可在颈椎或肌肉注射：小动物常在大腿内侧肌肉注射，家兔还可在颈椎或腰椎旁侧的肌肉注射，猫和狗等大动物常在臀部肌肉注射。腰椎旁侧的肌肉注射，猫和狗等大动物常在臀

20、部肌肉注射。 “”动物的毒理学实验资料能够直接外推到人群吗？动物的毒理学实验资料能够直接外推到人群吗？1 1 实验动物和人对外源化学物的反应敏感性不同，有时甚至存实验动物和人对外源化学物的反应敏感性不同，有时甚至存在着质的差别；在着质的差别；2 2 高剂量向低剂量外推存在不确定性；高剂量向低剂量外推存在不确定性；3 3 小数量实验动物到大量人群外推存在不确定性；小数量实验动物到大量人群外推存在不确定性；4 4 成年健康动物向年老体弱及患病个体外推存在不确定性；成年健康动物向年老体弱及患病个体外推存在不确定性；5.5.实验过程中存在不确定因素。实验过程中存在不确定因素。“”完整的研究方法：完整的

21、研究方法： 将实验室研究与人群流行病学调查有机地结合起来，将实验室研究与人群流行病学调查有机地结合起来，用微观研究进行毒性筛选、机理探讨，并为宏观研究提供用微观研究进行毒性筛选、机理探讨，并为宏观研究提供观察指标；而宏观研究则为微观研究提供选题方向，并进观察指标；而宏观研究则为微观研究提供选题方向，并进行验证。行验证。2016“”第2章 污染物的环境生态行为“” 第第2 2章章 污染物的环境生态行为污染物的环境生态行为 2.1 2.1 污染物在环境中的迁移和转化污染物在环境中的迁移和转化 2.2 2.2 外源化学物在生物体内的转运外源化学物在生物体内的转运 2.3 2.3 外源化学物的生物转化

22、外源化学物的生物转化 2.4 2.4 外源化学物的生物蓄积与放大外源化学物的生物蓄积与放大 2.5 2.5 外源化学物代谢动力学外源化学物代谢动力学 主要学习内容“”污染物的环境生态行为污染物的环境生态行为（environmental behavior）： 污染物在污染物在环境中环境中的迁移与转化，以及在的迁移与转化，以及在生物体内生物体内的生物转运、转化、蓄积与放大，的生物转运、转化、蓄积与放大， 称为污染物的环境生称为污染物的环境生态行为。态行为。“” 2.1 污染物在环境中的迁移和转化 污染物进入环境以后，由于自身的物理化学污染物进入环境以后，由于自身的物理化学性质所决定性质所决定, ,

23、以及在各种环境因素的影响下，会在空以及在各种环境因素的影响下，会在空间位置和形态特征等方面发生一系列复杂的变化。间位置和形态特征等方面发生一系列复杂的变化。在这些变化过程中，污染物的状态、浓度、结构和在这些变化过程中，污染物的状态、浓度、结构和性质等都可能发生变化，并直接或间接地作用于人性质等都可能发生变化，并直接或间接地作用于人体或其他生物。体或其他生物。 污染物在环境中发生的各种变化过程称之为污染物在环境中发生的各种变化过程称之为污染物在环境中的迁移和转化污染物在环境中的迁移和转化（transport and transformation），又称污染物的环境行为又称污染物的环境行为（env

24、iornmental behavior），环境转归环境转归（environmental fate）。“”2.1.1 污染物在环境中的迁移环境污染物的迁移环境污染物的迁移（transport）： 是指污染物在环境中发生的空间位置的相是指污染物在环境中发生的空间位置的相对移动过程。对移动过程。结果：结果： 导致局部环境中污染物的种类、数量和综导致局部环境中污染物的种类、数量和综合毒性强度降低或增高，引起污染范围的扩大或合毒性强度降低或增高，引起污染范围的扩大或缩小，污染物所处的局部条件重新发生或大或小缩小，污染物所处的局部条件重新发生或大或小的变化。的变化。 迁移方式：机械迁移、物理迁移方式：机械

25、迁移、物理- -化学迁移和生物迁移。化学迁移和生物迁移。“” 大气的机械迁移：污染物在大气中的扩散作用大气的机械迁移：污染物在大气中的扩散作用和被气流搬运。和被气流搬运。 水的机械迁移：污染物在水中的扩散作用和被水的机械迁移：污染物在水中的扩散作用和被水流搬运。水流搬运。 重力的机械迁移：污染物以重力沉降的方式迁移。重力的机械迁移：污染物以重力沉降的方式迁移。机械迁移机械迁移：“” 是污染物在环境中迁移的最重要形式，伴是污染物在环境中迁移的最重要形式，伴随着污染物的转化。随着污染物的转化。 具体形式：具体形式： 溶解溶解- -沉淀作用沉淀作用 吸附吸附- -解吸作用解吸作用 氧化氧化- -还原

26、作用还原作用 水解作用水解作用 配合或螯合作用配合或螯合作用物理物理- -化学化学迁移迁移：“”表现形式：表现形式： 生物浓缩生物浓缩（bioconcentration） 生物积累生物积累（bioaccumulation） 生物放大生物放大（biomagnification）“” 生物浓缩生物浓缩/ /生物富集生物富集（bioconcentration）：生物体从环境中蓄积某生物体从环境中蓄积某种污染物，出现生物体内的污染物浓度超过环境种污染物，出现生物体内的污染物浓度超过环境中污染物浓度的现象。中污染物浓度的现象。 生物积累生物积累（bioaccumulation）：生物个生物个体在生长发育

27、的不同阶段从环境中蓄积污染物，体在生长发育的不同阶段从环境中蓄积污染物，而使浓缩系数不断增大的现象。而使浓缩系数不断增大的现象。 生物放大生物放大（biomagnification）：指在生指在生态系统的同一食物链上，随着营养级的提高，某态系统的同一食物链上，随着营养级的提高，某种污染物在生物体内的浓度逐步增大的现象。种污染物在生物体内的浓度逐步增大的现象。 “” 是指污染物在环境中通过物理的、化学是指污染物在环境中通过物理的、化学的或生物学的作用改变形态或者转变为另一种的或生物学的作用改变形态或者转变为另一种物质的过程。物质的过程。 结果结果: : 由一次污染物由一次污染物(primary

28、pollutant) 在环境中发生各种反应而转化形成二次污染物在环境中发生各种反应而转化形成二次污染物 （secondary pollutant）。）。 如如: :光化学烟雾光化学烟雾2.1.2 污染物在环境中的转化 转化形式：物理转化、转化形式：物理转化、化学转化和生物转化。化学转化和生物转化。“”污染物在环境中的形态： 是指污染物的外部形状、化学组成和内部结是指污染物的外部形状、化学组成和内部结构在环境中的表现形式。构在环境中的表现形式。 按物理性状与结构：污染物可分为：固体、按物理性状与结构：污染物可分为：固体、流体（气、液）、射线等。流体（气、液）、射线等。 按化学组成与内部结构：污染

29、物可分为：单按化学组成与内部结构：污染物可分为：单质、化合物。质、化合物。“” 是指通过蒸发、渗透、凝聚、吸附，以及放射性是指通过蒸发、渗透、凝聚、吸附，以及放射性元素的蜕变等一种或几种过程实现的转化。元素的蜕变等一种或几种过程实现的转化。 “”化学转化 是指污染物通过各种化学反应发生的转化，如光化是指污染物通过各种化学反应发生的转化，如光化学氧化、催化氧化、氧化学氧化、催化氧化、氧化- -还原反应、络合水解反应、土还原反应、络合水解反应、土壤中自由基参与的反应。壤中自由基参与的反应。“”生物转化 污染物在生物相关酶系的催化作用下发生的生物污染物在生物相关酶系的催化作用下发生的生物化学反应。化

30、学反应。 污染物生物转化的结果，一方面可使大部分有机污染物生物转化的结果，一方面可使大部分有机污染物的毒性降低，另一方面，也可以使一部分污染物污染物的毒性降低，另一方面，也可以使一部分污染物的毒性增强，或形成更难降解的分子结构。的毒性增强，或形成更难降解的分子结构。 “”迁移与转化的关系区别：迁移只是在环境中空间位置的相对移动，转化则区别：迁移只是在环境中空间位置的相对移动，转化则是指污染物在空间位置变动的过程中发生形态的改变。是指污染物在空间位置变动的过程中发生形态的改变。联系：污染物的迁移与转化往往是相互依联系：污染物的迁移与转化往往是相互依赖的伴随而行的一个复杂的连续过程。赖的伴随而行的

31、一个复杂的连续过程。迁移为转化提供了环境条件，转化又为迁移为转化提供了环境条件，转化又为迁移提供了新的理化特征等物质基础。迁移提供了新的理化特征等物质基础。“” 化学物的化学物的吸收吸收、分布分布和和排泄排泄具有类似的机理，具有类似的机理，均是反复通过生物膜的过程，统称为生物转运均是反复通过生物膜的过程，统称为生物转运（biotransport）。 2.2 外源化学物在生物体内的转运“”2.2.1 生物膜的基本结构和物质的跨膜转运 人体细胞立体结构“”2.2.1.1 生物膜的基本结构与功能生物膜生物膜质膜（质膜（plasma membrane）：）： 包围在细胞外的膜包围在细胞外的膜 细胞内膜

32、：细胞内膜： 细胞核和各种细胞器外面包围的膜细胞核和各种细胞器外面包围的膜 “”生物膜的基本结构：（1 1）脂质双分子层（生物膜的基本骨架）脂质双分子层（生物膜的基本骨架） 主要成分是：磷脂（主要是磷酸甘油二酯）主要成分是：磷脂（主要是磷酸甘油二酯） 胆固醇：类脂化合物胆固醇：类脂化合物 糖脂糖脂（2 2）蛋白质（膜蛋白）：内在蛋白、外在蛋白。）蛋白质（膜蛋白）：内在蛋白、外在蛋白。 膜蛋白越多，膜的功能越是复杂多样。膜蛋白越多，膜的功能越是复杂多样。（3 3）糖类）糖类（4 4）水、金属离子）水、金属离子“”“”生物膜的主要功能保护功能：保护细胞或细胞器不受外界因素影响，保持保护功能：保护细

33、胞或细胞器不受外界因素影响，保持细胞的形状和完整的结构；细胞的形状和完整的结构；转运功能转运功能：细胞（器）通过膜与外界进行物质交换，吸：细胞（器）通过膜与外界进行物质交换，吸收养料，排出不需要的物质；收养料，排出不需要的物质；能量转换功能：真核细胞的氧化磷酸化主要在线粒体膜能量转换功能：真核细胞的氧化磷酸化主要在线粒体膜上进行；光合磷酸化主要在叶绿体膜上进行；上进行；光合磷酸化主要在叶绿体膜上进行；信息传递：如神经传导主要在细胞膜上进行；信息传递：如神经传导主要在细胞膜上进行；运动功能：细胞膜表面的纤毛的摆动。运动功能：细胞膜表面的纤毛的摆动。“”生物转运过程的机理生物转运过程的机理: :

34、被动转运被动转运（passive transport） 载体转运载体转运（carrier transport） 膜动转运膜动转运（cytosis）2.2.1.2 物质的跨膜转运“”1.被动转运（passive transport）特点特点: : 转运方式：简单扩散、滤过。“”转运物质：大多数外源化学物转运物质：大多数外源化学物简单扩散简单扩散（simple diffusion)：DCCAKR)(21K K为扩散系数，为扩散系数， A A为膜面积，为膜面积，D D为膜厚度。为膜厚度。“”简单扩散的影响因素化学物的离解或电离状态：离子状态脂溶性低，化学物的离解或电离状态：离子状态脂溶性低，不易通过

35、生物膜脂质结构区。不易通过生物膜脂质结构区。 弱酸性化合物在酸性条件下易于吸收。弱酸性化合物在酸性条件下易于吸收。 弱碱性化合物在碱性条件下易于吸收。弱碱性化合物在碱性条件下易于吸收。化学物的浓度梯度：化学物的浓度梯度： 浓度梯度越大，扩散速率越大浓度梯度越大，扩散速率越大血液口腔胃十二指肠空肠回肠7.3-7.56.2-7.21.0-3.04.8-8.26.3-7.37.6结肠直肠脑液尿液汗水母乳7.8-8.07.87.3-7.44.8-7.54.0-6.86.6-7.0人体体液人体体液pH:“”化学物在脂质中的溶解度：化学物在脂质中的溶解度： 脂脂/ /水分配系数水分配系数（1ipid/wa

36、ter partition coefficient） 常以己烷常以己烷/ /水分配系数或氯仿水分配系数或氯仿/ /水分配系数表示。水分配系数表示。化合物非离子化化合物在小肠内的吸收百分率脂/水分配系数（氯仿）戊硫代巴比妥67100苯胺5426.4酰基苯胺437.6乙酰水杨酸212.0巴比妥酸50.008甘露醇20.002“” 外源化学物随同大量水分子经生物膜的孔状结构外源化学物随同大量水分子经生物膜的孔状结构而透过生物膜的过程。而透过生物膜的过程。 滤过滤过（filtration）：）：“”如肠道上皮细胞和如肠道上皮细胞和肥大细胞。肥大细胞。“” 相对分子质量相对分子质量100-200100-

37、200的化合物可通过的化合物可通过0.40.4nmnm的孔，如经口服铅盐的的孔，如经口服铅盐的10%10%、锰盐的、锰盐的4%4%、镉、镉盐的盐的1.5%1.5%和铬盐的和铬盐的1%1%可被胃肠道吸收。可被胃肠道吸收。 相对分子质量相对分子质量 1010 m m，大部分沉积在上呼吸道；，大部分沉积在上呼吸道；5-105-10 m m，大部分阻留在气管和支气管；，大部分阻留在气管和支气管；1-51-5 m m，可随气流到达呼吸道深部，部分到达肺，可随气流到达呼吸道深部，部分到达肺泡；泡；11 m m，可在肺泡内扩散并沉积下来。，可在肺泡内扩散并沉积下来。“”沉积在肺泡内的颗粒物沉积在肺泡内的颗粒

38、物的归宿的归宿： 溶解度大的或可溶性化合物，可在沉积溶解度大的或可溶性化合物，可在沉积部位被吸收，进而产生呼吸系统毒性或全身毒部位被吸收，进而产生呼吸系统毒性或全身毒性。性。 对于溶解度小的颗粒物，呼吸系统存在对于溶解度小的颗粒物，呼吸系统存在两种清除机制。两种清除机制。 粘液粘液- -纤毛运载系统纤毛运载系统 肺泡清除肺泡清除 此外，颗粒的比重、荷电及亲水性也都会影响此外，颗粒的比重、荷电及亲水性也都会影响生物体的吸收。生物体的吸收。“”2.2.2.3 皮肤吸收 “”吸收途径：表皮、皮肤附属器。吸收途径：表皮、皮肤附属器。转运方式：主要通过简单扩散。转运方式：主要通过简单扩散。可吸收的物质：

39、相对分子质量低于可吸收的物质：相对分子质量低于300300的化合物，的化合物，处于液态或溶解态的脂溶性污染物质易于被皮肤处于液态或溶解态的脂溶性污染物质易于被皮肤吸收。吸收。亲脂性高的化合物亲脂性高的化合物皮肤吸收皮肤吸收全身性中毒。全身性中毒。“”影响表皮吸收的因素： 1 1）环境化学物本身的分子结构：）环境化学物本身的分子结构： 分子小、无侧链的化学物比分子大、有侧链的更分子小、无侧链的化学物比分子大、有侧链的更容易进入皮肤内。容易进入皮肤内。 2 2）不同物种，皮肤结构存在差异。）不同物种，皮肤结构存在差异。 3 3）表皮屏障的完整性：）表皮屏障的完整性： 外伤会加速毒物吸收。外伤会加速

40、毒物吸收。 4 4）环境条件：）环境条件： 高温时，皮肤血流量增加，利于吸收。高温时，皮肤血流量增加，利于吸收。“”2.2.3 环境化学物在生物体内的分布 环境化学物被吸收进入血液和体液后，随环境化学物被吸收进入血液和体液后，随血液和淋巴液的流动分散到全身各组织器官的过血液和淋巴液的流动分散到全身各组织器官的过程称为分布程称为分布（distribution）。 随着时间的延长，化学物在器官和组织的随着时间的延长，化学物在器官和组织的分布愈来愈受到化学物与组织器官亲和力的影响，分布愈来愈受到化学物与组织器官亲和力的影响，形成化学物的再分布过程。形成化学物的再分布过程。 2.2.3.1 分布与再分

41、布分布与再分布 “”影响因素： 1. 1. 组织的血流量：吸收进入血液的化学物大部分与血浆蛋白结合，组织的血流量：吸收进入血液的化学物大部分与血浆蛋白结合，随血液流动到达全身各器官和组织。组织的血流量决定了化学物随血液流动到达全身各器官和组织。组织的血流量决定了化学物在机体内的起始分布。在机体内的起始分布。2. 2. 亲和力：环境化学物与某种组织的亲和力强，就在该组织浓集亲和力：环境化学物与某种组织的亲和力强，就在该组织浓集或蓄积。亲和力决定了化学物在机体内的最终分布。或蓄积。亲和力决定了化学物在机体内的最终分布。“”3.3.体内屏障体内屏障（barrier）： 在机体内特定部位存在的对外源化

42、学物转运起阻碍作用的在机体内特定部位存在的对外源化学物转运起阻碍作用的器官或组织。器官或组织。 如血脑屏障如血脑屏障、胎盘屏障胎盘屏障、血眼屏障、血睾屏障。血眼屏障、血睾屏障。胎盘屏障胎盘屏障 （Placental barrier）: 胎盘：营养物质胎盘：营养物质主动转运主动转运 外源化学物外源化学物 扩散扩散“”血脑屏障（blood-brain barrier）： 中枢神经系统的毛细血管内皮细胞间相互连接中枢神经系统的毛细血管内皮细胞间相互连接很紧密，几乎无空隙；很紧密，几乎无空隙； 中枢神经系统的毛细血管周围被星状胶质细胞中枢神经系统的毛细血管周围被星状胶质细胞紧密包围；紧密包围； 中枢神

43、经系统间液中蛋白质浓度很低，故在化中枢神经系统间液中蛋白质浓度很低，故在化学物入脑的过程中，蛋白质结合这一转运机制就不能学物入脑的过程中，蛋白质结合这一转运机制就不能发挥作用。发挥作用。 血脑屏障对外源化学物质的渗透性较小，对毒血脑屏障对外源化学物质的渗透性较小，对毒物进入中枢神经系统有阻止作用，使许多物质在血液中物进入中枢神经系统有阻止作用，使许多物质在血液中相当高的浓度时仍不能进入大脑。相当高的浓度时仍不能进入大脑。“” 进入血液的环境化学物大部分与血浆蛋进入血液的环境化学物大部分与血浆蛋白或体内不同组织成分结合，积聚在特定部位。白或体内不同组织成分结合，积聚在特定部位。2.2.3.2 贮

44、存 靶部位靶部位（target organ）：化学物对其积聚的部位可直化学物对其积聚的部位可直接产生毒性作用。接产生毒性作用。 如甲基汞积聚于脑，引起脑组织的如甲基汞积聚于脑，引起脑组织的病变。病变。贮存库贮存库（storage depot）：有些组织器官，虽然积聚了有些组织器官，虽然积聚了高浓度的某种化学物，但并不显示毒性。高浓度的某种化学物，但并不显示毒性。 “”贮存库：血浆蛋白：血浆蛋白： 环境化学物可与血液中的蛋白质，特别是白蛋白发环境化学物可与血液中的蛋白质，特别是白蛋白发生结合。生结合。肝和肾：肝和肾： 存在特殊的结合蛋白，对污染物亲和力高于血浆蛋白。存在特殊的结合蛋白，对污染物亲

45、和力高于血浆蛋白。脂肪组织：脂溶性污染物可蓄积于脂肪组织中。脂肪组织：脂溶性污染物可蓄积于脂肪组织中。 因脂肪消化而释放进入血浆，引起中毒。因脂肪消化而释放进入血浆，引起中毒。骨骼组织：骨骼组织： 骨骼组织骨骼组织中某些成分对环境化学物有特殊亲和力。中某些成分对环境化学物有特殊亲和力。 F-、Pb、Sr 等可与骨基质结合。等可与骨基质结合。“”元素部位元素部位Cd肾、肝、主动脉Ru肌肉、肝Pb骨、主动脉、肝、肾、头发Cr肝、肺、皮肤Hg肾、脂肪、头发Co肝、肾Be Ba骨、肺Zn肌肉、肝、肾Te骨、肝、头发Sn心、肠、肺As肝、脾、肾、头发Al Ti肺Cu肝、骨、肌肉V体脂Mo肝主要贮存库主要

46、贮存库“”血液肝脑肌肉骨肾脂肪狄氏剂126.33.32-158Pb11.71.1-776.6-Hg(NO3)2128506.737-3960-Hg(CH3)+11.50.80.7-1.7-Hg(C6H5)136004.783-2400-部分外源化学物在机体内的相对累积部分外源化学物在机体内的相对累积贮存的毒理学意义：贮存的毒理学意义： 1.1.对急性中毒有保护作用，减少了到达靶部位的毒物量；对急性中毒有保护作用，减少了到达靶部位的毒物量； 2.2.成为一种体内毒物来源，具有慢性中毒的潜在危害。成为一种体内毒物来源，具有慢性中毒的潜在危害。“”2.2.3 排泄排泄 排泄排泄（excretion）

47、是外源化学物及其代谢是外源化学物及其代谢产物由机体向外转运的过程。产物由机体向外转运的过程。 主要途径：主要途径：经肾脏随同尿液排泄经肾脏随同尿液排泄经肝脏随同胆汁排泄经肝脏随同胆汁排泄经肺随同呼出气排泄经肺随同呼出气排泄其他排泄途径其他排泄途径“”1. 经肾脏随同尿液排泄 肾脏是机体内最重要的排泄器官。肾脏是机体内最重要的排泄器官。 外源化学物代谢产物中的水溶性极性化外源化学物代谢产物中的水溶性极性化合物主要经肾脏排泄。脂溶性的外源化学物亦合物主要经肾脏排泄。脂溶性的外源化学物亦有部分在生物转化过程中转变为水溶性的化合有部分在生物转化过程中转变为水溶性的化合物，随同尿液排出。物，随同尿液排出

48、。 肾小球滤过肾小球滤过肾小管重吸收肾小管重吸收 肾小管排泌肾小管排泌排泄机制排泄机制:“” 肾小球滤过：肾小球滤过： 被动转运过程。被动转运过程。 肾小球具有直径肾小球具有直径7-107-10nmnm的微孔，几乎所有相对分子质量小于的微孔，几乎所有相对分子质量小于6000060000的化学物分子都能通过肾小球滤过进入肾小管。的化学物分子都能通过肾小球滤过进入肾小管。 进入肾小管的物质，一部分被肾小管重吸收，一部分随尿液排进入肾小管的物质，一部分被肾小管重吸收，一部分随尿液排出。出。 “”肾小管重吸收：肾小管重吸收： 外源化学物的重吸收主要是通过被动转运进行。脂溶性的外源化学物的重吸收主要是通

49、过被动转运进行。脂溶性的未解离的化合物比水溶性的解离的极性化学物更易被重吸收。未解离的化合物比水溶性的解离的极性化学物更易被重吸收。 对毒物的重吸收会对肾脏产生损害。对毒物的重吸收会对肾脏产生损害。 尿液的酸碱度对外源化学物的重吸收有影响尿液的酸碱度对外源化学物的重吸收有影响: pH值较低时，碱性化合物易于排出，不被重吸收。值较低时，碱性化合物易于排出，不被重吸收。 pH值较高时，酸性化合物易于排出。值较高时，酸性化合物易于排出。 “”肾小管排泌：肾小管排泌： 来自血浆的某些代谢物，经肾小管细胞的转运进入来自血浆的某些代谢物，经肾小管细胞的转运进入肾小管管腔，同时通过肾小管细胞本身的代谢过程也

50、可形肾小管管腔，同时通过肾小管细胞本身的代谢过程也可形成一些代谢产物，这两类物质将随同尿液由肾小管排出体成一些代谢产物，这两类物质将随同尿液由肾小管排出体外。外。 前一类物质的排出属于排泄性质，后一类物质具有前一类物质的排出属于排泄性质，后一类物质具有分泌性质，所以一般将两类物质排出体外的过程统称为肾分泌性质，所以一般将两类物质排出体外的过程统称为肾小管排泌作用。小管排泌作用。 两种主动转运系统：两种主动转运系统： 有机阴离子转运系统：负责有机酸类的转运有机阴离子转运系统：负责有机酸类的转运 有机阳离子转运系统：转运有正电荷的疏水化合物有机阳离子转运系统：转运有正电荷的疏水化合物 “”2.经肝