环境工程微生物学第三讲污染物生物效应检测.ppt

第三章 污染物的生物效应检测 本章将讨论以下内容 生物测试及方式 一般毒性试验 生物的分子和细胞水平检测 生物致突变、致畸和致癌效应检测 微宇宙法 3.1 生物测试及方式 生物测试（Bioassay）的概念： 指系统地利用生物的反应测定一种或多种污染物或环境因素单独或联合存在时所导致的影响或危害。 注释1：所利用的生物反应包括分子、细胞、组织、器官、个体、种群、群落、生态系统各级水平上的反应。 注释2：生物测试不同于常规的物理、化学检测。前者能够测定污染物对生物机体的影响，而后者只能测定污染物的浓度。 例如：通过水污染的生物测试可获得以下数据：各种环境因素如DO、pH、温度、混浊度等对生命的有利以及不利的浓度或强度；污染物对受测生物的毒性；各种水生生物对污染物的相对敏感性；废水所应处理的程度；允许的污染物排放浓度等。 生物测试的方式 短期生物测试（Short Term Bioassays） 主要用于测定LC50、IC50、EC50，用来快速估计污染物的毒性，评定几种不同毒物或废物对某种生物的相对毒性或评定不同生物对不同条件如温度、pH的相对敏感性等。多数采用静止式。 中期生物测试（Intermediate Term Bioassays） 时间为8d到90d，多数情况下为流动式。 长期生物测试（Long Term Bioassays） 包括全部生活史的生物测试（Complete Life－cycle Bioassays）和部分生活史的生物测试（ Partial Life－cycle Bioassays ） 目的是要测定出在持续情况下不造成有害效应的毒物最大浓度或最大允许毒物浓度（MATC） 只能采用流动式，要保证试验的环境条件和自然界的季节变化相符合。 受试生物的选择 影响生物测试结果的因素 受试生物 试验条件 实验室差异 生物测试的标准化 3.2 一般毒性试验 基本概念 毒物（Toxicant）的概念 毒物与非毒物之间不存在绝对的界限，通常一种物质只有达到中毒剂量时才是毒物。 中毒（Intoxication） 中毒是各种毒性作用的综合表现，包括急性中毒、亚急性中毒、慢性中毒。 毒性（Toxicity） 指一种物质引起机体损伤的能力。 毒性作用或毒效应（Toxic Effect） 效应（Effect） 也称为作用，指接触一定剂量化学物后，使机体产生的生物学改变。效应是对个体而言的，这种改变可用一定的计量单位表示。 反应（Response） 指接触一定剂量化学物后，产生某种效应并达到一定强度的个体在群体中所占的比例。反应是对群体而言的，用百分率或比值来表示，如发病率、死亡率等。 剂量－效应关系和剂量－反应关系 以剂量为横坐标，以表示效应强度的计算单位或表示反应的百分率或比值为纵坐标绘制散点图所得到的曲线，即为剂量－效应关系和剂量－反应关系曲线。 不同的化学物或同一化学物在不同条件下，其剂量与效应或反应的相关关系不同，可呈现不同类型的曲线。（见图） 毒性试验常用参数 致死剂量或致死浓度（Lethal Dose， Lethal Concentration） 绝对致死剂量或致死浓度（LD100、LC100） 半数致死剂量或浓度（LD50、LC50） 最小致死剂量或浓度（MLD、MLC） 最大耐受剂量或浓度（LD0、LC0 ） 最大无作用剂量（Maximum No－effect Level） 化学物在一定时间内，按一定方式与机体接触，按一定的检测方式或观察指标，不能观察到任何损害作用的最高剂量。 每日容许摄入量（Acceptable Daily Intake） 最高容许浓度（Maximum Allowable Concentration） 最小有作用剂量 化学物能使机体发生某种异常变化所需最小剂量，即能使机体开始出现毒性反应的最低剂量，又称中毒阈剂量。 毒作用带 急性毒作用带=半数致死量/急性毒性最小有作用剂量 慢性毒作用带=急性毒性最小有作用剂量/慢性毒性最 小有作用剂量 半数效应浓度（EC50）和半数抑制浓度（IC50） 急性毒性试验（Acute Toxicity Test） 急性毒性试验（Acute Toxicity Test） 研究化学物质大剂量一次染毒或24小时内多次染毒动物所引起的毒性的试验。 其目的是短期内了解该物质的毒性大小和特点，并为进一步开展其他毒性试验提供设计依据。 急性毒性试验类型 哺乳动物急性毒性试验 水生生物急性毒性试验 蚯蚓急性毒性试验 动物急性毒性试验（1） 按试验要求选择受试生物 常用成年大鼠或小鼠，雌雄动物同时试验，对试验动物预先观察几天后标记编号并随机分组。 预备试验和确定剂量组 选用少量动物进行预备试验，找出引起动物90％（或全部）死亡的剂量和引起动物10