1、第一章生態毒理學緒論生態毒理學 研究各種有毒有害因素，尤其是化學性環境污染物對生態環境影響及其人類之外其他生物種類包括動物、植物和微生物等的損害作用規律及防治措施的科學。新興科學 發展迅速整個生物社會損害作用防治對策第一章生態毒理學緒論31.生態毒理學產生的社會背景工業革命以來全世界人口增長趨勢人口問題 產業規模擴大資源過度開發環境污染問題環境污染生態破壞公害病生態系統破壞保障社會可持續發展環境與資源保護第一章生態毒理學緒論4核污染、生化和化學武器第一章生態毒理學緒論5海洋石油泄漏石油污染成海洋生態噩夢第一章生態毒理學緒論6海灣戰爭對當地生態系統的影響生態環境脆弱帶被代替幾率大，競爭程度高可恢

2、復原狀機會小界面速度變化快，空間移動力強 抗干擾能力弱第一章生態毒理學緒論7太湖水華事件第一章生態毒理學緒論8沙漠化和土地荒漠主要成因自然因素人為因素地球氣候變化長期干旱降水量減少和干燥化過渡放牧過渡砍伐過度開墾過渡灌溉 水資源不合理分配和管理長期浸泡引起的土地濕害排水不良和生態環境破壞-鹽堿化 沙漠化土壤侵蝕雨水沖刷風蝕13%87%第一章生態毒理學緒論9全球性沙漠化分布亞洲非洲澳大利亞、新西蘭附近島嶼歐洲北美洲南美洲輕度中度重度極重第一章生態毒理學緒論10大氣污染的生態毒理效應植物葉面損傷、光合作用減弱、結構損傷土壤酸化肥力下降減緩正常生長、發育降低抵抗力生物中毒和死亡心血管疾病、呼吸道疾患

3、和癌癥發病率增加第一章生態毒理學緒論11水體污染的生態毒理效應重金屬毒物（Cu,Pb,Ni,Zn,Cr等）可溶性硫化物和有機物溶解性氣體酸堿污染農藥石油烴類魚貝類死亡毒物蓄積水生動物孵化和生長發育影響食物鏈轉移溶解氧下降水產品經濟價值下降急慢性中毒、介水傳染病、癌癥發病率升高第一章生態毒理學緒論12土壤污染的生態毒理學效應農藥的直接毒害土壤污染植物生長，發育影響天敵減少，授粉過程影響土壤生物群落結構簡單化水體生物種類和數量減少生物相穩定性降低，反饋機制失調慢性中毒和傳染病第一章生態毒理學緒論13環境污染物的生態毒性效應第一章生態毒理學緒論14生物對環境變化的多層次反應及研究對象基因DNA,蛋白

4、質組織器官個體種群群落生態效應第一章生態毒理學緒論15對環境污染及其后果的認識更為深刻公害病 放射線（核素暴露）等效應的復雜性和長期性急性毒性、慢性毒性、食物鏈轉移、 “三致”作用多種生物同時受累污染規模和影響區域的擴大稀釋模式飛返模式污染物種類增多、流域或跨國界污染、全球性環境影響第一章生態毒理學緒論2. 毒理學的歷史沿革古代：利用動物毒汁或植物提取物用于狩獵、戰爭或行刺。中世紀：古羅馬、古希臘、古埃及的文獻中關于有毒植物和金屬毒物等的記載；我國的“神農嘗百草”。萌發：15世紀瑞士醫學家Paracelsus提出“藥物與毒物的區別在于劑量”。近代：18世紀下半葉，西班牙人Orfiia對當時認為

5、有毒的物質用狗做實驗加以驗證，成為實驗毒理學的先例。之后的100多年，應用各種基礎學科，提出了各種假說并進行測試，初步形成了毒理學的理論，經典毒理學開始發展。經典毒理學生態毒理學環境毒理學第一章生態毒理學緒論What is there that is not poison?Paracelsus(1493-1548，瑞士) 所有物質都是毒物，沒有不是毒物的物質。適當的劑量區分決定其為毒物還是藥物。 沒有物質天生是毒物，是劑量決定其是否為毒物。 All substances are poisons, there is none which is not a poison. The right do

6、se differentiates a poison and remedy. No substance is a poison by itself. It is the dose that makes a substance a poison.第一章生態毒理學緒論劑量-效應關系Paracelsus(1493-1548，瑞士) 1567年，礦工肺塵病和礦工的其他疾病發表 - 開創職業毒理學研究 化學品低劑量時可以治療疾病，但高劑量時就變成了毒物。第一章生態毒理學緒論19暴露劑量與生物效應之間的關系死亡疾病亞臨床變化體內環境污染物負荷增加生理學反應失代償狀態代償狀態可逆狀態暴露劑量小大第一章生態毒

7、理學緒論中國古代毒理學發展歷史神農本草經上品 120種 無毒 可以長期攝入而無害中品 120種 藥物 防治疾病的藥物下品 120種 有毒 610年(隋) 諸病源候論巢遠方著 752年(唐) 外臺秘要王燾著1247年(宋) 洗冤錄宋慈著 服毒、解毒和驗毒方法1590年(明) 本草綱目 李時珍著 鉛中毒的詳細描述1637年(明) 天工開物 宋應星著 職業性汞中毒預防方法第一章生態毒理學緒論現代毒理學發展歷史Orfila 西班牙醫生(1787-1853) 毒性試驗 系統觀察和描述了化學物質與生物體反應之間的關系，描述了中毒癥狀和形態學變化第二次 世界大戰后 化工產業急速發展，職業中毒，環境污染事件

8、農藥、藥物、化纖、塑料、合成橡膠、染料1969年，Truhaut首次提出生態毒理學的概念第一章生態毒理學緒論 環境毒理學是研究物理、化學和生物因素，特別是化學因素對以人為主的生物機體損害作用及其機制的科學。 生態毒理學是研究各種有毒有害因素，尤其是化學性環境污染物對生態環境影響及其人類之外其他生物種類包括動物、植物和微生物等的損害作用規律及防治措施的科學。環境毒理學和生態毒理學第一章生態毒理學緒論23生態毒理學與環境毒理學 研究目的 研究對象模式實驗生物環境毒理學污染物對人類的毒性作用及規律人體或人群非人類模式實驗生物哺乳動物植物微生物細胞株生態毒理學污染物對人類和非人類生物，尤其是野生生物的

9、毒性作用及規律非人類生物野生動植物和細菌非哺乳動物蚯蚓、魚、浮游動植物植物微生物 發光菌生長抑制試驗第一章生態毒理學緒論對后代的影響米糠油事件，女性育齡患者的孩子，頭胎多為流產、畸形（黑體嬰、鬼齒）、行為異常、智力不足日本米糠油事件日本的九州、四國等地區幾十萬只雞突然死亡第一章生態毒理學緒論日本的水俁病甲基汞中毒入浴的智子第一章生態毒理學緒論日本的骨痛病鉻中毒第一章生態毒理學緒論272.生態毒理學的研究任務和內容 2.為控制和治理環境污染提供科學方法 5.促進綠色GDP增長 4.生態標志物研究 3.為環境管理提供科學依據 1.闡明環境污染物的生態風險復雜性從單一物種到生態系從小時到世紀時間尺度

10、空間尺度從厘米到全球生態毒理學起源理想的生態毒理學實驗第一章生態毒理學緒論28生態毒理學研究內容 闡明生態系統中有毒有害因素對動物、植物及微生物在分子、細胞、器官、個體、種群及群落等不同生命層次的損害作用及作用機理, 揭示這些因素對生態系統的影響，進而為生態風險控制技術提供科學依據. 環境有害因素動物、植物、微生物分子、細胞、器官個體、種群和群落損害作用及其規律生態影響生態風險控制技術第一章生態毒理學緒論29生態毒理學的分支科學（1）(根據知識結構分類)理論生態毒理學應用生態毒理學實驗生態毒理學現代相關基礎學科和技術成果 研究有關概念,基本理論,基本研究模型綜合分析和邏輯推理根據室內,室外實驗

11、獲取生態毒理學資料新理論,新知識歸納和整理運用生態毒理學和相關學科的理論和方法保護生態系統的方法和措施現場調查第一章生態毒理學緒論30生態毒理學的分支科學（2）根據對象分類植物生態毒理學動物生態毒理學微生生態物毒理學細胞生態毒理學分子生態毒理學根據領域和行業分類工業生態毒理學農業生態毒理學城市生態物毒理學礦區生態毒理學交通生態毒理學根據系統分類大氣生態毒理學陸地生態毒理學濕地生態物毒理學淡水生態毒理學河口生態毒理學海洋生態毒理學第一章生態毒理學緒論3. 生態毒理學研究方法體外實驗 in vitro 1 組織和器官水平 2 細胞水平 3 亞細胞水平 4 分子水平優點： 簡單，快速，經濟，實驗條件

12、易于控制缺點： 不能反映代謝過程及代謝產物的毒性 缺乏體內的反饋和負反饋調節第一章生態毒理學緒論體內實驗 in vivo 1 急性毒性實驗：一次染毒或24小時內重復染毒 2 亞急性或亞慢性毒性實驗：13個月之內連續染毒 3 慢性毒性實驗：6個月以上或終生染毒 4 特殊毒性：致突變、致癌、致畸毒性優點： 反映受試物的綜合性生物學效應和整體狀態下，各種生物學效應，可控制干擾因素、重現性好等缺點： 劑量問題、種屬差異、暴露時間、假陽、陰性問題 時間和財力4. 環境毒理學研究方法第一章生態毒理學緒論Rachel Carson (1962年) “寂靜的春天（Silent Spring）” 科學給人類帶來

13、好處，同時應該關注科學的負面效應法國科學院Rene Truhaut提出Ecotoxicology(1969) 為保護自然物種和種群研究化學物質的負面作用 20世紀60年代 對流域環境進行環境調查，探討污染成因、污染的生態危害、毒理學研究以及污染水域恢復途徑等 70年代以后 發達國家投入大量資金治理污染。點源污染得到較好的控制，水域污染的勢頭受到有效抑制，不少水域環境質量已有明顯的改善和恢復。國外生態毒理學研究狀況第一章生態毒理學緒論34當前我國的主要生態和環境問題自然環境先天不足 舊賬新債疊加共存生態惡化形勢嚴峻環境污染嚴重生態危害和健康問題日漸突出新一輪社會、經濟發展的壓力全球變暖加劇我國生

14、態、環境惡化資料來源：國家科技長遠規劃第一章生態毒理學緒論 “六五”、“七五”期間 水源保護課題、京津地區水系和全國重要河流、湖泊環境質量的污染狀況評估 “八五”期間 全國湖泊富營養化狀況評價，開展污水凈化治理研究 “九五”期間 “三河”（淮河、海河、遼河）、“三湖”（太湖、巢湖、滇池）的治理與恢復 “十五”期間 實施“三河”、“三湖”水污染防治我國生態毒理學發展概況第一章生態毒理學緒論現代科學技術發展對環境毒理學發展的影響細胞生物學分子生物學生物化學生物物理學細胞、亞細胞、分子水平研究遺傳毒性、發育毒性從器官水平研究一般毒性研究基因組學，蛋白組學代謝組學等生物學技術先進的分析設備神經行為學，臟器毒理學等實驗方法的進步第一章生態毒理學緒論現代技術在環境毒理學領域的應用應用膜片鉗技術研究細胞膜離子通道的影響熒光標記法研究細胞膜結構和功能自旋共振技術直接測定生物樣品中的自由基核磁共振技術研究生物大分子構象，或直接觀察環境污染物在動物體內的代謝轉化過程第一章生態毒理學緒論 近年來，人類基因組、小鼠基因組及水稻基因組測定的完成，隨著各種動、植物基因組學和蛋白質組學的研究進展，環境基因組學、環境蛋白質組學及環境酶學、環境代謝組學正在興起。 這些研究領域的迅速發展，