生态毒理学绪论.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,生态毒理学,研究各种有毒有害因素，尤其是化学性环境污染物对,生态环境影响,及其,人类之外其他生物种类,包括动物、植物和微生物等的损害作用规律及防治措施的科学。,新兴科学 发展迅速,生物个体,生物群体,生态系统,整个生物社会,损害作用,防治对策,2,1.,生态毒理学产生的社会背景,工业革命以来全世界人口增长趋势,人口问题,产业规模扩大,资源过度开发,环境污染问题,环境污染,生态破坏,公害病,生态系统破坏,保障社会可持续发展,环境与资源保护,3,核污染、生化和化学武器,4,海洋石油泄漏,石油污染成海洋,生态噩梦,5,海湾战争对当地生态系统的影响,生态环境脆弱带,被代替几率大，竞争程度高,可恢复原状机会小,界面速度变化快，空间移动力强,抗干扰能力弱,6,太湖水华事件,7,沙漠化和土地荒漠主要成因,自然因素,人为因素,地球气候变化,长期干旱,降水量减少和干燥化,过渡放牧,过渡砍伐,过度开垦,过渡灌溉 水资源不合理分配和管理,长期浸泡引起的土地湿害,排水不良和生态环境破坏,-,盐碱化,沙漠化,土壤侵蚀,雨水冲刷,风蚀,13%,87%,8,全球性沙漠化分布,亚洲,非洲,澳大利亚、新西兰,附近岛屿,欧洲,北美洲,南美洲,轻度,中度,重度,极重,9,大气污染的生态毒理效应,植物叶面损伤、光合作用减弱、结构损伤,土壤酸化,肥力下降,减缓正常生长、发育,降低抵抗力,生物中毒和死亡,心血管疾病、呼吸道疾患和癌症发病率增加,10,水体污染的生态毒理效应,重金属毒物,（,Cu,Pb,Ni,Zn,Cr,等）,可溶性硫化物和有机物,溶解性气体,酸碱污染,农药,石油烃类,鱼贝类死亡,毒物蓄积,水生动物孵化和生长发育影响,食物链转移,溶解氧下降,水产品经济价值下降,急慢性中毒、介水传染病、癌症发病率升高,11,土壤污染的生态毒理学效应,农药的直接毒害,土壤污染,植物生长，发育影响,天敌减少，授粉过程影响,土壤生物群落结构简单化,水体生物种类和数量减少,生物相稳定性降低，反馈机制失调,慢性中毒和传染病,12,环境污染物的生态毒性效应,13,生物对环境变化的多层次反应及研究对象,生态效应,14,对环境污染及其后果的认识更为深刻,公害病 放射线（核素暴露）等,效应的复杂性和长期性,急性毒性、慢性毒性、食物链转移、“三致”作用,多种生物同时受累,污染规模和影响区域的扩大,稀释模式,飞返模式,污染物种类增多、流域或跨国界污染、全球性环境影响,2.,毒理学的历史沿革,古代：,利用动物毒汁或植物提取物用于狩猎、战争或行刺。,中世纪：,古罗马、古希腊、古埃及的文献中关于有毒植物和金属毒物等的记载；我国的,“,神农尝百草,”,。,萌发：,15,世纪瑞士医学家,Paracelsus,提出,“,药物与毒物的区别在于剂量,”,。,近代：,18,世纪下半叶，西班牙人,Orfiia,对当时认为有毒的物质用狗做实验加以验证，成为实验毒理学的先例。,之后的,100,多年，应用各种基础学科，提出了各种假说并进行测试，初步形成了毒理学的理论，经典毒理学开始发展。,经典毒理学,生态毒理学,环境毒理学,What is there that is not poison?,Paracelsus,(1493-1548,，,瑞士,),所有物质都是毒物，没有不是毒物的物质。适当的剂量区分决定其为毒物还是药物。,没有物质天生是毒物，是剂量决定其是否为毒物。,All substances are poisons,there is none which is not a poison.The right dose differentiates a poison and remedy.,No substance is a poison by itself.It is the dose that makes a substance a poison.,剂量,-,效应关系,Paracelsus,(1493-1548,，,瑞士,),1567,年，,矿工肺尘病和矿工的其他疾病,发表,-,开创职业毒理学研究,化学品低剂量时可以治疗疾病，但高剂量时就变成了毒物。,18,暴露剂量与生物效应之间的关系,死亡,疾病,亚临床变化,体内环境污染物负荷增加,生理学反应,失代偿状态,代偿状态,可逆状态,暴露剂量,小,大,中国古代毒理学发展历史,神农本草经,上品,120,种,无毒,可以长期摄入而无害,中品,120,种,药物,防治疾病的药物,下品,120,种,有毒,610,年,(,隋,),诸病源候论,巢远方著,752,年,(,唐,),外台秘要,王焘著,1247,年,(,宋,),洗冤录,宋慈著,服毒、解毒和验毒方法,1590,年,(,明,),本草纲目,李时珍著,铅中毒的详细描述,1637,年,(,明,),天工开物,宋应星著,职业性汞中毒预防方法,现代毒理学发展历史,Orfila,西班牙医生,(1787-1853),毒性试验,系统观察和描述了化学物质与生物体反应之间的关系，描述了中毒症状和形态学变化,第二次 世界大战后,化工产业急速发展，职业中毒，环境污染事件,农药、药物、化纤、塑料、合成橡胶、染料,1969,年，,Truhaut,首次提出,生态毒理学,的概念,环境毒理学是研究物理、化学和生物因素，特别是化学因素对以人为主的生物机体损害作用及其机制的科学。,生态毒理学是研究各种有毒有害因素，尤其是化学性环境污染物对,生态环境影响,及其,人类之外其他生物种类,包括动物、植物和微生物等的损害作用规律及防治措施的科学。,环境毒理学和生态毒理学,22,生态毒理学与环境毒理学,研究目的 研究对象模式实验生物,环境毒理学,污染物对人类的毒性作用及规律,人体或人群,非人类模式实验生物,哺乳动物,植物,微生物,细胞株,生态毒理学,污染物对人类和非人类生物，尤其是野生生物的毒性作用及规律,非人类生物,野生动植物和细菌,非哺乳动物,蚯蚓、鱼、浮游动植物,植物,微生物,发光菌生长抑制试验,对后代的影响,米糠油事件，女性育龄患者的孩子，头胎多为流产、畸形（黑体婴、鬼齿）、行为异常、智力不足,日本米糠油事件,日本的九州、四国等地区几十万只鸡突然死亡,日本的水俣病,甲基汞中毒,入浴的智子,日本的骨痛病,铬中毒,26,2.,生态毒理学的研究任务和内容,2.,为控制和治理环境污染提供科学方法,5.,促进绿色,GDP,增长,4.,生态标志物研究,3.,为环境管理提供科学依据,1.,阐明环境污染物的生态风险,复杂性,从单一物种到生态系,从小时到世纪,时间尺度,空间尺度,从厘米到全球,生态毒理学起源,理想的生态毒理学实验,27,生态毒理学研究内容,阐明生态系统中有毒有害因素对动物、植物及微生物在分子、细胞、器官、个体、种群及群落等不同生命层次的损害作用及作用机理,揭示这些因素对生态系统的影响，进而为生态风险控制技术提供科学依据,.,环境有害因素,动物、植物、微生物,分子、细胞、器官,个体、种群和群落,损害作用及其规律,生态影响,生态风险控制技术,28,生态毒理学的分支科学,（,1,）,(,根据知识结构分类,),理论生态毒理学,应用生态毒理学,实验生态毒理学,现代相关基础学科和技术成果,研究有关概念,基本理论,基本研究模型,综合分析和逻辑推理,根据室内,室外实验获取生态毒理学资料,新理论,新知识,归纳和整理,运用生态毒理学和相关学科的理论和方法,保护生态系统的方法和措施,现场调查,29,生态毒理学的分支科学,（,2,）,根据对象分类,植物生态毒理学,动物生态毒理学,微生生态物毒理学,细胞生态毒理学,分子生态毒理学,根据领域和行业分类,工业生态毒理学,农业生态毒理学,城市生态物毒理学,矿区生态毒理学,交通生态毒理学,根据系统分类,大气生态毒理学,陆地生态毒理学,湿地生态物毒理学,淡水生态毒理学,河口生态毒理学,海洋,生态毒理学,3.,生态,毒理学研究方法,体外实验,in vitro,1,组织和器官水平,2,细胞水平,3,亚细胞水平,4,分子水平,优点：,简单，快速，经济，实验条件易于控制,缺点：,不能反映代谢过程及代谢产物的毒性,缺乏体内的反馈和负反馈调节,体内实验,in vivo,1,急性毒性实验：,一次染毒或,24,小时内重复染毒,2,亚急性或亚慢性毒性实验,：,13,个月之内连续染毒,3,慢性毒性实验：,6,个月以上或终生染毒,4,特殊毒性：,致突变、致癌、致畸毒性,优点：,反映受试物的综合性生物学效应和整体状态下，各种生物学效应，可控制干扰因素、重现性好等,缺点：,剂量问题、种属差异、暴露时间、假阳、阴性问题,时间和财力,4.,环境毒理学研究方法,Rachel Carson,(1962,年,)“,寂静的春天（,Silent Spring,）”,科学给人类带来好处，同时应该关注科学的负面效应,法国科学院,Rene Truhaut,提出,Ecotoxicology(1969),为保护自然物种和种群研究化学物质的负面作用,20,世纪,60,年代,对流域环境进行环境调查，探讨污染成因、污染的生态危害、毒理学研究以及污染水域恢复途径等,70,年代以后,发达国家投入大量资金治理污染。点源污染得到较好的控制，水域污染的势头受到有效抑制，不少水域环境质量已有明显的改善和恢复。,国外生态毒理学研究状况,33,当前我国的主要生态和环境问题,自然环境先天不足,旧账新债叠加共存,生态恶化形势严峻,环境污染严重,生态危害和健康问题日渐突出,新一轮社会、经济发展的压力,全球变暖加剧我国生态、环境恶化,资料来源：,国家科技长远规划,“,六五”、“七五”期间,水源保护课题、京津地区水系和全国重要河流、湖泊环境质量的污染状况评估,“八五”期间,全国湖泊富营养化状况评价，开展污水净化治理研究,“九五”期间,“三河”（淮河、海河、辽河）、“三湖”（太湖、巢湖、滇池）的治理与恢复,“十五”期间,实施“三河”、“三湖”水污染防治,我国生态毒理学发展概况,现代科学技术发展对环境毒理学发展的影响,细胞生物学,分子生物学,生物化学,生物物理学,细胞、亚细胞、分子水平研究,遗传毒性、发育毒性,从器官水平研究,一般毒性研究,基因组学，蛋白组学,代谢组学等,生物学技术,先进的分析设备,神经行为学，脏器毒理学等,实验方法的进步,现代技术在环境毒理学领域的应用,应用,膜片钳技术,研究细胞膜离子通道的影响,荧光标记法,研究细胞膜结构和功能,自旋共振技术,直接测定生物样品中的自由基,核磁共振技术,研究生物大分子构象，或直接观察环境污染物在动物体内的代谢转化过程,近年来，人类基因组、小鼠基因组及水稻基因组测定的完成，随着各种动、植物,基因组学,和蛋白质组学的研究进展，,环境基因组学,、,环境蛋白质组学,及,环境酶学,、,环境代谢组学,正在兴起。,这些研究领域的迅速发展，促进了现代环境毒理学的发展。,组学研究,环境基因组学,人类某些基因对环境因子具有特定的反应。这种反应影响着人类对有害环境因子（特别是环境化学物）的,易感性,（环境应答基因或环境易感基因）。,环境易感基因是与环境相互作用，环境易感基因结构或多态性与人类疾病之间关系等，人们知之甚少。开展环境基因组学的研究。将是环境毒理学家面临的新任务。,环境与基因的交互作用,环境基因组学研究,利用高效碱基测序技术，对选择的靶基因在不同人群中进行再测序，,了解该基因的多态性及其频率,，分析该基因多态性的形成与环境因素的关系，研究基因多态性与功能的关系，调查和研究基因多态性与人群疾病之间的关系，定量建立环境基因疾病之间的关系网络，达到预防控制公害病或环境病、更好地保护易感人群的目的。,从基因水平研究环境污染物的毒性作用机制，阐明公害病或环境病发生与发展的分子机制。,40,生态毒理学展望,科学目标,知识创新,在解释性原理的基础上、对生物圈中污染物及其效应的知识进行有机的总结,技术目标,技术创新,实践目标,学科贡献,开发和应用生态毒理学研究的新方法，深入理解污染物在生物圈中的归趋和效应,运用现有的知识和技术阐明生态影响，解决当前存在的实际生态问题,