Ⅰ 什麼是靜水生物毒性試驗法
測定污染物對水生生物的毒性的一種方法,即把受試生物置於不流動的試驗溶液中,測定污染物濃度與受試生物中毒反應之間的關系,從而確定污染物的毒性。這種方法又稱靜水式試驗。
影響測試的因素 在測試中,如其他試驗條件不變,被測物濃度和試驗溶液水質的變化會直接影響測定的結果。如被測物是易揮發、不穩定的化學物質,在試驗過程中的揮發或分解會造成被測物濃度的下降,使試驗溶液的毒性降低。但也有例外,如農葯對硫磷的降解產物對氧磷,其毒性高於對硫磷,因而在試驗過程中試驗溶液的毒性反有所增加。此外,被測物濃度的下降還同微生物的作用,試驗容器的性質,沉澱物和懸浮物的吸附,以及受試生物的吸附等有關被測物是(BOD) 高的廢水或耗氧量大的化學物質,能消耗試驗溶液中的溶解氧,有時甚至會使溶解氧減少到零。受試生物的代謝產物(二氧化碳、氨等)如不及時排除,也會使水質惡化。溶解氧的減少和代謝產物的積累,不僅影響毒物的毒性,而且危害受試生物。因此在進行生物測試時,不僅要設法保持被測物濃度和試驗溶液水質的穩定,還要嚴格控制其他試驗條件。
測試方法 在靜水式生物測試中,試驗溶液如果通過稀釋水的預先曝氣,仍不能滿足試驗對溶解氧的要求,可採用有控制的人工充氣來補充溶解氧,或定期更新試驗溶液。定期更新試驗溶液的生物測試稱為換水式生物測試,或稱為換水式試驗,即每隔一定時間將容器中的試驗溶液吸出,加入新配製的試驗溶液,或將受試生物轉入新配製的濃度相同的試驗溶液中。更換試驗溶液的時間視被測物的性質而定,一般24小時更換一次。如果在24小時內被測物濃度仍有明顯下降,或者溶解氧低於飽和度50%時,更新溶液的時間可適當縮短。換水式生物測試除能提供受試生物所需的溶解氧化,還能保持被測物濃度大致穩定和防止水質惡化,因而是靜水式生物測試常用的測試方法。
優缺點 19世紀末就有人用靜水式生物測試方法測定化學物質和工業廢物對魚類的毒性,但直到20世紀50年代才制定測試的詳細程序。與相比較,靜水式生物測試方法簡單易行,費用低廉,用水量和廢水量均較少,因而至今仍被廣泛採用。但是,靜水式生物測試只適用於測定不易揮發、相對穩定而又耗氧量不大的污染物,以及BOD不高的工業廢水的急性毒性。
Ⅱ 簡述,舉例說明環境生物學研究的方法有哪些步驟
環境生物學在應用生物學和生態學等學科的研究方法的基礎上已經形成自己的一套研究方法。
現場調查
通過對指示生物、農田生物群落結構、森林生物群落結構、草原生物群落結構、水生生物群落結構、污水生物系統的現場調查,以及對生物指數、污染指數和生物種的多樣性指數等的分析,從宏觀上研究環境中的污染物和人為干預對各種生物或生態系統產生影響的基本規律。
室內實驗
通過各種實驗手段,如植物人工熏氣、靜水式生物測試、流水式生物測試、水生生物急性毒性試驗、水生生物亞急性毒性試驗、水生生物慢性毒性試驗和迴避反應實驗等,從微觀上研究污染物和人為干預對生物產生的毒害作用及其機理。
生態模擬
環境生物學
利用數學模型模擬生態系統的行為和特點,預測人類活動對生態系統可能造成的影響或危害(見生態模擬)。人類活動排放的廢棄物,越來越大地超過環境自凈能力,從而影響全球的環境質量。據70年代估計,全世界每年排入環境的固體廢物超過30億噸,廢水約6000~7000億噸,廢氣中僅一氧化碳和二氧化碳就近4億噸。大量廢棄物排入環境使大氣和水體的組成起了變化。大氣中的二氧化碳含量(按體積計)已由19世紀的0.028%增加到21世紀的 0.032%。二氧化碳對地球氣候起著調節作用。科學實驗證實,如果它的含量繼續增高,勢必引起全球性的氣候異常。西歐一些國家排放的大量硫氧化物、氮氧化物,經風傳送,隨雨水降落,造成斯堪的納維亞地區一些淡水湖的湖水酸度顯著上升。瑞典一些湖泊水中的氫離子濃度70年代比30年代幾乎增加了100倍,魚產量因而大幅度下降。世界上每年由於海運、沿海鑽探和開採石油、事故溢漏和廢物處理排入海洋的石油及其製品達到500多萬噸。海洋被石油污染,使海洋浮游生物的生存受到嚴重的威脅。
Ⅲ 毒理學試驗方法有哪些
現代毒理學的研究方法,由於其本身包括眾多的分支學科,分別在相應的學科領域里建立了自己的研究方法,現歸納為兩大類。(一)實驗研究(微觀研究)動物實驗的方法仍是現代毒理學實驗的重要方法之一,傳統的毒理學通過整體動物實驗已為人類提供了大量的以劑量-效應(反應)為主的資料庫,結合人群接觸水平對許多化學物質進行了安全性(危險度)評價。
由於外源物的數量巨大,整體動物實驗需要消耗大量的時間和經費,也不能滿足數以萬計的外源化學物質的毒性評價要求,另一方面為了保護動物,盡量減少動物的使用,所以由過去以整體動物試驗佔主導地位的觀念,轉向以體外試驗為主導地位的趨勢。但也需指出,體外試驗的發展並不排斥整體實驗的重要性,兩者相互補充,互為驗證才能為科學研究提供可靠數據,隨著生命科學的發展,分子生物學的理論及技術被引入現代毒理學,近年來在分子水平上建立了許多新方法。
1.體內試驗
哺乳動物體內試驗,也稱整體動物實驗,一般包括:急性毒性試驗、亞急性毒性試驗、亞慢性毒性試驗及慢性毒性試驗。還有特殊毒性實驗,如哺乳動物致突變試驗、致畸試驗、致癌試驗。以上試驗在毒理學中統稱「三性」和「三致」試驗。
常用的試驗動物:大鼠、小鼠、豚鼠、地鼠、家兔、狗、猴等。檢測環境污染物的毒性試驗,常選用魚、蚤類或其他水生生物。還可用鳥類、昆蟲進行試驗。
近年來為了從分子水平探討致突、致癌機制,轉基因動物已開始在毒理學試驗中應用。
轉基因動物是一種集整體水平、細胞水平和分子水平於一體的實驗動物,更能體現生命整體研究的效果,它是把經典的與現代的毒理學研究方法相結合,無疑會推動現代毒理學實驗研究的發展。
2.體外試驗
利用游離器官、培養的細胞、細胞器以及利用微生物等進行毒性研究的方法為體外試驗,此方法多用於觀察外源物對生物體特殊毒性的初步篩檢及作用機制和代謝轉化過程的深入研究。
體內與體外試驗各有優點和局限性,應根據試驗目的和要求,選擇一組試驗,才能互相彌補優缺點。(二)人群調查(宏觀研究)人群調查也稱為人群毒理學,是在人群中研究外源物對人體產生毒作用的規律,為人群檢測和制訂預防措施提供比動物試驗更直接更可靠的毒理學資料,主要包括以下3個方面:
1.中毒臨床觀察
常見於偶然發生的事故,如誤服、自殺、毒性災害等,通過急性中毒事故的處理和治療,可直接觀察到中毒的症狀並分析可能的毒效應的靶器官。
2.志願者試驗
在不損害人體健康的原則下,有時可設計一些不損害人體健康的受控試驗,僅限於低劑量、短時期的接觸毒性作用可逆的化學品,目前國際上提倡健康志願者的毒性試驗,減少由動物試驗結果外推於入的不確定性,特別是一些神經毒物出現的毒性效應,如頭暈、目眩、復視等需要表達的中毒症狀,只有人才能真實地反映出來,所以國外健康志願者的毒理學研究資料倍受重視。
3.流行病學調查
將動物試驗的結果,進一步在人群調查中驗證,可以從人群的直接觀察中,取得動物試驗所不能獲得的資料,優點是接觸條件真實,觀察對象是一個大的群體,為人群檢測和防治措施提供比動物試驗更直接、更可靠的科學資料,但是也存在許多難點:①人群中觀察外源物的毒性效應大多數為慢性毒性效應,特別是人類致癌物質其致癌效應所需時間過長;②接觸人群中所用的觀察指標是非特異性的,與對照人群比較需要足夠例數:③外環境因素混雜,外源物的種類繁多而且多種化學物質可出現聯合作用,難以確定某種特定的化學物質毒性效應和其因果關系。
近年來由於分子生物學的發展和滲透,在傳統流行病學調查方法中引進了細胞、分子水平的人群檢測方法,如生物標志物作為癌症早期判斷的信息,把分子生物學與流行病學結合為一體發展為分子流行病學。這門新興學科利用分子生物學、分子遺傳學、生物化學、免疫學等手段研究,評價不同人群或個體致癌危險度及其機制,從而使現代毒理學由實驗動物研究發展到人群和個體易感性研究的新階段。
它可以解答人體從接觸化學物質到發生疾病的過程中所發生的一系列連續性的變化,從中提取更多的癌前病變的信息,為癌症的早期判斷、早期防治提供科學依據。可以預測,分子流行病學在21世紀將會得到更大的發展。
綜上所述,正確的方法是將宏觀研究與微觀研究有機地結合起來,宏觀研究為微觀研究提供線索,微觀研究為宏觀研究提供依據,兩者結合起來才能對外源化學物質作出准確的危險度評價。