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第1章 绪论1

1.1 引言1

1.2 有机微量污染物2

1.2.1 定义2

1.2.2 转化产物3

1.2.3 低浓度和混合物5

1.3 环境毒理学5

1.4 环境风险评估5

1.5 生物分析工具6

1.5.1 体内和体外生物测试法6

1.5.2 细胞的生物测试法9

1.5.2.1 原生细胞9

1.5.2.2 转基因细胞10

1.5.3 毒性作用模式10

1.6 生物测试方法选择和成组测试法设计11

1.6.1 基于保护目的的成组测试方案设计12

1.6.2 基于化学物质类型的成组测试设计12

1.7 生物分析工具在水质评价中的应用13

1.8 化学分析和生物测试是互补的监测工具14

第2章 化学物质的风险评估17

2.1 引言17

2.2 化学品风险评估现状18

2.2.1 危害识别19

2.2.2 效应评估19

2.2.2.1 剂量效应关系19

2.2.2.2 生物体内积累和毒性（PBT）评定21

2.2.3 暴露评价21

2.2.4 风险表征21

2.2.5 风险管理22

2.3 生物分析工具在化学物质风险评估中的应用22

2.3.1 弥补数据空白22

2.3.2 成组测试方案23

2.3.3 动物替代试验方法24

2.3.4 体外测试方法24

2.3.5 生物分析技术在定量风险评估中的应用前景及方向25

2.4 结论26

第3章 水质评估和全排水毒性测试28

3.1 引言28

3.2 用水类型29

3.2.1 饮用水29

3.2.2 再生水、雨水和含水层补给30

3.3 水生生态系统31

3.4 全排水毒性测试（WET）32

3.4.1 水生生态毒理学测试系统在WET测试中的应用33

3.4.2 原位WET测试35

3.4.3 生态学终点35

3.4.4 WET测试中的生物标志物36

3.4.5 利用生物分析工具进行WET测试36

3.4.6 案例研究1——悉尼市政污水WET测试37

3.4.7 案例研究2——利用鱼类胚胎试验进行水质筛查37

3.5 结论39

第4章 毒性作用方式及毒性通路40

4.1 引言40

4.2 毒物代谢动力学41

4.2.1 吸收、分布和消除41

4.2.2 外源性物质代谢41

4.2.3 化学物质暴露的毒物代谢动力学指示物42

4.2.4 基于细胞的生物测试表征毒物代谢动力学43

4.3 毒效动力学过程：毒性通路44

4.4 作用模式分类46

4.4.1 非特异性毒性48

4.4.2 特异性毒性作用方式49

4.4.2.1 酶抑制作用49

4.4.2.2 干扰能量产生50

4.4.2.3 神经毒性50

4.4.2.4 内分泌功能调节51

4.4.3 反应性毒性52

4.4.3.1 直接遗传毒性52

4.4.3.2 作用于蛋白质的非特异性反应53

4.4.3.3 氧化应激53

4.4.3.4 脂质过氧化反应54

4.5 适当平衡的保持：一般应激响应通路54

4.6 结论57

第5章 化学品对人体的毒性通路58

5.1 引言58

5.2 暴露途径59

5.3 基础细胞毒性60

5.4 靶器官毒性60

5.4.1 肝毒性60

5.4.2 肾毒性63

5.4.3 心血管毒性63

5.4.3.1 心脏毒性63

5.4.3.2 血管毒性64

5.5 非器官直接毒性64

5.5.1 致癌性65

5.5.2 发育毒性65

5.6 系统毒性66

5.6.1 血液毒性66

5.6.2 免疫毒性67

5.6.3 神经毒性69

5.6.4 内分泌毒性70

5.6.5 生殖毒性72

5.7 结论72

第6章 化学品在水生生物中的毒性通路74

6.1 引言74

6.2 从细胞水平到生态系统74

6.3 对水生生物不良效应通路76

6.3.1 对藻类的结局通路76

6.3.1.1 基线毒性76

6.3.1.2 除草剂对光合作用的抑制76

6.3.2 对水溞的不良结局通路77

6.3.2.1 基线毒性77

6.3.2.2 杀虫剂的活性77

6.3.3 对鱼的不良结局通路78

6.3.3.1 基线毒性78

6.3.3.2 雌激素活性79

6.4 采用体外测试研究水生生物中的毒性通路80

6.5 结论80

第7章 剂量效应评价81

7.1 引言81

7.2 剂量效应评价81

7.2.1 剂量效应曲线81

7.2.2 毒性延续83

7.2.3 描述效应的基准值84

7.3 毒性当量概念87

7.3.1 相对毒性效力（REP）87

7.3.2 相对富集因子（REF）和毒性当量浓度（TEQ）88

7.3.3 TEQ概念在水质评价应用中的局限性91

7.4 结论91

第8章 混合物及毒性当量概念93

8.1 引言93

8.2 特定混合物的毒性94

8.2.1 独立作用94

8.2.2 浓度或剂量相加作用95

8.2.3 协同和拮抗效应96

8.2.4 化学品分类97

8.2.5 “无中生有”98

8.3 利用毒性当量概念评估浓度相加效应100

8.4 风险评估中的混合物101

8.4.1 概念101

8.4.2 风险评估中是否需要考虑复合效应102

8.4.3 现有法规103

8.5 混合物和水体质量104

8.5.1 成千上万种低浓度化学品存在的水样会出现什么类型的混合效应？104

8.5.2 缩小混合物化学分析和生物测试的差距：TEQchem和TEQbio104

8.6 结论105

第9章 水质评价中生物分析工具研究现状106

9.1 引言106

9.2 细胞生物检测法的基本原理107

9.3 一套合理的生物检测方法设计109

9.4 指示非特异性毒性的生物测试法110

9.4.1 细菌测试法110

9.4.2 酵母测试法111

9.4.3 鱼细胞系测试法112

9.4.4 哺乳动物和人细胞系113

9.5 指示反应性毒性的生物测试法113

9.5.1 具有遗传毒性的致癌物113

9.5.2 非遗传毒性亲电机制117

9.5.3 外遗传致癌物118

9.5.4 氧化应激118

9.6 特异性作用模式的生物测试法119

9.6.1 靶器官毒性119

9.6.1.1 肝毒性119

9.6.1.2 肾毒性120

9.6.1.3 心血管毒性121

9.6.2 非器官直接毒性121

9.6.2.1 致癌性121

9.6.2.2 发育毒性121

9.6.3 系统毒性122

9.6.3.1 血液毒性122

9.6.3.2 免疫毒性122

9.6.3.3 神经毒性123

9.6.3.4 内分泌效应125

9.6.3.5 生殖毒性128

9.6.4 植物毒性129

9.7 结论130

第10章 质量保障和质量控制（QA/QC）131

10.1 引言131

10.2 方法验证131

10.2.1 准确度132

10.2.2 精密度132

10.2.3 鲁棒性132

10.2.4 选择性132

10.2.5 灵敏度133

10.2.6 特异性133

10.2.7 样品稳定性133

10.3 实验室质量控制133

10.3.1 重复性133

10.3.1.1 板内重复性133

10.3.1.2 板间重复性134

10.3.1.3 再现性135

10.3.1.4 真实样品检测的重复性135

10.3.2 质量控制样品135

10.3.2.1 标准曲线135

10.3.2.2 阳性质控137

10.3.2.3 阴性质控137

10.3.2.4 现场和实验室空白137

10.3.2.5 组间样品138

10.3.3 质控图及固定控制标准138

10.3.3.1 质控图138

10.3.3.2 固定控制标准139

10.3.4 标准化及存档139

10.4 样品处理的重要性139

10.5 结论140

第11章 应用生物分析工具进行水质评价的案例研究141

11.1 引言141

11.1.1 历史背景141

11.1.2 生物测试组合方法设计要素144

11.1.3 生物检测法有效性评估146

11.1.4 案例研究概述146

11.2 应用生物分析工具评估微污染物在城市水循环系统中的去除效果147

11.2.1 城市水循环：从污水到饮用水147

11.2.2 一些实际问题148

11.2.3 水循环系统的水质基准148

11.2.4 处理技术基准检测152

11.2.5 化学分析和生物分析方法对比152

11.3 不同类型水域的人体健康风险基准154

11.4 利用臭氧处理工艺的污水处理厂生态风险评价157

第12章 生物分析工具的发展前景160

12.1 引言160

12.2 目前取得的成就160

12.2.1 选择基于毒性通路概念框架的生物测试的良好指导160

12.2.2 更加综合的化学污染物范围测量161

12.3 未来研究的需求及机遇161

12.3.1 基质效应和萃取法162

12.3.2 综合生物分析和化学分析162

12.3.3 综合生物分析和整体动物试验163

12.3.4 需要进一步发展的生物测定163

12.3.5 组学技术164

12.3.6 三维细胞系统可以更好地模拟完整有机体反应164

12.3.7 生物分析工具就像“煤矿中的金丝雀”164

12.4 通往监管使用之路165

12.4.1 选项一：未稀释水样的无观测效应165

12.4.2 选项二：定义基于效应的触发值166

12.4.3 选项三：再定义基于效应的指导方针167

12.5 结束语167

术语解释168

参考文献188