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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TEQbio 104

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