[科普中國]-敏感性比率SR

影響有機(jī)物毒性作用機(jī)理分類的因素

眾所周知，不同的生物有機(jī)體對某一化學(xué)物質(zhì)具有不同的適應(yīng)能力或敏感度。因此物種對有機(jī)物敏感性的不同會(huì)影響有機(jī)污染物毒性作用機(jī)制的判別。此外，有機(jī)化合物的生物富集、離子化率也是影響毒性作用機(jī)理判別的主要因素。

物種敏感性有機(jī)污染物對生物的毒性作用是個(gè)復(fù)雜的過程，不同生物的生理組織結(jié)構(gòu)差異和毒性作用靶位不同，都會(huì)導(dǎo)致不同物種對不同類型的有機(jī)物具有不同的敏感度。因此探討有機(jī)污染物對不同生物的敏感度，研究有機(jī)污染物對不同敏感度生物毒性機(jī)理的判別標(biāo)準(zhǔn)，有助于我們深入了解有機(jī)污染物對生物的毒性作用機(jī)理，為有機(jī)污染物對生物毒性的預(yù)測和安全性評價(jià)提供科學(xué)依據(jù)1。

物種對化合物的敏感性受到有機(jī)體生理結(jié)構(gòu)、毒性實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和暴露時(shí)間、毒性效應(yīng)參數(shù)以及生命體在不同生命周期敏感性等因素的影響。不同的生物有機(jī)體對某一化學(xué)物質(zhì)具有不同的適應(yīng)能力或敏感度。通過研究不同類型的有機(jī)污染物的敏感度發(fā)現(xiàn)，一些類別的有機(jī)物對綠藻的敏感度高于其對魚、大型溞及其它生物的敏感度，還有一些類別的有機(jī)物對大型溞的毒性敏感度要高于其對綠藻和魚的敏感度。通過研究苯胺類化合物和腈類化合物對各種水生生物的毒性敏感度發(fā)現(xiàn)，各種水生生物對苯胺類化合物的敏感度存在顯著差異，大型溞和發(fā)光菌的敏感性較高，魚和梨形四膜蟲的敏感性較低；而對腈類化合物的毒性敏感度則是魚和梨形四膜蟲敏感高，大型溞和發(fā)光菌敏感性低。以上研究結(jié)果表明不同性質(zhì)的化合物對不同生物的敏感度可能具有顯著的差異，這種差異產(chǎn)生的原因，一方面是由于不同物種間生理特征的差異，導(dǎo)致有機(jī)體生物富集能力不同引起的，另一方面則是由于有機(jī)物毒性作用機(jī)制不同引起的，有機(jī)污染物與不同的生物發(fā)生毒性作用的靶位不同。因此，應(yīng)用有機(jī)污染物對魚的毒性比率臨界值研究有機(jī)污染物對其它不同敏感度生物的毒性機(jī)理時(shí)，必然會(huì)產(chǎn)生一定的偏差。

目前，人們廣泛地利用敏感性比率（Sensitivity ratio，SR）（logTR=1）判別生物受有機(jī)污染物毒性的敏感性。理論上，有機(jī)污染物對不同生物的logTR臨界值取決于有機(jī)物對該生物的敏感度。基線毒性化合物、弱惰性毒性化合物和反應(yīng)性毒性化合物（包含特殊作用反應(yīng)性化合物）對三種不同敏感性生物的毒性比率logTR的分布可用圖1描述。

其中黑實(shí)線為中等敏感性生物、綠虛線為高敏感性生物、藍(lán)點(diǎn)線為低敏感性生物。對于不同毒性機(jī)理類型的化合物來說，高敏感性生物的logTR分布幅度要寬于低敏感性生物，另外高敏感性生物的反應(yīng)性化合物和弱惰性化合物logTR平均值（即最高點(diǎn)logTR值）要大于低敏感性生物logTR平均值。如果對不同敏感性生物統(tǒng)一用logTR=1作為過剩毒性臨界值，從logTR=1與三種敏感性生物的基線毒性化合物logTR交叉點(diǎn)（三個(gè)紅色交點(diǎn)）可以看出，對于高敏感性生物，一些基線毒性化合物的logTR值將高于1，將被誤判為反應(yīng)性化合物；反之，對于低敏感性生物，一些反應(yīng)性化合物logTR值將低于1，將被誤判為基線毒性化合物。

針對不同敏感性生物的毒性，區(qū)分化合物毒性作用機(jī)理的最理想的方法是根據(jù)生物的敏感性的不同，找出不同的毒性比率臨界值（高敏感性生物的臨界值logTR將大于1，低敏感性生物的臨界值logTR將小于1）來判別化合物的毒性作用機(jī)理。但對于不同敏感性生物的毒性機(jī)理臨界值的研究目前國內(nèi)外文獻(xiàn)還沒有報(bào)道。

生物富集作用生物富集是指有機(jī)化合物通過非吞食的方式從周圍環(huán)境（水、土壤和大氣）蓄積，使其在機(jī)體內(nèi)的濃度超過周圍環(huán)境中的濃度的現(xiàn)象。常用的水生生物毒性測試的物種是綠藻、大型溞、魚、梨形四膜蟲和發(fā)光菌，魚是高等水生生物具有復(fù)雜的細(xì)胞器和脂質(zhì)含量豐富的皮膚，大型溞是水生生物，梨形四膜蟲是一種單細(xì)胞真核生物，綠藻是真核生物，發(fā)光菌是原核生物。這幾種生物的生理結(jié)構(gòu)有明顯的差異，對化合物的生物富集能力也不同。通過研究苯甲酸類化合物對魚、大型溞和發(fā)光菌的毒性發(fā)現(xiàn)，各種水生生物對苯甲酸類化合物的毒性存在顯著差異，發(fā)光菌的毒性較大，大型溞和魚類的毒性較低，引入表征有機(jī)生物富集能力的logKOW和表征化合物與受體反應(yīng)能力的Elumo后，各物種的毒性的相關(guān)性明顯提高。該結(jié)果表明有機(jī)體對化合物的生物富集能力和有機(jī)物與受體之間的毒性作用方式共同影響著化合物的毒性效應(yīng)。因此，研究有機(jī)污染物生物富集能力，闡明物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的遷移和轉(zhuǎn)化規(guī)律，有助于評價(jià)和判別化合物進(jìn)入機(jī)體內(nèi)后的毒性作用機(jī)制。

離子化對可離子化有機(jī)污染物，離子化率是一個(gè)影響生物毒性的重要因素。有機(jī)弱酸或有機(jī)弱堿等可離子化有機(jī)污染物，在水中以非離子態(tài)和離子態(tài)兩種形態(tài)存在。目前研究結(jié)果表明，這兩種形態(tài)對水生生物的毒性貢獻(xiàn)不同，水生生物對可離子化化合物兩種形態(tài)的吸收速率不同，與離子態(tài)相比，有機(jī)體對非離子態(tài)的吸收速率較大，非離子態(tài)易于被有機(jī)體吸收，對毒性的貢獻(xiàn)比較大。因此，可離子化有機(jī)污染物的離子化率對化合物的毒性有很大的影響。可離子化有機(jī)物的水生生物毒性隨pH的變化規(guī)律也證明了這一點(diǎn)，酸性有機(jī)物的離子化率隨pH的增大而增大，而毒性隨pH的增大而減??；堿性有機(jī)物的離子化率隨pH的增大而減小，而毒性隨pH的增大而增大。苯酚和苯胺類化合物是有機(jī)化工的基本原料，取代苯甲酸類化合物是一類重要的植物生長調(diào)節(jié)劑被廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，這些物質(zhì)大量地進(jìn)入到水體中，對生物體造成較強(qiáng)的毒害作用。因此，基于苯酚、苯胺和苯甲酸等可離子化有機(jī)污染物，研究pH對可離子化有機(jī)污染物毒性的影響，有助于探明可離子化有機(jī)污染物的毒性作用機(jī)制，對環(huán)境毒理學(xué)和風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)具有重要的意義2。