生态毒理学与案例分析（张杭君）

生态毒理学是一门结合理化运算来帮助研究各种有毒有害因素，尤其是环境中的污染物及其代谢产物，对动物、植物、微生物等非人类生物以及整个生态系统的损害作用及防护的学科。生态毒理学与传统的毒理学相区别，它着重研究各种外源污染物，尤其是化学污染物，对非人类生物的不良效应及机制、对生物种群和生物多样性的破坏及防治；同时，探讨污染物在生态系统中的迁移、分布与转化的特点，以及在生物体内的蓄积和放大的规律，探讨适用的生物标志物，研究和建立各种生态毒理学模型，为环境监测、治理及发展服务。虽然生态毒理学中输入的外源物质大多来源于环境，生态毒理学与环境毒理学也均属于毒理学范畴，二者的理论基础与研究方法也有很多交叉和相似之处，但两者的知识体系、研究对象、研究目标以及研究方法却不同。生态毒理学和环境毒理学之间只能相互补充、相互促进，但不能相互取代。因此，清楚地认识环境变化对生态系统造成危害的实质，积极寻求解决生态系统问题的途径，学习和掌握生态毒理学知识和技能是重中之重。
本教材主要介绍了生态毒理学基本概念及其主要研究方法，并结合对应的案例分析，对读者而言更直观、更高效。在教材的第一部分还加入了一些生态毒理学相关的期刊及会议介绍，可让读者更近距离接触到、参与到生态毒理学这个大体系中。本教材主要包括两方面内容：一是列举当今可收录生态毒理学相关文章的期刊，及部分在国际和国内有着较长举办历史、实力雄厚、热度高的，与生态毒理学相关的会议；二是对生态毒理学本身的分析，生态毒理学作为一门区别于传统毒理学和经典的环境毒理学的新兴学科，发展实力不容小觑。本书从探讨生殖毒性、遗传毒性、免疫毒性、发育毒性四个大方向展开，从最基本的概念入手，层层铺垫、层层剖析，首先，介绍了生态毒理学的基本概念，着眼于生态毒理学这个大环境和大体系，为进一步了解生态毒理学相关概念打好基础；其次，从毒物和毒性反应展开，介绍了生态环境中常见的“毒物”及它们参与整个生态体系循环的常见方式；再次，在了解了生态毒理学和毒物及其反应的基础上，从研究方法入手，按照如何检测、如何判定、如何评价，到最终的如何缓解，一步一步展开内容讲解；最后，主要从生殖毒性研究、遗传毒性研究、免疫毒性研究、发育毒性研究这四个生态毒理学研究方向慢慢展开，并结合相对应的案例来进行分析；教材最后内容涉及某些有益外源物质的保护机制研究，全书内容结合了相对应的案例分析。这种知识点结合案例分析的模式更具科学性，力图使读者能更直观、更有效地了解生态毒理学相关内容。
本教材是作者在长期从事相关教学、科研工作的基础上，参考了近些年来国内外出版的相关专著以及研究论文，并结合现阶段我国的生态学发展和生态系统保护工作对生态毒理学相关知识体系的需求编写的，系统性和专业性较强，适用于环境类、生态类及资源类专业师生的教学。
由于时间和水平有限，书中疏漏之处在所难免，敬请同行专家、学生和广大读者批评指正，以使本书不断完善。

张杭君
2021年6月

张杭君，杭州师范大学生命与环境科学学院书记，教授，浙江省生态学会湿地专业委员会主任，浙江省环境科学学会城市生态专业委员会主任，浙江省生态学会常务理事，浙江省环境科学学会副理事长。主要研究典型环境污染物生态风险和生态修复技术、括纳米材料的生态毒效应、典型环境污染物生态风险、细胞行为毒理学以及水处理技术等。先后主持完成国家基金项目2项、省部级项目4项，主持完成地方服务项目19项，与企业合作完成水处理和大气污染治理工程项目6项。入选杭州师范大学首批优 秀中青年教师支持计划项目和杭州市131人才计划项目。发表学术论文40多篇，其中SCI收录22篇（一区7篇，二区5篇）。授权国家发明专利8项，实用新型专利10项。现为教育部学位评估中心、国家自然科学基金、浙江省自然科学基金、山东省自然科学基金和北京市自然科学基金网评专家，并且为为SCI源期刊《Chemosphere》、《Environmental Science & Pollution Research》和《Aquatic Toxicology》等审稿人。

《生态毒理学与案例分析》主要介绍了生态毒理学概论、毒物毒性反应的主要概念、生态毒理学研究方法、生殖毒效应、遗传毒效应、免疫毒效应、发育毒效应、外源物质对生物机体生态毒效应的调控和保护机制等。
《生态毒理学与案例分析》可作为高等学校环境类、生态类及资源类专业高年级本科生教材或研究生教学用书，也可供生态毒理学领域的科研人员、技术人员参考阅读。

第1章生态毒理学绪论
1.1生态毒理学概述1
1.2生态毒理学SCI期刊简介3
1.3生态毒理学中文期刊简介8
1.4生态毒理经典国内外会议14
复习思考题18

第2章毒物毒性反应的主要概念
2.1毒物的定义及分类19
2.2毒性的概念及分类20
2.3毒性反应20
2.3.1毒性反应及其影响因素20
2.3.2化学因素21
2.3.3机体因素23
2.3.4环境因素24
2.3.5化学物的联合作用25
2.4毒性反应和毒性效应27
2.4.1毒性反应27
2.4.2剂量-反应关系27
2.4.3时间-剂量-反应关系28
2.4.4毒性效应28
2.4.5剂量-效应关系28
复习思考题29

第3章生态毒理学研究方法
3.1常规毒性试验30
3.1.1急性毒性试验30
3.1.2亚慢性和慢性毒性试验33
3.1.3蓄积毒性试验35
3.1.4毒性试验的方式36
3.2分子及细胞生态毒理方法36
3.2.1PCR-SSCP技术36
3.2.2荧光原位杂交技术38
3.2.3DNA损伤试验39
3.2.4基因芯片技术42
3.2.5一般代谢酶的活性测定44
3.2.6解毒系统酶类诱导作用的检测45
3.2.7抗氧化防御系统检测46
3.3分子生态毒理学实验方法46
3.3.1概述46
3.3.2体外基因突变试验47
3.3.3细胞遗传学试验47
3.3.4体内基因突变试验48
复习思考题49

第4章生殖毒效应
4.1生殖毒性的概念和主要机理50
4.1.1生殖毒性的概念50
4.1.2生殖系统50
4.1.3生殖毒作用的靶标与环节51
4.1.4生殖毒作用的机理53
4.1.5生殖毒作用的分子和细胞机制54
4.1.6生殖毒性的检测和评价55
4.1.7体外生殖毒性试验方法55
4.1.8生殖细胞遗传毒性试验方法56
4.1.9生殖毒性的一般试验方法56
4.2生殖毒性教学案例56
4.2.1教学案例1——全氟化合物PFOA对雄性黑斑蛙的生殖毒效应及机理研究56
4.2.2教学案例2——典型双酚A类污染物对黑斑蛙蝌蚪发育及成蛙雄性生殖毒效应机理的研究74
4.2.3教学案例3——微囊藻毒素对黑斑蛙雄性生殖毒效应及机理研究90
复习思考题114

第5章遗传毒效应
5.1遗传毒性的概念和主要机理115
5.1.1概述115
5.1.2遗传毒性的类型116
5.1.3遗传毒性的形成机制118
5.1.4遗传毒性的后果120
5.1.5遗传毒性的常用试验方法121
5.1.6遗传毒性的评价124
5.2表观遗传125
5.2.1表观遗传概念125
5.2.2表观遗传学126
5.2.3基因表达模式126
5.2.4表观遗传学机制126
5.2.5位置效应与表观遗传129
5.2.6DNA甲基化与表观遗传130
5.2.7染色质重建与表观遗传130
5.2.8环境污染物与体细胞的表观遗传131
5.2.9环境污染物与生殖细胞的表观遗传133
5.3遗传毒性教学案例135
5.3.1教学案例1——三种纳米材料诱导大鼠气管上皮细胞动态变化及其相关的细胞毒性机理研究135
5.3.2教学案例2——阿特拉津单一及与铜联合暴露对瓯江彩鲤的毒性效应及作用机制研究158
5.3.3教学案例3——铅致黑斑蛙雄性毒性效应及其机制的研究162
复习思考题165

第6章免疫毒效应
6.1免疫毒性的概念和主要机理166
6.1.1免疫毒性的概念166
6.1.2免疫毒理学166
6.1.3免疫应答167
6.1.4机体的免疫系统及免疫功能167
6.1.5外源化学物对免疫系统的影响168
6.1.6化学致癌物引起的肿瘤免疫172
6.1.7免疫毒理学评定方法173
6.2免疫毒性教学案例178
6.2.1教学案例1——鱼腥藻毒素（ANTX-a）诱导鲫鱼免疫细胞毒效应及机理研究178
6.2.2教学案例2——基于鱼体模型的典型持久性污染物全氟辛酸（PFOA）免疫毒效应及机理研究195
复习思考题222

第7章发育毒效应
7.1发育毒性的概念和主要机理223
7.1.1发育毒性和致畸作用的基本概念223
7.1.2致畸作用的基本原理224
7.1.3发育毒性的主要表现225
7.1.4发育毒性的作用特点和影响因素225
7.1.5发育毒性的剂量-反应模式226
7.1.6母体毒性与发育毒性226
7.1.7发育毒性和致畸作用试验与评价227
7.2发育毒性教学案例231
7.2.1教学案例1——卤代阻燃剂对黑斑蛙蝌蚪甲状腺干扰效应及机理研究231
7.2.2教学案例2——微囊藻毒素影响黑斑蛙发育的机理研究241
复习思考题247

第8章外源物质对生物机体生态毒效应的调控和保护机制
8.1外源物质的调控及保护机理248
8.1.1外源物质248
8.1.2外源物质的生物转化248
8.1.3Ⅰ相反应250
8.1.4Ⅱ相反应255
8.1.5影响生物转化的因素257
8.2外源物质的调控及保护机理教学案例258
8.2.1教学案例1——天然抗氧化剂EGCG对节球藻毒素（NOD）诱导的小鼠肝毒性的保护作用及其机理研究258
8.2.2教学案例2——天然抗氧化剂对节球藻毒素诱导的鱼体免疫细胞毒效应的保护作用及机理研究277
复习思考题292

参考文献