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环境毒理学

环境毒理学

英文名称:Environmental Toxicology

课程编号】ENV13014 所属模块】学科基础课
学分数】  2 适用专业】环境科学/环境工程
学时数】 32 开设学期春季
【已开设次数】0 【建议选课人数】15-30……(需配备助教)
授课教师姓名】郭学军 授课教师职称】副教授
授课教师联系方式guoxj@bnu.edu.cn  授课教师所属单位】环境化学
【先修课要求】生物化学、普通化学
一、课程简介 《环境毒理学》是为环境科学、环境工程专业的本科学生开设的一门学科基础课。环境毒理学是利用毒理学方法,研究环境污染物对人体健康的影响及其机理的学科。它是环境医学的一个组成部分,也是毒理学的一个分支。环境毒理学主要通过动物实验来研究环境污染物的毒性作用。环境毒理学主要研究环境污染物和它们的降解和转化产物,在动植物体内的吸收、分布、排泄等生物转运过程,阐明环境污染物对人体毒性作用的发生、发展和消除的各种条件和机理。本课程将重点讲述以下三项:一是环境污染物及其在环境中的降解和转化产物对机体造成的损害和作用机理;二是环境污染物对人体健康损害的早期观察指标,即用最灵敏的探测手段,找出环境污染物作用于机体后最初出现的生物学变化,以便及早发现并设法排除;三是定量评定有毒环境污染物对机体的影响,确定其剂量与效应或剂量-反应关系,为制定环境卫生标准提供依据。 环境毒理学也是研究污染物对生态系统结构和功能影响的一门课程。该课程的重点聚焦在不同层级的生态结构影响上,比如从分子到种群,再到群落和整个生态系统。环境毒理学的研究范围广泛,需要用到各个领域的专家参与和多学科的融合。毒理学专家需要与其他人,包括决策和政策制定者、公众、教育工作者,以及其他重要个人相互互动,一起参与决策,以便科学的管理生态系统。环境毒理学因其涉及面宽,又可作为管理工具而应用广泛,既有基础科学的特点,也有应用科学的一些基本特征。 二、课程目标 本课程的目标是使学生掌握环境毒理学的基本知识,熟悉环境毒理学研究的一些基本方法。通过本课程的学习,将使学生了解环境毒理学的基本概念、研究方法和手段;典型污染物的环境毒理学特征;典型污染物的健康风险评价等。将使学生从分子水平到生态系统水平了解环境污染物的毒性作用;了解环境污染物和它们的降解和转化产物,在动植物体内的吸收、分布、排泄等生物转运过程;让学生了解环境污染物对人体毒性作用的发生、发展和消除的各种条件和机理;使学生熟悉环境污染物对人体健康损害的早期观察指标,即如何用灵敏可靠的探测手段,找出环境污染物作用于机体后最初出现的生物学响应;使学生掌握如何定量评定有毒环境污染物对机体的影响,确定其剂量与效应或剂量-反应关系。 三、教学内容和学时分配 第一章环境毒理学概要(2学时) 主要内容:作为一门交叉学科的环境毒理学;环境毒理学的发展历史;环境毒理学与生态管理的关系;环境毒理学与环境法规;课程的基本见解。本章讲述环境毒理学领域的概述和纲要,讲述从毒物被释放到环境,到具体的作用部位,最后对生态系统的影响。将介绍本课程中的主要的专业术语。对毒性测试做简单介绍后,将讲述从微观的分子毒理学到宏观的生态毒理学的一系列发展。 教学要求:了解环境毒理学的基本定义、内涵、研究内容、发展历史、基本框架和基本方法 重点、难点:毒理学的基本定义、内涵、研究内容、发展历史 其他教学环节:实际环境污染问题的讲解 第二章毒性测试方法(2学时) 主要内容:本章将重点介绍毒性试验的基本设计方法和一些实验数据分析的基本方法;剂量效应曲线;阈值和毒物兴奋效应;基于假设检验的分类术语;典型的毒性试验;单种毒性试验设计;限制和替代假设检验;端点的计算常用的方法;计算概率分析的几个程序计算的比较;假设检验;曲线拟合和回归模型与假设检验;多组分毒性试验设计;单因素方法;多元方法,可视化;对多种毒性试验设计导则标准方法总结。 教学要求:了解毒性试验的基本设计方法和一些实验数据分析的基本方法 重点、难点:毒性试验的基本设计方法和一些实验数据分析的基本方法 其他教学环节:课堂讨论,布置家庭作业 第三章毒理学研究方法和典型的毒性试验案例(4学时) 主要内容:本章将讲述动物护理和使用的思考;单一物种的毒性试验:48小时水蚤急性毒性试验,96小时生长藻类毒性试验,水生脊椎动物和无脊椎动物的急性毒性试验,陆生脊椎动物的毒性试验,青蛙胚胎致畸试验;多组分毒性试验。 教学要求:了解几种常规的毒性试验方法 重点、难点:常规的毒性试验方法 其他教学环节:案例探讨和课堂讨论,布置家庭作业 第四章污染物的迁移和转化(4学时) 主要内容:本章将讲述污染物的运移转化机制:对流,扩散,弥散,长距离大气传输;持久性;生物运输;生物降解与转化;多介质箱体模型;平衡;逸度的方法;生物富集和生物放大作用;生物有效性。 教学要求:了解生物富集、生物放大作用、生物有效性等基本过程 重点、难点:生物富集、生物放大作用、生物有效性 其他教学环节:案例探讨和课堂讨论,布置家庭作业 第五章污染物的吸收和作用模式(4学时) 主要内容:本章将讲述损伤过程;大气污染物和植物动物:植物损伤,脊椎动物损伤;作用机制;污染物对有机体的几种典型的作用模式;受体介导的毒性,内分泌干扰;定量构效关系的简单介绍。 教学要求:了解污染物对有机体的几种典型的作用模式;受体介导的毒性,内分泌干扰;定量构效关系 重点、难点:污染物对有机体的几种典型的作用模式;受体介导的毒性,内分泌干扰;定量构效关系 其他教学环节:案例探讨和课堂讨论,布置家庭作业 第六章影响污染物毒性的因素(2学时) 主要内容:本章将讲述影响污染物毒性的因素,包括污染物的理化性质;时间和接触模式;环境因素:温度,湿度,光照强度;污染物的毒性作用;混合物;影响毒性的生物因素:植物,动物,遗传因素,发育因素,疾病,行为因素,性别差异,营养因素,空腹或饥饿,蛋白质,碳水化合物,脂类,维生素。 教学要求:了解影响污染物毒性的几种主要因素 重点、难点:影响污染物毒性的各类主要因素 其他教学环节:案例探讨和课堂讨论,布置家庭作业 第七章气体污染物的环境毒理学(2学时) 主要内容:本章将介绍几种典型气体污染物的环境毒理学,包括:硫氧化物;氮氧化物;臭氧;一氧化碳;它们对植物的影响;对动物的影响;对人类的影响。。 教学要求:了解几种典型气体污染物的环境毒理学 重点、难点:硫氧化物、氮氧化物、臭氧、一氧化碳等对动物和人体的毒性机制 其他教学环节:案例探讨和课堂讨论,布置家庭作业 第八章重金属的环境毒理学(4学时) 主要内容:本章将介绍几种典型重金属的环境毒理学,包括:铅、镉、汞等;它们对植物的影响;对动物的影响;对人类的影响。 教学要求:了解几种典型重金属的环境毒理学 重点、难点:铅、镉、汞等对动物和人体的毒性机制 其他教学环节:案例探讨和课堂讨论,布置家庭作业 第九章生物转化、生物降解和解毒作用(4学时) 主要内容:本章将介绍环境污染物的生物转化和代谢,以及转化和代谢过程的分子和生物化学机制;生物转化的类型;生物转化的机理,微生物降解过程;生物修复。 教学要求:了解几种典型环境污染物的生物转化和代谢,以及转化和代谢过程的分子和生物化学机制 重点、难点:环境污染物的生物转化和代谢,以及转化和代谢过程的分子和生物化学机制 其他教学环节:案例探讨和课堂讨论,布置家庭作业 第十章环境污染物的生态效应:从生物标志物到生物种群(2学时) 主要内容:本章将介绍环境污染物的生态效应:从生物标志物到生物种群;在不同尺度或生物组织层次的生态效应的测量;生物富集/生物转化/生物降解;应激的分子和生理指标;组合和群落指标;对种群规模的影响;斑块环境中的种群影响。 教学要求:从生物标志物到种群等典型层次了解环境污染物的生态效应: 重点、难点:不同层次的污染物生态效应 其他教学环节:案例探讨和课堂讨论,布置家庭作业 第十一章生态风险评价(2学时) 主要内容:本章将介绍污染物的生态风险评价的基础、框架、方法和技术:风险评估的基础;生态风险评价;生态风险评价框架;风险特征;生态风险评价技术。 教学要求:了解生态风险评价的基础、框架、方法和技术 重点、难点:生态风险评价的基础、框架、方法和技术 其他教学环节:案例探讨和课堂讨论,布置家庭作业
四、教材与学习资源
主要教材 1Introduction to Environmental toxicology: Molecular substructures to ecological landscapes 2  Molecular and Biochemical Toxicology, Forth eds, Smart RC and Hodgson E., Wiley, 2008 3  Mechanistic toxicology: the molecular basis of how chemicals disrupt biological targets. Boelsterli, Urs A., Boca Raton : CRC Press, 2007. 参考书籍 毒理学教程,周宗灿,北京大学医学出版社;2006 环境毒理学,孔志明,南京大学出版社,2008 生态毒理学,周启星等,科学出版社,2004 网络学习: USEPA相关网站;WHO相关网站 五、教学策略与方法建议 本课程是一门学科基础课,学生是大三的学生。本课程的目标是使学生了解环境毒理学的基本内容和研究方法。讲授者须深入浅出,生动有趣的把知识传授给学生,既要注重知识的广度和一定的深度,又要让讲授的知识生动、活泼、有趣,发人深省,要求老师除了能把重要的知识点讲清讲透,还要求能引人入胜,具有很大的难度。本课程以课堂授课为主要教学方式,辅以课堂讨论和课堂作业,要求学生在讨论前预先查阅相关文献资料,以培养学生自主思考、总结观点、搜集有用信息并关注前沿问题的能力。 六、考核方式 平时考查结合闭卷考试。其中作业占20%,课堂讨论占20%,期末考试(闭卷)占 60%。平时成绩由课后作业与课堂成绩组成,课后作业:共15次,平均1次/周;课堂成绩:教师布置,学生制作PPT,讲解10分钟,教师点评并给出成绩,考试采用百分制