[科普中国]-敏感性比率SR-

影响有机物毒性作用机理分类的因素

众所周知，不同的生物有机体对某一化学物质具有不同的适应能力或敏感度。因此物种对有机物敏感性的不同会影响有机污染物毒性作用机制的判别。此外，有机化合物的生物富集、离子化率也是影响毒性作用机理判别的主要因素。

物种敏感性有机污染物对生物的毒性作用是个复杂的过程，不同生物的生理组织结构差异和毒性作用靶位不同，都会导致不同物种对不同类型的有机物具有不同的敏感度。因此探讨有机污染物对不同生物的敏感度，研究有机污染物对不同敏感度生物毒性机理的判别标准，有助于我们深入了解有机污染物对生物的毒性作用机理，为有机污染物对生物毒性的预测和安全性评价提供科学依据1。

物种对化合物的敏感性受到有机体生理结构、毒性实验标准和暴露时间、毒性效应参数以及生命体在不同生命周期敏感性等因素的影响。不同的生物有机体对某一化学物质具有不同的适应能力或敏感度。通过研究不同类型的有机污染物的敏感度发现，一些类别的有机物对绿藻的敏感度高于其对鱼、大型溞及其它生物的敏感度，还有一些类别的有机物对大型溞的毒性敏感度要高于其对绿藻和鱼的敏感度。通过研究苯胺类化合物和腈类化合物对各种水生生物的毒性敏感度发现，各种水生生物对苯胺类化合物的敏感度存在显著差异，大型溞和发光菌的敏感性较高，鱼和梨形四膜虫的敏感性较低；而对腈类化合物的毒性敏感度则是鱼和梨形四膜虫敏感高，大型溞和发光菌敏感性低。以上研究结果表明不同性质的化合物对不同生物的敏感度可能具有显著的差异，这种差异产生的原因，一方面是由于不同物种间生理特征的差异，导致有机体生物富集能力不同引起的，另一方面则是由于有机物毒性作用机制不同引起的，有机污染物与不同的生物发生毒性作用的靶位不同。因此，应用有机污染物对鱼的毒性比率临界值研究有机污染物对其它不同敏感度生物的毒性机理时，必然会产生一定的偏差。

目前，人们广泛地利用敏感性比率（Sensitivity ratio，SR）（logTR=1）判别生物受有机污染物毒性的敏感性。理论上，有机污染物对不同生物的logTR临界值取决于有机物对该生物的敏感度。基线毒性化合物、弱惰性毒性化合物和反应性毒性化合物（包含特殊作用反应性化合物）对三种不同敏感性生物的毒性比率logTR的分布可用图1描述。

其中黑实线为中等敏感性生物、绿虚线为高敏感性生物、蓝点线为低敏感性生物。对于不同毒性机理类型的化合物来说，高敏感性生物的logTR分布幅度要宽于低敏感性生物，另外高敏感性生物的反应性化合物和弱惰性化合物logTR平均值（即最高点logTR值）要大于低敏感性生物logTR平均值。如果对不同敏感性生物统一用logTR=1作为过剩毒性临界值，从logTR=1与三种敏感性生物的基线毒性化合物logTR交叉点（三个红色交点）可以看出，对于高敏感性生物，一些基线毒性化合物的logTR值将高于1，将被误判为反应性化合物；反之，对于低敏感性生物，一些反应性化合物logTR值将低于1，将被误判为基线毒性化合物。

针对不同敏感性生物的毒性，区分化合物毒性作用机理的最理想的方法是根据生物的敏感性的不同，找出不同的毒性比率临界值（高敏感性生物的临界值logTR将大于1，低敏感性生物的临界值logTR将小于1）来判别化合物的毒性作用机理。但对于不同敏感性生物的毒性机理临界值的研究目前国内外文献还没有报道。

生物富集作用生物富集是指有机化合物通过非吞食的方式从周围环境（水、土壤和大气）蓄积，使其在机体内的浓度超过周围环境中的浓度的现象。常用的水生生物毒性测试的物种是绿藻、大型溞、鱼、梨形四膜虫和发光菌，鱼是高等水生生物具有复杂的细胞器和脂质含量丰富的皮肤，大型溞是水生生物，梨形四膜虫是一种单细胞真核生物，绿藻是真核生物，发光菌是原核生物。这几种生物的生理结构有明显的差异，对化合物的生物富集能力也不同。通过研究苯甲酸类化合物对鱼、大型溞和发光菌的毒性发现，各种水生生物对苯甲酸类化合物的毒性存在显著差异，发光菌的毒性较大，大型溞和鱼类的毒性较低，引入表征有机生物富集能力的logKOW和表征化合物与受体反应能力的Elumo后，各物种的毒性的相关性明显提高。该结果表明有机体对化合物的生物富集能力和有机物与受体之间的毒性作用方式共同影响着化合物的毒性效应。因此，研究有机污染物生物富集能力，阐明物质在生态系统内的迁移和转化规律，有助于评价和判别化合物进入机体内后的毒性作用机制。

离子化对可离子化有机污染物，离子化率是一个影响生物毒性的重要因素。有机弱酸或有机弱碱等可离子化有机污染物，在水中以非离子态和离子态两种形态存在。目前研究结果表明，这两种形态对水生生物的毒性贡献不同，水生生物对可离子化化合物两种形态的吸收速率不同，与离子态相比，有机体对非离子态的吸收速率较大，非离子态易于被有机体吸收，对毒性的贡献比较大。因此，可离子化有机污染物的离子化率对化合物的毒性有很大的影响。可离子化有机物的水生生物毒性随pH的变化规律也证明了这一点，酸性有机物的离子化率随pH的增大而增大，而毒性随pH的增大而减小；碱性有机物的离子化率随pH的增大而减小，而毒性随pH的增大而增大。苯酚和苯胺类化合物是有机化工的基本原料，取代苯甲酸类化合物是一类重要的植物生长调节剂被广泛应用在农业生产中，这些物质大量地进入到水体中，对生物体造成较强的毒害作用。因此，基于苯酚、苯胺和苯甲酸等可离子化有机污染物，研究pH对可离子化有机污染物毒性的影响，有助于探明可离子化有机污染物的毒性作用机制，对环境毒理学和风险评价具有重要的意义2。