[科普中国]-半致死浓度

定义

在动物急性毒性实验中，使受试动物半数死亡的毒性浓度。用LC50表示。半致死浓度，是衡量存在于水中的毒物，对水生动物和存在于空气中的毒物，对哺乳动物乃至人类毒性大小的重要参数。半致死浓度是1975年美国公共卫生协会、给水工程协会和水污染控制联合会首先提出的，建议它代替平均耐受限(TLm)。“平均耐受限”和“半致死浓度”是意义相同的两个术语。计算水生动物的LC50，常用直线内插法，即根据不同暴露时间，以及在等对数间距的各个试验浓度下，测试动物的死亡率，求出不同暴露时间的LC50值。LC50值，可以对可能进入水体的化合物等进行毒性评价;用应用数学推算出安全浓度，为制定水质标准提供依据;检查废水处理效果，为制定废水排放标准提供依据;作为污染源监测和水污染生物评价的依据。不过任何一种毒物对同一种实验动物的不同个体的致死浓度是有差异的，即使采用较严格的统一的方法和实验条件，仍不能取得完全相同的结果。这是因为动物对毒物作用的敏感性有很大的个体差异所致。若把这种个体差异减小到最小程度，也很难用最小致死浓度这个指标来准确地表明毒物的毒性程度，所以在毒性测试中，则多采用半致死浓度(LC50)作为毒作用上限的代表值。因为半致死浓度，是每个受试动物致死浓度的平均值，它受试验动物个体差异影响最小，相对稳定，又有一定的代表性，可以作为较准确地比较两种毒物毒性大小的指标。 2

概念的形成和发展1945年美国学者提出工业废水或化学物质对淡水鱼的急性毒性试验方法，后来发展成为测定工业废水和其他化学物质对鱼类等水生生物的急性毒性试验方法，以在一定暴露时间内的“平均耐受限”（TLm）表示。TLm是指在急性毒性试验中使受试水生动物半数存活或半数死亡的毒物浓度。1975年美国公共卫生协会、给水工程协会和水污染控制联合会提出以半数致死浓度（LC50）和半数效应浓度 (EC50）代替平均耐受限。平均耐受限和半数致死浓度是意义相同的两个术语，即TLm等于 LC50。半数效应浓度是在一定暴露时间内使半数受试水生动物产生某一效应（如丧失平衡、发育异常或畸形等）的毒物浓度，用以表示短期暴露的亚致死毒性。由于以LC50和EC50分别表示毒物短期暴露的致死毒性和亚致死毒性较为明确，自70年代中期以来，LC50已逐渐成为水生动物急性毒性研究的常用术语，用TLm者渐少。

环境中化学物质还对人类产生毒理学后果，因此环境毒理学还必须阐明化学物质对哺乳动物的毒作用规律。1927年特里文采用“半数致死量”（LD50）的概念，并提出剂量－反应关系。由于化学物质的广泛应用，毒理学实验也必须考虑和模拟人暴露或接触毒物的真实情况。在环境毒理学中，经口服，腹腔、静脉或皮下注入，皮肤染毒方式引起急性中毒的半数致死量以LD50表示；以吸入的染毒方式引起急性中毒的半数致死浓度以 LC50表示。但空气中的物理因素（如核辐射）引起哺乳动物半数死亡的剂量用LD50表示。3

意义和作用在比较各种污染物的毒性，不同种或不同发育阶段的动物对污染物的敏感性以及环境因素对毒性影响等方面的研究中，都以LC50为依据。

水生动物的种类不同，对毒物的感受性有很大差异。如镉对金鱼的96小时LC50为2.13毫克/升，而对一种端足类动物则为0.085毫克/升。同一种毒物对处于不同发育阶段的同一种动物的毒性也不同。如镍对刚孵化出的鲤鱼苗的96小时LC50为6.10毫克/升，而对体长为4～5厘米的鲤鱼鱼种则为 35.0毫克/升。因此，目前国内外用于研究污染物对水生动物急性毒性试验的动物，除鱼类以外，还有浮游动物、软体动物、甲壳类、环节动物、棘皮动物、水生昆虫和蠕虫等。水的温度、pH值、溶解氧量、硬度、盐度等环境因素对污染物的毒性也有明显影响，因此报告某种毒物毒性时要有环境因素的记录。

影响毒物对哺乳动物的毒性的因素很多，而且情况比对水生动物复杂。如纯度为95%以上的八氟异丁烯分别给小鼠吸入染毒和腹腔注入染毒，其试验结果前者的LC50为2ppm，后者LC50在500毫克/升以上。经换算并进行比较，前者属于剧毒类，而后者属于中等毒类。此外，毒物的化学结构和性质，受试动物种类、种系、性别、年龄、体重和健康状况以及诸如气温、气压、湿度、季节等环境因素也与LC50或LD50有密切关系。

在水污染控制方面，化学物质对水生动物的LC50值有以下用途：①对可能进入水体的化学物质进行毒性过筛，以控制剧毒物质的生产和应用；②根据 LC50值并运用应用系数推算出安全浓度，为制订水质标准提供依据；③检查废水处理效果，为制订废水排放标准提供依据；④作为污染源监测和水污染生物评价的依据。由于新的化学制品不断增多，广泛进行水生动物的慢性毒性试验受到许多限制，评定毒物安全浓度的简易生物测试法还不完善，因此 LC50仍然是控制水污染必不可少的生物学参数。

哺乳动物毒理学研究已积累了丰富的资料。根据人类的经验和从动物实验获得的化学物质LD50和LC50值，可以估计化学物质对人的可能致死剂量。根据对人的可能致死剂量，中国一般将化学物质的毒性分为剧毒、高毒、中等毒、低毒和微毒等五个等级。尽管目前对毒性分级的方法、标准以及毒性等级的用语还不统一，但在新的化学制品不断出现和广泛应用的情况下，测定化学物质对哺乳动物的LD50和LC50，进行毒性分级，对于保护人类环境和预防职业性中毒都有重大意义。

计算方法及公式计算方法目前,半数致死浓度的计算方法很多，有的计算简便，但结果粗略；有的计算复杂，但结果较准确。国外多采用Litchfied和Wilcoxon的坐标纸图解法。在我国普遍采用的方法可以归纳为两类：一类是死亡率－浓度反应相关，要求为正态分布，其中寇氏法较为常用；另一类是不要求为正态分布，计算时只需作出方程，代入0.5的动物死亡概率即可得到 LC50的有概率单位法和线性回归法。其中最常用的是线性回归法，也成直线内插法。4

计算毒物对水生动物的 LC50常用直线内插法，即根据不同暴露时间，以及在等对数间距的各个试验浓度下测试动物的死亡率，求出不同暴露时间的LC50值。计算时必须有使受试动物存活半数以上和半数以下的各种试验浓度。根据毒物或废水试验浓度和受试动物的死亡率用半对数纸作图，在死亡率50%处划一垂线至浓度坐标，即可求出不同暴露时间内的LC50。增加试验次数和适当缩小试验浓度间距，可提高LC50值的精确度。运用图解法（Litchfield and Wilcoxon法），可计算出LC50值的可信限，从而估算出与受试动物同类的动物死亡50%的毒物浓度范围。

计算毒物对哺乳动物的 LD50和LC50，较为简便、精确的方法是图解法。由于染毒方式不同，动物的中毒反应往往有很大差异。为便于对吸入染毒和其他方式染毒引起的动物急性中毒进行比较，可按一定的换算公式将染毒浓度换算成吸入的毒物剂量。

计算公式在动物急性毒性试验中，使受试动物半数死亡的毒物浓度，用LC50表示。使受试动物半数死亡的毒物剂量，称为半数致死量，用LD50表示。是衡量存在于水中的毒物对水生动物和存在于空气中的毒物对哺乳动物乃至人类的毒性大小的重要参数。在比较各种污染物的毒性、不同种或不同发育阶段的动物对污染物的敏感性以及环境因素对毒性影响方面的研究中，都以LC50为依据。

以浓度的常用对数为横坐标，死亡率的概率单位为纵坐标，通过回归方程，将24h、48h和96h的半致死浓度（LC50）和95%的置信限采用寇氏法（Karber 氏法）求得：

lg LC50=XK- C∑[Pi + P(i+1）]

式中： XK- 最大剂量的对数； C- 相邻剂量比值的对数； Pi、P(i+1）- 各剂量组的死亡率。LC50的 95%可信限=lg(lgLC50±1.96 SlgLC50），其中 SlgLC50=C{∑[Pi（1- Pi) ]}。4