反應性有機物混合毒性研究

Abstract

本研究針對毒性高於QSARs辛醇-水分布係數模式所代表的有機物，即反應 性有機物質，混合後造成的毒性效應，結合混合毒性理論，進行Microtox 生物毒性試驗。選擇的有機物包含四類作用機制，以探討作用機制在混合 毒性理論的角色，以及所造成的混合毒性效應。先行的單一毒性試驗結果 顯示，有機物質的螢光百分之五十有效抑制濃度(EC50)，與毒性劑量-反 應曲線轉換式斜率具有一定的線性關係；另外比較以常態分布為基礎的 Probit模式，與以受體抑制反應機制為基礎的Weibull模式，兩個毒性劑 量-反應模式，最佳解的chi-square值，優先次數並無差異，顯示理論基 礎不同的這兩種模式，對於反應性有機物，在實 驗的應用適用性上不分 軒輊。 QSARs的反應性有機物質作用機制分類，與混合毒性理論代表混合 毒性作用位址的相似係數，並無一致的相關性；顯示以QSARs毒性物質作 用機制分類，結合混合毒性理論，無法達到預測混合毒性 應的目的。但 另一方面，混合毒性理論中，代表混合毒物的生物毒性劑量-反應分布相 關程度的相關係數，在純種培養下的生物混合毒性相關係數確實是趨向完 全正相關， 即相關係數趨向正一。另一方面，QSARs的反應性有機物質分 類，與混合毒性結果具有一定關係 即同一分類QSARs的有機物混合，混 合毒性相加或減弱，出現毒性加強現象之機率極微小；不同類QSARs的有 機物混合，則有百分之十八的比例出現毒性加強效應。直接從單一毒性試 驗取得的有機物毒性劑量-反應曲線轉換式斜率，則是可能的預測混合毒 性結果因子：當高斜率與低斜率物質混合，或高斜率有機物互相混合，出 現混合毒性加強的可能性非常低；另一方面 混合毒性加強，幾乎只出現 在低斜率有機物互相混合的組別中。在八十八組混合毒性試驗結果中，一 共出現十三組值得注意的混合毒性加強配對；十三組混合毒性加強的配對 中，七組與 malononitrile有關，與甲醛混合後混合毒性單位甚至低至零 點零三，強烈的毒性加劇，顯示malononitrile使混合毒性加強的傾向。 總結而言，本研究對於反應性有機物混合毒性所得到的初步結論，提供了 預測此類有機物混合毒性的準則；同時，由於Microtox試驗與魚毒試驗結 果之間具有良好的相關性，故本研究所累積的Microtox混合毒性數據可應 用在推估毒性混合物對其它生物之毒害。 This project examined the joint toxic effects of reactive organic mixtures using the Microtox bioassay in order to establish the guidelines for predicting the toxicity of organic mixtures. Experimental data were analyzed through statistical model fitting to determine an optimal estimation of model parameters. It was found that the behavior of mixture toxicity for reactive organics was significantly influenced by the following two parameters; the quantitative structure-activity relationships(QSARs) and the slope of the dose-response curve. For chemicals belonged to the same QSAR group, only and antagonism were observed. For organic chemicals from different QSARs group, about 20% of the chance would synergistic joint action be observed. Furthermore, reactive toxicants with a steep dose-response-cureve had a tendency to show antagonistic joint actions when mixed with another toxicant. Synergism was more likely to be observed when dealing with chemicals of small dose-response slopes. The correlation coefficient, ρ, is most likely to be one(+1) for a pure culture of microorganism. Analysis of the similarity coefficient had not reached any conclusion. This shows that the definition of this parameter is too simplified to cope with the complex phenomenon associated with reactive toxicants.