[科普中國(guó)]-半致死濃度

定義

在動(dòng)物急性毒性實(shí)驗(yàn)中，使受試動(dòng)物半數(shù)死亡的毒性濃度。用LC50表示。半致死濃度，是衡量存在于水中的毒物，對(duì)水生動(dòng)物和存在于空氣中的毒物，對(duì)哺乳動(dòng)物乃至人類毒性大小的重要參數(shù)。半致死濃度是1975年美國(guó)公共衛(wèi)生協(xié)會(huì)、給水工程協(xié)會(huì)和水污染控制聯(lián)合會(huì)首先提出的，建議它代替平均耐受限(TLm)?！捌骄褪芟蕖焙汀鞍胫滤罎舛取笔且饬x相同的兩個(gè)術(shù)語。計(jì)算水生動(dòng)物的LC50，常用直線內(nèi)插法，即根據(jù)不同暴露時(shí)間，以及在等對(duì)數(shù)間距的各個(gè)試驗(yàn)濃度下，測(cè)試動(dòng)物的死亡率，求出不同暴露時(shí)間的LC50值。LC50值，可以對(duì)可能進(jìn)入水體的化合物等進(jìn)行毒性評(píng)價(jià);用應(yīng)用數(shù)學(xué)推算出安全濃度，為制定水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù);檢查廢水處理效果，為制定廢水排放標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù);作為污染源監(jiān)測(cè)和水污染生物評(píng)價(jià)的依據(jù)。不過任何一種毒物對(duì)同一種實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的不同個(gè)體的致死濃度是有差異的，即使采用較嚴(yán)格的統(tǒng)一的方法和實(shí)驗(yàn)條件，仍不能取得完全相同的結(jié)果。這是因?yàn)閯?dòng)物對(duì)毒物作用的敏感性有很大的個(gè)體差異所致。若把這種個(gè)體差異減小到最小程度，也很難用最小致死濃度這個(gè)指標(biāo)來準(zhǔn)確地表明毒物的毒性程度，所以在毒性測(cè)試中，則多采用半致死濃度(LC50)作為毒作用上限的代表值。因?yàn)榘胫滤罎舛龋敲總€(gè)受試動(dòng)物致死濃度的平均值，它受試驗(yàn)動(dòng)物個(gè)體差異影響最小，相對(duì)穩(wěn)定，又有一定的代表性，可以作為較準(zhǔn)確地比較兩種毒物毒性大小的指標(biāo)。 2

概念的形成和發(fā)展1945年美國(guó)學(xué)者提出工業(yè)廢水或化學(xué)物質(zhì)對(duì)淡水魚的急性毒性試驗(yàn)方法，后來發(fā)展成為測(cè)定工業(yè)廢水和其他化學(xué)物質(zhì)對(duì)魚類等水生生物的急性毒性試驗(yàn)方法，以在一定暴露時(shí)間內(nèi)的“平均耐受限”（TLm）表示。TLm是指在急性毒性試驗(yàn)中使受試水生動(dòng)物半數(shù)存活或半數(shù)死亡的毒物濃度。1975年美國(guó)公共衛(wèi)生協(xié)會(huì)、給水工程協(xié)會(huì)和水污染控制聯(lián)合會(huì)提出以半數(shù)致死濃度（LC50）和半數(shù)效應(yīng)濃度 (EC50）代替平均耐受限。平均耐受限和半數(shù)致死濃度是意義相同的兩個(gè)術(shù)語，即TLm等于 LC50。半數(shù)效應(yīng)濃度是在一定暴露時(shí)間內(nèi)使半數(shù)受試水生動(dòng)物產(chǎn)生某一效應(yīng)（如喪失平衡、發(fā)育異常或畸形等）的毒物濃度，用以表示短期暴露的亞致死毒性。由于以LC50和EC50分別表示毒物短期暴露的致死毒性和亞致死毒性較為明確，自70年代中期以來，LC50已逐漸成為水生動(dòng)物急性毒性研究的常用術(shù)語，用TLm者漸少。

環(huán)境中化學(xué)物質(zhì)還對(duì)人類產(chǎn)生毒理學(xué)后果，因此環(huán)境毒理學(xué)還必須闡明化學(xué)物質(zhì)對(duì)哺乳動(dòng)物的毒作用規(guī)律。1927年特里文采用“半數(shù)致死量”（LD50）的概念，并提出劑量－反應(yīng)關(guān)系。由于化學(xué)物質(zhì)的廣泛應(yīng)用，毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)也必須考慮和模擬人暴露或接觸毒物的真實(shí)情況。在環(huán)境毒理學(xué)中，經(jīng)口服，腹腔、靜脈或皮下注入，皮膚染毒方式引起急性中毒的半數(shù)致死量以LD50表示；以吸入的染毒方式引起急性中毒的半數(shù)致死濃度以 LC50表示。但空氣中的物理因素（如核輻射）引起哺乳動(dòng)物半數(shù)死亡的劑量用LD50表示。3

意義和作用在比較各種污染物的毒性，不同種或不同發(fā)育階段的動(dòng)物對(duì)污染物的敏感性以及環(huán)境因素對(duì)毒性影響等方面的研究中，都以LC50為依據(jù)。

水生動(dòng)物的種類不同，對(duì)毒物的感受性有很大差異。如鎘對(duì)金魚的96小時(shí)LC50為2.13毫克/升，而對(duì)一種端足類動(dòng)物則為0.085毫克/升。同一種毒物對(duì)處于不同發(fā)育階段的同一種動(dòng)物的毒性也不同。如鎳對(duì)剛孵化出的鯉魚苗的96小時(shí)LC50為6.10毫克/升，而對(duì)體長(zhǎng)為4～5厘米的鯉魚魚種則為 35.0毫克/升。因此，目前國(guó)內(nèi)外用于研究污染物對(duì)水生動(dòng)物急性毒性試驗(yàn)的動(dòng)物，除魚類以外，還有浮游動(dòng)物、軟體動(dòng)物、甲殼類、環(huán)節(jié)動(dòng)物、棘皮動(dòng)物、水生昆蟲和蠕蟲等。水的溫度、pH值、溶解氧量、硬度、鹽度等環(huán)境因素對(duì)污染物的毒性也有明顯影響，因此報(bào)告某種毒物毒性時(shí)要有環(huán)境因素的記錄。

影響毒物對(duì)哺乳動(dòng)物的毒性的因素很多，而且情況比對(duì)水生動(dòng)物復(fù)雜。如純度為95%以上的八氟異丁烯分別給小鼠吸入染毒和腹腔注入染毒，其試驗(yàn)結(jié)果前者的LC50為2ppm，后者LC50在500毫克/升以上。經(jīng)換算并進(jìn)行比較，前者屬于劇毒類，而后者屬于中等毒類。此外，毒物的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，受試動(dòng)物種類、種系、性別、年齡、體重和健康狀況以及諸如氣溫、氣壓、濕度、季節(jié)等環(huán)境因素也與LC50或LD50有密切關(guān)系。

在水污染控制方面，化學(xué)物質(zhì)對(duì)水生動(dòng)物的LC50值有以下用途：①對(duì)可能進(jìn)入水體的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行毒性過篩，以控制劇毒物質(zhì)的生產(chǎn)和應(yīng)用；②根據(jù) LC50值并運(yùn)用應(yīng)用系數(shù)推算出安全濃度，為制訂水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)；③檢查廢水處理效果，為制訂廢水排放標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)；④作為污染源監(jiān)測(cè)和水污染生物評(píng)價(jià)的依據(jù)。由于新的化學(xué)制品不斷增多，廣泛進(jìn)行水生動(dòng)物的慢性毒性試驗(yàn)受到許多限制，評(píng)定毒物安全濃度的簡(jiǎn)易生物測(cè)試法還不完善，因此 LC50仍然是控制水污染必不可少的生物學(xué)參數(shù)。

哺乳動(dòng)物毒理學(xué)研究已積累了豐富的資料。根據(jù)人類的經(jīng)驗(yàn)和從動(dòng)物實(shí)驗(yàn)獲得的化學(xué)物質(zhì)LD50和LC50值，可以估計(jì)化學(xué)物質(zhì)對(duì)人的可能致死劑量。根據(jù)對(duì)人的可能致死劑量，中國(guó)一般將化學(xué)物質(zhì)的毒性分為劇毒、高毒、中等毒、低毒和微毒等五個(gè)等級(jí)。盡管目前對(duì)毒性分級(jí)的方法、標(biāo)準(zhǔn)以及毒性等級(jí)的用語還不統(tǒng)一，但在新的化學(xué)制品不斷出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用的情況下，測(cè)定化學(xué)物質(zhì)對(duì)哺乳動(dòng)物的LD50和LC50，進(jìn)行毒性分級(jí)，對(duì)于保護(hù)人類環(huán)境和預(yù)防職業(yè)性中毒都有重大意義。

計(jì)算方法及公式計(jì)算方法目前,半數(shù)致死濃度的計(jì)算方法很多，有的計(jì)算簡(jiǎn)便，但結(jié)果粗略；有的計(jì)算復(fù)雜，但結(jié)果較準(zhǔn)確。國(guó)外多采用Litchfied和Wilcoxon的坐標(biāo)紙圖解法。在我國(guó)普遍采用的方法可以歸納為兩類：一類是死亡率－濃度反應(yīng)相關(guān)，要求為正態(tài)分布，其中寇氏法較為常用；另一類是不要求為正態(tài)分布，計(jì)算時(shí)只需作出方程，代入0.5的動(dòng)物死亡概率即可得到 LC50的有概率單位法和線性回歸法。其中最常用的是線性回歸法，也成直線內(nèi)插法。4

計(jì)算毒物對(duì)水生動(dòng)物的 LC50常用直線內(nèi)插法，即根據(jù)不同暴露時(shí)間，以及在等對(duì)數(shù)間距的各個(gè)試驗(yàn)濃度下測(cè)試動(dòng)物的死亡率，求出不同暴露時(shí)間的LC50值。計(jì)算時(shí)必須有使受試動(dòng)物存活半數(shù)以上和半數(shù)以下的各種試驗(yàn)濃度。根據(jù)毒物或廢水試驗(yàn)濃度和受試動(dòng)物的死亡率用半對(duì)數(shù)紙作圖，在死亡率50%處劃一垂線至濃度坐標(biāo)，即可求出不同暴露時(shí)間內(nèi)的LC50。增加試驗(yàn)次數(shù)和適當(dāng)縮小試驗(yàn)濃度間距，可提高LC50值的精確度。運(yùn)用圖解法（Litchfield and Wilcoxon法），可計(jì)算出LC50值的可信限，從而估算出與受試動(dòng)物同類的動(dòng)物死亡50%的毒物濃度范圍。

計(jì)算毒物對(duì)哺乳動(dòng)物的 LD50和LC50，較為簡(jiǎn)便、精確的方法是圖解法。由于染毒方式不同，動(dòng)物的中毒反應(yīng)往往有很大差異。為便于對(duì)吸入染毒和其他方式染毒引起的動(dòng)物急性中毒進(jìn)行比較，可按一定的換算公式將染毒濃度換算成吸入的毒物劑量。

計(jì)算公式在動(dòng)物急性毒性試驗(yàn)中，使受試動(dòng)物半數(shù)死亡的毒物濃度，用LC50表示。使受試動(dòng)物半數(shù)死亡的毒物劑量，稱為半數(shù)致死量，用LD50表示。是衡量存在于水中的毒物對(duì)水生動(dòng)物和存在于空氣中的毒物對(duì)哺乳動(dòng)物乃至人類的毒性大小的重要參數(shù)。在比較各種污染物的毒性、不同種或不同發(fā)育階段的動(dòng)物對(duì)污染物的敏感性以及環(huán)境因素對(duì)毒性影響方面的研究中，都以LC50為依據(jù)。

以濃度的常用對(duì)數(shù)為橫坐標(biāo)，死亡率的概率單位為縱坐標(biāo)，通過回歸方程，將24h、48h和96h的半致死濃度（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- 最大劑量的對(duì)數(shù)； C- 相鄰劑量比值的對(duì)數(shù)； Pi、P(i+1）- 各劑量組的死亡率。LC50的 95%可信限=lg(lgLC50±1.96 SlgLC50），其中 SlgLC50=C{∑[Pi（1- Pi) ]}。4