半致死濃度

在動物急性毒性試驗中，使受試動物半數死亡的毒物濃度，用LC50表示。使受試動物半數死亡的毒物劑量，稱為半數致死量，用LD50表示。是衡量存在於水中的毒物對水生動物和存在於空氣中的毒物對哺乳動物乃至人類的毒性大小的重要參數。在比較各種污染物的毒性、不同種或不同發育階段的動物對污染物的敏感性以及環境因素對毒性影響方面的研究中，都以LC50為依據。

基本介紹

• 中文名：半致死濃度
• 外文名：lethal concentration 50%  
• 提出時間：1975
• 計算方法：常用直線內插法
• 意義相同術語：平均耐受限
• 學科：藥理學、微生物學、毒理學

定義

在動物急性毒性實驗中，使受試動物半數死亡的毒性濃度。用LC50表示。半致死濃度，是衡量存在於水中的毒物，對水生動物和存在於空氣中的毒物，對哺乳動物乃至人類毒性大小的重要參數。半致死濃度是1975年美國公共衛生協會、給水工程協會和水污染控制聯合會首先提出的，建議它代替平均耐受限(TLm)。“平均耐受限”和“半致死濃度”是意義相同的兩個術語。計算水生動物的LC50，常用直線內插法，即根據不同暴露時間，以及在等對數間距的各個試驗濃度下，測試動物的死亡率，求出不同暴露時間的LC50值。LC50值，可以對可能進入水體的化合物等進行毒性評價;用套用數學推算出安全濃度，為制定水質標準提供依據;檢查廢水處理效果，為制定廢水排放標準提供依據;作為污染源監測和水污染生物評價的依據。不過任何一種毒物對同一種實驗動物的不同個體的致死濃度是有差異的，即使採用較嚴格的統一的方法和實驗條件，仍不能取得完全相同的結果。這是因為動物對毒物作用的敏感性有很大的個體差異所致。若把這種個體差異減小到最小程度，也很難用最小致死濃度這個指標來準確地表明毒物的毒性程度，所以在毒性測試中，則多採用半致死濃度(LC50)作為毒作用上限的代表值。因為半致死濃度，是每個受試動物致死濃度的平均值，它受試驗動物個體差異影響最小，相對穩定，又有一定的代表性，可以作為較準確地比較兩種毒物毒性大小的指標。

概念的形成和發展

1945年美國學者提出工業廢水或化學物質對淡水魚的急性毒性試驗方法，後來發展成為測定工業廢水和其他化學物質對魚類等水生生物的急性毒性試驗方法，以在一定暴露時間內的“平均耐受限”（TLm）表示。TLm是指在急性毒性試驗中使受試水生動物半數存活或半數死亡的毒物濃度。1975年美國公共衛生協會、給水工程協會和水污染控制聯合會提出以半數致死濃度（LC50）和半數效應濃度 (EC50）代替平均耐受限。平均耐受限和半數致死濃度是意義相同的兩個術語，即TLm等於 LC50。半數效應濃度是在一定暴露時間內使半數受試水生動物產生某一效應（如喪失平衡、發育異常或畸形等）的毒物濃度，用以表示短期暴露的亞致死毒性。由於以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已逐漸成為水生動物急性毒性研究的常用術語，用TLm者漸少。

環境中化學物質還對人類產生毒理學後果，因此環境毒理學還必須闡明化學物質對哺乳動物的毒作用規律。1927年特里文採用“半數致死量”（LD50）的概念，並提出劑量－反應關係。由於化學物質的廣泛套用，毒理學實驗也必須考慮和模擬人暴露或接觸毒物的真實情況。在環境毒理學中，經口服，腹腔、靜脈或皮下注入，皮膚染毒方式引起急性中毒的半數致死量以LD50表示；以吸入的染毒方式引起急性中毒的半數致死濃度以 LC50表示。但空氣中的物理因素（如核輻射）引起哺乳動物半數死亡的劑量用LD50表示。

意義和作用

在比較各種污染物的毒性，不同種或不同發育階段的動物對污染物的敏感性以及環境因素對毒性影響等方面的研究中，都以LC50為依據。

水生動物的種類不同，對毒物的感受性有很大差異。如鎘對金魚的96小時LC50為2.13毫克/升，而對一種端足類動物則為0.085毫克/升。同一種毒物對處於不同發育階段的同一種動物的毒性也不同。如鎳對剛孵化出的鯉魚苗的96小時LC50為6.10毫克/升，而對體長為4～5厘米的鯉魚魚種則為 35.0毫克/升。因此，目前國內外用於研究污染物對水生動物急性毒性試驗的動物，除魚類以外，還有浮遊動物、軟體動物、甲殼類、環節動物、棘皮動物、水生昆蟲和蠕蟲等。水的溫度、pH值、溶解氧量、硬度、鹽度等環境因素對污染物的毒性也有明顯影響，因此報告某種毒物毒性時要有環境因素的記錄。

影響毒物對哺乳動物的毒性的因素很多，而且情況比對水生動物複雜。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，其試驗結果前者的LC50為2ppm，後者LC50在500毫克/升以上。經換算並進行比較，前者屬於劇毒類，而後者屬於中等毒類。此外，毒物的化學結構和性質，受試動物種類、種系、性別、年齡、體重和健康狀況以及諸如氣溫、氣壓、濕度、季節等環境因素也與LC50或LD50有密切關係。

在水污染控制方面，化學物質對水生動物的LC50值有以下用途：①對可能進入水體的化學物質進行毒性過篩，以控制劇毒物質的生產和套用；②根據 LC50值並運用套用係數推算出安全濃度，為制訂水質標準提供依據；③檢查廢水處理效果，為制訂廢水排放標準提供依據；④作為污染源監測和水污染生物評價的依據。由於新的化學製品不斷增多，廣泛進行水生動物的慢性毒性試驗受到許多限制，評定毒物安全濃度的簡易生物測試法還不完善，因此 LC50仍然是控制水污染必不可少的生物學參數。

哺乳動物毒理學研究已積累了豐富的資料。根據人類的經驗和從動物實驗獲得的化學物質LD50和LC50值，可以估計化學物質對人的可能致死劑量。根據對人的可能致死劑量，中國一般將化學物質的毒性分為劇毒、高毒、中等毒、低毒和微毒等五個等級。儘管目前對毒性分級的方法、標準以及毒性等級的用語還不統一，但在新的化學製品不斷出現和廣泛套用的情況下，測定化學物質對哺乳動物的LD50和LC50，進行毒性分級，對於保護人類環境和預防職業性中毒都有重大意義。

計算方法及公式

計算方法

目前,半數致死濃度的計算方法很多，有的計算簡便，但結果粗略；有的計算複雜，但結果較準確。國外多採用Litchfied和Wilcoxon的坐標紙圖解法。在我國普遍採用的方法可以歸納為兩類：一類是死亡率－濃度反應相關，要求為常態分配，其中寇氏法較為常用；另一類是不要求為常態分配，計算時只需作出方程，代入0.5的動物死亡機率即可得到 LC50的有機率單位法和線性回歸法。其中最常用的是線性回歸法，也成直線內插法。

計算毒物對水生動物的 LC50常用直線內插法，即根據不同暴露時間，以及在等對數間距的各個試驗濃度下測試動物的死亡率，求出不同暴露時間的LC50值。計算時必須有使受試動物存活半數以上和半數以下的各種試驗濃度。根據毒物或廢水試驗濃度和受試動物的死亡率用半對數紙作圖，在死亡率50%處劃一垂線至濃度坐標，即可求出不同暴露時間內的LC50。增加試驗次數和適當縮小試驗濃度間距，可提高LC50值的精確度。運用圖解法（Litchfield and Wilcoxon法），可計算出LC50值的可信限，從而估算出與受試動物同類的動物死亡50%的毒物濃度範圍。

計算毒物對哺乳動物的 LD50和LC50，較為簡便、精確的方法是圖解法。由於染毒方式不同，動物的中毒反應往往有很大差異。為便於對吸入染毒和其他方式染毒引起的動物急性中毒進行比較，可按一定的換算公式將染毒濃度換算成吸入的毒物劑量。

計算公式

在動物急性毒性試驗中，使受試動物半數死亡的毒物濃度，用LC50表示。使受試動物半數死亡的毒物劑量，稱為半數致死量，用LD50表示。是衡量存在於水中的毒物對水生動物和存在於空氣中的毒物對哺乳動物乃至人類的毒性大小的重要參數。在比較各種污染物的毒性、不同種或不同發育階段的動物對污染物的敏感性以及環境因素對毒性影響方面的研究中，都以LC50為依據。

以濃度的常用對數為橫坐標，死亡率的機率單位為縱坐標，通過回歸方程，將24h、48h和96h的半致死濃度（LC50）和95%的置信限採用寇氏法（Karber 氏法）求得：

lg LC50=XK- C∑[Pi + P(i+1）]

式中： XK- 最大劑量的對數； C- 相鄰劑量比值的對數； 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) ]}。