Chương 1 GIỚI THIỆU

Độc chất học môi trường nghiên cứu các ảnh hưởng của độc chất môi trường lên sức khỏe và môi trường. Độc chất môi trường là các tác nhân được phóng thích vào môi trường sống có thể gây ra các tác động có hại lên sức khỏe sinh vật bao gồm con người, động vật và cây cối. Việc nghiên cứu độc chất học môi trường xuất phát từ hai quan điểm : (a) sự tồn tại của con người phụ thuộc vào tình trạng của các loài khác và sự hiện diện của không khí sạch, nước sạch và thực phẩm an toàn và (b) các hóa chất do con người tạo ra và hóa chất có trong tự nhiên có thể gây ra các tác động có hại lên sinh vật và các quy trình sinh thái. Như vậy, độc chất học môi trường nghiên cứu cách thức các độc chất môi trường, thông qua sự tương tác với con người, động vật và cây cối, có thể ảnh hưởng đến sức khỏe của các đối tượng trên.

Chương 1

GIỚI THIỆU

1.1 ĐỘC CHẤT HỌC MÔI TRƯỜNG

Độc chất học môi trường nghiên cứu các ảnh hưởng của độc chất môi trường lên sức khỏe và môi trường Độc chất môi trường là các tác nhân được phóng thích vào môi trường sống có thể gây ra các tác động có hại lên sức khỏe sinh vật bao gồm con người, động vật và cây cối Việc nghiên cứu độc chất học môi trường xuất phát từ hai quan điểm : (a) sự tồn tại của con người phụ thuộc vào tình trạng của các loài khác và sự hiện diện của không khí sạch, nước sạch và thực phẩm an toàn và (b) các hóa chất do con người tạo ra và hóa chất có trong tự nhiên có thể gây ra các tác động có hại lên sinh vật và các quy trình sinh thái Như vậy, độc chất học môi trường nghiên cứu cách thức các độc chất môi trường, thông qua sự tương tác với con người, động vật và cây cối, có thể ảnh hưởng đến sức khỏe của các đối tượng trên.

1.2 QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA ĐỘC CHẤT HỌC MÔITRƯỜNG TRONG NHỮNG NĂM GẦN ĐÂY

Từ sau chiến tranh thế giới lần II, sự phát triển kinh tế và công nghiệp diễn ra một cách mạnh mẽ Một ví dụ là sự phát triển công nghiệp hóa chất dẫn đến sự ra đời của nhiều sản phẩm hóa chất Một trong những ứng dụng của các sản phẩm loại này hiện đang được sử dụng rộng rãi trên thế giới là phân bón (hình 1.1), tiếp đến là hóa chất diệt côn trùng và hóa chất diệt cỏ Các loại sản phẩm này cùng với sự phát triển các loại cây lương thực năng suất cao dẫn đến sự gia tăng đáng kể trong sản xuất lương thực trên toàn cầu Nhiều quốc gia trước kia thiếu lương thực như Trung Quốc và Ấn Độ nay đã có thể cung cấp đủ lương thực cho nhu cầu nội địa Thậm chí một số nước trước đây phải nhập lương thực

thì nay đã có thể xuất khẩu Thành tựu nổi bật này được gọi là Cuộc Cách Mạng Xanh.Cha đẻ của Cuộc Cách Mạng Xanh, Norman Borlaug đã nhận giải Nobel vào năm 1972

cho những công hiến của ông trong ngành sản xuất lương thực toàn cầu

Sự gia tăng đáng kể sản xuất lương thực cùng với những tiến bộ kỹ thuật và sự gia tăng đầu ra công nghiệp dẫn đến sự bùng nổ kinh tế toàn cầu Nhiều nước có GNP tăng mạnh Sự phát triển kinh tế cùng với những tiến bộ về y học và khoa học kỹ thuật, giúp cải thiện sức khỏe cộng đồng Ví dụ, tuổi thọ và tỷ suất tử vong trẻ sơ sinh, là những chỉ số dùng để đo lường sức khỏe chung dân số, đã và đang tăng lên Trong vòng 50 năm qua, tỷ suất tử vong chung ở mọi lứa tuổi của người Châu Mỹ đã giảm rỏ rệt Trong năm 2001, kỳ vọng sống khi sinh của toàn bộ sân số được tính dựa trên các số liệu nền tăng từ 75.4 tuổi vào năm 1990 lên đến mức kỷ lục là 77.2 tuổi vào năm 2001 Trong thế kỷ 20, kỳ vọng sống khi sinh tăng từ 48 lên 74 tuổi đối với nam và từ 51 đến 79 tuổi đối với nữ Tương tự, trong năm 2000 tỷ suất tử vong trẻ sơ sinh đã giảm xuống mức kỷ lục là 6.9 trẻ

chết/1000 trẻ sinh sống Từ năm 1950 đến 2000, tỷ suất tử vong trẻ sơ sinh giảm xuống khoảng 75%.

Trên toàn thế giới, tuổi thọ đã gia tăng trung bình 65 tuổi và tỷ suất chết giảm, đặc biệt ở trẻ em Ở những nước giàu có nhất, tuổi thọ trung bình tăng từ 67 vào năm 1950 lên đến 77 vào năm 2000 Tại các nước ít phát triển hơn, tuổi thọ tăng từ 40 lên 64 (hình 1.2) Ví dụ, tại Brazil từ năm 1940 đến 1980 tỷ lệ tử vong giảm từ 18/1000 xuống còn 6/1000, và kỳ vọng sống khi sinh tăng lên 20 tuổi trong cùng thời khoảng.

1.3 Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG VÀ CÁC ĐẠO LUẬT

Trong khi nhiều người đang tận hưởng những lợi ích do kỹ thuật, sự bùng nổ kinh tế và các chuẩn mực sống cao cấp mang lại, các nhà khoa học và người dân ngày càng nhận thức được sự phát triển tột bậc này có thể phải trả giá Thật vậy, người ta ngày càng quan tâm đến các tác động của biến đổi môi trường đi kèm với phát triển tại một số khu vực Một trong những mối quan tâm đó là tác động lên sức khỏe môi trường Đầu thập niên 50 đến 60, nhiều cư dân thành thị sống tại các khu vực có nhà máy công nghiệp bắt đầu nhận thấy những biến đổi không mong muốn xuất hiện trong môi trường, đặc biệt chất lượng không khí và nước giảm sút Hàng loạt các nghiên cứu thực địa và thực nghiệm đã được tiến hành và kết quả cho thấy mức độ nghiêm trọng của các vấn đề ô nhiễm môi trường Cuối cùng người ta cũng nhận thấy rằng phải hạn chế sự suy giảm môi trường và bảo vệ sức khỏe con người khỏi các tác động có hại của ô nhiễm môi trường.

Từ nhận thức trên, nhiều nước, nhất là các nước phát triển, đã ban hành các chính sách quốc gia mới về môi trường Tại Mỹ, Dự Luật Chính Sách Môi Trường Quốc Gia (EMP) được phê duyệt thành luật vào ngày 1 tháng 1 năm 1970 Cùng lúc đó Ủy Ban Chất Lượng Môi Trường cũng được thành lập có trách nhiệm nghiên cứu tình trạng môi trường quốc gia thường quy Trong cùng năm đó, Cơ Quan Bảo Vệ Môi Trường (EPA) được thành lập phụ trách các chương trình môi trường tại Mỹ Người ta ngày càng nhận thức được các tác hại của ô nhiễm môi trường lên sự sống đặc biệt lên con người và điều này đưa đến các đạo luật và quy định trên toàn thế giới Tại Mỹ, dự luật Không Khí Sạch đầu tiên được soạn thảo vào năm 1970 và được bổ sung đến ba lần vào các năm 1974, 1977, và 1990 Đạo luật này là sự tổng hợp của các tiêu chuẩn chất lượng không khí và các điều lệ an toàn trong đó những người nhạy cảm nhất sẽ không phải chịu bất kỳ tác động có hại nào

Vào năm 1971, EPA xác định 6 dạng chất ô nhiễm làm tiêu chuẩn chất lượng không khí Những chất này bao gồm:

Các chất này ảnh hưởng đến bệnh lý và tử vong ở con người và có tác động có hại lên tầm nhìn, vật liệu, thực vật và các yếu tố khác liên quan đến sức khỏe con người EPA cũng lần đầu tiên xác định rằng chính phủ liên bang phải quyết định các kỹ thuật tốt nhất hiện có phải sử dụng để đạt được các chuẩn hoạt động đối với các nhà máy công nghiệp,

các công ty sản xuất động cơ tự động hóa, và các nguồn ô nhiễm không khí khác Năm 1990 đạo luật trên bổ sung chương trình “chương trình nghiên cứu, thử nghiệm và phát triển các phương pháp lấy mẫu, đo lường, giám sát, phân tích và lập mô hình các chất ô nhiễm không khí”.

Một vài đạo luật kiểm soát ô nhiễm nước cũng được thông qua tại Mỹ từ năm 1948; tuy nhiên bộ luật chính vẫn chưa được thành lập cho đến khi luật Kiểm Soát Ô Nhiễm Nước Liên Bang được thông qua vào năm 1972 Việc ban hành đạo luật này nhằm đáp lại mối quan tâm ngày càng sâu sắc của người dân về môi trường vào cuối thập niên 60 Đạo luật này yêu cầu xác định các mức tối thiểu gây ảnh hưởng tức là mức tổi thiểu các loại vật chất có thể được thải vào nước từ các nhà máy, hệ thống cống thải và các nguồn gây ô nhiễm khác Ngoài việc quy định giám sát nước, đạo luật còn đề cập đến vấn đề làm giảm và loại bỏ các chất ô nhiễm nước Kết quả của các nổ lực trên là đạo luật Nước Uống An Toàn được phê chuẩn tại Mỹ vào năm 1974 Đây là đạo luật đầu tiên đề cập đến việc chuẩn hóa chất lượng nước trên toàn nước Mỹ.

Đạo Luật Kiểm Soát Độc Chất (TOSCA) (PL 94-469) được thông qua năm 1977 đưa ra những quy định về “các chất hóa học và hợp chất gây ra các rủi ro tổn thương lớn sức khỏe hay môi trường Đạo luật này đặc biệt ở chỗ nó cho phép EPA có quyền phán xét một hóa chất mới ngay từ đầu là gây hại cho đến chất đó chứng minh được không gây hại lên sức khỏe con người EPA được thành lập để đánh giá các rủi ro do các hóa chất cũ gây ra, trong khi đó ngành công nghiệp hóa chất phải chịu trách nhiệm đánh giá ảnh hưởng của các hóa chất mới lên sức khỏe con người và môi trường Kết quả của đạo luật trên là một nỗ lực lớn nhằm xây dựng các phương pháp đánh giá độc tính, dự đoán tác động môi trường, theo dõi ảnh hưởng và giảm nhẹ thiên tai.

1.4 TẦM QUAN TRỌNG CỦA ĐỘC CHẤT HỌC MÔI TRƯỜNG

Lĩnh vực độc chất học môi trường được chia làm hai nhánh: các quy định và nghiên cứu Các quy định nhằm đảm bảo các test chuẩn hóa phải nhanh và mang tính kinh tế, kết quả có thể áp dụng trên diện rộng Điều này có thể dẫn đến các viễn cảnh đơn giản hóa chẵng hạn, một test kiểm tra tỷ lệ tử vong truyền thống chỉ có thể sử dụng một test chủng loại và một test hợp chất Tuy nhiên, các nghiên cứu độc chất giúp tiết lộ nhiều thông tin quan trọng về mối tương tác phức tạp giữa các cá thể sinh vật, các loài, các quá trình vật lý, các yếu tố môi trường và các hóa chất do nhiều hoạt động của con người thải ra

Một giải pháp mang tính toàn diện đã được phát triển bởi EPA dưới dạng “đánh giá rủi ro” Giải pháp này kết hợp các thông tin khoa học và các mối quan tâm về kinh tế và xã hội, dùng để đánh giá hậu quả tiềm tàng của các tác nhân gây stress ở người lên môi trường Kết quả của đánh giá rủi ro thường là đưa ra một mô hình dự đoán ảnh hưởng lâu dài của một độc chất lên các yếu tố môi trường Tuy nhiên các mô hình được lập ra có thể đúng trong trường hợp này nhưng không đúng trong trường hợp khác vì mỗi trường hợp có các đặc tính khác biệt Vì vậy, thách thức hiện nay của ngành độc chất học môi trường là làm sao phải xác định được các nguyên tắc chung để từ đó cho phép loại suy và dự đoán ảnh hưởng của độc chất lên môi trường

Độc Chất Học Môi Trường phát xuất từ ngành dược học hay độc chất học Các phương pháp truyền thống dùng để thử nghiệm phụ thuộc nhiều vào các động vật thí nghiệm và phương pháp cận lâm sàng trong việc xác định độc tính tương đối của các hợp chất nghiên cứu Thay vì sử dụng các thử nghiệm, độc chất sinh thái học quan tâm đến một loạt các vấn đề phức tạp như: Các chất ô nhiểm chuyển hóa như thế nào sau khi được

thải vào môi trường? Các sinh vật tiếp xúc với các chất ô nhiễm như thế nào và các thay đổi thể chất tác động đến động lực dân số và cấu trúc môi trường ra sao? Các sinh vật không tiếp xúc với chất ô nhiễm sẽ có tác động gián tiếp nào nếu con mồi, kẻ săn mồi hay đối thủ cạnh tranh của chúng nhiễm phải các chất ô nhiễm đó? Tác động của nhiều hợp chất so với một hợp chất khác nhau như thế nào? Các câu hỏi vượt quá phạm vi của các test thí nghiệm chỉ trên một sinh vật và một phân tử Các tác động độc chất sinh thái sẽ được làm sáng tỏ thông qua một loạt các quan sát thực nghiệm kéo dài và sử dụng các thí nghiệm cũng như các mô hình.

Các công cụ được sử dụng trong Độc Chất Học Môi Trường bao gồm các thử nghiệm sinh hóa, ví dụ các thử nghiệm sinh hóa được sử dụng trong nghiên cứu tăng trưởng, tử vong, sinh sản, tốc độ chuyển hóa, sử dụng enzym của cá thể Các quan sát thực địa, bao gồm quan sát mật độ tập trung độc chất tại mô, đếm số lượng chủng và mật độ dân số, và động lực dân số cũng rất quan trọng Các thử nghiệm thực địa ví dụ kiểm soát theo dõi sinh vật thí nghiệm trong môi trường ô nhiễm và môi trường giả định đều có tác dụng hỗ trợ trong việc xây dựng và kiểm tra các lý thuyết Các dữ liệu thu được cuối cùng sẽ được đưa vào các mô hình lý thuyết-những mô hình này sẽ giúp dự đoán theo thuật toán mức tích lũy sinh học hay khả năng tồn tại của sinh vật thí nghiệm Mục đích của test này là cung cấp các kiến thức nền tảng liên quan đến đáp ứng sinh học của các sinh vật đối với chất ô nhiễm Các sinh vật thường bị nhiễm độc tực tiếp, sau đó có thể gây ra các ảnh hưởng gián tiếp chẳng hạn như ảnh hưởng của quần thể con mồi bị nhiễm độc lên động vật săn mồi Khi đã hiểu rõ hoàn toàn bản chất của các chất ô nhiễm chính trong môi trường và các tác động sinh học của chúng, nhà độc chất học môi trường có thể sử dụng các công cụ cơ bản để tiến hành nghiên cứu kết hợp với các khía cạnh khác trong độc chất học môi trường.

Độc chất học môi trường là một môn khoa học liên quan đến nhiều ngành học trong đó chú trọng đến một vài ngành quan trọng như sinh học, vi sinh học, hóa học, giải phẫu học, gen, vật lý học, sinh thái học, khoa học đất, nước và không khí, dịch tễ học, thống kê và luật (hình 1.3) Nếu so sánh với các ngành khoa học khác, Độc Chất Học Môi Trường chỉ là một ngành khoa học mới Tuy nhiên, tầm quan trọng của nó ngày càng được nhìn nhận Thật vậy, nó là một trong những ngành khoa học phát triển với tốc độ nhanh nhất Chúng ta có thể rõ điều này dựa trên hàng loạt các sách vở và tài liệu liên quan đến Độc Chất Học Môi Trường được xuất bản chỉ trong vòng hai đến ba thập kỷ vừa qua Ngoài ra các khóa học về Độc Chất Học Môi Trường và các chủ đề liên quan cũng được giảng dạy tại nhiều trường đại hoc và cao đẳng Xu hướng này cũng không còn giới hạn ở Mỹ và Úc mà đã lan rộng ra trên toàn thế giới.

Việc thành lập Hiệp Hội Độc Chất Học Và Hóa Chất Môi Trường (SETAC) là một ví dụ khác về sự phát triển của ngành khoa học này SETAC được thành lập vào năm 1980, và đã có 85 thành viên tham gia ngay trong buổi họp mặt lần đầu được tổ chức tại Washington DC Các thành viên của hiệp hội gia tăng nhanh chóng trong vòng 2 thập niên vừa qua và đạt con số xấp xỉ 5000 hội viên đến từ 70 quốc gia khác nhau trong năm 2004 SETAC cũng xuất bản tạp chí chính thức của hội với tên gọi “ Độc Chất Học Và Hóa Học Môi Trường” vào năm 1982 Tạp chí này sau đó trở thành một trong những ấn bản có uy tín nhất trong lĩnh vực môi trường Hiệp hội cũng thường tổ chức cuộc họp thường niên vào tháng 11 tại các thành phố khác nhau của Mỹ, với sự tham gia của 2000 đến 3000 thành viên đến để trình bày hay thảo luận các phát hiện mới.

Như vậy, rõ ràng là một lượng lớn các nhà khoa học tại Mỹ cũng như các quốc gia khác đang công tác trong các ngành nghề liên quan trực tiếp hoặc gián tiếp đến Độc Chất Học Môi Trường Tầm quan trọng của các đóng góp của họ trong việc cải thiện chất lượng môi trường và sức khỏe con người ngày càng được ghi nhận.

1.5 TỔNG QUAN CHUNG VỀ CÁC XÉT NGHIỆM ĐỘC TÍNH

1.5.1 GIỚI THIỆU

Phần này sẽ trình bày ngắn gọn về các xét nghiệm độc tính và một số thuật ngữ được sử

dụng trong Độc Chất Học Môi Trường Độc tính là tính chất hay đặc điểm của một chấtgây ra tác động có hại lên một hệ thống sinh học và độc chất là các tác nhân gây ra các

tác động sinh học Các hóa chất được đề cập đến trong ấn bản này phần lớn là các chất do con người tạo ra Trên thực tế, một số chất do sinh vật tạo ra cũng có khả năng gây độc ví dụ như aflatoxin trong nấm hay nọc rắn Tuy nhiên các độc chất tự nhiên này thường được tạo ra với số lượng rất ít trong khi các độc chất do con người tạo ra lại rất lớn có thể lên đến hàng triện kg mỗi năm.

Các độc chất đi vào môi trường theo nhiều con đường và từ nhiều nguồn khác nhau Độc chất tồn tại trong môi trường có thể xuất phát từ hai nguồn cơ bản: nguồn điểm và nguồn bất định Các nguồn điểm bao gồm chất thải từ hệ thống cống xả, hệ thống thoát nước từ các cơ sở công nghiệp, các khu vực xử lý chất thải nguy hiểm, và các vụ tràn dầu Độc chất được thải ra từ nguồn điểm có thể dể dàng xác định chủng loại, tốc độ thải và tổng lượng độc chất được thải ra Ngược lại độc chất thải ra từ nguồn bất định rất khó để xác định Chúng có thể sinh ra từ các hoạt động đốt cháy, các hoạt động nông nghiệp, đất và nước bị ô nhiễm, các hoạt động thành thị từ một số nguồn như bãi đậu xe hay hộ gia đình Trong hầu hết các tình huống, độc chất thải ra từ nguồn bất định thường tồn tại dưới dạng các hợp chất pha trộn phức tạp, do đó lượng độc chất, tốc độ và thời gian thải rất khó đánh giá và dự đoán.

Nhiều loại hóa chất có biểu hiện độc tính Một trong những chất được nghiên cứu

kỹ lưỡng và rõ ràng nhất là hóa chất diệt côn trùng Hóa chất diệt côn trùng dùng để chỉ

bất kỳ chất nào gây độc lên một loại sinh vật không mong muốn, nhưng các chất này thường có thể gây độc cho nhiều loài khác Các hóa chất công nghiệp cũng là một trong những mối quan tâm lớn vì chúng được vận chuyển và tiêu thụ với số lượng lớn Các kim loại ví dụ như cadmium thu được từ khai khoáng và quy trình sản xuất, các chất ô nhiễm trong dầu cũng có thể thải vào môi trường từ nhiều nguồn khác nhau Dầu thô và các sản phẩm từ dầu là các nguồn gây độc quan trọng trong môi trường bởi vì được sử dụng phổ biến và tồn tại bền trong môi trường Điều quan trọng là nhiều chất trên, đặc biệt là các muối kim loại và dầu có thể xuất hiện thường xuyên trong môi trường không ô nhiễm Tuy nhiên một độc chất tồn tại trong môi trường không có nghĩa là nó có thể gây độc.

Thật vậy, thuật ngữ liều lượng hay lượng chất thực sự đi vào cơ thể sinh vật có thể quyết

định sự biến đổi sinh học Ở liều thấp, chúng ta không thể không quan sát được các tác động có hại Tuy nhiên trong nhiều báo cáo đánh giá độc tính, người ta nhận thấy mặc dù liều lượng độc chất có thể rất thấp nhưng vẫn làm tăng số lượng cá thể sinh vật tiếp xúc

với độc chất đó, còn nếu liều lượng cực cao có thể gây chết Thuật ngữ quan hệ liềulượng–đáp ứng ngày càng được sử dụng phổ biến dùng để chỉ mối quan hệ giữa liều

lượng và tác động sinh học Trong một số trường hợp, chúng ta không thể nhận thấy tác động cho đến khi độc chất đạt đến một hàm lượng ngưỡng nhất định.

1.5.2 QUAN HỆ LIỀU LƯỢNG-ĐÁP ỨNG

Trong Độc Chất Học Môi Trường, mật độ môi trường được dùng để chỉ lượng chất, hay liều lượng, đã biết của một hóa chất đi vào cơ thể sinh vật Tuy nhiên, trong việc xác định mối quan hệ liều lượng-đáp ứng, chúng ta cần phân biệt rõ mật độ môi trường (liều lượng) và lượng chất tiếp cận được mô đích Trong một số trường hợp, mật độ một hợp chất có thể cao trong môi trường, đặc biệt nếu chất đó hòa tan trong nước Tuy nhiên nếu chất đó không hòa tan trong nước thì nó không thể đến được cơ quan đích, không thể quan sát được ảnh hưởng.

Cơ sở nền tảng của mối quan hệ định lượng giữa phơi nhiễm một tác nhân và số

đối tượng mang tác động có hại chính là đánh giá liều lượng-đáp ứng Liều lượng đáp

ứng được dùng để đề cập đến mối quan hệ giữa các đáp ứng vật lý, hóa học hay sinh học sau khi tiếp xúc với một lượng hóa chất Bởi vì trong nhiều thử nghiệm chúng ta không thể đo được liều hóa chất thật sự đi đến mô đích, nên mật độ môi trường hay lượng hóa chất được theo dõi đưa vào cơ thể được xem như liều lượng Phản ứng đối với liều lượng hay đáp ứng biểu hiện ra ngoài có thể được đo lường dựa trên cường độ đáp ứng hay thời gian quan sát của một đáp ứng cụ thể.

Đồ thị dùng để biểu diễn đáp ứng của một cá thể, dân số hay quần thể sinh vật đối với tập hợp các mật độ khác nhau của một chất ngoại lai sinh học (xenobiotic- những

chất ngoại lai bên ngoài có tác dụng giống như hoocmon) được gọi là đường cong liềulượng đáp ứng Một số loại đáp ứng như mức độ phá hủy AND, thay đổi hành vi, số cá

thể tử vong, ức chế enzyme vv… có thể được mô tả bằng đường cong liều lượng đáp ứng này

Trong một nghiên cứu để tìm đáp ứng, biểu hiện dưới dạng số trường hợp tử vong, của một sinh vật đối với một hóa chất kiểm soát, phân bố trường hợp tử vong theo liều lượng (hay mật độ) của một hóa chất được vẽ ra để số trường hợp tử vong tích lũy được đánh dấu tương ứng với từng mật độ cụ thể Tại mỗi liều lượng, tổng số sinh vật tử vong được chấm trên đồ thị Bảng 1.1 trình bày dữ liệu của một đáp ứng cụ thể đối với mật độ hay liều lượng của một tác nhân cụ thể Tại mỗi mật độ, phần trăm hay số sinh vật thật sự đáp ứng hay quy mô của ảnh hưởng được đánh dấu trên đồ thị (hình 1.4) Phân phối của các kết quả tạo nên một đường cong dạng sigma.

Hình 1.4 là một ví dụ của đường cong liều lượng đáp ứng Dữ liệu được chấm liên tục tạo thành đường cong dạng sigma Hai tham số được sử dụng trong đường cong này bao gồm: a) mật độ hay liều lượng mà tại đó 50% trường hợp đo được tác động và b) độ dốc của đoạn thẳng thuộc đường cong đi qua điểm giữa Cả hai thông số đều cần thiết để mô tả chính xác mối quan hệ liều lượng đáp ứng Điểm giữa của đường cong còn được gọi là LD50, LC50, EC50 hay IC50 Sau đây là định nghĩa của các giá trị này:

 LD50- LD (lethal dose) là liều gây chết; LD50 là liều có thể gây chết cho 50% mẫu sinh vật

 LC50- LC (lethal concentration) là mật độ gây chết; LC50 là mật độ có thể gây chết cho 50% mẫu sinh vật.

 EC50 – EC (effective concentration) là mật độ tác động; EC50 là mật độ gây ra tác động cho 50% mẫu sinh vật, được đo lường bằng trung bình số học hay trung bình đồ thị EC50 thường được dùng cho các loại tác động khác ngoài tử vong

 IC50 – IC (inhibitory concentration) là mật độ ức chế; IC50 gây suy giảm 50% đáp ứng bình thường của một sinh vật thí nghiệm, được tính bằng trung bình số học hay trung bình đồ thị IC50 thường được dùng để đo lường một số tác động chẳng hạn như tốc độ tăng trưởng của hạt giống và các loài sinh vật khác

Độc tính của một hợp chất thường được biểu diễn dưới dạng giá trị giữa, với đơn vị tính trên khối lượng (mg/kg) hay thể tích (mg/l) điều này có thể gây hiểu lầm và có thể dẫn đến sai lầm hoặc làm cho một chất ngoại lai trở nên có hại thật sự Ngược lại, các hợp chất có thể có LC50 khác nhau nhưng có độ dốc giống nhau Độc dốc giống nhau nói lên rằng cơ chế có thể giống nhau.

Độc tính không thể được đo lường bằng đơn vị khối lượng chất ngoại lai sinh học , mà phải bằng số phân tử vì vậy, mật độ phân tử gam hay liều lượng giúp đánh giá chính xác hơn độc tính của một hợp chất cụ thể Một nhược điểm khác của các giá trị LC50, EC50 và IC50 là chúng chỉ phản ánh mật độ môi trường của độc chất theo thời gian của xét nghiệm Trong một xét nghiệm có thời gian là 96 giờ thì các hợp chất đi vào mô chậm có thể có độc tính thấp hơn đơn giản là vì mật độ của các chất này trong mô đích chưa đạt đến ngưỡng gây độc trong thời gian 96 giờ

Một số thuật ngữ khác được dùng để mô tả mật độ mà tại đó các tác động rất ít hoặc không thể quan sát được Các thuật ngữ này bao gồm:

 NOEC- mật độ không có tác động quan sát được; được xác định dựa trên phép kiểm lý thuyết

 NOEL- mức tác động không thể quan sát được, được xác định bằng phép kiểm giả thuyết thống kê Tác động thường được chọn lựa dựa trên ảnh hưởng lên một loại sinh vật được thử nghiệm

 NOAE- mức tác động có hại không quan sát được, xác định bằng phương pháp kiểm tra giả thuyết thống kê.

 LOEC- mật độ tác động được quan sát thấp nhất, xác định bằng phương pháp kiểm tra giả thuyết thống kê.

 LOEL- mức tác động quan sát được thấp nhất, được xác định bằng phương pháp kiểm tra giả thuyết thống kê.

 MTC- mật độ ngưỡng tối thiểu, xác định bằng phương pháp kiểm tra giả thuyết thống kê.

 MATC- mật độ độc chất cho phép tối đa, xác định bằng phương pháp thống kê hay đồ thị.

Các loại mật độ hay liều lượng kể trên được dùng để mô tả các mật độ hay liều lượng không có tác động có ý nghĩa thống kê Khả năng xác định chính xác một ngưỡng hay mức không tác động tùy thuộc vào nhiều tiêu chí bao gồm:

 Cỡ mẫu và khả năng lập lại  Số kết quả đầu ra được quan sát  Số liều hay mật độ

 Khả năng đo lường kết quả đầu ra

 Khả năng biến đổi thuộc về bản chất của kết quả đầu ra trong dân số thử nghiệm  Phương pháp luận thống kê