第二章 文獻回顧
2.3 混合毒性
在環境生態系統中的污染，不論是陸生或者是水生生態系中，目前所 受到的污染衝擊已經不再侷限於單一毒性物質的污染上，取而代之的則是 複合性的污染。混合後之毒性物質的毒性並無法簡單的以單一毒性物質的 毒害來涵蓋之，因此在探討環境生態系所受的影響時，不應再將焦點集中 在單一物質之毒性效應上，所以發展出可以完整評估環境生態真實污染狀 況的方法是刻不容緩的。
混合毒性的研究早期由Bliss [25] 首先提出辨別混合毒性作用的量化 方法，針對單一毒性物質配合 Probit 模式得到劑量-反應曲線，依照曲線 的平行與否來判定化學物質的混合毒性為similar或independent，且將生物 體對毒性的容忍度分布之相關係數定義在0至1之間(ρ=0~1)，當ρ=1時表示 兩毒物具有平行的劑量-反應曲線及完全正相關的毒性容忍度，而ρ=0則指 反應獨立和零相關。
Plackett & Hewltt [26]提出擴充Bliss的理論，討論混合毒性作用的相似 性(similarity)和獨立性(independence)與毒性作用的關係，並使用二維的常 態分布函數計算，明確地定義出四種反應作用的型式:
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(1) 以兩化學 品首要 反應的作用 位置和 型式的相同 和不同 可分為相似 (similar)和不相似(dissimilar)
(2) 在兩化學品前提下，其中一個化學品是否會或者不會去干擾另一化學 品所引發的生化反應，而可分為交互作用(interactive) 和非交互作用 (Non-interactive)
而基本上 Plackett & Hewltt在1952年所提出的混合毒性理論即是以非交互 作用形式的混合理論(Non-interactive multiple toxicity theory) 為主，此理論 表示只討論化學物質與生理系統間的作用，而不討論化學物質間的作用，
當只討論兩種化學物質共同導致反應的發生，稱此特殊的反應為共同效應 (joint effect)。
Christensen & Chen[27]將 Plackett & Hewltt 的理論模式再加以擴展，
使其可應用於多維的混合毒性效應，並可以使用任意的毒性容忍分布，如 Probit 、Logit 等，計算多種毒性物質混合毒性。而 Christensen & Chen 在 1989 年以 Weibull 為基礎，進一步歸納出劑量反應模式中的斜率可用於預 測 isobole 之圖形。
但在近年來，有許多文獻也從化學反應和生化反應方面去研究混合毒 性 的 效 應 ， 即 表 示 有 些 毒 性 研 究 發 現 化 學 物 間 有 可 能 產 生 交 互 作 用 (interactive)，也就是在兩化學物間會互相干擾，進行反應產生新物質而對 毒性造成其他影響。Chen & Yeh 於 1996 年之研究結果發現 malononitrile 與 反應性醛混合時，會產生明顯的協同情形；Lin [28] 將 Chen & Yeh (1996)
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酸鹼中和的化學反應而使實驗的毒性結果比預測的毒性來的低。因此，化 學物在混合毒性研究中的複雜表現使得預測混合毒性所要考慮以及研究 的層面更多更廣。
2.3.1 Isobologram
此為另一種混合毒性的表示方法，以描繪等毒性作用(如 LC50)為分析 手段。Lloyd.(1961)根據 isobole 發展出毒性單位(Toxic unit)觀念，而 Sprague
& Ramsay(1965)發展出以毒性單位 Toxic unit(TU)作為判斷混合毒性作用 的指標，之後還有其他兩種判斷混合毒性效應的指標，分別為 Marking(1975) 所提出的加成指標值(Additive index，AI)及 Konemann(1981)根據統計學基 礎所提出的混合毒性指標(Multiple toxicity index，MTI)。而 MTI 一個重要 的優點為其 MTI 和相似係數 λ 一致，當混合毒性實驗數據不足時，可利用 其來估計λ 值。
Lloyd (1961)為最早提出 TU、AI 和 MTI 三種參數即相關的觀念，該 作者當初選用 rainbow trout (彩紅鱒)針對兩種重金屬鋅和銅進行實驗，並 導入三參數來量化抽象的 Joint effect 作用，最後並以圖來表示該現象；
Joint effect 又可細分為四類，分別為簡單相加(simple additive)、協同作用 (synergism)、拮抗作用(antagonism)和不作用(no ineraction)，如表 2.3.1.1 所 示:
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表 2.3.1.1 四種常見的混合毒性效應及判定指標
Type of action Identification Index
simply additive
ideal additive effects are observed when the joint toxic response is equal to the sum of the
single chemical toxicity
TU(or M) = 1 AI = 0 MTI = 1
synergism
combined effect is greater than the sum of the toxicity of individual chemical
TU <1 AI < 0 MTI > 1
antagonism
overall toxic effect is less than the sum of the toxicity of individual chemical
TU > 1 AI > 0 MTI < 0
no interaction
joint toxic effect is equal to that caused by the component with the greatest toxicity
TU = Toxic Unit, AI = Additive Index, MTI = Mixture Toxicity Index
2.3.2 混合毒性模式之探討
混合毒性研究在過去就有許多學者探討研究，其所採用的混合毒性理
論主要分為兩大類，為：
(1) Concentration addition (CA)：即混合毒性作用位置一致，毒性機制相同，
可以 ∑
來表示。
(2) Independent action (IA)：即混合毒性作用位置不同且毒性機制亦不同，
以 [ ( )] 來表示。
在過去的混合毒性研究上，常以上述兩種混合模式來評估預測混合毒
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性效應，大部分的學者皆認為 Concentration addition (CA) 具有較高的預測 能力，而 Independent action (IA) 模式會低估混合毒性效應。
Chen and Yeh(1996)亦針對不同機制的反應性有機物作混合毒性研究，
Chen 認為單單以 CA、IA 來評估混合毒性效應是不夠的，因此，加入兩 個參數分別為作用位置相似度(λ)及毒性容忍度之相關性(ρ)，並利用劑量-反應曲線之斜率(β)來加以探討。過去研究認為 CA 模式會高估毒性效應，
IA 則否的情況是以 ρ 為 1、λ 為 1 (CA)的情況下去評估，但當 ρ 為-1、λ 為 1 時，即兩毒性物質之作用位置不同，其毒性效應仍然有可能比 CA 模 式來的更嚴重。其研究發現，當作用機制相同時，混合毒性效應皆以毒性 相加(simple addition)或毒性減弱(antognism)為主；若毒性作用機制不同時，
其劑量-反應曲線之斜率可以得到一趨勢；當毒性物質兩者之一的斜率甚大 時，其毒性效應易呈現拮抗作用(antogonism)，相反之，當毒性物質兩者之 斜率甚小時，其混合毒性效應容易呈現協同作用(synergism)。