毒性试验是通过动物实验，研究化学物对机体的毒害作用和剂量一反应关系，包括急性、蓄积性、亚急性和慢性毒性试验。在环境毒理学的范围内，对存在或可能存在于大气、水、土壤中的化学物作毒性试验。

急性毒性试验研究化学物与机体短时间接触后所引起的损害作用，为进一步进行其它毒性试验提供设计依据。一般以引起50%受试动物死亡的剂量 (LD₅₀) 或浓度(LC₅₀)表示急性毒性的大小。

测定LD₅₀的实验是用较大剂量给动物一次染毒; 测LC50时，用较高浓度吸入一定时间 (一般2～4h)染毒。实验动物常随机选用同批健康成年小鼠和大鼠，雌雄各半。给药方式，经口染毒常用灌胃法，吸入染毒在静式染毒柜中进行。染毒后观察动物中毒反应及死亡情况，必要时对死亡动物作尸解及病理组织学检查。一般观察二周，以便发现延缓性毒作用。

实验用化学物的剂量(浓度)，可参考有关文献或先设3组动物作预试验，找出全死或全不死剂量范围，然后安排5个以上不同剂量(浓度)组作正式试验。要求最大剂量(浓度)组的动物死亡率在80%左右;最小剂量(浓度)组的动物死亡率在20%左右。根据实验结果，一般采用冠氏法和机率单位法计算LD₅₀(LC₅₀)。

由于实验动物的种类、染毒方式和时间对LD₅₀(LC₅₀)值影响大，在表示化学物的毒性时，应加以注明(见“环境毒物”条)。如乙醛LD50为952mg/kg(大鼠，经口);二硫化碳LC₅₀为28.38g/m(小鼠，吸入2h)。

蓄积性毒性试验是在较短时期内多次重复染毒，观察化学物在机体内的蓄积性或使动物产生耐受性的特征。有害物质的蓄积作用是亚急性中毒和慢性中毒的基础，也可作为制订卫生标准采用安全系数的参考。如动物对某物质的排出量小于进入量，可在体内逐渐积累，形成物质蓄积。如物质在体内无明显蓄积，但重复染毒后机体对该物质的反应性增强，称为功能蓄积。这两种蓄积可能是同时发生并且互为基础。

蓄积性试验可用化学物在机体内的生物半减期测定物质蓄积，用追加剂量法测定物质和功能蓄积。生物半减期是化学物在体内消除到原有量的一半所需要的时间。一般化学物逐日等量从静脉注入机体或动物不断吸入一定浓度的化学物，然后经一定时间间隔测定化学物在血液中的浓度，再根据血液中化学物浓度下降率的规律，计算半减期。如果化学物的排出途径单一，也可在定期染毒后，隔一定时间测血液中浓度再计算。半减期长的物质，在体内有较高的蓄积，如氯化汞对大鼠的生物半减期为4～10d，甲基汞为15～20d，对人来说，甲基汞的生物半减期约为70d。因所用动物不同，生物半减期也不相同。

追加剂量法一般计算蓄积系数，即动物分次染毒引起某种效应(如LD₅₀或LC₅₀)的累计总剂量(或浓度)与一次染毒引起同一效应剂量(或浓度)的比值。

式中LD₅₀(1)或LC₅₀(1)为引起50%动物死亡的一次剂量(浓度)，LD5₀(n)或LC₅₀(n)为引起50%动物死亡的累计染毒剂量(或浓度)。

根据蓄积系数的大小，可将蓄积作用分为4级： 系数小于1者为高度蓄积;大于1而小于3者为明显蓄积;大于3而小于5者为中等蓄积;5～7者为轻度蓄积。

试验方法先按常规方法测出化学物对一种动物的LD₅₀(LC₅₀)，然后按1/10或1/20LD₅₀(LC5₀)剂量采用急性毒性试验方式，逐日给予另一组同样的实验动物，直至动物发生半数死亡或分次染毒剂量总和已达5个LD₅₀(LC50)，结束实验，计算蓄积系数。也可对一组动物，每4天染毒为一期，自0.1LD50(LC50)起，以后每期按1.5倍递增剂量，直至半数动物死亡或连续染毒24天，结束实验，计算系数。后一方法测得的蓄积系数一般较前一法为大。

某些物质经多次重复染毒可使机体产生耐受性。在蓄积性试验结束后(如无明显蓄积作用)，对存活的动物给予一个LD₅₀(LC₅₀)的剂量，如实验组死亡率明显低于50%，表示动物已有耐受性。

耐受性是适应反应的一种表现形式，但并不意味着机体没有异常改变，它可能是中毒过程的一个阶段，如果继续染毒，耐受性常为代偿—适应反应的失调所代替，而出现明显中毒现象。因此，在评价耐受性时，必须注意有害的一面。毒物蓄积作用或耐受性的形成，与染毒剂量、间隔时间、毒物的毒性及其代谢特点、机体的反应性等有密切关系，而且两者也不是绝对排斥的，产生蓄积作用的某些物质，在一定条件下也可能表现耐受性。

亚急性毒性试验又称亚慢性毒性试验，是为了确定受试物的主要毒作用，阐明化学物对各器官、系统的毒作用特征，并为慢性毒性试验设计提供资料。染毒剂量选择能明显中毒，但一次染毒又不致引起动物死亡的剂量。一般无蓄积作用的化学物用1/25～1/5半数致死量(LD₅₀或LC₅₀)，有明显作用的化学物用1/20～1/100半数致死量。分三个剂量组，一个对照组。实验动物选用成年或刚断奶的大鼠或其它敏感动物，染毒期限为动物寿命的1/30～1/10，对大鼠一般为1～3个月。经口染毒每日灌胃一次或用饲入法，吸入染毒在动式中毒室或中毒柜内每日染毒24小时。观察指标根据受试化学物在体内生理、生化、病理作用的特点而定。有时3个月的亚急性毒性试验可以代替慢性试验。

慢性毒性试验是长时间小剂量反复染毒的动物实验，以探索化学物对动物的慢性毒性，确定其对机体慢性阈剂量(浓度)和最大无作用剂量(浓度)，并以此作为制订卫生标准的重要依据，它是毒性试验最主要的组成部分。

应选择最敏感动物为慢性毒性试验的动物，一般不少于2种。还应注意选用刚断奶的动物，其年龄、体重应尽量一致，若雌雄动物对受试化学物的敏感性不同，则选敏感的性别;如无差异，一般雌雄各半。染毒时间为动物寿命的大部分，小鼠不少于4～5月;大鼠、豚鼠、家兔不少于6～12月。染毒方式与亚急性试验同。

染毒剂量可包括以下各剂量组： 高剂量应能出现明显中毒反应，低剂量组无任何不良反应，另设1～2个中间剂量组和对照组，一般可用1/10、1/100、1/500、1/1，000的半数致死量(LD₅₀或LC₅₀)设组，如受试物有明显的蓄积性，可适当降低试验剂量。每组动物的数目，应保证实验中及结束时数目有足够的动物可供观察和统计。

观察指标视实验的物质而定，包括： ①一般性指标：如体重增长速度、食物利用率、运动负荷等。②特异性指标： 如有机磷化合物染毒测定胆碱酯酶活性，芳香族硝基化合物染毒测定高铁血红蛋白等。③有害物质在体内的分布、代谢及排泄指标： 如生物材料中有害物质含量及代谢产物测定。④神经系统生理学指标： 如动物条件反射改变。⑤一般血液指标及肝、肾功能测定。⑥非特异性生物反应指标： 如免疫反应指标等。⑦病理组织学检查等。