慢性毒作用是指环境污染物在动物生命周期的大部分时间内或整个生命周期内持续作用于机体所引起的损害。其特点是剂量较低和时间较长，而且引起的损害出现缓慢、细微、易呈现耐受性，并有可能通过遗传过程贻害后代。

对寿命为3年左右的啮齿类动物，慢性毒作用过程一般需经3～6个月的时间。这种毒性作用，一般是用低于急性或亚急性中毒试验所获得的中毒阈剂量的环境污染物反复作用于机体，使吸收污染物的速度超过体内消除污染物的速度并逐渐累积至中毒的阈剂量。可能是由于机体对环境污染物所造成的损害缺乏修复能力或修复速度过慢，结果成为一种不可逆损害。因此，慢性毒作用既是环境污染物本身在体内逐渐蓄积的结果，又是污染物引起机体损害逐渐积累的结果。由甲基汞引起的水俣病和由镉引起的痛痛病便是环境污染物慢性毒作用的两个例子。

低剂量环境污染物造成的损害，通常较为细微，其毒作用初期不易察觉。许多适用于急性毒作用的指标，对慢性毒作用往往不够灵敏。例如低剂量有机磷化合物长期接触机体所造成的损害，用一般中毒体征检查和生化检验就难以察觉。但如借助脑电图或肌电图，则可发现早期出现的细微损害。环境污染物对机体的影响，可能在行为、神经功能和免疫机能等方面有较早的和细微的表现。因此，可将其作为慢性毒作用的观察指标。

人或动物对慢性毒作用易呈现耐受性。例如动物一次接触一定剂量的有机磷化合物，体内胆碱酯酶活性会受到明显的抑制。但多次反复接触，又会导致胆碱酯酶活性的恢复，甚至出现短暂升高的现象。这可能是环境污染物对代谢催化酶的一种诱导现象。形成耐受性的机理和对机体的影响，尚待深入研究。

低剂量的环境污染物在长时间内作用于机体，往往会损及体内遗传物质，引起突变，给机体带来远期的危害。如果生殖细胞发生突变，后代机体在形态或功能方面还会出现各种异常。体细胞突变则往往是癌变的基础。因此，慢性毒作用对机体的损害比起急性毒作用和亚急性毒作用可能更为深远和严重。

观察环境污染物慢性毒作用的主要方法是慢性毒性试验。这种试验在环境毒理学中使用广泛，其目的是观察机体在低剂量环境污染物的长期作用下所引起的生物学变化，并确定受试物的最大无作用剂量（即在长期接触下，机体不引起损害的最高剂量）和中毒阈剂量（即在长期接触下会引起机体受损的最低剂量）。

啮齿类动物的试验期限一般为6个月至2年。世界卫生组织曾建议小鼠为1.5年，大鼠为2年，狗为6年。选择实验动物时，应尽量选用对受试物的代谢过程同人类基本相似的动物，如无法确定，则应选用最敏感的动物，多选用初断奶的大鼠。每组动物的数目，应保证实验结束时有足够数目的动物可供观察，并符合统计学处理的要求。实验动物的剂量分组，一般共设4～5个剂量组和1个对照组，按LD50(半数致死量)的1/10、1/50、1/100和1/1 000作为剂量分组范围，如果受试物有明显的蓄积作用，可适当降低试验剂量。实验动物的染毒方式，原则上尽量采用人类实际接触的方式。

气体和挥发性物质采用吸入法；农药或其他化学药品，最好是混入饲料或饮水中，但必须注意使受试物在水和饲料中不发生化学变化。在试验期间，应观察动物生长发育和一般健康状况，每隔一定时期进行一次生化指标的检验，并处死各组的一部分动物，进行病理学检查，以了解各项指标的动态变化。此外，还可根据受试物的不同情况，选择其他特异性敏感的指标，进行观察。最后，还应对动物进行系统的病理学检查。