环境管理_重金属环境毒理学概述

纲要 概述环境中重金属的迁移转化与代谢几种常见重金属的毒理作用 1 第十章重金属环境毒理学 修改说明 1 对所有段落进行了首行缩进 2 P13增加了不同价态的重金属的毒害作用3 P19增加了粉尘铅的危害4 P20增加了化妆品对人体的危害5 P51增加了关于镉大米的内容 第一节概述 金属是指比重在4 0以上约60种金属元素或比重在5 0以上的45种金属元素 由于砷和硒的毒性和某些性质与重金属相似 所以将砷 硒也列入重金属范围内 3 一 环境中重金属污染的来源金属元素是地壳岩石中的天然组成成分 对环境造成严重金属元素污染的主要来源是人类的生产活动 采矿 冶炼 使用重金属的工业生产过程 施用农药 包括Pb Hg Cd As等 通过废水 废气 废渣将重金属元素及其化合物排放入环境 造成重金属污染 4 二 重金属与人体的关系各种重金属元素在生物体内的正常含量均小于人体体重的0 01 属于微量元素 有的是人和动物生长发育必需的 有的是非必需的 比如汞 铅 镉等 5 环境元素与生物元素不断交流并保持动态平衡 当环境污染使局部地区的重金属元素浓度过高时 人体从环境中摄入的某些金属元素的量会超过人体所适应的变动范围 这时就对人体健康产生了危害 引起疾病 发生金属中毒 甚至死亡 6 对于非必需的重金属 如汞 镉 铅等 由于它们在环境中含量很低 在生命起源和生物演化早期阶段未被选择利用 生物体对它们的适应能力更差 当它们污染环境并进入人体后 对人体的危害更大 汞 镉 铅 铬 砷等是当前环境毒理学研究的重点 7 第二节环境中重金属的迁移转化与代谢 环境中的重金属可发生迁移 浓集与转化 重金属主要通过水介质在环境中迁移转运 也可以通过复杂的食物链 网 进行转移 重金属通过食物链在生物界迁移转运 不仅可从食物链的一级转到另一级 而且在此转运过程中还有逐级浓集放大的作用 8 一 重金属的生物迁移由于食物链的关系 当重金属被生物吸收入体内而有蓄积时 即吸收量 排泄量 金属在生物的逐级传递过程中便逐渐浓集放大 9 日本对水俣病病因研究发现 海水中含汞量约为0 0001mg L 浮游生物体内汞含量为0 001 0 002mg L 为海水的10 20倍 吸食浮蝣生物的小鱼体内汞含量为0 2 0 5mg L 为浮游生物的200 500倍 吞食小鱼的大鱼体内汞含量为1 1 5mg L 为小鱼的5 25倍 通过上述食物链的生物浓集 使大鱼体内汞含量为海水 起始点 的1万 5万倍 重金属浓集放大的倍数取决于重金属 生物与环境的不同而有差异 10 食物链中处于起始点位置的是食物生产者 其在重金属浓集中起着重要作用 如水生藻类和陆生植物 重金属可在体内蓄积 由此可见 环境中浓度很低的重金属 经过食物链的逐级转移浓集 以 植物 动物 肉 内脏 蛋 乳等 人 的方式进入人体 大大提高了人对重金属的接触量 从而增加了有毒金属对人体健康的潜在危害性 11 二 重金属的转化环境中的重金属由于受各种因素的影响 其化学形态可发生转化 从而影响重金属在环境中的转归 毒性大小与人体吸收的可能性 例如在水环境中的重金属 被生物吸收后可在体内发生甲基化作用 无机汞可转化为毒性较高的甲基汞 目前已经确定在环境中可以生物甲基化的重金属有汞 铅 砷等 其中对无机汞的甲基化研究较多 12 13 不同价态的重金属的毒害作用 Pb醋酸铅 氯化铅HgHg2Cl2 HgS HgCl 甲基汞Cd一般只有二价一种价态AsAs 3 二甲基砷 As 5 CrCr Cr 2 Cr 3 Cr 6 三 重金属的吸收 分布 一 吸收环境中的重金属一般是通过被其污染的食物 饮水 空气及职业性接触 主要经消化道吸收 其次经呼吸道吸收 经皮肤吸收较少 14 1 经消化道吸收在食物中以离子状态存在的重金属 处于溶解状态 可直接被消化道吸收 有些重金属结合在食物的有机成分上 有的与食物中的有机物形成复合物 这些重金属在食物有机成分的消化过程中被释放出来 转化成为可溶性物质 被消化道吸收 小肠中段是重金属元素的主要吸收部位 15 影响消化道吸收金属盐类的因素如下 1 胃肠道内的pH重金属元素在胃液的酸性环境中可从食物成分中解离出来 呈离子状态 再在胃内与配体 如氨基酸等 形成复合物后进入小肠被吸收 其吸收率不受肠内碱性环境的干扰 绝大部分金属离子在胃液内未形成复合物 进入小肠后在碱性环境中形成不溶性复合物 则不易被吸收 因此 绝大部分摄入的金属盐类被排出体外 16 2 年龄的影响乳儿期肠粘膜未成熟 其胞饮作用大于成人 因而对一些金属如Pb Cd Fe Co等的吸收率较高 3 膳食成分食物中的磷酸盐 植酸盐 纤维素等影响重金属元素的吸收 植酸盐能抑制大鼠肠道对铬的吸收 而草酸盐能增加铬的运转 17 2 经呼吸道吸收大气中悬浮的颗粒物和气体中的重金属元素可从鼻咽腔至肺泡的整个呼吸道进入机体 愈进入呼吸道深部面积愈大 停留时间愈长 吸收愈多 影响呼吸道吸收的因素很多 主要有 重金属元素的种类 金属颗粒物的大小 金属化合物的溶解度 呼吸的深度 速率及血液循环速度 肺泡内的二氧化碳可增加某些金属化合物的溶解度 外界环境的气温 湿度 有无溶剂等 18 19 粉尘铅的危害 轻度中毒时可出现消化不良 饭后上腹不适 嗳气 恶心 腹部不定位疼痛等 急性中毒或慢性中毒急性发作时 可出现腹部绞痛 腹痛多在脐周围或下腹 发作时疼痛剧烈难忍 故名 铅绞痛 目前典型铅绞痛已很少见 接触铅后如口腔卫生不好 往往可在齿龈的边缘上出现兰线 叫铅线 是由硫化铅细小颗粒堆积而成 3 经皮肤吸收一些脂溶性的重金属及其化合物 如四乙基铅 有机汞化合物 有机锡化合物等可通过皮肤进入体内 如果化妆品中含有的汞 砷 铅等含量超过一定标准将会对人体造成危害 汞会对皮肤造成刺激 对中枢神经系统的影响很大 使人出现记忆力衰退 失眠等症状 铅会导致神经衰弱加重 影响消化系统 砷能引起皮肤色素沉着 也会引起神经系统病变 一些水溶性的重金属化学物可通过毛囊 皮脂腺和汗腺而进入血液 20 二 转运血液是重金属元素在体内转运的主要介质 由消化道吸收的重金属元素可直接进入血液 由肺泡吞噬细胞吞噬吸收的微粒中的金属元素需通过淋巴再进入血液 进入血液的金属元素 可以游离状态存在 也可与血中氨基酸 白蛋白等结合 或吸附在红细胞膜上并可进入红细胞内 或与特异转运蛋白结合而运输 21 重金属在血液中与何种成分结合 直接影响重金属向组织器官的转运速度 与血球结合的金属转运速度比与血浆结合的金属慢 与血浆成分结合的金属转运速度比血浆中游离金属离子要慢 金属与血 球及血浆结合的分配比 随金属种类