化学因素与健康

化学因素与健康第1页，共77页，2023年，2月20日，星期四环境因素与健康人类对环境变化的反应健康效应谱（healtheffectsspectrum）

在环境有害因素作用下产生的人群健康效应，由人体负荷增加到患病、死亡这样一个金字塔形组成。第2页，共77页，2023年，2月20日，星期四饮用水的卫生防护生活饮用水水质标准有哪几项？感官性状和一般化学指标毒理学指标细菌学指标（消毒指标）放射性指标第3页，共77页，2023年，2月20日，星期四饮用水的卫生防护饮水净化处理过程有哪些？混凝沉淀过滤消毒第4页，共77页，2023年，2月20日，星期四第五章化学因素与健康第5页，共77页，2023年，2月20日，星期四本章目录第一节概述第二节金属和类金属第三节刺激性气体与窒息性气体第四节有机溶剂第五节生产性粉尘与尘肺第六节农药第七节苯的氨基和硝基化合物第6页，共77页，2023年，2月20日，星期四第一节概述一、毒物进入人体的途径二、毒物在体内的过程三、影响毒物作用的因素四、职业中毒的预防第7页，共77页，2023年，2月20日，星期四教学目的掌握毒物进入人体的途径，毒毒物在体内的代谢，影响毒物毒作用的因素；熟悉毒作用及常用表示毒性的参数；了解职业中毒的预防措施。第8页，共77页，2023年，2月20日，星期四一、毒物进入人体途径毒物定义：指较小剂量进入机体后，可造成生物体功能或器质性损害的化学物。严肃JOKE一则外国人喝牛奶结实了中国人喝牛奶结石了日本人口号：一天一杯牛奶振兴一个民族中国人口号：一天一杯牛奶，震惊一个民族第9页，共77页，2023年，2月20日，星期四简单扩散膜孔滤过易化扩散被动转运主动转运胞吞作用胞吐作用膜动转运高→低低→高耗能耗能补充：生物转运补第10页，共77页，2023年，2月20日，星期四1、简单扩散（又称脂溶扩散）是指外源化学物在体内由生物膜的分子浓度较高的一侧向浓度较低的一侧扩散，当两侧达到动态平衡时，扩散即中止。随浓度梯度，不需要消耗能量；毒物与生物膜不发生化学反应；生物膜不具有主动性，只相当于物理过程。毒理学意义：在一般情况下，大部分外源化学物是通过简单扩散进行生物转运的。（一）被动转运(passivetransport)第11页，共77页，2023年，2月20日，星期四非极性的小分子：氧气、二氧化碳、氮气可以快速通过不带电荷的极性分子：水、尿素、甘油等可以通过分子量略小的分子：葡萄糖、蔗糖等难以通过带电荷的离子：氢离子、钠离子、钾离子、氯离子等高度不易通过。第12页，共77页，2023年，2月20日，星期四2、滤过（水溶扩散）滤过是外源化学物透过生物膜上亲水性孔道的过程，依靠生物膜两侧的渗透压梯度和液体静压的作用。影响因素：化学物分子量的大小。4nm孔道：>200的分子不通过70nm孔道：>60000分子不通过

毒理学意义：水及一些溶于水而不溶于脂质的物质，可通过滤过完成生物转运过程。

（一）被动转运(passivetransport)第13页，共77页，2023年，2月20日，星期四

3、易化扩散（又称为载体扩散）

非脂溶性或脂溶性很小的物质，借助于细胞膜上的运载蛋白或通道蛋白的帮助，顺浓度梯度和（或）顺电位梯度（电位差）通过细胞膜的转运过程，称为易化扩散，也可称为促进扩散。

包括：以载体为中介的易化扩散以通道为中介的易化扩散

如，葡萄糖由胃肠道进入血液，由血浆进入红细胞，并由血液进入神经组织，都是通过载体扩散（一）被动转运(passivetransport)第14页，共77页，2023年，2月20日，星期四

由载体中介的易化扩散示意图ferry载体第15页，共77页，2023年，2月20日，星期四由通道中介的易化扩散第16页，共77页，2023年，2月20日，星期四

外源化学物透过生物膜由低浓度处向高浓度处移动的过程。（二）主动转运（activetransport）第17页，共77页，2023年，2月20日，星期四主动转运的特点：（P35）可逆浓度梯度转运，消耗一定的代谢能量转运过程需要载体参加载体有一定的容量主动转运有一定的选择性竞争抑制

脂溶性低的化学物解磷定（二）主动转运（activetransport）第18页，共77页，2023年，2月20日，星期四主动转运对被吸收进入体内的外源化学物的排泄过程也很重要。肾脏有两种主动转运系统，负责外源化学物由体内向体外的排泄肝脏系统中至少有三种主动转运系统，分别负责有机酸、有机碱和中性化合物的生物转运神经系统有两个，能够分别将有机酸和有机碱运离脑脊液。（二）主动转运（activetransport）第19页，共77页，2023年，2月20日，星期四（二）主动转运（activetransport）第20页，共77页，2023年，2月20日，星期四主动转运与被动转运的区别：

主动转运

被动转运

逆浓度梯度

顺浓度梯度

耗能

不耗能（二）主动转运（activetransport）第21页，共77页，2023年，2月20日，星期四对象：颗粒物和大分子物质

1、吞噬作用、吞饮作用

2、胞吐（出胞作用）

（三）膜动转运

(cytosis)第22页，共77页，2023年，2月20日，星期四1a、吞噬（入胞）：固体外源化学物被伸出的生物膜包围，然后并入细胞内，达到转运的目的。1b、胞饮（吞饮）：液体外源化学物被伸出的生物膜包围，然后并入细胞内，达到转运的目的。（三）膜动转运

(cytosis)第23页，共77页，2023年，2月20日，星期四2、胞吐：某些大分子物质也可通过被生物膜包裹，再从细胞内转运到细胞外的过程，又称为出胞作用。

膜动转运需要消耗能量。出胞作用（三）膜动转运

(cytosis)第24页，共77页，2023年，2月20日，星期四

吸收是指外源化学物从接触部位通过生物膜屏障进入血液循环的过程。毒物进入人体的主要途径：

呼吸道

主要吸收气体、蒸汽和气溶胶（粉尘、烟和雾） 皮肤

任何与之接触的物质都有可能 消化道

主要吸收水或食物 注射吸收：皮下、肌肉、静脉、腹腔一、毒物进入人体的途径第25页，共77页，2023年，2月20日，星期四肺是呼吸道中主要的吸收器官，以肺泡吸收为主主要吸收气体、小颗粒气溶胶和脂水分配系数较高的物质不经过肝脏的生物转化，直接进入体循环而分布全身主要通过简单扩散方式吸收（一）经呼吸道吸收第26页，共77页，2023年，2月20日，星期四呼吸道分布示意图第27页，共77页，2023年，2月20日，星期四（一）气态外源化学物经肺吸收的影响因素：1、气态物的浓度、在血液中的溶解度

即毒物在吸入空气中的分压（或称张力）

血-气分配系数：在饱和状态时，气体在血液中的质量浓度（mg/L）与肺泡空气中质量浓度（mg/L）之比。2、溶解度和相对分子质量非脂溶性的物质，相对分之质量越大吸收越慢脂溶性的物质，脂/水分配系数越大吸收越快3、肺泡的通气量和肺的血流量（通气与血流比值）

（一）经呼吸道吸收第28页，共77页，2023年，2月20日，星期四（二）气溶胶外源化学物经肺吸收的影响因素：

1、粒子大小决定了气溶胶的沉积部位一般只有直径小于2µm的才能到达肺泡

2、水溶性水溶性大者易被吸收、毒性较强溶解度大的易在上呼吸道吸收，溶解度低的气溶胶易到达肺泡被吸收2µm（一）经呼吸道吸收第29页，共77页，2023年，2月20日，星期四

一般通过呼吸道途径吸收的外源化学物，吸收快的是气体、小颗粒气溶胶以及脂/水分配系数较高的物质。（一）经呼吸道吸收第30页，共77页，2023年，2月20日，星期四皮肤组织学结构示意图表皮真皮皮下组织角质层透明层颗粒层生发层基底层：生成新表皮细胞乳头层：输送养分、含水分、弹性蛋白网状层：含水分、弹性蛋白、胶原蛋白、提供张力

（二）经皮肤吸收第31页，共77页，2023年，2月20日，星期四外源化学物经皮肤吸收的两条途径外源化学物表皮毛囊、汗腺、皮脂腺

表皮角质层,阻止MW>300

连接角质层,阻止水溶性物质

基底膜血液主要途径占表皮面积的0.1-1%次要途径第32页，共77页，2023年，2月20日，星期四外源化学物经皮肤吸收的两个阶段穿透阶段

角质层吸收阶段

乳头层和真皮吸收方式：简单扩散

（二）经皮肤吸收第33页，共77页，2023年，2月20日，星期四影响皮肤吸收的因素：

外源化学物的理化性质相对分子量、脂溶性脂/水分配系数接近于1的化合物易被吸收入血液。皮肤血流速度和出汗的状况皮肤完整性、角质层的厚度皮肤的通透性部位差异:阴囊>腹部>额部>背部>足底种属差异：大鼠和兔的皮肤通透性好，豚鼠、猪和猴的皮肤通透性与人接近

（二）、经皮肤吸收第34页，共77页，2023年，2月20日，星期四

是主要吸收途径主要吸收部位：小肠吸收方式？简单扩散：胃、小肠

如苯甲酸、苯胺滤过胞吞作用

如偶氮染料颗粒主动转运

（三）经消化道（胃肠道）吸收第35页，共77页，2023年，2月20日，星期四胃组织学结构HE染色40倍HE染色400倍（三）经消化道（胃肠道）吸收第36页，共77页，2023年，2月20日，星期四小肠结构小肠绒毛（三）经消化道（胃肠道）吸收第37页，共77页，2023年，2月20日，星期四

影响胃肠道吸收的因素：1、胃肠道的蠕动情况2、外源化学物的分子结构及理化性质

脂溶性、分散度较大的外源化学物易于吸收3、胃肠道的酸碱度4、胃肠道中的某些物质及菌丛

芳香硝基化合物还原成芳香胺（致癌、致甲状腺肿）（三）经消化道（胃肠道）吸收第38页，共77页，2023年，2月20日，星期四

肝脏的首过作用（firstpasseffect）：由于消化道血液循环的特点，除口腔和直肠外，从胃和肠吸收到局部血管的物质都要汇入肝-门静脉，到达肝脏，在肝脏中进行代谢转化后再进入体循环。首过作用现在将在吸收部位发生代谢再进入体循环的现象都理解为首过效应。肝脏的首过效应和肠道吸收处发生的外源化学物代谢现象都是进入体循环前的代谢和排泄。补第39页，共77页，2023年，2月20日，星期四小问1经呼吸道吸收的外源化学物与经消化道吸收的相比，在进入体循环之前有何不同？前者不会随同肝门静脉血流进入肝脏，未经肝脏的生物转化过程。第40页，共77页，2023年，2月20日，星期四

经眼吸收经胎盘吸收经静脉、腹腔、皮下和肌肉注射（四）其它途径第41页，共77页，2023年，2月20日，星期四机体对化学毒物的处置：生物转运(biotransportation):吸收、分布、排泄生物转化(biotransformation):代谢过程二、毒物在体内的过程第42页，共77页，2023年，2月20日，星期四

分布(distribution)：毒物被吸收后随血循环分布到全身。在体内各器官的分布不均衡，常表现出某种毒物对某些组织和器官具有选择性亲和力（蓄积靶器官）。

化和物靶器官铅、氟骨骼汞、镉肾脏

苯骨髓

（一）分布与蓄积第43页，共77页，2023年，2月20日，星期四蓄积(accumulation)：

物质蓄积功能蓄积

毒物在体内的蓄积作用是发生慢性中毒的物质基础。（一）分布与蓄积第44页，共77页，2023年，2月20日，星期四毒物的生物转化：毒物被吸收后在体内要参与机体固有的复杂生化过程，其本身的化学结构也发生一系列变化。

Ⅰ相反应Ⅱ相反应

暴露或增加功能基因

生物合成外源化合物初级产物次级产物

氧化、还原、水解结合排泄（二）生物转化(biotransformation)第45页，共77页，2023年，2月20日，星期四多数毒物经过生物转化后毒性降低，水溶性升高，有利于排出，使之更快地随尿或胆汁排出体外，称为代谢解毒；化学物(毒性)中间产物(低毒或无毒)产物(无毒)少数毒物进入体内经过生物转化可致毒性增强，这种现象称之为代谢活化。化学物(低毒性)中间产物(毒性)产物(高毒)（二）生物转化(biotransformation)第46页，共77页，2023年，2月20日，星期四

排出速度较为重要；进入体内的毒物排出的途径有多种。肾脏：大多数毒物经肾脏随尿排出2.呼吸道：在体内不易分解的气体经肺3.消化道：许多金属经胆汁随粪便4.其他途径：汗液，毛发（三）排出(excretion)第47页，共77页，2023年，2月20日，星期四ChemicalstructurePhysicalcharacteristicExposuredose：half-lethaldose（LD50）CombinedeffectofpoisonsIndividualvariation三、影响毒物作用的因素第48页，共77页，2023年，2月20日，星期四化学活性理化性质毒性结构（一）化学结构第49页，共77页，2023年，2月20日，星期四一、化学结构与毒性大小经过大量研究，目前已找到一些有限的化学结构与毒性大小之间的规律取代基的影响异构体和立体构型同系物的碳原子数和结构的影响分子饱和度与营养物和内源性物质的相似性第50页，共77页，2023年，2月20日，星期四苯及其衍生物卤代烷烃类卤素数如氯甲烷的肝毒性大小依次是

CCl4﹥CHCl3﹥CH2Cl2﹥CH3Cl异构体和立体构型基团的位置—如带两个基团苯环的毒性对位﹥邻位﹥间位，如氨基酚：对-﹥邻-﹥间-对称﹥非对称手征性(chirality)—同素异构体如反应停：S(-)﹥R(+)取代基的影响第51页，共77页，2023年，2月20日，星期四同系物的碳原子数按同系物相比，烷、醇、酮等碳氢化合物碳原子数愈多，则毒性愈大如随着碳原子数增多，麻醉作用增强但达到9个碳原子之后，却又随着碳原子数增多，麻醉作用反而减弱同系物的碳原子数和结构的影响第52页，共77页，2023年，2月20日，星期四分子饱和度毒性乙烷﹤乙烯﹤乙炔？不饱和键？可能与不饱和键易代谢为环氧化物有关第53页，共77页，2023年，2月20日，星期四与营养物或内源性物质的相似性转运：如毒物结构与主动转运载体的底物—营养物或内源性物质类似，即可能通过这些特异的载体转运吸收干扰、破坏细胞的正常功能第54页，共77页，2023年，2月20日，星期四（二）物理特性毒物粒径的大小、溶解度、挥发度、比重等。第55页，共77页，2023年，2月20日，星期四（三）毒物的剂量接触剂量－到达剂量－靶剂量剂量决定毒物；剂量反应毒性第56页，共77页，2023年，2月20日，星期四（四）毒物的联合作用拮抗作用：干扰、受体、生理、化学协同作用加强作用独立作用第57页，共77页，2023年，2月20日，星期四毒物的联合作用联合作用：是指同时或先后接触两种或两种以上的外源化学物对机体产生的毒作用。1、非交互作用（1）相加作用：是指各种化学物在化学结构上如为同系物，或其毒作用的靶器官相同，则其对机体产生的总效应等于各个化学物单独效应的总和。■如大部分刺激性气体的刺激作用一般呈相加作用■具有麻醉作用的化合物，一般也呈相加作用第58页，共77页，2023年，2月20日，星期四➢是指两种或两种以上的化学物作用于机体，由于其各自作用的受体、部位、靶细胞或靶器官等不同，所引发的生物效应也不相互干扰，从而其交互作用表现为化学物的各自的毒性效应（2）独立作用毒物的联合作用第59页，共77页，2023年，2月20日，星期四2、交互作用➢是指化学物对机体所产生的总毒性效应大于各个化学物单独对机体的毒性效应总和，即毒性增强如马拉硫磷与苯硫磷的联合作用为协同作用，其机理是由于苯硫磷抑制肝脏降解马拉硫磷的酯酶之故（1）协同作用毒物的联合作用第60页，共77页，2023年，2月20日，星期四一种化学物对某器官或系统并无毒性，但与另一种化学物同时或先后暴露时使其毒性增强➢如异丙醇本身并无肝脏毒性效应，但若同时给予四氯化碳，就会使四氯化碳的肝毒性大大增强（2）加强作用毒物的联合作用第61页，共77页，2023年，2月20日，星期四是指化学物对机体所产生的总毒性效应小（低）于各个化学物单独对机体的毒性效应总和➢化学物之间的拮抗作用，是许多解毒药物的药理基础（3）拮抗作用毒物的联合作用第62页，共77页，2023年，2月20日，星期四（五）个体情况遗传因素：基因负荷、个体差异环境因素第63页，共77页，2023年，2月20日，星期四主要有气温、气湿、气压和光照等➢

在正常生理情况下，高气温使机体皮肤毛细血管扩张、血循环加快、呼吸加速，从而使经皮肤或经呼吸道吸收的化学物，吸收速度加快如对硫磷经皮肤接触，吸收量随环境气温升高增加，尤其在30℃以上高温时多汗，随汗液排出氯化钠等物质增多，胃液分泌减少、胃酸降低，影响化学物经胃肠吸收➢同时排汗增多，尿量减少，易于造成经肾脏随尿排出的化学物或其代谢产物在体内存留时间延长一、温度环境因素第64页，共77页，2023年，2月20日，星期四二、气湿高气湿，尤其是伴随高气温的高气湿环境，可使经皮肤接触吸收的化学物吸收速度加快。➢因为高气湿环境汗液蒸发困难，皮肤角质层的水合作用加强，脂水分配系数较低的化学物也易吸收➢此外化学物也易于粘着皮肤表面，延长接触时间三、气压高气压与低气压环境条件不同，可以引起外源化学物的毒性改变➢例如在低气压(如高原)条件，士的宁的毒性降低，但氨基丙苯毒性增强环境因素第65页，共77页，2023年，2月20日，星期四四、季节或昼夜节律■一般动物（包括人）24小时内的生理状况不完全相同，存在生物节律■外源化学物的毒性可因每日给药的时间或给药的季节不同而有差异五、动物饲养方式动物笼的形式、每笼装的动物数、垫笼的草和其它因素也能影响某些化学物质的毒性。

环境因素第66页，共77页，2023年，2月20日，星期四（一）消除和控制生产环境中的毒物

1.采用无毒或低毒的物质代替有毒物质，限制化学原料中有毒杂质的含量；

2.改革工艺过程；

3.机械化、自动化和密闭化；

4.合理安排厂房建筑和生产过程；

5.加强通风排毒。四、职业中毒的预防第67页，共77页，2023年，2月20日，星期四四、职业中毒的预防职业中毒属于职业病的范畴。我国法定的职业中毒目录包括56种（详见备注）。第68页，共77页，2023年，2月20日，星期四2010年卫生部工作报告中

《关于职业中毒》各类急性职业中毒事故301起。报告急性职业中毒起数最多的为化工行业，占21.59%;急性职业中毒人数最多的为煤炭行业;引起急性职业中毒的化学物质涉及30余种，居首位的为一氧化碳,共发生78起175人中毒;病死率最高的为硫化氢中毒,47人中毒,死亡8人。慢性职业中毒1417例。引起慢性职业中毒人数排在前3位的化学物质分别是铅及其化合物、苯、砷及其化合物，分别为499例（占35.22%）、272例（占19.20%）和157例（占11.08%）。四、职业中毒的预防第69页，共77页，2023年，2月20日，星期四2002年卫生部通报的五大化学品中毒案河北白沟制造箱包的农民工苯中毒案河北高碑店市白沟镇是全国最大的箱包集散地，大多数个体作坊生产条件简陋，一些作业场所有毒气体浓度高，作业人员未配备职业病防护用品，有的作坊老板甚至让农民工吃、住、工作在同一房间。由于长时间接触有毒粘胶剂，导致25名农民工在2002年3月发生苯中毒，其中因苯中毒死亡5人。经整顿，406家作坊被取缔，12名作坊老板被判有