剖析重金屬的毒性

1、剖析重金屬的毒性第一節(jié) 概述重金屬: 比重4.0: 60種元素 比重5.0: 45種元素一、基本概念A(yù)t 左側(cè)三、環(huán)境中重金屬的遷移與轉(zhuǎn)化 1、遷移 2、轉(zhuǎn)化二、環(huán)境中重金屬污染的來源 1、自然 2、人類活動（主要）四、重金屬的代謝（一）吸收 1、經(jīng)消化道吸收 （1）元素的化學(xué)形式 （2）元素的種類 （3）腸胃道內(nèi)的pH 2、經(jīng)呼吸道吸收 大氣懸浮顆粒物和氣體中的金屬元素 3、經(jīng)皮膚吸收 脂溶性的金屬及其化合物（二）轉(zhuǎn)運 游離金屬離子與血漿成分結(jié)合與血球結(jié)合（三）分布（四）排泄（五）體內(nèi)蓄積五、重金屬的聯(lián)合作用1、獨立、相加、協(xié)同和拮抗作用2、拮抗作用的機理影響吸收和轉(zhuǎn)運相互置換和競爭誘導(dǎo)金屬

2、硫蛋白六、重金屬對健康的影響1、慢性中毒2、致癌作用3、致畸作用4、變態(tài)反應(yīng)與炎癥5、對免疫功能的影響第二節(jié)、汞（mercury, Hg） 一、理化性質(zhì)原子序80，原子量200。常溫下唯一的液體金屬，銀白色（水銀）。汞及汞化合物：揮發(fā)性；汞齊：K、Na、Au、Ag、Zn、Cd、Sn、Pb等；有機汞：脂溶性無機汞：一價、二價二、汞污染的來源與汞的生物富集（一）汞污染的來源含汞“三廢”，包括氯堿工業(yè)、塑料工業(yè)、電器工業(yè)、油漆工業(yè)、農(nóng)藥、造紙 化石燃料（煤、石油）（二）環(huán)境中汞的甲基化和生物富集1、汞的甲基化Hg0+CH3-B12CH3-Hg+CH3-Hg+ + CH3-B12CH3-Hg-CH3(

3、甲基汞)(二甲基汞)(甲基鈷氨素)2、汞的生物富集吸收 三、汞的代謝汞呼吸道入血消化道:金屬汞不易,汞鹽極少，有機 汞易吸收皮膚:金屬汞少量,有機汞可吸收（76%）分布 汞血循環(huán)與血漿蛋白結(jié)合初期數(shù)小時后全身各器官向腎臟集中其次是肝、心、中樞神經(jīng)系統(tǒng)甲基汞：肝腦腎血液排泄 主要途徑：尿（70%）和糞便次要途徑：唾液、汗腺、乳汁、毛發(fā)和指甲半衰期：約50天 （1）慢性中毒腦衰弱綜合征 腦皮層抑制減弱震顫 細(xì)微震顫粗大的意向性震顫口腔-牙齦炎四、汞的毒理作用四、汞的毒理作用（一）金屬汞元素汞常以蒸氣狀態(tài)污染空氣，因此常常是以經(jīng)呼吸系統(tǒng)進(jìn)入人體。元素汞易溶于脂質(zhì)，故能很快地通過富于脂質(zhì)的細(xì)胞膜而進(jìn)入

4、血液，輸往紅細(xì)胞和其它組織。元素汞可順利通過血腦屏障進(jìn)入腦組織，在腦組織中的元素汞被氧化轉(zhuǎn)化為二價汞離子后，就很難逆向通過血腦屏障返回血液；因而形成汞離子在腦組織中的積累，這一性質(zhì)對腦組織損害起著重要作用。這也是慢性中毒首先表現(xiàn)為神經(jīng)系統(tǒng)癥狀的重要原因。（二）無機汞化合物無機汞化合物（如汞的硫化物、氯化物、氧化物等）只有離子態(tài)汞才能被吸收（通過胃腸道和呼吸道）。汞離子進(jìn)入血液后很快分布全身，轉(zhuǎn)運積聚于肝臟和腎臟，并由尿排出體外。 二價汞離子不易通過血腦屏障進(jìn)入腦組織，故對腦危險性較小。 由于無機汞不易被吸收，一般不造成肝、腎的損害。但如果在短期內(nèi)攝入大量的無機汞或誤食含汞物質(zhì)，可引起急性汞中毒

5、。主要表現(xiàn)為急性胃腸癥狀，如惡心、嘔吐、腹痛、腹瀉等。（三）有機汞化合物一類是苯基汞和烷氧基汞，在體內(nèi)易形成汞離子。另一類為短鏈的烷基汞（甲基汞、乙基汞），其CHg鍵很牢固，不易降解，在體內(nèi)以分子形態(tài)發(fā)揮作用。例如甲基汞，水俁病的病因，80%經(jīng)腸道吸收。甲基汞在體內(nèi)經(jīng)生物學(xué)轉(zhuǎn)化為二價汞離子（其過程還不明了），但是甲基汞在生物體內(nèi)轉(zhuǎn)化率是非常緩慢。甲基汞在人體內(nèi)的含量由高到低的分布順序為:腦肝腎心肺, 腦中汞含量最高。損害最為嚴(yán)重的部位是小腦和大腦兩半球。另外，甲基汞還是一種對機體有強烈生殖毒性的物質(zhì)。（四）毒作用機制巰基學(xué)說:甲基汞是一種親巰基物質(zhì),可以與含巰基的物質(zhì)結(jié)合成汞的硫醇鹽復(fù)合物進(jìn)入

6、機體,從而引起與基有關(guān)的代謝發(fā)生紊亂,導(dǎo)致細(xì)胞損傷。該學(xué)說是甲基汞對細(xì)胞膜系統(tǒng)、酶活性、蛋白質(zhì)的生物合成及核酸生物合成產(chǎn)生毒作用的生化基礎(chǔ)。自由基學(xué)說:甲基汞在體內(nèi)代謝轉(zhuǎn)化過程中,g鍵斷裂時,能夠產(chǎn)生自由基,在蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子的局部引起自由基反應(yīng),造成它們結(jié)構(gòu)的破壞。 脂質(zhì)過氧化學(xué)說:一些學(xué)者通過對大鼠游離肝細(xì)胞甲基汞中毒的脂質(zhì)過氧化研究,發(fā)現(xiàn)甲基汞的肝細(xì)胞失活和它的脂質(zhì)過氧化作用皆與其濃度和作用時間有關(guān)。第三節(jié)、鉛（lead, Pb）一、鉛污染的來源鉛是自然界分布很廣的元素，在地殼中的含量0.0016%，是地殼中含量最高的重金屬元素。鉛具有密度高、熔點低、柔軟易加工、耐腐蝕性等優(yōu)良特

7、性，在許多工業(yè)部門具有廣泛的用途。世界上鉛的消耗約560萬噸。其中40%用于制造蓄電池，20%以烷基鉛的形式加入汽油中作防爆劑，12%用于建筑材料、6%用于電纜外套，5%用于制造彈藥，另有17%用于其它用途。 但是僅有四分之一的鉛被回收再利用，其余排放于環(huán)境中，造成環(huán)境鉛污染。二、理化特性 柔軟，略帶灰白色的重金屬 密度11.35 熔點327.4 沸點1620 不溶于水，可溶于酸吸收 三、鉛的代謝鉛呼吸道PbO入血肺泡吞噬細(xì)胞的吞噬作用(2530%）消化道肝膽汁腸糞便（510%）皮膚分布 鉛血循環(huán)大部分與紅細(xì)胞結(jié)合小部分在血漿初期后期血漿蛋白結(jié)合鉛可溶性PbHPO4肝、腎、脾、肺、皮膚骨毛發(fā)牙

8、齒排泄 主要途徑：腎臟 2080 g/天次要途徑：糞便、膽汁、乳汁、汗液、月經(jīng) 母體 胎盤 胎兒 乳汁 嬰兒 （一）急性中毒多由消化道攝入引起臨床表現(xiàn)：面色蒼白、口內(nèi)金屬味、 惡心、嘔吐、腹脹、腹絞痛、 中毒性肝病、中毒性腦病四、鉛的毒作用機理 1、神經(jīng)系統(tǒng) 神經(jīng)衰弱綜合癥周圍神經(jīng)病鉛中毒性腦?。ǘ┞灾卸?生產(chǎn)中多見)鉛垂腕鉛腦病2、消化系統(tǒng)常見癥狀:口內(nèi)金屬味、食欲不振、惡心、 腹脹、腹隱痛、腹瀉與便秘交替 鉛線：硫化鉛顆粒沉積鉛絞痛（lead colic）:常伴有鉛麻痹等神經(jīng)系 統(tǒng)征象,中或重度急慢性中毒時發(fā)生3、血液和造血系統(tǒng)小細(xì)胞低色素性貧血周圍血中點彩、網(wǎng)織、堿粒紅細(xì)胞增多4、其

9、它癥狀腎臟：慢性間質(zhì)性腎炎、尿中出現(xiàn)蛋白、 紅細(xì)胞、管型女性：月經(jīng)不調(diào)、流產(chǎn)、早產(chǎn)嬰兒：母源性鉛中毒（三）生殖毒性與致畸作用（四）致癌作用（五）環(huán)境鉛污染引起鉛中毒癥狀（六）毒作用機理研究表明，鉛離子進(jìn)入人體后，與人體內(nèi)一系列的蛋白質(zhì)、氨基酸內(nèi)官能團(tuán)和酶的結(jié)合，從而干擾了機體多方面的正常生化和生理活動，對神經(jīng)、血液、造血、消化、泌尿生殖、心血管、內(nèi)分泌、免疫等系統(tǒng)及兒童的生長發(fā)育均有毒性作用，引起鉛中毒，尤其是以神經(jīng)系統(tǒng)、造血系統(tǒng)和消化系統(tǒng)最為敏感 。1、鉛對造血系統(tǒng)的影響鉛能影響卟啉代謝，卟啉是血紅蛋白合成過程的中間產(chǎn)物。當(dāng)機體接觸鉛中毒后，影響了與-氨基乙酰丙酸(-ALA)轉(zhuǎn)變?yōu)檫材懺?、?/p>

10、卟啉轉(zhuǎn)變?yōu)樵策霸策c亞鐵合成正鐵血紅素等過程，導(dǎo)致血紅蛋白形成障礙，引起鉛誘發(fā)貧血。鉛誘發(fā)貧血常見于鉛作業(yè)工人及兒童，特別是兒童。鉛還抑制紅細(xì)胞膜上Na+-K+-ATP酶和抑制磷酸戊糖旁路導(dǎo)致溶血。居住在工業(yè)區(qū)和重交通區(qū)的孩子平均血鉛量為218679ug/L。血鉛水平100 ug/L人口比例為64.9%99.5% 。2、鉛對神經(jīng)系統(tǒng)的影響 人體的中樞神經(jīng)系統(tǒng)是生命活動的總管，它的機能狀態(tài)在鉛中毒病程中起主導(dǎo)作用。鉛可使形象化智力、視覺運動功能、記憶、反應(yīng)時間受損，語言和空間抽象能力、感覺和行為能力改變，出現(xiàn)疲勞、失眠、煩躁、頭痛及多動等癥狀。中度以上的鉛中毒者，可出現(xiàn)多發(fā)性神經(jīng)炎，嚴(yán)重者

11、甚至損害橈神經(jīng)或脊髓前角細(xì)胞，導(dǎo)致“鉛麻痹”；晚期鉛中毒嚴(yán)重者可因中樞神經(jīng)發(fā)生器質(zhì)性病變而引起中毒性腦病，如顱內(nèi)血管痙攣促使腦血管發(fā)生早期硬化。3、鉛對消化系統(tǒng)的影響在鉛毒的作用下，可能發(fā)生腸胃機能一系列的變化。鉛可抑制胰腺功能，增加唾液腺和胃腺的分泌。同時，鉛會與腸道中的硫化氫結(jié)合，使硫化氫失去促進(jìn)腸蠕動的作用，導(dǎo)致頑固性便秘。4、鉛對其它器官系統(tǒng)的影響鉛可損害腎臟近端小管和腎小球細(xì)胞，使腎小球濾過率增高，腎小管重吸收障礙，嚴(yán)重者可發(fā)生鉛中毒性腎病，如腎原性高血壓。鉛可抑制肝臟混合功能氧化酶合成，導(dǎo)致肝臟生物轉(zhuǎn)化作用受損，降低肝臟解毒功能。鉛還可影響人類生殖功能，使精子畸變；母體鉛可經(jīng)胎盤影

12、響胎兒發(fā)育，致使胎兒發(fā)生畸形，對人類的繁殖造成嚴(yán)重危害。第四節(jié)、鎘（Cadmium，Cd）一、鎘污染的來源原料或催化劑用于生產(chǎn)塑料、顏料和試劑。由于鎘的抗腐蝕性及抗摩擦性強，也是生產(chǎn)不銹鋼、電鍍以及雷達(dá)、電視熒光屏等的原料。鎘在航空、航海上也有廣泛用途。這些是鎘的來源。在很多重要的合金中，都含有鎘。它可增加銅的硬度并增加其在高溫時的強度。這種銅鎘合金被用于冷卻裝置，如用作汽車的散熱器片。這種金屬也用作某些焊料。最重要的用途是在堿性蓄電池中用作電極部件。1、大氣鎘污染大氣中鎘的污染主要來自鋅冶煉(干法)廠的廢氣。煤和燃料油的燃燒也是大氣鎘污染的來源。城市垃圾廢棄物的燃燒也能造成鎘對大氣的污染。2

13、、水的鎘污染天然水體中鎘的含量甚低(0.1-10ppb)，地下水高于地面水。水中鎘的污染主要來源于含鎘工業(yè)廢水。其次是含鎘礦渣的污染。3、土壤鎘污染 鎘對土壤污染是鎘對環(huán)境污染的主要方面。主要有三種類型即氣型污染，水型污染和肥料（磷肥）污染。 總之，環(huán)境中鎘的主要污染源是“三廢”，隨著工業(yè)“三廢”的排放鎘進(jìn)入生物圈，大氣、水體和土壤中，并隨著大自然循環(huán)，經(jīng)食物鏈最終進(jìn)入人體。二、理化性質(zhì)鎘是一種微帶藍(lán)色而具銀白色光澤的柔軟金屬，抗腐蝕，耐磨，具延展性。原子量112.4，熔點320.9，沸點767，比重8.65?；蟽r為+2價。鎘能生成很多無機化合物，有些無機化合物頗能溶解于水，如氯化物、硫酸鹽

14、和醋酸鹽。 三、鎘的代謝吸收 鎘呼吸道入血消化道（200/,而飲水中砷的限值為50/。 三、砷的代謝 吸收：砷化物可經(jīng)過呼吸道、消化道和皮膚吸收。陰離子砷和易溶性砷化合物在消化道中的吸收較快。砷化合物的溶液攝入后很容易吸收，吸收率可達(dá)90%。 分布：人的毛發(fā)、皮膚與指甲砷含量通常最高 。無機砷化合物被吸收入血后，大部分與血紅蛋白上的珠蛋白結(jié)合，少量與血漿蛋白結(jié)合。排泄：體內(nèi)的砷主要經(jīng)腎由尿排出，其次是經(jīng)膽汁隨糞便排出，也可由汗液、毛發(fā)和指甲排出少許。轉(zhuǎn)化：轉(zhuǎn)化機理尚不完全清楚。 無機三價砷在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為五價砷。 排泄產(chǎn)物： 甲基胂酸、二甲基次胂酸、三甲基胂，共占90%以上。 砷在人體內(nèi)代謝和作用

15、機理 三價、五價砷 消化道、皮膚 血液 通過腎臟緩慢排出 殘余砷緩慢到達(dá)表皮組織（皮膚、毛發(fā)、指甲） 與角蛋白中巰基牢固結(jié)合而蓄積 產(chǎn)生慢性毒性。 砷毒作用機理 As對體內(nèi)酶蛋白巰基（-SH）有特殊親和力，從而影響細(xì)胞的正常代謝。四、砷的毒理作用以惡心、嘔吐、腹瀉及嚴(yán)重腹痛為主要特征的急性砷中毒多發(fā)生在誤服、謀殺或事故等情況下 ,嚴(yán)重者可發(fā)生神經(jīng)異常、呼吸困難、心臟衰竭而死亡。致死劑量：砷化氫（AsH3）為0.100.15g。亞砷酸（As2O3）為0.100.30g。砒霜：0.0600.20 g1、急性毒性2、慢性毒性 慢性中毒以長期從飲料、食品中攝取砷者為多。根據(jù)報告，如果長期連續(xù)地攝取0.

16、500.10mg/d的砷可出現(xiàn)明顯中毒癥狀，如果長期攝取濃度為3.06.0mg/L的水，可出現(xiàn)明顯中毒癥狀。慢性砷中毒是一個以皮膚損害為主的全身性疾病 ,可引起皮膚病、造血功能低下、肝臟損害、感覺障礙、外周神經(jīng)炎、厭食以及皮膚和內(nèi)臟腫瘤等。最近有人群資料表明慢性砷中毒與高血壓、糖尿病的發(fā)生亦有關(guān)。3、“三致”性 無機砷被認(rèn)為具有致癌作用，流行病學(xué)證實砷能引起人類皮膚癌和肺、膀胱等內(nèi)臟腫瘤的發(fā)生。砷對皮膚致癌的毒性濃度為0.200.25mg/d。但目前尚未建立起公認(rèn)的砷致癌的動物實驗?zāi)Ｐ?。輔致癌劑。砷可以引起姊妹染色單體交換率增加,增加DNA復(fù)制中錯誤的可能性,也有人認(rèn)為砷的致癌作用與腫瘤抑制基因的甲基化受到影響有關(guān)。至于免疫功能受到抑制，砷拮抗元素硒的作用等均在致癌過程中有一定影響 。砷的致癌機制有待深入研究。4、中毒機理 砷化物能與體內(nèi)巰基酶結(jié)合 ,使多種酶受到抑制 ,影響細(xì)胞正常代謝 ,起到原漿毒作用 ,使神