重金屬的毒性課件

第十重金屬的章毒性第一節(jié)概述重金屬:比重>4.0:60種元素比重>5.0:45種元素一、基本概念金屬：從BAt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）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(yùn)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(dú)立、相加、協(xié)同和拮抗作用2、拮抗作用的機(jī)理影響吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)相互置換和競爭誘導(dǎo)金屬硫蛋白六、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(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(jī)汞易吸收皮膚:金屬汞少量,有機(jī)汞可吸收（76%）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。（三）有機(jī)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C—Hg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(jī)體有強(qiáng)烈生殖毒性的物質(zhì)。（四）毒作用機(jī)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)入機(jī)體,從而引起與—ＳＨ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,Ｃ—Ｈg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(diǎn)低、柔軟易加工、耐腐蝕性等優(yōu)良特性，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。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(25~30%）消化道肝膽汁腸糞便（5~10%）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)牙齒排泄

主要途徑：腎臟20~80g/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（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(jī)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(jī)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(jī)體接觸鉛中毒后，影響了與δ-氨基乙酰丙酸(δ-ALA)轉(zhuǎn)變?yōu)檫材懺?、類卟啉轉(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218~679ug/L。血鉛水平>100ug/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(jī)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(yùn)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(jī)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(qiáng)，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(qiáng)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、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(diǎn)320.9℃，沸點(diǎn)767℃，比重8.65?；蟽r為+2價。鎘能生成很多無機(jī)化合物，有些無機(jī)化合物頗能溶解于水，如氯化物、硫酸鹽和醋酸鹽。三、鎘的代謝吸收

鎘呼吸道入血消化道（<10％）主要途徑分布

鎘血循環(huán)90％在紅細(xì)胞內(nèi)蓄積腎臟與Hb和MT結(jié)合排泄

呼吸道吸收主要途徑：尿消化道吸收主要途徑：糞便半衰期：8～30年四.鎘的毒理作用（一）毒性1、急性毒性消化道癥狀呼吸系統(tǒng)癥狀腎、肝損害2、慢性毒性早期：腎小管重吸收功能障礙（蛋白尿）晚期：慢性間質(zhì)性腎炎、骨骼的損害肺氣腫、慢性阻塞性肺病和肺纖維化嗅覺減退，鼻黏膜潰瘍和貧血3、其他損害高血壓

睪丸損害致癌作用致畸作用貧血骨質(zhì)疏松（二）毒性作用機(jī)理金屬鎘毒性很小，但鎘的化合物毒性較大，尤其是鎘的氧化物。鎘的毒性作用除干擾鎘、鈷和鋅的代謝外，還直接抑制某些酶系統(tǒng)，特別是需要鋅等微量元素來激發(fā)的酶系統(tǒng)。由于鎘與巰基、羧基、羥基等結(jié)合，其親和力比鋅大，因此體內(nèi)一些含鋅酶中的鋅被鎘取代就會喪失其固有功能。五、鎘對人體健康的危害1、腎臟損害鎘集中在腎小管，使近曲腎小管和部分遠(yuǎn)曲腎小管上皮細(xì)胞發(fā)生改變，線粒體腫脹和變性，由于腎小管上皮細(xì)胞通透性改變，可使腎近曲小管再吸收發(fā)生障礙，患者可出現(xiàn)低分子量的蛋白尿，還可出現(xiàn)糖尿和氨基酸尿，鈣排出也增加。腎小球功能多正常。2、骨骼損害主要表現(xiàn)為骨質(zhì)疏松、脫鈣、骨質(zhì)軟化等。骨的X線檢查可見高度骨萎縮，多發(fā)性病理骨折,骨骼彎曲變形和骨改變層的形成等。骨疼病3、肺部損害急性鎘中毒可引起肺水腫、肺氣腫，慢性鎘中毒從肺功能檢查、X線胸片檢查和尸檢均表明鎘能促發(fā)中央性肺氣腫，這種肺氣腫是由于肺泡膨脹，肺泡壁肥厚海綿化的結(jié)果，發(fā)生前多無慢性支氣管炎癥狀，沒有季節(jié)變化，嚴(yán)重肺氣腫可導(dǎo)致死亡。4、心血管損害有人分析了從世界各地采集到的400多個人體的腎樣得出結(jié)論，在鋅鎘比低的地區(qū)里，高血壓的發(fā)病率就高，反之亦然，說明腎臟內(nèi)鎘含量對鋅含量的對比關(guān)系的變化是引起高血壓的原因之一。5、睪丸損害睪丸組織對鎘的毒性非常敏感，鎘含量達(dá)0.15微克／毫克干重時就發(fā)生病變，小鼠皮下注射氯化鎘或乳酸鎘，可引起精原上皮細(xì)胞及間質(zhì)破壞，并可出現(xiàn)去睪丸現(xiàn)象。6、可疑的致癌物有人認(rèn)為可引起前列腺癌和支氣管癌。國外有人對因大量攝取鎘而致流產(chǎn)的死胎進(jìn)行研究，將其肋骨和脊椎骨中的鎘含量進(jìn)行了分析，結(jié)果表明比成年人正常值大10倍，說明鎘含量高可能是造成死腦和兒童發(fā)育缺陷的原因。7、其他有人報告慢性鎘中毒可出現(xiàn)輕度低色素性貧血，可能是由于紅細(xì)胞脆性增加和破壞所致。此外鎘還能抑制活性維生素D3的氧傳遞，并使血液銅蘭蛋白活性低及血清鐵貯量減少。第五節(jié)、鉻（Chromium，Cr）一、鉻的理化性質(zhì)原子序24，M51.996。價態(tài)：2+、3+、6+。

2價鉻：不穩(wěn)定，易氧化。

3價鉻：強(qiáng)酸鹽易溶。

6價鉻：鉻酸鹽（CrO42-)、重鉻酸鹽（Cr2O72-)

鉻酐（CrO3)毒性形態(tài)：6價鉻；堿性環(huán)境中3價鉻可被氧化為6價鉻，酸性厭氧環(huán)境中6價鉻可被還原為3價鉻。二、鉻污染的來源鉻礦：鉻鐵礦、鉻鉛礦、硫酸鉻礦。世界鉻年產(chǎn)量750萬t,90%用于鋼鐵生產(chǎn)。土壤：平均100mg/kg。重鉻酸鹽：用途廣泛，電鍍、皮革、制藥、研磨劑、顏料、合成催化等化石燃料燃燒：煤10mg/kg。金屬冶煉、化工“三廢”排放。三、鉻的代謝1、吸收：消化道、呼吸道、皮膚消化道吸收：Cr3+：3%，Cr6+更易吸收食物中的有機(jī)鉻：10%~25%呼吸道吸收：Cr6+40%，Cr3+難以吸收皮膚吸收：Cr6+2、分布：消化道吸收鉻主要分布于肺、肝、脾、腎呼吸道吸收鉻大量積聚于肺，其次肝、腎脾3、排泄與蓄積體內(nèi)鉻總量6mg以下。有蓄積作用：腎、肝、骨人體內(nèi)生物半衰期：27天，80%經(jīng)尿液排出。四、鉻的毒理作用1、急性毒性腸胃道：致死劑量：重鉻酸鉀3g。中毒癥狀：刺激和腐蝕腸胃道，引起惡心、嘔吐、腹疼、腹瀉、血便、脫水。頭疼、頭暈、呼吸急促等。呼吸道：中毒濃度：CrO30.015~0.033mg/m3；Cr2O72-：0.045~0.5mg/m3。中毒癥狀：CrO3：鼻出血、聲嘶啞、鼻粘膜萎縮；Cr2O72-：胃及十二指腸潰瘍、肝舯大皮膚：刺激和腐蝕作用，皮炎。2、慢性毒性呼吸道：由于刺激和腐蝕作用引起鼻炎、咽炎、支氣管炎。皮膚：皮炎、濕疹、皮膚潰瘍。全身性癥狀：頭疼、貧血、消化不良、腎臟損害、肺炎、支氣管哮喘、神經(jīng)衰弱、高血壓、高血脂、冠心病、肺心病。

含金屬鉻的皮帶扣和手表帶引起的接觸性皮炎3、“三致”性六價鉻和三價鉻均有致癌作用。肺癌。三價鉻可透過胎盤屏障，對胎兒致畸。六價鉻具有較強(qiáng)的致突變作用。DNA氧化損傷。4、毒作用機(jī)理Cr3+參與人體糖代謝，必需微量元素，需要量0.06~0.36mg/d。Cr6+：強(qiáng)氧化性，可氧化生物大分子（DNA,RNA,蛋白質(zhì)，酶，Vc等）；影響體內(nèi)氧化、還原、水解過程；與核酸、核蛋白結(jié)合，導(dǎo)致細(xì)胞突變還原過程中消耗谷光苷肽第六節(jié)、砷（Arsenicum，As）一、砷的性質(zhì)原子序33，M74.92，類金屬，銀灰色固體。價態(tài)：+3、+6、-3常見化合物：AsH3,As2O3（砒霜）,As2O5,H3AsO4,HAsO2,As2S2（雄黃）As2S3（雌黃），有機(jī)砷。三價砷毒性最強(qiáng)。二、砷污染源在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上廣泛使用，毒鼠劑、除草劑、殺菌劑、防腐劑、油漆、染料、半導(dǎo)體材料、銅鉛合金。燃煤：煤含砷3~45mg/kg。采礦：

雄黃（AsS2）、雌黃（AsS3）、砷鐵礦（FeAsS)。中國的地方性砷中毒分為兩種類型，即飲水型和燃煤型飲水型砷中毒：指水砷含量超標(biāo)引起砷中毒。這種類型主要集中在新疆、內(nèi)蒙古、山西和臺灣等病區(qū)。燃煤污染型：由于燃用高砷煤，用煤火烘烤糧食、辣椒等，從而嚴(yán)重污染室內(nèi)空氣及食品而引起的，這種類型目前主要見于貴州省。根據(jù)專家的評估，中國砷危害，特別是飲水型砷中毒將成為21世紀(jì)中國急需解決的飲水衛(wèi)生重大問題。皮膚及頭發(fā)改變皮膚色素高度沉著，彌漫的灰黑色或深褐色斑點(diǎn)手掌和腳趾的皮膚高度角化，皸裂，潰瘍經(jīng)久不愈（砷瘡），可轉(zhuǎn)成皮膚癌下肢皮膚變黑，產(chǎn)生壞疽－“黑腳病”頭發(fā)變脆脫落臨床表現(xiàn)地方性砷中毒以皮膚損害為主主要表現(xiàn)，掌拓部角化過度，皮膚癌發(fā)病率增高以及末梢神經(jīng)炎等癥狀。嚴(yán)重的下肢皮膚可以發(fā)黑、壞疽，甚至可危及生命。四肢有疼痛、行動困難、肌肉萎縮等表現(xiàn)。由砷毒引起的表皮角化病發(fā)展成皮膚潰爛，最終可導(dǎo)致皮膚癌的發(fā)生。

在體檢時發(fā)現(xiàn)的砷中毒引起的肝腫大（A）和肝臟活體解剖樣本中發(fā)現(xiàn)的肝組織損傷（B）。小箭頭所指為肝細(xì)胞變形損傷；大箭頭所指為滲透到門靜脈周圍的炎癥細(xì)胞SeverekeratosisSquamouscellcarcinomaHyperkeratosisSkincancer孟加拉國和印度的砷污染災(zāi)難

(WaterReasearch2001,12.34～36)孟加拉國和印度的許多地區(qū)都以含砷量很高地下水作為飲用水,砷中毒危及8000萬人的健康，已確診超過10,000人患砷中毒病。這一問題成為當(dāng)代全球任何其他自然災(zāi)害無法比擬的大災(zāi)難。40%的水井中的砷濃度均超過WTO的標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)百個飲用井水的溶解性砷濃度>200μｇ/Ｌ,而飲水中砷的限值為50μｇ/Ｌ。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(jī)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(jī)理尚不完全清楚。無機(jī)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)代謝和作用機(jī)理三價、五價砷——消化道、皮膚——血液——通過腎臟緩慢排出——?dú)堄嗌榫徛竭_(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(jī)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