2011屆給大家大三毒理學第十四章

第十四章水污染的環(huán)境毒理學主要內(nèi)容水體污染的來源及其特點水體污柒的自凈和污染物的轉(zhuǎn)歸水體污染對水生生物的影響水體污染對人群健康的危害水體中有機物環(huán)境安全性評價第一節(jié)水體污染的來源及其特點工業(yè)生產(chǎn)廢水生活污水農(nóng)業(yè)生產(chǎn)污水一、工業(yè)生產(chǎn)廢水量大,污染范圍廣,排放方式復雜污染物種類繁多,濃度波動幅度大污染物質(zhì)有毒性、刺激性、腐蝕性、pH變化幅度大,懸浮物和富營養(yǎng)物多污染物排放后遷移變化規(guī)律差異大恢復比較困難二、生活污水磷、硫高有纖維素、淀粉、糖類、脂肪、蛋白質(zhì)等,在厭氧性細菌作用下易產(chǎn)生惡臭物質(zhì)。含有多種微生物,如細菌、病原菌,易使人傳染上各種疾病。由于洗滌劑大量使用,使污水中洗滌劑含量增大,對人體有一定危害。三、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)污水主要是農(nóng)村污水和灌溉水化學污染物：生物性污染物：（一）化學污染物

重金屬及其化合物：如Hg、Mn、Zn、Cu等；

有機污染物：如酚類、有機氧化物、有機氯化物、農(nóng)藥等；

油類污染物；

無機污染物：如氮、磷、鉀營養(yǎng)物質(zhì)；

放射性物質(zhì)。這些物質(zhì)進入人體后,其危害十分嚴重。如:急性汞中毒會危害呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)等；烷基汞可以穿過胎盤屏障進入胎兒組織.毒害胎兒；有機氯農(nóng)藥進入人體會造成中樞神經(jīng)及肝臟、腎臟的損害,并能產(chǎn)生致癌作用。（二）生物性污染物主要是病原微生物,來自生活污水和醫(yī)院廢水、制革和食品加工等工業(yè)廢病菌,如大腸桿菌等:病毒.麻疹、流感、傳染性肝炎病毒:寄生蟲,如血吸蟲、蛔蟲等。病原微生物對人體健康影響很大，造成傳染病的死亡率較高。第二節(jié)水體污柒的自凈和污染物的轉(zhuǎn)歸水體污染的自凈水體污染物的轉(zhuǎn)歸一、水體污染的自凈水體自凈是指受污染的水體通過物理、化學、生物學作用,使污染物濃度降低,逐漸恢復到污染前的狀態(tài)。（一）影響水體自凈過程的因素（二）水體的自凈原理（一）影響水體自凈過程的因素受納水體的地形和水文條件水中微生物的種類和數(shù)量水溫和復氧狀況污染物的性質(zhì)和濃度等。（二）水體的自凈原理物理凈化過程：沉淀、稀釋、混合等?；瘜W凈化過程：氧化還原、分解化合、吸附凝聚生物凈化過程：懸浮或溶解于水體中的有機污染物,在溶解氧參與下,經(jīng)需氧微生物作用氧化分解成簡單的無機物,如二氧化碳、水、硝酸鹽和磷酸鹽等,使水體得到凈化。二、水體污染物的轉(zhuǎn)歸水體中污染物的轉(zhuǎn)化水體中污染物的生物放大作用水體富營養(yǎng)化（一）水體中污染物的轉(zhuǎn)化污染物轉(zhuǎn)化主要通過氧化還原、絡合水解和生物降解等作用。環(huán)境中的重金屬在氧化還原條件下,可接受或失去電子,改變化學毒性和遷移能力。例如,五價砷在水田還原條件下可轉(zhuǎn)化成三價砷,毒性更大。（二）水體中污染物的生物放大作用進人環(huán)境中的污染物即使是微量的,通過食物鏈也可使處于高位營養(yǎng)級的別種生物受到損害而威脅人類健康。污染物質(zhì)在生物體內(nèi)的增加一般有三種方式:生物蓄積、生物濃縮和生物放大。（三）水體富營養(yǎng)化水體富營養(yǎng)化——城市污水經(jīng)過二級生化處理,水中耗氧性有機物可達到規(guī)定的排放標準,但是仍含相當量的磷、氮及其無機鹽。天然緩流的湖泊、河口、海灣等水體接納這類污水后,水中磷、氮增多,促進自養(yǎng)性生物旺盛生長,某種藻類數(shù)量增加,另一些種群則逐漸減少。由于占優(yōu)勢的浮游生物的顏色不同,水面往往呈現(xiàn)綠色、紅色、棕色、乳白色等。這種現(xiàn)象出現(xiàn)在湖泊中稱為水華,在海灣中叫赤潮。危害一般藻類繁殖迅速,生長期短,死亡后若被需氧微生物分解則水中的溶解氧不斷減少;如為厭氧分解便產(chǎn)生硫化氫、甲烷等氣體。上述兩種情況都能使水質(zhì)惡化,造成魚類和其他水生生物死亡。藻類和其他浮游生物殘體在腐爛過程中,又把生物所需的磷、氮等營養(yǎng)素釋放到水中,供新的一代藻類利用。因此,富營養(yǎng)化了的水體,即使切斷了外界營養(yǎng)素的來源,水體也難于自凈和恢復到正常狀態(tài)。藻類死亡殘體沉人水底,代代堆積,湖泊逐漸變淺,直至成為沼澤。第三節(jié)水體污染對水生生物的影響引起水體污染的污染物類型各種各樣,它們對水生生物產(chǎn)主的影響途徑與方式不盡相同,但所造成的危害都是一樣的。有機污染(城鎮(zhèn)生活污水)重金屬污染農(nóng)藥污染赤潮酸雨一、有機污染①城鎮(zhèn)生活污水含氮、硫、磷較高,在厭氣細菌的作用下,易產(chǎn)生有惡臭的物質(zhì)，如硫化氫，這種氣體毒性很大,可直接殺死許多種類的生物。②有機物在水中的礦化或細菌的分解，需消耗大量的氧氣,使水中的溶解氧很快下降,嚴重時溶解氧降至零。在這種條件下絕大部分種類的水生生物就會窒息、死亡。二、重金屬污染①由許多工礦企業(yè)排入水體的重金屬,如Hg、Cu、Cr、Zn等有毒有害物質(zhì)都能引起生物體的急、慢性中毒。②當進入生物體內(nèi)的重金屬達到閾值濃度時,能擾亂或破壞生物的正常生理功能,引起暫時或持久的病變,甚至中毒死亡。三、農(nóng)藥污染①據(jù)報道,有些有機氯農(nóng)藥,如異狄氏劑、毒殺芬等在

0.0009mg/L和0.0056mg//L濃度下可直接殺死水體中許多種浮游植物、浮游動物和一些魚類。②一些敏感的魚類,會在很低濃度的對硫磷、馬拉硫磷影響下中毒死亡。而尚存的某些忍耐種類,如鯽魚則出現(xiàn)脊椎骨黏連和扭曲,魚體嚴重畸形的癥狀。四、赤潮①引起海水缺氧或無氧狀態(tài),致使許多需氧生物窒息死亡,特別是底棲生活的蝦、貝類受害程度更加嚴重,幾乎可全部死亡;②赤潮引發(fā)甲藻產(chǎn)生殺魚毒素,微小的含量即可造或魚類大批死亡;③某些赤潮生物排出的分泌黏液及這些藻類死亡分解產(chǎn)生的黏液能附著于貝類和魚類的鰓上,造成它們的呼吸困難,嚴重者可能致死。五、酸雨①酸雨主要由于煤和石油在燃燒過程中排放的大量二氧化硫和氮氧化物在長程傳輸中形成的,又以濕和干的沉降形式返回地面。②酸雨的最嚴重后果是降低湖泊、河流、水庫的pH，使水

體酸化,破壞水生生態(tài)系統(tǒng)的平衡,甚至直接殺滅眾多水生

生物種類,引起物種組成的變化和多樣性的大幅度減少。。第四節(jié) 水體污染對人群健康的危害水體污染對人群健康的危害是多方面的：

生物性污染可引起介水傳染病流行;

物理性污染可使水質(zhì)感官性狀惡化;

化學性污染可使人群發(fā)生急慢性中毒或致癌、致畸、致突變等。介水傳染病急性和慢性中毒致癌、致畸、致突變水環(huán)境內(nèi)分泌干擾物質(zhì)的危害一、介水傳染?、偌毦阅c道傳染?。簜⒏眰?、痢疾、腸炎、霍亂副霍亂等。②腸道內(nèi)常見病毒：脊髓灰質(zhì)炎病毒、柯薩奇病毒、人腸細胞病變孤病毒、腺病毒、呼腸孤病毒、傳染性肝炎病毒③某些寄生蟲?。喊⒚装土〖?、血吸蟲病、賈第蟲病等,以及由鉤端螺旋體引起的鉤端螺旋體病等,也可通過水傳播。介水傳染病是由水中生活性污染物造成,發(fā)生以水為媒介的傳染病。介水傳染病的流行,往往呈暴發(fā)型,來勢兇猛,波及面廣,、危害較大。一次水型傳播嚴重的疾病可導致上千或上萬

人發(fā)病。病人都有飲用或接觸同一水體的病史,在對受污染的水源加強衛(wèi)生防護、消除污染源和嚴格執(zhí)行消毒凈化措施后,疾病的流行就能很快得到控制。二、急性和慢性中毒水體受化學有毒物質(zhì)污染后,通過飲水或食物鏈可使人群發(fā)生急慢性中毒,甚至死亡。(一)酚類化合物

(二)氰化物(三)汞

(四)其他污染物酚是一種重要的化工原料也是有毒物質(zhì),在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用，含酚廢水是常見有害工業(yè)廢水。酚類化合物均具有特殊的臭味,易溶于水,易被氧化,單元酚與余氯結(jié)合形或氯酚具有特殊的氣味。工業(yè)上排出的主要是苯酚,易揮發(fā),毒性大。酚是一種中等強度的化學原漿毒物,其毒性作用是與細胞原漿中蛋白質(zhì)發(fā)生化學反應,形成變性蛋白質(zhì),使細胞失去活性。它所引起的病理變化主要取決于毒物的濃度,低濃度時可使細胞變性,高濃度時使蛋白質(zhì)凝固。低濃度對局部損害雖不如高濃度嚴重,但低濃度時由于其滲透力強,可向深部組織滲透,因而后果更加嚴重。酚類化合物侵犯神經(jīng)中樞,刺激脊髓,進而導致全身中毒癥狀。環(huán)境中被酚污染的水,被人體吸收后,在肝臟解毒,大部分被氧化成苯二酚,苯二酚并同磺基、葡萄糖醛酸結(jié)合而喪失毒性,并隨尿排出體外,僅小部分轉(zhuǎn)化成多元酚。若進入人體內(nèi)的量超過正常人體解毒功能時,超出部分可以蓄積在體內(nèi)各臟器組織內(nèi),造成慢性中毒,出現(xiàn)不同程度的頭昏、頭痛、皮疹、皮膚瘙癢、精神不安、貧血及各種神經(jīng)系統(tǒng)癥狀和食欲不振、吞咽困難、流涎、嘔吐和腹瀉等慢性消化道癥狀。這種慢性中毒經(jīng)適當治療一般不會留下后遺癥。酚為非致突變物,但是是一種促癌劑,達到一定劑量后可顯示出弱致癌作用。五氯酚具有致畸作用我國地面水中規(guī)定揮發(fā)酚的最高允許濃度為0.1mg/L(Ⅴ類水)。我國生活飲用水水質(zhì)標準中規(guī)定揮發(fā)酚類不超過

0,002mg/L。無機氰：氰氫酸及其鹽類氰化鈉、氰化鉀等氰化物有機氰或腈：丙烯腈、乙睛等氰化物在工業(yè)中應用很廣,是劇毒物,也是常見的水源污染物。主要來自煉焦、電鍍、選礦、染料、醫(yī)藥和塑料等工業(yè)廢水。氰化物非常容易被人體吸收,可經(jīng)口、呼吸道或皮膚進入人體。氰化物進人胃內(nèi),在胃酸的解離下,能立即水解為氰氫酸而被吸收。此種物質(zhì)進入血液循環(huán)后,血液中的細胞色素氧化酶的Fe3+與氰根結(jié)合,生成氰化高鐵細胞色素氧化酶,喪失傳遞電子的能力,使呼吸鏈中斷,細胞窒息死亡。由于氰化物在類脂中的溶解度比較大,所以中樞神經(jīng)系統(tǒng)首先受到危害,尤其呼吸中樞更為敏感。呼吸衰竭是氰化物急性中毒致死的主要原因。氰化物慢性中毒多見于吸入性中毒。經(jīng)水污染引起人體慢性中毒比較少見,有時見于家畜直接飲用工礦企業(yè)未經(jīng)處理直接排放的含氰濃度較高的工業(yè)廢水而引起死亡的事例。在非致死劑量范圍內(nèi),氰化物經(jīng)體內(nèi)一系列代謝轉(zhuǎn)化與硫結(jié)合生成硫氰化物從尿中排出。慢性中毒主要癥狀為頭痛、嘔吐、頭暈、動作不協(xié)調(diào)等,如生成速度超過排出速度,體內(nèi)有硫氰化物蓄積,而硫氰化物阻礙甲狀素的合成,引起甲狀腺功能低下。底泥中的汞,不論呈現(xiàn)何種形態(tài)都會直接或間接地在微生物作用下轉(zhuǎn)化為甲基汞或二甲基汞，二甲基汞在酸性條件下可分解為甲基汞。甲基汞溶于水,可從底泥回到水中水生生物通過食物鏈富集甲基汞,使其在體內(nèi)積累。魚體內(nèi)甲基汞濃度可比水中高出上萬倍。甲基汞中毒主要為神經(jīng)系統(tǒng)癥狀。日本著名的公害病“水俁病”即為甲基汞慢性中毒。因胎盤轉(zhuǎn)移使胎兒產(chǎn)生嚴重的胎兒性甲基汞中毒的事例在日本已有多起報道,生下來的嬰兒多為白癡。水體被Cd、As、Cr、Pb、Ba、農(nóng)藥、多氯聯(lián)苯等污染后,通過飲水或食物鏈亦可引起急性和慢性中毒,對人體健康造成危害。

污染水體的某些化學物質(zhì)具有致癌、致畸、致突變作用,可對人體健康和子孫后代產(chǎn)生危害。

常見的致癌物質(zhì)有As、Ni、Cr、Be、苯胺、苯并[a]芘等

致畸物質(zhì)如甲基汞、西維因、敵枯雙、艾氏劑、五氯酚鈉、脒基硫脲和2,4,5-T等。

此外,亞硝胺類、HCHO、As、Pb、DDT、甲基對硫磷、敵敵畏、氯化甲烷、溴化甲烷、溴仿、1,2-二氯乙烷、丙烯腈、氯乙烯、四氯乙烯等都可具有致突變作用。三、致癌、致畸、致突變我國江蘇省某地區(qū)肝癌高發(fā),調(diào)查表明,它與當?shù)鼐用耧嬘檬芪廴镜恼瑴纤湍鄿纤嘘P。據(jù)美國調(diào)查,氟化物可使兒童先天愚型發(fā)病率增高,農(nóng)藥的污染可能使農(nóng)村婦女自然流產(chǎn)率和早產(chǎn)率增高等。但目前水體污染引起癌癥和對遺傳危害的問題,尚無肯定結(jié)論。四、水環(huán)境內(nèi)分泌干擾物質(zhì)的危害某些化學性污染物如鄰苯二甲酸二丁酯、對硫磷、合成除蟲菊酯等可干擾機體內(nèi)一些激素合成、代謝或作用,從而影響機體的正常生理、代謝、生殖、生育等功能。第五節(jié) 水體中有機物環(huán)境安全性評價

飲用水的安全性直接關系著國計民生。

探查水源水中有機污染現(xiàn)狀并對其環(huán)境安全性進行評價和研究是政府和公眾迫切關心和需要的。

化學物質(zhì)尤其是微量有機化合物對環(huán)境(主要是人體健康)的安全性評價是環(huán)境毒理學的一個重要內(nèi)容,對預測環(huán)境污染的趨勢和防治有害物質(zhì)對人群的進一步危害有著重要的作用。水質(zhì)污染的生物測試多介質(zhì)環(huán)境目標值在水體有機物環(huán)境評價中的應用代謝組學技術在水質(zhì)檢測中的應用無機污染物對人體健康的危害早已為人們熟知,并在我國地面水水質(zhì)標準中得到充分反映。但對有機物污染尚未給予足夠認識,盡管其種類要多得多。僅在飲用水中就已檢出了700多種有機物,其中不少對人體健康具有危害作用。由于痕量有機物的分離、鑒定在技術上較為復雜,經(jīng)濟上花費較大,很少用于常規(guī)監(jiān)測。因此,人們在進行水質(zhì)評價時，往往采用COD、BOD等綜合指標進行有機物污染判斷。一、水質(zhì)污染的生物測試傳統(tǒng)理化分析方法能定量分析污染物中主要成分含量,但不能直接、全面反映各種有毒物質(zhì)對環(huán)境的綜合影響，而生物測試方法能夠彌補理化檢測方法的不足。國際上早在20世紀80年代初期就制定了針對化學品生物毒性效應的一系列標準和工作指南。一、水質(zhì)污染的生物測試美國環(huán)保署(USEPA)、國際經(jīng)濟與發(fā)展組織(OECD)及德國標準研究所(DIN)都頒布了一整套毒性測試方法,其中包括多種利用微生物和水生動植物作為測試手段的方法。應用較多的有發(fā)光菌法、Ames試驗、魚類和大型蚤急性毒性試驗、斑馬魚胚胎毒性技術。除上述方法外,1986年我國環(huán)保局將蠶豆根尖微核試驗列為水環(huán)境生物測試的規(guī)范方法，用于檢測水體的致突變性。一、水質(zhì)污染的生物測試二、多介質(zhì)環(huán)境目標值在水體有機物環(huán)境評價中的應用由于多介質(zhì)環(huán)境的存在,在進行環(huán)境質(zhì)量評價污染物的危險評估及對生物體的暴露分析時,需要關注污染物排放到多介質(zhì)環(huán)境中對人體及生態(tài)環(huán)境的影響。美國環(huán)保局于1977年公布了600多種化學物質(zhì)在各種環(huán)境介質(zhì)(空氣、水、土壤)中的含量及排放量的限定值,稱為多介質(zhì)環(huán)境目標值(Multimedia

Environmental

Goals,MEG)?；瘜W物質(zhì)含量低于MEG時,不會對人類及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生有害影響。美國環(huán)保局1980年對化學污染物名錄進行了增補,目前已在美國環(huán)境影響評價中廣泛應用。周圍環(huán)境目標值(AMEG)多介質(zhì)環(huán)境目標值（MEG）排放環(huán)境目標值(DMEG)AMEG表示化學物質(zhì)環(huán)境介質(zhì)中可以容許的最大濃度,生物體與這種濃度的化合物終生接觸都不會受到有害影響DMEG是指生物體與排放流短期接觸時,排放流中的化學物質(zhì)最高可容許濃度,這種濃度的污染物不會對人體或生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的有害影響,也稱最小急性毒性作用排放值。美國環(huán)保局(EPA)提出的多介質(zhì)環(huán)境目標值,是目前包括有機物種類最多的一種評價基準值,可以用來評價水中有機物的環(huán)境安全性。水環(huán)境影響度指水體中某化合物的實際濃度及其在水環(huán)境中的環(huán)境目標值之比,以AS(Ambient

Severity)表示。ASi

=

ci/ciA某一化合物的ASi大于1時,則表明該化合物具有顯著潛在危害作用,反之,則不會對人體健康發(fā)生顯著的危害。水環(huán)境(健康)影響度多介質(zhì)環(huán)境目標值是以最基礎的毒性數(shù)據(jù)為依據(jù),而且數(shù)據(jù)來源均為國際公認權威機構公布,在某些化學物質(zhì)的環(huán)境質(zhì)量標準未建