環(huán)境中主要重金屬的毒性研究醫(yī)學(xué)PPT

環(huán)境中主要重金屬的毒性研究一、概述

二、汞

三、鉛

四、鎘

五、鉻

六、砷一、概述金屬與人體的關(guān)系環(huán)境中金屬污染的來源環(huán)境中金屬的遷移與轉(zhuǎn)化金屬的聯(lián)合作用

一、概述日本“水俁病”事件

一、概述日本“骨痛病”

一、概述黑腳病

上個世紀(jì)中葉，泰國西南部的廣大地區(qū)爆發(fā)“黑腳病”，發(fā)病者先是腳部皮膚發(fā)黑，后發(fā)爛，最后壞死，得病者100％死亡。到80年代中期，泰國西南部一些地區(qū)的成年人100％都患有“黑腳病”，嚴(yán)重影響了勞動力。大規(guī)模開礦造成地質(zhì)中砷大量暴露，經(jīng)水沖刷攜帶，沉積在水田中，長期浸泡農(nóng)民的雙腳所致。

一、概述

2003年，貴州省遵義市湄潭、風(fēng)岡、務(wù)川等縣赴福建省仙游縣東湖村石英廠打工的上百位農(nóng)民感染矽肺病，19人相繼死亡；

河南省商城縣朱裴店村60多歲的劉心祥老人已在幾年時間里失去了3個兒子，他們?nèi)ナ罆r沒有一個超過40歲。2004年，紫云縣百名到廣西打工回鄉(xiāng)的農(nóng)民中，40多人染上矽肺病，數(shù)人死亡。一、概述矽肺病，是因吸入大量粉塵在肺部板結(jié)，促使肺功能逐步衰竭，最后致人死亡。根據(jù)肺部的板結(jié)程度，這種病分為三期。隨著病情加重，患者會并發(fā)肺氣腫、心力衰竭等癥狀。

一、概述金屬與人體的關(guān)系生物和環(huán)境的統(tǒng)一——物質(zhì)組成的統(tǒng)一——人類與環(huán)境的動態(tài)統(tǒng)一——統(tǒng)一破壞后，就會中毒，甚至死亡

環(huán)境中金屬污染的來地殼巖石人類的生產(chǎn)活動——環(huán)境金屬元素污染的主要來源一、概述環(huán)境中金屬的遷移與轉(zhuǎn)化通過水和食物鏈（網(wǎng)）進行遷移、濃集和轉(zhuǎn)化金屬在生物鏈中的濃集放大——生產(chǎn)者的作用——“植物—動物—人”方式，大大提高了人對金屬的接觸量，增加有毒金屬對人體將抗危害性——金屬受各種因素的影響，其化學(xué)形態(tài)可能發(fā)生轉(zhuǎn)化，從而影響毒性一、概述金屬的代謝吸收轉(zhuǎn)運分布排泄體內(nèi)蓄積一、概述金屬的代謝吸收——經(jīng)消化道吸收離子狀態(tài)金屬可直接被消化道吸收；與食物中的有機物形成復(fù)合物，被轉(zhuǎn)化為可溶物質(zhì)，被吸收；腸道內(nèi)的可溶性金屬鹽類，一部分通過被動擴散、易化擴散和主動運輸進入細胞，另一部分經(jīng)微胞飲作用進入細胞；腸道內(nèi)的不可溶金屬鹽類，被濾除，或被吞噬，或腸直接吸收吞噬作用一些固態(tài)顆粒物質(zhì)與細胞膜上某種蛋白質(zhì)有特殊親和力，當(dāng)其與細胞膜接觸后，可改變這部分膜的表面張力，引起外包或內(nèi)凹，將異物包圍進入細胞，這種轉(zhuǎn)運方式稱為吞噬作用。一、概述金屬的代謝吸收——經(jīng)消化道吸收吞噬作用一些固態(tài)顆粒物質(zhì)與細胞膜上某種蛋白質(zhì)有特殊親和力，當(dāng)其與細胞膜接觸后，可改變這部分膜的表面張力，引起外包或內(nèi)凹，將異物包圍進入細胞，這種轉(zhuǎn)運方式稱為吞噬作用。胞飲作用液滴異物也可通過此種方式進入細胞，稱為吞飲或胞飲作用。主動轉(zhuǎn)運化學(xué)物伴隨能量的消耗由低濃度處向高濃度處轉(zhuǎn)運以透過生物膜的過程稱主動轉(zhuǎn)運一、概述金屬的代謝吸收——經(jīng)呼吸道吸收大氣中的懸浮顆粒物和氣體中的金屬元素，越進入呼吸道深部，吸收越多。一、概述金屬的代謝吸收——經(jīng)皮吸收脂溶性金屬及其化合，四乙基鉛、有機汞化合物、有機錫化合物等。

通過表皮、毛囊、皮脂腺及汗腺吸收一、概述金屬的代謝轉(zhuǎn)運——血液是主要介質(zhì)金屬結(jié)合成分決定金屬轉(zhuǎn)運速度。

與低分子的結(jié)合是金屬轉(zhuǎn)運、分布、排泄重要形式一、概述金屬的代謝分布

開始階段，取決于血流量；金屬再分布受其與器官親和力大小影響；金屬元素的分布與金屬元素的侵入途徑、溶解性、化學(xué)形式、代謝特點、毒性性質(zhì)及器官特點等有關(guān)。一、概述金屬的代謝排泄

——糞——經(jīng)腎由尿液——經(jīng)肺隨呼吸道——隨上皮和黏膜脫落——呼吸道黏液——淚——汗——乳汁不同金屬的排泄途徑不同，同一種金屬也可以由幾種途徑排泄；同一種金屬的排泄途徑也可因劑量和代謝轉(zhuǎn)化而改變。

一、概述金屬的代謝體內(nèi)蓄積金屬蓄積作用可使金屬形成惰性復(fù)合物貯存于組織內(nèi)，不表現(xiàn)毒性作用，可預(yù)防急性中毒的發(fā)生，有一定的保護作用；但是在一定的生理條件下，如上述貯存的金屬，可被釋放入血引起毒效應(yīng)。因此，金屬的蓄積也是金屬慢性中毒作用的基礎(chǔ)。

一、概述金屬的聯(lián)合作用多為獨立作用，協(xié)同作用較少金屬毒——慢性中毒——致癌作用——致畸作用——變態(tài)反應(yīng)——對免疫功能的影響

早期毒性指標(biāo)汞汞的理化性質(zhì)汞污染的來源汞的代謝汞的毒理作用汞的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)驗教訓(xùn)一、汞汞的理化性質(zhì)俗稱水銀，是唯一的液態(tài)金屬常溫下以汞蒸氣污染空氣，蒸發(fā)量隨著溫度升高升高，汞蒸氣密度為空氣7倍能溶于硝酸、硫酸和王水，但一般不與堿性溶液發(fā)生反應(yīng)汞齊：溶解鉀、鈉、金、銀、鋅、鉛等在室溫下，能生成硫化汞和氯化汞一、汞汞的化合物汞：金屬汞、無機汞和有機汞的形式存在；有機汞的毒性較金屬汞和無機汞大無機汞——一價汞：硝酸亞汞可以溶于水，其它均微溶于水——二價汞：二價汞鹽均微溶于水有機汞化合物均為脂溶性；對熱、氧、水都比較穩(wěn)定；可與酸、堿、鹵素、還原劑、金屬等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)無機汞的甲基化可通過生物代謝轉(zhuǎn)化和物理化學(xué)甲基化反應(yīng)達到二、汞的來源

自然界氯堿工業(yè)、塑料工業(yè)、電器工業(yè)、油漆工業(yè)以及農(nóng)藥、造紙和醫(yī)療衛(wèi)生等行業(yè)煤及石油燃燒含汞農(nóng)藥二、汞的來源日本水俁?。骸秤眯罘e了工業(yè)廢水中的高濃度甲基汞的魚。伊拉克汞中毒：——中毒人數(shù)6000多，死亡500人，食用汞殺菌劑處理的小麥種子。二、汞的來源汞的甲基化：——環(huán)境中任何形式的汞（金屬汞、有機汞、芳基汞等），均可以轉(zhuǎn)化為劇毒的甲基汞，稱為甲基化。汞的生物富集：三、汞的代謝吸收汞及其化合物可以經(jīng)呼吸道、消化道和皮膚進入人體。金屬汞主要以蒸汽的形式通過呼吸道吸收，吞服后不易被消化道吸收；無機汞在消化道中的吸收率很低；消化道對有機汞的吸收效率很高，有機汞還可以通過呼吸道和皮膚吸收。三、汞的代謝分布金屬汞：肝細胞和紅細胞內(nèi)，金屬汞能夠通過血腦屏障損害腦組織，也能分散到甲腺和垂體，并能長期存留在這些組織器官中，引起結(jié)構(gòu)和功能的改變。二價汞：全身組織器官，再轉(zhuǎn)移到腎臟——結(jié)合型汞：與血液中血漿蛋白的巰基結(jié)合

——擴散型汞：含巰基的低分子化合物等結(jié)合汞蒸氣：——和有機汞分布到腦、腎、肝、心臟等臟器和組織中——肺組織中的汞蒸汽可排入血液，再播散到身體的其他部位——進入中樞神經(jīng)系統(tǒng)進入中樞神經(jīng)系統(tǒng)三、汞的代謝分布甲基汞：——進入中樞神經(jīng)系統(tǒng)——初期，血液和肝臟的含汞量較高——逐漸向腦組織中轉(zhuǎn)運無機汞：——70%～80%以汞結(jié)合硫蛋白的形式集中在腎臟皮質(zhì)的近端小管細胞內(nèi)——以汞結(jié)合硫蛋白的形式分布在肝、脾等臟器的組織細胞中。金屬硫蛋白和汞的結(jié)合約為1：10。

三、汞的代謝代謝略

三、汞的代謝排泄與蓄積——主要經(jīng)腎由尿和經(jīng)肝由膽汁隨糞便排出，以及隨腸黏膜脫落和汗腺、唾液腺、乳腺、毛發(fā)和指甲排出。甲基汞——以腎排泄為主毛發(fā)——反應(yīng)人體汞負荷和環(huán)境汞污染情況——400～500ug/g，神經(jīng)中毒現(xiàn)象——50～200ug/g，無癥狀——與血汞成正比，發(fā)汞：50ug/g，血汞：200ug/L蓄積——半減期汞：70d；血液甲基汞：50d；腦組織甲基汞：240d；無機鹽汞：40d；金屬汞：58d；

四、汞的毒理作用及其機理毒理作用金屬汞：

——二價汞離子與蛋白質(zhì)和酶中的巰基反應(yīng)形成牢固的硫汞鍵；短期的二價汞離子的毒害性是可逆的?！殬I(yè)性長期吸入汞蒸汽和汞塵可引起慢性汞中毒中樞神經(jīng)系統(tǒng)癥狀：體力減退、頭暈、頭痛、失眠、多夢、記憶力衰退等；精神癥狀：膽怯，焦慮、不安、精神壓抑、喪失信心等；意向性震顫：注意力集中時震顫更明顯；皮膚：紅斑疹、蕁麻疹；眼睛：汞毒性晶體炎（晶體前出現(xiàn)灰棕色或黃色暈斑）……

四、汞的毒理作用及其機理毒理作用無機汞化合物：

——汞的硫化物、氯化物、氧化物及汞鹽——只有離子狀態(tài)的汞才能被吸收——可引起急性汞中毒

四、汞的毒理作用及其機理毒理作用有機汞化合物：兩類——苯基汞和烷氧基汞：易降解成為汞離子——烷基汞：甲基汞、乙基汞、丙基汞，大腦感覺區(qū)和動力區(qū)蓄積量甲基汞——高神經(jīng)毒物質(zhì)；機制：影響乙酰膽堿的合成。δ-氨基-γ-酮羧酸脫水酶參與乙?；x，甲基汞可與該酶的巰基結(jié)合，從而影響乙?；憠A的合成；甲基汞的親脂性強，對神經(jīng)系統(tǒng)細胞膜產(chǎn)生溶解作用；甲基汞與大量存在于腦組織中的縮醛磷脂結(jié)合。胎兒致畸作用：甲基汞化合物

慢性毒癥狀：感覺異常；語言障礙；動力失調(diào)；向心性視野縮小；管狀視野、聽力障礙。

胎兒，具有致畸作用四、汞的毒理作用及其機理毒理作用機理與含巰基的蛋白質(zhì)和多肽結(jié)合，改變或破壞蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能與酶蛋白中的巰基結(jié)合，使酶蛋白的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變與細胞膜中組成成分的巰基結(jié)合，使膜的完整性受到損害甲基汞屬脂溶性化合物，引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)癥狀和胎兒畸形；無機汞化合物屬水溶性，可作用于近端腎小管細胞內(nèi)的微粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，并抑制多種酶的活性，使腎臟受到損害；苯基汞在體內(nèi)能迅速分解為無機汞化合物，故苯基汞的毒理作用與無機汞類似。五、汞衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)毒理作用機理我國對汞在不同環(huán)境中和食物中的允許標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境允許標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境允許標(biāo)準(zhǔn)車間空氣金屬汞0.01mg/m3工業(yè)廢水0.05g/L居民區(qū)大氣日平均0.0003mg/m3食物糧食0.02mg/kg工業(yè)廢氣排氣筒高20m時0.01mg/m3排氣筒高30m時0.02mg/m3蔬菜和水果0.001mg/kg地面水0.001mg/L牛乳0.01mg/kg飲用水0.001mg/L魚和其它0.3mg/kg農(nóng)業(yè)灌溉水0.001mg/L肉、蛋（去殼）、油0.05mg/kg鎘一、鎘的物理化學(xué)性質(zhì)二、污染來源三、代謝四、毒作用及其機理五、鎘的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)一、鎘的物理化學(xué)性質(zhì)

鎘為銀白色金屬，略帶淺藍色光澤。相對原子質(zhì)量為112.4.相對密度8.65，熔點320.9℃，沸點767℃.鎘蒸汽有毒，在空氣中可形成氧化鎘。在鎘化合物中，氧化鎘的毒性最大，且在體內(nèi)有累積性。鎘為銀白色金屬，略帶淺藍色光澤。相對原子質(zhì)量為112.4.相對密度8.65，熔點320.9℃，沸點767℃.鎘蒸汽有毒，在空氣中可形成氧化鎘。在鎘化合物中，氧化鎘的毒性最大，且在體內(nèi)有累積性。鎘主要以正二價形式存在，有時可見正一價。金屬鎘和氫氧化鎘難溶于水，硝酸鎘、鹵化鎘（氟化鎘除外）及硫酸鎘均溶于水。鎘及其化合物在酸性的胃液中比在堿性的腸液中溶解度大。二、鎘的來源及其環(huán)境行為自然界中——多以硫鎘礦存在，并常與鋅、鉛、銅、錳等礦共存。有色金屬礦開發(fā)和冶煉時排出的廢水、廢氣和廢渣煤和石油燃燒排放出來的煙氣含鎘肥料的施用電鍍、制造合金、焊料、顏料、電池、雷達、電視熒光屏、半導(dǎo)體元件、照相材料、化肥、殺蟲劑、塑料、槍械彈藥等生產(chǎn)中餐飲具和食品包裝三、鎘的代謝吸收——經(jīng)消化道、呼吸道和皮膚（鎘溶液）吸收消化道吸收率1%～2%（有的報道為5%～6%）呼吸道吸收約為30%（有的報道為10%～40%）每只卷煙約含鎘1～2ug，吸煙時約10%的鎘吸收消化道對鎘吸收率與鎘化合物的種類、攝入量、共存的營養(yǎng)物質(zhì)和化學(xué)元素物質(zhì)等有關(guān)。高鈣飲食后鎘在腸道內(nèi)吸收率降低；鈣、鐵、蛋白質(zhì)攝入量低時，鎘吸收明顯增加。鋅與鎘化學(xué)性質(zhì)非常相似，對鎘的吸收可產(chǎn)生競爭性抑制作用。維生素D也可印象鎘的吸收。三、鎘的代謝含量和分布

鎘在體內(nèi)的含量隨年齡而變化，新生兒體內(nèi)鎘為痕劑量，20歲左右體內(nèi)開始有鎘的蓄積傾向，50歲時，體內(nèi)蓄積最多，60歲以后漸趨減少。鎘一旦被人體吸收便會迅速轉(zhuǎn)移到血液，其中約有2/3在紅細胞中與血紅蛋白結(jié)合。血鎘大部分在紅細胞中，一部分與血紅蛋白結(jié)合，一部分與相對分子質(zhì)量低的金屬巰蛋白結(jié)合形成穩(wěn)定的配合物，血清中的鎘只占血鎘的1%～7%。鎘從腸或肺吸入血液后，主要與含巰基的低相對分子質(zhì)量（約10000）血漿蛋白結(jié)合，形成金屬巰蛋白，隨血流選擇性地儲存于肝和腎，其次為脾、胰腺、甲狀腺、腎上腺、睪丸及卵巢組織中。三、鎘的代謝排泄

經(jīng)口攝入的鎘僅能吸收5%～7%，未吸收的部分隨糞便排出，吸收后主要經(jīng)腎由尿排出，少量隨唾液、乳汁排出。正常人尿鎘低于2ug/L。四、鎘的毒作用及其機理骨痛病癥狀及其病因分析

骨痛病的主體是骨軟化癥狀的一系列病理變化。由于鎘慢性中毒首先引起腎臟與肝臟受損害，然后引起骨骼軟化，若此時又有妊娠、分娩、授乳、內(nèi)分泌失調(diào)、衰老營養(yǎng)不良、鈣不足等誘導(dǎo)或促進因素，便會出現(xiàn)骨痛病?；颊咧髟V癥狀為疼痛、，起初，勞累時腰、手、腳關(guān)節(jié)痛，休息半天即消失，疼痛逐漸嚴(yán)重，步行困難，步態(tài)搖擺。骨質(zhì)軟化萎縮，可在極輕微的活動中產(chǎn)生多發(fā)行病理性骨折、致使骨骼畸形，身體顯著縮短（重癥者身體可縮短20～30cm）。鎘引起骨痛病的原因可能是由鎘對腎功能的損害使腎中維生素D3的合成受到抑制，影響人體對鈣的吸收和成骨作用。同時，鎘使骨膠原肽鏈上的羥脯氨酸不能氧化產(chǎn)生醛基，妨礙骨膠原的固化和成熟，從而導(dǎo)致骨骼軟化。四、鎘的毒作用及其機理毒作用機理

鎘的部分毒作用機理可能是鎘與含羧基、氨基，特別是含巰基的蛋白質(zhì)分子的結(jié)合，而使許多酶的活性受到抑制。鎘離子可與組織蛋白羧基形成不溶性金屬蛋白鹽，也可與巰基形成穩(wěn)定的金屬硫醇鹽，從而使許多酶系統(tǒng)的活性受到抑制和破壞，使腎、肝等組織中的酶系功能受到損害。此外，鎘還可以干擾銅、鈷和鋅在體內(nèi)的代謝而產(chǎn)生毒作用。五、鎘的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境和食品中鎘的限值標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境允許限量環(huán)境允許限量車間空氣0.1mg/m3食品大米0.2mg/kg飲用水0.01mg/L面粉，薯0.1mg/kg地面水0.01mg/L雜糧<0.05mg/kg廢水排放0.1mg/L蛋類<0.05mg/kg漁業(yè)用水0.05mg/L水果<0.05mg/kg灌溉用水0.05mg/L鉛一、鉛的物理化學(xué)性質(zhì)二、鉛污染的來源三、鉛在環(huán)境中的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)一、鉛古羅馬的鉛中毒：平均年齡只有25歲；很多貴族婦女不能生育，流產(chǎn)的也很多；嬰兒的夭折率很高;而且出生的孩子普遍智力低下。這三個原因