大学环境毒理学 环境中重金属的毒性

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1、第四章环境中重金属的毒性4.1重金属概述4.2汞（Hg）4.3铅（Pb）4.4镉（Cd）4.5铬（Cr）4.6砷（As）重金属的界定指比重在5.0以上的45种金属元素，包括金、银、铜、铅、锌、镍、钴、镉、铬和汞等。由于砷和硒的毒性和某些性质与重金属相似，所以将砷、硒等类金属也列入重金属的讨论范围内。目前人们关注的有毒重金属有（17种）：汞、镉、铅、铬、锌、铜、锰、钴、镍、锡、钡、锑、铍、锂、铝、砷、硒。环境毒理学的重点研究对象主要是：汞Hg、镉Cd、铅Pb、铬Cr、砷As、硒Se；其次还有锌Zn、锰Mn等。环境中的重金属为什

2、么会损害人类健康？生物和环境是统一的，生物体的物质组成和环境的物质组成也是统一的；各生物元素在体内的绝对含量及相对比值是生物演化过程中形成的，只容许在一定范围内变化，只有如此才能维持人体的健康；环境元素与生物元素不断交流以保持动态平衡关系，生物体为这种内外元素的交流提供了通畅的途径；对于那些非必需的、甚至有毒的重金属元素如汞、镉、铅等，由于它们在环境中含量很低，在生命起源和生物演化早期阶段未被选择利用，生物体对它们的适应能力很差；当环境污染使局部地区的重金属元素浓度过高时，当地居民与环境之间的元素交换即会出现不平衡现象，即人

3、体从环境中摄入的某些金属元素的量超过人体所适应的变动范围，体内不同元素之间的固有比例破坏了，这时就对人体健康产生危害，引起疾病，发生金属中毒，甚至死亡。环境中重金属污染的来源对环境造成严重的重金属元素污染的主要来源是人类的生产活动。工业：采矿、冶炼、使用重金属的工业生产过程（主要是含重金属的废水和残渣以及生活中的干电池）。农业：施用农药（包括Pb、Hg、Cd、As等）。化石燃料：煤、石油等燃料燃烧（排放出Pb、V、Ni等金属）等。迁移：重金属主要是通过水在环境中迁移转运，同时也可以通过复杂的食物链（网）进行转移（逐级浓集放大

4、）。重金属在水体中不能被微生物降解，主要通过食物链在生物体中逐步蓄积，或者被水中悬浮粒子吸附而沉入水底淤泥中，从水体自净方面看，这似乎是好的一面，但实际上大量聚集于排水口附近底泥中的重金属，可能成为长期的二次污染源。转化：甲基化：无机汞可转化为毒性较高的甲基汞，而三价砷可在生物体内转化为毒性较低的单甲基胂酸和二甲基胂酸。可以甲基化的金属包括汞、铅、砷、硒、碲、钛、锡等。金属离子易与腐植酸形成螯合物，可大大增强金属在水中的溶解度。吸收：消化道吸收：整个消化道都可以吸收溶解性金属元素及其化合物。小肠中段是重金属的主要吸收部位。影

5、响消化道吸收金属盐类的因素主要有：元素的化学形式：脂溶性强的元素有机化合物的形式和水溶性强的元素的无机盐形式均容易被吸收。凡能结合形成沉淀的盐如磷酸盐、硫酸盐、草酸盐等，则很难吸收。元素的种类：消化道对不同金属盐类的吸收率相差甚大。正常人对Cu的吸收率约32%；对Mn的吸收率为3%～4%；对有机Sn（如TBT，三丁基锡）的吸收率在2%～10%以下，对无机Sn的吸收更弱。胃肠道内的pH：金属元素在胃液的酸性环境（pH1.5～2）中可从食物成分中解离出来，呈离子状态，如铁、锌、铜、锰、铬等均可形成可溶性氯化物，再在胃内与配体（如

6、氨基酸等）形成复合物后进入小肠被吸收。绝大部分金属离子在胃液内未形成复合物，进入小肠后在碱性环境中形成不溶性复合物，则不易被吸收。年龄：乳儿期肠粘膜未成熟，其胞饮作用大于成人，因而对一些金属如Pb、Cd、Fe、Co等的吸收率较高。金属间的竞争抑制作用：当两种或更多种金属元素可与消化道粘膜细胞上的同一受体部位结合时，且这些元素同时存在时，可发生竞争性结合，某种元素过多可干扰另一种元素的吸收。呼吸道吸收：大气中悬浮的颗粒物和气体中的金属元素可从鼻咽腔至肺泡的整个呼吸道进入机体。长期沉着于肺内的不溶解性化合物，可造成局部损伤，如铁

7、肺（Fe2O3）、钡肺（BaSO4）、铝肺（Al2O3）、铍肺（BeO）、矽肺（SiO2）等。皮肤吸收：一些脂溶性的金属及其化合物，如四乙基铅、有机汞化合物、有机锡化合物等可通过皮肤进入体内。经皮肤吸收主要是通过表皮吸收，也可以通过毛囊、皮脂腺及汗腺吸收。※能经皮肤吸收并引起皮肤不良反应的元素有Ag、Au、B、Be、Co、Cr、Cu、Fe、Hg、Ni、Pb、Ti、Zn及它们的化合物。转运血液是金属元素在体内转运的主要介质。进入血液的金属元素，可以游离状态存在，也可与血中氨基酸、白蛋白等结合，或吸附在红细胞膜上并可进入红细胞内

8、，或与特异转运蛋白（铁转运蛋白、铜蓝蛋白、金属巯蛋白）结合而运输。分布金属元素被机体吸收后在体内各脏器的分布随不同元素而异，同一种元素在不同组织器官的分布也不相同。不同器官对不同金属的选择性明显不同。在开始阶段，元素的分布主要取决于器官的血流量，随时间的延长，元素发生再分布，主要受其与器官