1、剖析重金屬的毒性第一節 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At 左側三、環境中重金屬的遷移與轉化 1、遷移 2、轉化二、環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、經消化道吸收 （1）元素的化學形式 （2）元素的種類 （3）腸胃道內的pH 2、經呼吸道吸收 大氣懸浮顆粒物和氣體中的金屬元素 3、經皮膚吸收 脂溶性的金屬及其化合物（二）轉運 游離金屬離子與血漿成分結合與血球結合（三）分布（四）排泄（五）體內蓄積五、重金屬的聯合作用1、獨立、相加、協同和拮抗作用2、拮抗作用的機理影響吸收和轉運相互置換和競爭誘導金屬

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、變態反應與炎癥5、對免疫功能的影響第二節、汞（mercury, Hg） 一、理化性質原子序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、塑料工業、電器工業、油漆工業、農藥、造紙 化石燃料（煤、石油）（二）環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 汞血循環與血漿蛋白結合初期數小時后全身各器官向腎臟集中其次是肝、心、中樞神經系統甲基汞：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污染空氣，因此常常是以經呼吸系統進入人體。元素汞易溶于脂質，故能很快地通過富于脂質的細胞膜而進入

4、血液，輸往紅細胞和其它組織。元素汞可順利通過血腦屏障進入腦組織，在腦組織中的元素汞被氧化轉化為二價汞離子后，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，這一性質對腦組織損害起著重要作用。這也是慢性中毒首先表現為神經系統癥狀的重要原因。（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）只有離子態汞才能被吸收（通過胃腸道和呼吸道）。汞離子進入血液后很快分布全身，轉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。但如果在短期內攝入大量的無機汞或誤食含汞物質，可引起急性汞中毒

5、。主要表現為急性胃腸癥狀，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，在體內以分子形態發揮作用。例如甲基汞，水俁病的病因，80%經腸道吸收。甲基汞在體內經生物學轉化為二價汞離子（其過程還不明了），但是甲基汞在生物體內轉化率是非常緩慢。甲基汞在人體內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。（四）毒作用機制巰基學說:甲基汞是一種親巰基物質,可以與含巰基的物質結合成汞的硫醇鹽復合物進入

6、機體,從而引起與基有關的代謝發生紊亂,導致細胞損傷。該學說是甲基汞對細胞膜系統、酶活性、蛋白質的生物合成及核酸生物合成產生毒作用的生化基礎。自由基學說:甲基汞在體內代謝轉化過程中,g鍵斷裂時,能夠產生自由基,在蛋白質、核酸等生物大分子的局部引起自由基反應,造成它們結構的破壞。 脂質過氧化學說:一些學者通過對大鼠游離肝細胞甲基汞中毒的脂質過氧化研究,發現甲基汞的肝細胞失活和它的脂質過氧化作用皆與其濃度和作用時間有關。第三節、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、耐腐蝕性等優良特

7、性，在許多工業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，其余排放于環境中，造成環境鉛污染。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 鉛血循環大部分與紅細胞結合小部分在血漿初期后期血漿蛋白結合鉛可溶性PbHPO4肝、腎、脾、肺、皮膚骨毛發牙

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 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：面色蒼白、口內金屬味、 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、神經系統 神經衰弱綜合癥周圍神經病鉛中毒性腦病（二）慢性中毒(生產中多見)鉛垂腕鉛腦病2、消化系統常見癥狀:口內金屬味、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系 統征象,中或重度急慢性中毒時發生3、血液和造血系統小細胞低色素性貧血周圍血中點彩、網織、堿粒紅細胞增多4、其

9、它癥狀腎臟：慢性間質性腎炎、尿中出現蛋白、 紅細胞、管型女性：月經不調、流產、早產嬰兒：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，鉛離子進入人體后，與人體內一系列的蛋白質、氨基酸內官能團和酶的結合，從而干擾了機體多方面的正常生化和生理活動，對神經、血液、造血、消化、泌尿生殖、心血管、內分泌、免疫等系統及兒童的生長發育均有毒性作用，引起鉛中毒，尤其是以神經系統、造血系統和消化系統最為敏感 。1、鉛對造血系統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物。當機體接觸鉛中毒后，影響了與-氨基乙酰丙酸(-ALA)轉變為卟膽原、類

10、卟啉轉變為原卟啉及原卟啉與亞鐵合成正鐵血紅素等過程，導致血紅蛋白形成障礙，引起鉛誘發貧血。鉛誘發貧血常見于鉛作業工人及兒童，特別是兒童。鉛還抑制紅細胞膜上Na+-K+-ATP酶和抑制磷酸戊糖旁路導致溶血。居住在工業區和重交通區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、鉛對神經系統的影響 人體的中樞神經系統是生命活動的總管，它的機能狀態在鉛中毒病程中起主導作用。鉛可使形象化智力、視覺運動功能、記憶、反應時間受損，語言和空間抽象能力、感覺和行為能力改變，出現疲勞、失眠、煩躁、頭痛及多動等癥狀。中度以上的鉛中毒者，可出現多發性神經炎，嚴重者

11、甚至損害橈神經或脊髓前角細胞，導致“鉛麻痹”；晚期鉛中毒嚴重者可因中樞神經發生器質性病變而引起中毒性腦病，如顱內血管痙攣促使腦血管發生早期硬化。3、鉛對消化系統的影響在鉛毒的作用下，可能發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合，使硫化氫失去促進腸蠕動的作用，導致頑固性便秘。4、鉛對其它器官系統的影響鉛可損害腎臟近端小管和腎小球細胞，使腎小球濾過率增高，腎小管重吸收障礙，嚴重者可發生鉛中毒性腎病，如腎原性高血壓。鉛可抑制肝臟混合功能氧化酶合成，導致肝臟生物轉化作用受損，降低肝臟解毒功能。鉛還可影響人類生殖功能，使精子畸變；母體鉛可經胎盤影

12、響胎兒發育，致使胎兒發生畸形，對人類的繁殖造成嚴重危害。第四節、鎘（Cadmium，Cd）一、鎘污染的來源原料或催化劑用于生產塑料、顏料和試劑。由于鎘的抗腐蝕性及抗摩擦性強，也是生產不銹鋼、電鍍以及雷達、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，環境中鎘的主要污染源是“三廢”，隨著工業“三廢”的排放鎘進入生物圈，大氣、水體和土壤中，并隨著大自然循環，經食物鏈最終進入人體。二、理化性質鎘是一種微帶藍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。化合價為+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90%。 分布：人的毛發、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合，少量與血漿蛋白結合。排泄：體內的砷主要經腎由尿排出，其次是經膽汁隨糞便排出，也可由汗液、毛發和指甲排出少許。轉化：轉化機理尚不完全清楚。 無機三價砷在體內轉化為五價砷。 排泄產物： 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 殘余砷緩慢到達表皮組織（皮膚、毛發、指甲） 與角蛋白中巰基牢固結合而蓄積 產生慢性毒性。 砷毒作用機理 As對體內酶蛋白巰基（-SH）有特殊親和力，從而影響細胞的正常代謝。四、砷的毒理作用以惡心、嘔吐、腹瀉及嚴重腹痛為主要特征的急性砷中毒多發生在誤服、謀殺或事故等情況下 ,嚴重者可發生神經異常、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。根據報告，如果長期連續地攝取0.

16、500.10mg/d的砷可出現明顯中毒癥狀，如果長期攝取濃度為3.06.0mg/L的水，可出現明顯中毒癥狀。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、外周神經炎、厭食以及皮膚和內臟腫瘤等。最近有人群資料表明慢性砷中毒與高血壓、糖尿病的發生亦有關。3、“三致”性 無機砷被認為具有致癌作用，流行病學證實砷能引起人類皮膚癌和肺、膀胱等內臟腫瘤的發生。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的砷致癌的動物實驗模型。輔致癌劑。砷可以引起姊妹染色單體交換率增加,增加DNA復制中錯誤的可能性,也有人認為砷的致癌作用與腫瘤抑制基因的甲基化受到影響有關。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 砷化物能與體內巰基酶結合 ,使多種酶受到抑制 ,影響細胞正常代謝 ,起到原漿毒作用 ,使神