重金属的毒性.ppt
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1、,第,十,重,金,属,的,章,毒,性,第一节 概述,重金属: 比重4.0: 60种元素 比重5.0: 45种元素,一、基本概念 金属: 从BAt 左侧,三、环境中重金属的迁移与转化 1、迁移 2、转化,二、环境中重金属污染的来源 1、自然 2、人类活动(主要),四、重金属的代谢,(一)吸收 1、经消化道吸收 (1)元素的化学形式 (2)元素的种类 (3)肠胃道内的pH,2、经呼吸道吸收 大气悬浮颗粒物和气体中的金属元素 3、经皮肤吸收 脂溶性的金属及其化合物 (二)转运 游离金属离子与血浆成分结合与血球结合 (三)分布 (四)排泄 (五)体内蓄积,五、重金属的联合作用,1、独立、相加、协同和拮
2、抗作用 2、拮抗作用的机理 影响吸收和转运 相互置换和竞争 诱导金属硫蛋白,六、重金属对健康的影响,1、慢性中毒 2、致癌作用 3、致畸作用 4、变态反应与炎症 5、对免疫功能的影响,第二节、汞(mercury, Hg),一、理化性质 原子序80,原子量200。常温下唯一的液体金属,银白色(水银)。 汞及汞化合物:挥发性; 汞齐:K、Na、Au、Ag、Zn、Cd、Sn、Pb等; 有机汞:脂溶性 无机汞:一价、二价,二、汞污染的来源与汞的生物富集,(一)汞污染的来源 含汞“三废”,包括氯碱工业、塑料工业、电器工业、油漆工业、农药、造纸 化石燃料(煤、石油),(二)环境中汞的甲基化和生物富集,1、
3、汞的甲基化,Hg0+CH3-B12,CH3-Hg+,CH3-Hg+ + CH3-B12,CH3-Hg-CH3,(甲基汞),(二甲基汞),(甲基钴氨素),2、汞的生物富集,吸收,三、汞的代谢,汞,呼吸道,入血,消化道:金属汞不易,汞盐极少,有机 汞易吸收,皮肤:金属汞少量,有机汞可吸收,(76%),分布,汞,血循环,与血浆蛋白结合,初期,数小时后,全身各器官,向肾脏集中 其次是肝、心、 中枢神经系统,甲基汞:,肝脑肾血液,排泄,主要途径:尿(70%)和粪便 次要途径:唾液、汗腺、乳汁、毛发和指甲 半衰期:约50天,(1)慢性中毒 脑衰弱综合征 脑皮层抑制减弱 震颤 细微震颤粗大的意向性震颤 口腔
4、-牙龈炎,四、汞的毒理作用,四、汞的毒理作用,(一)金属汞 元素汞常以蒸气状态污染空气,因此常常是以经呼吸系统进入人体。 元素汞易溶于脂质,故能很快地通过富于脂质的细胞膜而进入血液,输往红细胞和其它组织。 元素汞可顺利通过血脑屏障进入脑组织,在脑组织中的元素汞被氧化转化为二价汞离子后,就很难逆向通过血脑屏障返回血液; 因而形成汞离子在脑组织中的积累,这一性质对脑组织损害起着重要作用。这也是慢性中毒首先表现为神经系统症状的重要原因。,(二)无机汞化合物 无机汞化合物(如汞的硫化物、氯化物、氧化物等)只有离子态汞才能被吸收(通过胃肠道和呼吸道)。 汞离子进入血液后很快分布全身,转运积聚于肝脏和肾脏
5、,并由尿排出体外。 二价汞离子不易通过血脑屏障进入脑组织,故对脑危险性较小。 由于无机汞不易被吸收,一般不造成肝、肾的损害。但如果在短期内摄入大量的无机汞或误食含汞物质,可引起急性汞中毒。主要表现为急性胃肠症状,如恶心、呕吐、腹痛、腹泻等。,(三)有机汞化合物 一类是苯基汞和烷氧基汞,在体内易形成汞离子。 另一类为短链的烷基汞(甲基汞、乙基汞),其CHg键很牢固,不易降解,在体内以分子形态发挥作用。例如甲基汞,水俣病的病因,80%经肠道吸收。甲基汞在体内经生物学转化为二价汞离子(其过程还不明了),但是甲基汞在生物体内转化率是非常缓慢。 甲基汞在人体内的含量由高到低的分布顺序为:脑肝肾心肺, 脑
6、中汞含量最高。损害最为严重的部位是小脑和大脑两半球。另外,甲基汞还是一种对机体有强烈生殖毒性的物质。,(四)毒作用机制,巯基学说:甲基汞是一种亲巯基物质,可以与含巯基的物质结合成汞的硫醇盐复合物进入机体,从而引起与基有关的代谢发生紊乱,导致细胞损伤。该学说是甲基汞对细胞膜系统、酶活性、蛋白质的生物合成及核酸生物合成产生毒作用的生化基础。 自由基学说:甲基汞在体内代谢转化过程中,g键断裂时,能够产生自由基,在蛋白质、核酸等生物大分子的局部引起自由基反应,造成它们结构的破坏。 脂质过氧化学说:一些学者通过对大鼠游离肝细胞甲基汞中毒的脂质过氧化研究,发现甲基汞的肝细胞失活和它的脂质过氧化作用皆与其浓
7、度和作用时间有关。,第三节、铅(lead, Pb),一、铅污染的来源 铅是自然界分布很广的元素,在地壳中的含量0.0016%,是地壳中含量最高的重金属元素。 铅具有密度高、熔点低、柔软易加工、耐腐蚀性等优良特性,在许多工业部门具有广泛的用途。 世界上铅的消耗约560万吨。其中40%用于制造蓄电池,20%以烷基铅的形式加入汽油中作防爆剂,12%用于建筑材料、6%用于电缆外套,5%用于制造弹药,另有17%用于其它用途。 但是仅有四分之一的铅被回收再利用,其余排放于环境中,造成环境铅污染。,二、理化特性 柔软,略带灰白色的重金属 密度11.35 熔点327.4 沸点1620 不溶于水,可溶于酸,吸收
8、,三、铅的代谢,铅,呼吸道,PbO入血,肺泡 吞噬细胞的吞噬作用,(2530%),消化道,肝,胆汁,肠,粪便,(510%),皮肤,分布,铅,血循环,大部分与红细胞结合 小部分在血浆,初期,后期,血浆蛋白结合铅 可溶性PbHPO4,肝、肾、脾、肺、皮肤,骨 毛发 牙齿,排泄,主要途径:肾脏 2080 g/天 次要途径:粪便、胆汁、乳汁、汗液、月经,母体,胎盘,胎儿,乳汁,婴儿,(一)急性中毒 多由消化道摄入引起 临床表现:面色苍白、口内金属味、 恶心、呕吐、腹胀、腹绞痛、 中毒性肝病、中毒性脑病,四、铅的毒作用机理,1、神经系统 神经衰弱综合症,周围神经病,铅中毒性脑病,(二)慢性中毒(生产中多
9、见),铅垂腕,铅脑病,2、消化系统 常见症状:口内金属味、食欲不振、恶心、 腹胀、腹隐痛、腹泻与便秘交替 铅线:硫化铅颗粒沉积 铅绞痛(lead colic):常伴有铅麻痹等神经系 统征象,中或重度急慢性中毒时发生,3、血液和造血系统 小细胞低色素性贫血 周围血中点彩、网织、碱粒红细胞增多 4、其它症状 肾脏:慢性间质性肾炎、尿中出现蛋白、 红细胞、管型 女性:月经不调、流产、早产 婴儿:母源性铅中毒,(三)生殖毒性与致畸作用,(四)致癌作用,(五)环境铅污染引起铅中毒症状,(六)毒作用机理,研究表明,铅离子进入人体后,与人体内一系列的蛋白质、氨基酸内官能团和酶的结合,从而干扰了机体多方面的正
10、常生化和生理活动,对神经、血液、造血、消化、泌尿生殖、心血管、内分泌、免疫等系统及儿童的生长发育均有毒性作用,引起铅中毒,尤其是以神经系统、造血系统和消化系统最为敏感 。,1、铅对造血系统的影响,铅能影响卟啉代谢,卟啉是血红蛋白合成过程的中间产物。当机体接触铅中毒后,影响了与-氨基乙酰丙酸(-ALA)转变为卟胆原、类卟啉转变为原卟啉及原卟啉与亚铁合成正铁血红素等过程,导致血红蛋白形成障碍,引起铅诱发贫血。 铅诱发贫血常见于铅作业工人及儿童,特别是儿童。 铅还抑制红细胞膜上Na+-K+-ATP酶和抑制磷酸戊糖旁路导致溶血。居住在工业区和重交通区的孩子平均血铅量为218679ug/L。血铅水平10
11、0 ug/L人口比例为64.9%99.5% 。,2、铅对神经系统的影响,人体的中枢神经系统是生命活动的总管,它的机能状态在铅中毒病程中起主导作用。 铅可使形象化智力、视觉运动功能、记忆、反应时间受损,语言和空间抽象能力、感觉和行为能力改变,出现疲劳、失眠、烦躁、头痛及多动等症状。 中度以上的铅中毒者,可出现多发性神经炎,严重者甚至损害桡神经或脊髓前角细胞,导致“铅麻痹”;晚期铅中毒严重者可因中枢神经发生器质性病变而引起中毒性脑病,如颅内血管痉挛促使脑血管发生早期硬化。,3、铅对消化系统的影响,在铅毒的作用下,可能发生肠胃机能一系列的变化。铅可抑制胰腺功能,增加唾液腺和胃腺的分泌。 同时,铅会与
12、肠道中的硫化氢结合,使硫化氢失去促进肠蠕动的作用,导致顽固性便秘。,4、铅对其它器官系统的影响,铅可损害肾脏近端小管和肾小球细胞,使肾小球滤过率增高,肾小管重吸收障碍,严重者可发生铅中毒性肾病,如肾原性高血压。 铅可抑制肝脏混合功能氧化酶合成,导致肝脏生物转化作用受损,降低肝脏解毒功能。 铅还可影响人类生殖功能,使精子畸变;母体铅可经胎盘影响胎儿发育,致使胎儿发生畸形,对人类的繁殖造成严重危害。,第四节、镉(Cadmium,Cd),一、镉污染的来源 原料或催化剂用于生产塑料、颜料和试剂。由于镉的抗腐蚀性及抗摩擦性强,也是生产不锈钢、电镀以及雷达、电视荧光屏等的原料。镉在航空、航海上也有广泛用途
13、。这些是镉的来源。 在很多重要的合金中,都含有镉。它可增加铜的硬度并增加其在高温时的强度。这种铜镉合金被用于冷却装置,如用作汽车的散热器片。这种金属也用作某些焊料。最重要的用途是在碱性蓄电池中用作电极部件。,1、大气镉污染 大气中镉的污染主要来自锌冶炼(干法)厂的废气。煤和燃料油的燃烧也是大气镉污染的来源。城市垃圾废弃物的燃烧也能造成镉对大气的污染。 2、水的镉污染 天然水体中镉的含量甚低(0.1-10ppb),地下水高于地面水。水中镉的污染主要来源于含镉工业废水。其次是含镉矿渣的污染。,3、土壤镉污染 镉对土壤污染是镉对环境污染的主要方面。主要有三种类型即气型污染,水型污染和肥料(磷肥)污染
14、。 总之,环境中镉的主要污染源是“三废”,随着工业“三废”的排放镉进入生物圈,大气、水体和土壤中,并随着大自然循环,经食物链最终进入人体。,二、理化性质 镉是一种微带蓝色而具银白色光泽的柔软金属,抗腐蚀,耐磨,具延展性。原子量112.4,熔点320.9,沸点767,比重8.65。化合价为+2价。镉能生成很多无机化合物,有些无机化合物颇能溶解于水,如氯化物、硫酸盐和醋酸盐。,三、镉的代谢,吸收,镉,呼吸道,入血,消化道,(10),主要途径,分布,镉,血循环,90在红细胞内,蓄积,肾脏,与Hb和MT结合,排泄,呼吸道吸收主要途径:尿 消化道吸收主要途径:粪便 半衰期:830年,四.镉的毒理作用 (
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