《重金属的毒性》PPT课件

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BAt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pH2、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、汞的甲基化Hg0+CH3-B12CH3-Hg+CH3-Hg++CH3-B12CH3-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-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，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C—Hg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—ＳＨ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,Ｃ—Ｈg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吸收三、铅的代谢铅呼吸道PbO入血肺泡吞噬细胞的吞噬作用(25~30%）消化道肝胆汁肠粪便（5~10%）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20~80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（leadcolic）: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δ-氨基乙酰丙酸(δ-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218~679ug/L。血铅水平100ug/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。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。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：8～30年四.镉的毒理作用（一）毒性1、急性毒性消化道症状呼吸系统症状肾、肝损害2、慢性毒性早期：肾小管重吸收功能障碍（蛋白尿）晚期：慢性间质性肾炎、骨骼的损害肺气肿、慢性阻塞性肺病和肺纤维化嗅觉减退，鼻黏膜溃疡和贫血3、其他损害高血压睾丸损害致癌作用致畸作用贫血骨质疏松（二）毒性作用机理•金属镉毒性很小，但镉的化合物毒性较大，尤其是镉的氧化物。镉的毒性作用除干扰镉、钴和锌的代谢外，还直接抑制某些酶系统，特别是需要锌等微量元素来激发的酶系统。由于镉与巯基、羧基、羟基等结合，其亲和力比锌大，因此体内一些含锌酶中的锌被镉取代就会丧失其固有功能。五、镉对人体健康的危害1、肾脏损害•镉集中在肾小管，使近曲肾小管和部分远曲肾小管上皮细胞发生改变，线粒体肿胀和变性，由于肾小管上皮细胞通透性改变，可使肾近曲小管再吸收发生障碍，患者可出现低分子量的蛋白尿，还可出现糖尿和氨基酸尿，钙排出也增加。肾小球功能多正常。2、骨骼损害•主要表现为骨质疏松、脱钙、骨质软化等。骨的X线检查可见高度骨萎缩，多发性病理骨折,骨骼弯曲变形和骨改变层的形成等。骨疼病3、肺部损害•急性镉中毒可引起肺水肿、肺气肿，慢性镉中毒从肺功能检查、X线胸片检查和尸检均表明镉能促发中央性肺气肿，这种肺气肿是由于肺泡膨胀，肺泡壁肥厚海绵化的结果，发生前多无慢性支气管炎症状，没有季节变化，严重肺气肿可导致死亡。4、心血管损害•有人分析了从世界各地采集到的400多个人体的肾样得出结论，在锌镉比低的地区里，高血压的发病率就高，反之亦然，说明肾脏内镉含量对锌含量的对比关系的变化是引起高血压的原因之一。5、睾丸损害•睾丸组织对镉的毒性非常敏感，镉含量达0.15微克／毫克干重时就发生病变，小鼠皮下注射氯化镉或乳酸镉，可引起精原上皮细胞及间质破坏，并可出现去睾丸现象。6、可疑的致癌物•有人认为可引起前列腺癌和支气管癌。国外有人对因大量摄取镉而致流产的死胎进行研究，将其肋骨和脊椎骨中的镉含量进行了分析，结果表明比成年人正常值大10倍，说明镉含量高可能是造成死脑和儿童发育缺陷的原因。7、其他•有人报告慢性镉中毒可出现轻度低色素性贫血，可能是由于红细胞脆性增加和破坏所致。此外镉还能抑制活性维生素D3的氧传递，并使血液铜兰蛋白活性低及血清铁贮量减少。第五节、铬（C