第五章 主要环境污染物的毒理学
第一节 重金属的毒理学
重金属,
比重 >4.0,60种元素
比重 >5.0,45种元素
一、概述
金属,
从 B?At 左侧
必需营养元素,K,Na,Ca,Mg,Cu,Zn,Fe,
Mn,V,Ni,Mo,Cr,Co
污染元素,Hg,Cd,Pb,As,Cr
? 环境元素丰度控制生物体内原始丰度；
? 健康状态下，生物体内元素丰度保持严
格的稳态；
? 环境元素与生物体内元素保持动态平衡，
平衡失调，则出现健康损害
二、镉的毒理学
（一）镉的理化特性
? 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。
（二）、镉的来源和用途
? 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檫性强，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 。
（ 三 ）, 环境镉污染
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 。
（ 四 ） 镉的代谢与毒性
1,吸收途径
? 镉不是人体必需元素，新生儿体内几乎
无镉，人体内镉是出生后从外环境摄取
而蓄积的。
? 镉主要是通过消化道和呼吸道进入人体。
? 消化道的吸收率一般在 1%~·2％；
? 呼吸道的吸收率为 10-40%。每支烟含镉
1~2μg,10%可被吸收 。
? Ca,Zn,Fe、蛋白质等抑制镉的吸收
2,分布与排泄
? 镉进入人体后，可分布到全身各个器官，主要
与富含半胱氨酸的胞浆蛋白相结合，形成金属
硫蛋白而存在，这种金属硫蛋白对镉在体内的
分布，代谢起着重要的作用。
? 成年人体内含镉 20~30mg,肾占 1/3,肝 1/6，其
次分布于肺、胰、甲状腺、睾丸等。
? 血镉 <10 μg/L。
? 蓄积性强，主要经肾分泌由尿液排出，正常人
尿镉 <2 μg/L。
? 肾皮质镉临界浓度,200μg/g (FW)
? 生物半衰期：肾 18年，肝 6.2年，全身 13年
3,毒性机理
? 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。
三、汞的毒理学
（一）汞的理化性质
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）汞污染源
? 氯碱工业、塑料工业、电器工业、油漆工业、
农药、造纸
含汞“三废”
? 化石燃料（煤、石油）
（三）环境汞污染
? 剧毒非必需元素
? 水俣病：自 1953年和 1964年日本熊本县水俣市
和新泻市
? 全球性污染物,1994年起分别在瑞典、美国、
加拿大和德国召开了四次“汞作为全球污染物”
国际会议
（三）汞的环境化学行为
1.大气中汞的环境化学行为
? 气态 （ Hg0),Hg2+ ）,滞留期 1年, 长距
离输送
? 颗粒态 （ Hgp）,滞留期几天, 沉降
? Hg0在气相, 水相与固相中都可能会与大
气中的氧化剂如 O3,H2O2,卤族元素等
发生化学反应, 形成二价汞, 同时二价
汞又会被还原成 Hg0。
? 向大气汞的散发：水 -气界面、土 -气界面
2 水体中汞的环境化学行为
? 甲基化,有氧, 无氧条件下均可发生, 各种形态的汞
均可形成甲基汞；
? 酸沉降与水体汞含量的关系
增加了水体中参与生成甲基汞的 活性汞的量；
增加了沉积物中甲基汞的生产量,
随着水体的 pH值降低, 鱼体中汞的含量成指数函数关
系增加 。
? 海洋中汞的循环演化
海洋既是大气汞的源, 又是大气汞的汇 ;
（ 1） 海洋中不稳定的活性汞 （ 离子态汞 ） 是控制水体
中甲基汞和 Hg0产生的基础 。
（ 2） 海水中不仅有单甲基汞存在, 同时还有二甲基汞
含汞的颗粒物的溶解 （ 低氧区 ） — → 活性汞 — → 二
甲基汞 — → 单甲基汞 — → Hg0；在混和层中, 活性汞
还可以直接还原形成 Hg0。
（四）汞的毒理学研究
1,元素汞以及其化合物的毒性研究
（ 1） 元素汞 （ 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 。
（ 2） 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 。
（ 3）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，特别是枕页，
脊髓后束以及末梢感觉神经在晚期也受损。另
外，甲基汞还是一种对机体有强烈生殖毒性的
物质。
2,甲基汞的毒作用机制
? 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 [5]。
? 自由基学说,Ganther等提出甲基汞在体内代谢转化过程
中,Ｃ — Ｈ 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度和作用时间有关。
四,Pb的毒理学
1 铅的含量、用途及排放
? 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。
? 人类活动以来全球估计已向环境释放了
30亿吨的铅其中 95%以上是人为造成的。
主要来自含铅矿山、冶炼企业的“三
废”，特别是尾砂。其它工矿企业含铅
废气（包括微粒）的排放和汽车尾气
（包括气溶胶铅）是大气中铅的重要来
源。
? 现在环境中的铅水平是工业革命前的几
百倍，现代人骨骼中的铅负荷量是史前
时代的 500倍。
2 铅的环境化学行为
? 铅整个的环境化学行为是在水圈、土壤
圈、生物圈、大气圈之间相互转化的一
个复杂的过程。以下讨论其在各个圈层
的迁移转化过程。
2.1铅在水中的迁移转化
? 铅在自然水体中主要是以 Pb2+状态存在，其含
量明显地受 CO32-,SO42-,OH-和 Cl-等含量的影
响。
? 在中性和弱碱性的水中，铅的浓度为氢氧化铅
所牵制。水中含铅量取决于 Pb(OH)2的浓度积，
Ksp[Pb(OH)2]=1.3× 10-12，根据水解平衡方程
可知，水中 Pb(OH)+的浓度为 5.4μg/kg。
? 在酸性水中含铅量远远高于碱性水中的含量，
在偏酸性天然水体中，水中 Pb2+的浓度为硫酸
铅所限制,KspPbSO4=8.8× 10-9,同样可算出水
中铅的总浓度可达到 6.3× 10-5~1× 10-4mol/L(即
11~20mg/kg),高出水中规定允许浓度的 110~200
倍。
2.2 铅在土壤中的迁移转化
? 土壤中的铅污染主要由石油燃烧和冶炼烟尘以及
矿山、冶炼废水所引起的。所以土壤中的含铅量
高低显著地受到冶炼厂的远近、交通密集程度的影响。
? 土壤中的铅主要是以 Pb(OH)2,PbCO3和 PbSO4固体
形式存在，在土壤溶液中的可溶性铅含量很低，
土壤中的铅迁移性弱。
? 氧化还原电位对土壤中可给态铅量会产生影响，
随着土壤氧化还原电位的升高，土壤中可溶性铅
与高价铁、锰氧化物结合在一起，降低了铅的可溶性迁移。
? 当土壤酸性时，土壤固定的铅，尤其是 PbCO3容易
释放出来，土壤中水溶性铅含量增加，可促使土壤中铅的移动。进入土壤的 Pb
2+容易被有机质和粘
土矿物所吸附。
2.3 铅在大气中的转化迁移
? 由于大量的铅被加入汽油中作防爆剂；其直接
后果首先是空气中铅的浓度升高，尤其是在工
业区和人口集居、交通繁忙的城市及近郊。
? 进入大气中的铅可扩散到很远的地方，即使在
格陵兰岛终年积冰的地方，依然可以找到铅污
染的痕迹 [4]。
? 在我国研究也表明，汽车尾气是城市环境空气
中铅的主要来源 。
3 铅的毒理学
3.1 铅的吸收转运,
? 铅进入人体的途径有呼吸道、消化道和皮肤。成人每天由空气中
吸收的铅为总吸收量的 31%~39%，在肺内沉淀吸收率为 30%~50%。
呼吸到肺中的二氧化碳遇水生成碳酸，促进铅的溶解和吸收。铅
还可以被呼吸道中的吞噬细胞很快带进血液。
? 铅由消化道进入人体的量比经呼吸道进入的量要少，进入消化道
的铅有十分之一被吸收，经肠道进入循环，经过肝脏，一部分由
胆汁排到肠内，随粪排出；一部分进入血液。
? 人体经皮肤吸收的绝大部分为有机铅，游离铅及其无机化合物一
般不能由皮肤侵入。
? 吸收到血液中的铅大部分经肾脏和消化道随尿、粪排出，少量通
过唾液、乳汁、汗液等排出。另一部分分储在血液中的铅以磷酸
氢铅、甘油磷酸化合物、蛋白质化合物或铅离子状态随血液循环
至全身，随后约 91%~95%的铅以下不溶性的磷酸铅的形式沉积于
骨骼中，仅少部分储存在肝、脾、脑等器官和红细胞中。
3.2 铅的毒理作用
? 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。
（ 2）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
>100 ug/L人口比例为 64.9%~99.5% 。
（ 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，使精于畸变；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。
五、砷毒理学
（一）砷的性质
原子序 33,M74.92,类金属，银灰色
固体。
价态,+3,+6,-3
常见化合物,AsH3,As2O3（砒霜）,
As2O5,H3AsO4,HAsO2,AsS2（雄黄）
AsS3（雌黄），有机砷。
三价砷毒性最强。
（二）砷污染源
在工农业生产上广泛使用，毒鼠剂、除
草剂、杀菌剂、防腐剂、油漆、染料、
半导体材料、铜铅合金。
燃煤：煤砷 3~45mg/kg。
采矿：雄黄（ AsS2）、雌黄（ AsS3）、
砷铁矿（ FeAsS)。
自然释放,8?106kg/yr
人为 释放,24?106kg/yr
（三）砷的代谢
吸收 砷化物可经过呼吸道、消化道和皮肤吸
收。阴离子砷和易溶性砷化合物在消化道中
的吸收较快。砷化合物的溶液摄入后很容易
吸收，吸收率可达 90%。
分布 人的毛发、皮肤与指甲砷含量通常最高 。
无机砷化合物被吸收入血后，大部分与血红
蛋白上的珠蛋白结合，少量与血浆蛋白结合。
排泄 体内的砷主要经肾由尿排出，其次是经胆汁随
粪便排出，也可由汗液、毛发和指甲排出少许。
转化 转化机理尚不完全清楚。
无机三价砷在体内转化为五价砷。
排泄产物,
甲基胂酸、二甲基次胂酸、三甲基
胂，共占 90%以上。
（四）砷的毒理作用
以恶心, 呕吐, 腹泻及严重腹痛为主
要特征的急性砷中毒多发生在误服, 谋
杀或事故等情况下,严重者可发生神经异
常, 呼吸困难, 心脏衰竭而死亡 。
致死剂量,砷化氢 （ AsH3） 为 0.10~0.15g。
亚砷酸 （ As2O3） 为 0.10~0.30g。 砒霜：
0.060~0.20 g
1、急性毒性
2、慢性毒性
? 慢性中毒以长期从饮料, 食品中摄取砷者为
多 。
? 根 据 报 告, 如 果 长 期 连 续 地 摄 取
0.50~0.10mg/d的砷可出现明显中毒症状, 如
果长期摄取浓度为 3.0~6.0mg/L的水, 可出现
明显中毒症状 。
? 慢性砷中毒是一个以皮肤损害为主的全身性
疾病,可引起皮肤病, 造血功能低下, 肝脏损
害, 感觉障碍, 外周神经炎, 厌食以及皮肤
和内脏肿瘤等 。 最近有人群资料表明慢性砷
中毒与高血压, 糖尿病的发生亦有关 。
3,,三致,
性
? 无机砷被认为具有致癌作用, 流行病学证实砷能引起人
类皮肤癌和肺, 膀胱等内脏肿瘤的发生 。
? 砷对皮肤致癌的毒性 浓度为 0.20~0.25mg/d。 但目前尚
未建立起公认的砷致癌的动物实验模型 。 辅致癌剂 。
? 砷可以引起姊妹染色单体交换率增加,增加 DNA复制中
错误的可能性,也有人认为砷的致癌作用与肿瘤抑制基因
的甲基化受到影响有关 。 至于免疫功能受到抑制, 砷拮
抗元素硒的作用等均在致癌过程中有一定影响 。 砷的致
癌机制有待深入研究 。
4、中毒机理
? 砷化物能与体内巯基酶结合,使多种酶受到抑制,影
响细胞正常代谢,起到原浆毒作用,使神经系统, 心, 肝,
肾, 胃肠受损,并直接损害毛细血管或作用于血管舒缩
中枢,使血管平滑肌麻痹,毛细血管扩张,血管通透性改变 。
? 砷化物对线粒体呼吸有明显抑制作用,砷酸盐可减弱
线粒体氧化磷酸化反应或使其过程拆偶联 。 砷化合物可
与 DNA聚合酶结合,对 DNA合成与修复有影响砷酸盐
可取代磷酸盐与 DNA链结合, 造成染色体畸变 。
? 砷化氢经呼吸道进入人体 95%～ 99%与红细胞血红蛋
白结合形成血红蛋白过氧化物,通过谷胱甘肽氧化作用
使还原形谷胱甘肽氧化成氧化形谷胱甘肽引起溶血, 红
细胞钾钠泵作用破坏, 细胞肿胀, 溶解, 导致肾功能衰
竭 。
六、铬的毒理学
（一）铬的理化性质
原子序 24,M51.996。
价态,2+,3+,6+。
2价铬不稳定。
3价铬：强酸盐易溶。
6价铬：铬酸盐（ CrO42-)、重铬酸盐（ Cr2O72-)
铬酐 （ CrO3)
毒性形态,6价铬；
碱性环境中 3价铬可被氧化为 6价铬，酸性厌
氧环境中 6价铬可被还原为 3价铬
（二）环境铬污染
污染源,
铬矿：铬铁矿、铬铅矿、硫酸铬矿。
世界铬年产量 750万 t,90%用于钢铁生产。
土壤：平均 100mg/kg。
重铬酸盐：用途广泛，电镀、皮革、制药、
研磨剂、颜料、合成催化等
化石燃料燃烧：煤 10mg/kg。
金属冶炼、化工“三废”排放。
（三）铬的代谢
吸收,消化道、呼吸道、皮肤
? 消化道吸收,Cr3+,3%,Cr6+更易吸收
食物中的有机铬,10%~25%
? 呼吸道吸收,Cr6+40%,Cr3+难以吸收
? 皮肤吸收,Cr6+
分布,
? 消化道吸收铬主要分布与肺、肝、脾、
肾
? 呼吸道吸收铬大量积聚于肺，其次肝、
肾脾
排泄与蓄积
? 体内铬总量 6mg以下。
? 有蓄积作用：肾、肝、骨
? 人体内生物半衰期,27天,80%经尿液
排出。
（四）铬的毒理作用
1、急性毒性
肠胃道,
? 致死剂量：重铬酸钾 3g。
? 中毒症状：刺激和腐蚀肠胃道，引起恶心、呕吐、腹
疼、腹泻、血便、脱水。头疼、头晕、呼吸急促等
呼吸道,
? 中毒浓度,CrO3 0.015~0.033 mg/m3； Cr2O72-：
0.045~0.5 mg/m3。
? 中毒症状,CrO3,鼻出血、声嘶哑、鼻粘膜萎缩；
Cr2O72-：胃及十二指肠溃疡、肝舯大
皮肤,
? 刺激和腐蚀作用，皮炎。
2、慢性毒性
呼吸道,
? 由于刺激和腐蚀作用引起鼻炎、咽炎、支气管
炎
皮肤,
? 皮炎、湿疹、皮肤溃疡
全身性症状,
? 头疼、贫血、消化不良、肾脏损害、肺炎、支
气管哮喘、神经衰弱、高血压、高血脂、冠心
病、肺心病
3、“三致”性
? 六价铬和三价铬均有致癌作用。肺癌。
? 三价铬可透过胎盘屏障，对胎儿致畸
? 六价铬具有较强的致突变作用。 DNA氧
化损伤。
4、毒作用机理
Cr3+参与人体糖代谢，必需微量元素，需
要量 0.06~0.36mg/d。
Cr6+,
? 强氧化性，可氧化生物大分子（ DNA,
RNA,蛋白质，酶,Vc等）；
? 影响体内氧化、还原、水解过程；
? 与核酸、核蛋白结合，导致细胞突变
? 还原过程中消耗谷光苷肽
第二节 常见农药的毒理学
一、概述
? 农药：杀灭或抑制农业有害生物的化学药剂。
杀虫剂、杀菌剂、除草剂等
? 种类：有机氯，有机磷，氨基甲酸酯类，拟除虫菊酯
类
? 挽回约 10%的农业损失。
? 全世界开发 1200种，常用 200余种。
? 农药环境污染问题突出。 1962,Rachel Carson, 寂静
的春天,
? 重视农药环境化学行为研究
? 高效低毒农药开发
二、农药的污染
1、生产过程
废气：大气污染
废水：水体污染
2、使用过程
仅 10%~30%的农药粘附在作物上。
? 大气污染：施用中农药直接进入大气；
土壤、植物表面挥发进入大气；
农业废弃物燃烧，通风排气等
? 土壤污染,70%进入土壤。农药拌种
? 水体污染：农药地表径流，地下水污染
三、几类重要农药的毒理学
（一）有机氯农药
1、特点,
? 氯代烃类化合物，广谱高效杀虫剂；
? 脂溶性：生物富集作用极强
? 难降解
2、吸收、分布,
? 吸收,呼吸道、消化道、皮肤。皮肤吸收是最
常见最危险的途径；食物链传递。
? 分布,主要分布于脂肪组织、神经组织及肝、
肾、骨髓、肾上腺、卵巢、脑等。可穿过胎盘屏障。
? 排泄,尿、粪、乳汁
? 转化,脱卤反应，形成不稳定氧化产物
3、毒理作用
（ 1）急性毒作用
? 靶器官,CNS
? 症状：肌肉震颤、阵发性抽，全身麻痹，
肝脏舯大，肝细胞坏死。
? 中毒剂量,
DDT,10mg/kg中毒，口服 LD150mg/kg；
六六六：口服 LD400mg/kg，丙体：
70mg/kg
（ 2）慢性毒作用
肝、肾损害,
? 肝肿大、肝细胞变形坏死
CNS,
? 降低神经膜对 K的透性；
? 抑制神经末鞘 ATP酶活性；
? 激活 CNS，乙酰胆碱分泌增加，抑制单胺氧化酶,5-
羟色胺积累
酶活性,
? 诱导 CytP-450,脱氯化氢酶,ALA合成酶等。
? 类固醇代谢,
改变激素平衡水平
对生殖机能的影响：环境激素
? 性周期、功能障碍。男性精子数量由 60年代 3.0亿 /ml,
下降至 0.5亿 /ml,3.5ml/次下降到 2.4ml/次
? 胚胎发育障碍
（ 3）“三致”性
动物试验结果,
? 六六六有一定致癌性
? DDT可能引起基因突变
? 可能导致畸变
人类,
? 不确定，缺乏流行病学资料证明
（二）有机磷农药
1、特点,
? 磷酸酯类化合物；
? 高效、广谱
? 易分解、残留期短
? 种类多：对硫磷、敌敌畏、敌百虫、乐
果、杀螟松、马拉硫磷
2、吸收、分布、代谢
吸收,呼吸道、消化道、皮肤
分布,血液、肝、肾
代谢,
（ 1）氧化作用
氧化脱硫,P=S ? P=O,MFOS催化，抗胆碱酯酶
活性增加。毒性增加。
O-脱烷基反应,MFOS催化，脱出的烷基与巯基
蛋白结合，排除速度增加，毒性降低
S-氧化反应,-C-S-C- ? -C-SO-C-,毒性增加
（ 2）水解作用
水解酶,
? 磷酸酶；
? 羧基酯酶,
? 酰胺酶,
体内降解和毒性消除的重要过程
3、毒性作用
毒性机理,
主要是对乙酰胆碱酯酶（ AChE)的抑制，导致
乙酰胆碱的迅速积累，导致 CNS传导中断，机
体窒息死亡。
中毒症状,
CNS受干扰，智力活动受限，头疼、头昏，死
亡。
对人的 LD,
对硫磷 15～ 30mg,内吸磷,10～ 20mg，敌敌畏
1~2g
（三）氨基甲酸酯类农药
1、特点,
? 残效短，选择性强
? 对人畜毒性较低
? 对天敌影响小
2、种类：五类
? 奈基氨基甲酸酯类：西维因
? 苯基氨基甲酸酯类：叶蝉散
? 杂环二甲基氨基甲酸酯类：异索威
? 杂环甲基氨基甲酸酯类：呋喃丹
? 亏类：递灭威
3、代谢
吸收,呼吸道、消化道、皮肤
代谢,
氧化、水解、结合反应，排泄速度较快。
葡萄糖醛酸结合反应。
4、毒性作用
中毒机理
? 与有机磷农药类似，抑制胆碱酯酶活性，形成
农药 — 胆碱酯酶复合体，使胆碱酯酶失去水解
乙酰胆碱的能力。
? 复合体分解快，毒性作用时间短。
症状,
流泪、流口水、瞳孔缩小，麻醉作用，呼
吸困难等
“三致”作用
西维因,
致畸、致癌
第一节 重金属的毒理学
重金属,
比重 >4.0,60种元素
比重 >5.0,45种元素
一、概述
金属,
从 B?At 左侧
必需营养元素,K,Na,Ca,Mg,Cu,Zn,Fe,
Mn,V,Ni,Mo,Cr,Co
污染元素,Hg,Cd,Pb,As,Cr
? 环境元素丰度控制生物体内原始丰度；
? 健康状态下，生物体内元素丰度保持严
格的稳态；
? 环境元素与生物体内元素保持动态平衡，
平衡失调，则出现健康损害
二、镉的毒理学
（一）镉的理化特性
? 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。
（二）、镉的来源和用途
? 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檫性强，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 。
（ 三 ）, 环境镉污染
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 。
（ 四 ） 镉的代谢与毒性
1,吸收途径
? 镉不是人体必需元素，新生儿体内几乎
无镉，人体内镉是出生后从外环境摄取
而蓄积的。
? 镉主要是通过消化道和呼吸道进入人体。
? 消化道的吸收率一般在 1%~·2％；
? 呼吸道的吸收率为 10-40%。每支烟含镉
1~2μg,10%可被吸收 。
? Ca,Zn,Fe、蛋白质等抑制镉的吸收
2,分布与排泄
? 镉进入人体后，可分布到全身各个器官，主要
与富含半胱氨酸的胞浆蛋白相结合，形成金属
硫蛋白而存在，这种金属硫蛋白对镉在体内的
分布，代谢起着重要的作用。
? 成年人体内含镉 20~30mg,肾占 1/3,肝 1/6，其
次分布于肺、胰、甲状腺、睾丸等。
? 血镉 <10 μg/L。
? 蓄积性强，主要经肾分泌由尿液排出，正常人
尿镉 <2 μg/L。
? 肾皮质镉临界浓度,200μg/g (FW)
? 生物半衰期：肾 18年，肝 6.2年，全身 13年
3,毒性机理
? 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。
三、汞的毒理学
（一）汞的理化性质
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）汞污染源
? 氯碱工业、塑料工业、电器工业、油漆工业、
农药、造纸
含汞“三废”
? 化石燃料（煤、石油）
（三）环境汞污染
? 剧毒非必需元素
? 水俣病：自 1953年和 1964年日本熊本县水俣市
和新泻市
? 全球性污染物,1994年起分别在瑞典、美国、
加拿大和德国召开了四次“汞作为全球污染物”
国际会议
（三）汞的环境化学行为
1.大气中汞的环境化学行为
? 气态 （ Hg0),Hg2+ ）,滞留期 1年, 长距
离输送
? 颗粒态 （ Hgp）,滞留期几天, 沉降
? Hg0在气相, 水相与固相中都可能会与大
气中的氧化剂如 O3,H2O2,卤族元素等
发生化学反应, 形成二价汞, 同时二价
汞又会被还原成 Hg0。
? 向大气汞的散发：水 -气界面、土 -气界面
2 水体中汞的环境化学行为
? 甲基化,有氧, 无氧条件下均可发生, 各种形态的汞
均可形成甲基汞；
? 酸沉降与水体汞含量的关系
增加了水体中参与生成甲基汞的 活性汞的量；
增加了沉积物中甲基汞的生产量,
随着水体的 pH值降低, 鱼体中汞的含量成指数函数关
系增加 。
? 海洋中汞的循环演化
海洋既是大气汞的源, 又是大气汞的汇 ;
（ 1） 海洋中不稳定的活性汞 （ 离子态汞 ） 是控制水体
中甲基汞和 Hg0产生的基础 。
（ 2） 海水中不仅有单甲基汞存在, 同时还有二甲基汞
含汞的颗粒物的溶解 （ 低氧区 ） — → 活性汞 — → 二
甲基汞 — → 单甲基汞 — → Hg0；在混和层中, 活性汞
还可以直接还原形成 Hg0。
（四）汞的毒理学研究
1,元素汞以及其化合物的毒性研究
（ 1） 元素汞 （ 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 。
（ 2） 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 。
（ 3）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，特别是枕页，
脊髓后束以及末梢感觉神经在晚期也受损。另
外，甲基汞还是一种对机体有强烈生殖毒性的
物质。
2,甲基汞的毒作用机制
? 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 [5]。
? 自由基学说,Ganther等提出甲基汞在体内代谢转化过程
中,Ｃ — Ｈ 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度和作用时间有关。
四,Pb的毒理学
1 铅的含量、用途及排放
? 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。
? 人类活动以来全球估计已向环境释放了
30亿吨的铅其中 95%以上是人为造成的。
主要来自含铅矿山、冶炼企业的“三
废”，特别是尾砂。其它工矿企业含铅
废气（包括微粒）的排放和汽车尾气
（包括气溶胶铅）是大气中铅的重要来
源。
? 现在环境中的铅水平是工业革命前的几
百倍，现代人骨骼中的铅负荷量是史前
时代的 500倍。
2 铅的环境化学行为
? 铅整个的环境化学行为是在水圈、土壤
圈、生物圈、大气圈之间相互转化的一
个复杂的过程。以下讨论其在各个圈层
的迁移转化过程。
2.1铅在水中的迁移转化
? 铅在自然水体中主要是以 Pb2+状态存在，其含
量明显地受 CO32-,SO42-,OH-和 Cl-等含量的影
响。
? 在中性和弱碱性的水中，铅的浓度为氢氧化铅
所牵制。水中含铅量取决于 Pb(OH)2的浓度积，
Ksp[Pb(OH)2]=1.3× 10-12，根据水解平衡方程
可知，水中 Pb(OH)+的浓度为 5.4μg/kg。
? 在酸性水中含铅量远远高于碱性水中的含量，
在偏酸性天然水体中，水中 Pb2+的浓度为硫酸
铅所限制,KspPbSO4=8.8× 10-9,同样可算出水
中铅的总浓度可达到 6.3× 10-5~1× 10-4mol/L(即
11~20mg/kg),高出水中规定允许浓度的 110~200
倍。
2.2 铅在土壤中的迁移转化
? 土壤中的铅污染主要由石油燃烧和冶炼烟尘以及
矿山、冶炼废水所引起的。所以土壤中的含铅量
高低显著地受到冶炼厂的远近、交通密集程度的影响。
? 土壤中的铅主要是以 Pb(OH)2,PbCO3和 PbSO4固体
形式存在，在土壤溶液中的可溶性铅含量很低，
土壤中的铅迁移性弱。
? 氧化还原电位对土壤中可给态铅量会产生影响，
随着土壤氧化还原电位的升高，土壤中可溶性铅
与高价铁、锰氧化物结合在一起，降低了铅的可溶性迁移。
? 当土壤酸性时，土壤固定的铅，尤其是 PbCO3容易
释放出来，土壤中水溶性铅含量增加，可促使土壤中铅的移动。进入土壤的 Pb
2+容易被有机质和粘
土矿物所吸附。
2.3 铅在大气中的转化迁移
? 由于大量的铅被加入汽油中作防爆剂；其直接
后果首先是空气中铅的浓度升高，尤其是在工
业区和人口集居、交通繁忙的城市及近郊。
? 进入大气中的铅可扩散到很远的地方，即使在
格陵兰岛终年积冰的地方，依然可以找到铅污
染的痕迹 [4]。
? 在我国研究也表明，汽车尾气是城市环境空气
中铅的主要来源 。
3 铅的毒理学
3.1 铅的吸收转运,
? 铅进入人体的途径有呼吸道、消化道和皮肤。成人每天由空气中
吸收的铅为总吸收量的 31%~39%，在肺内沉淀吸收率为 30%~50%。
呼吸到肺中的二氧化碳遇水生成碳酸，促进铅的溶解和吸收。铅
还可以被呼吸道中的吞噬细胞很快带进血液。
? 铅由消化道进入人体的量比经呼吸道进入的量要少，进入消化道
的铅有十分之一被吸收，经肠道进入循环，经过肝脏，一部分由
胆汁排到肠内，随粪排出；一部分进入血液。
? 人体经皮肤吸收的绝大部分为有机铅，游离铅及其无机化合物一
般不能由皮肤侵入。
? 吸收到血液中的铅大部分经肾脏和消化道随尿、粪排出，少量通
过唾液、乳汁、汗液等排出。另一部分分储在血液中的铅以磷酸
氢铅、甘油磷酸化合物、蛋白质化合物或铅离子状态随血液循环
至全身，随后约 91%~95%的铅以下不溶性的磷酸铅的形式沉积于
骨骼中，仅少部分储存在肝、脾、脑等器官和红细胞中。
3.2 铅的毒理作用
? 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。
（ 2）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
>100 ug/L人口比例为 64.9%~99.5% 。
（ 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，使精于畸变；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。
五、砷毒理学
（一）砷的性质
原子序 33,M74.92,类金属，银灰色
固体。
价态,+3,+6,-3
常见化合物,AsH3,As2O3（砒霜）,
As2O5,H3AsO4,HAsO2,AsS2（雄黄）
AsS3（雌黄），有机砷。
三价砷毒性最强。
（二）砷污染源
在工农业生产上广泛使用，毒鼠剂、除
草剂、杀菌剂、防腐剂、油漆、染料、
半导体材料、铜铅合金。
燃煤：煤砷 3~45mg/kg。
采矿：雄黄（ AsS2）、雌黄（ AsS3）、
砷铁矿（ FeAsS)。
自然释放,8?106kg/yr
人为 释放,24?106kg/yr
（三）砷的代谢
吸收 砷化物可经过呼吸道、消化道和皮肤吸
收。阴离子砷和易溶性砷化合物在消化道中
的吸收较快。砷化合物的溶液摄入后很容易
吸收，吸收率可达 90%。
分布 人的毛发、皮肤与指甲砷含量通常最高 。
无机砷化合物被吸收入血后，大部分与血红
蛋白上的珠蛋白结合，少量与血浆蛋白结合。
排泄 体内的砷主要经肾由尿排出，其次是经胆汁随
粪便排出，也可由汗液、毛发和指甲排出少许。
转化 转化机理尚不完全清楚。
无机三价砷在体内转化为五价砷。
排泄产物,
甲基胂酸、二甲基次胂酸、三甲基
胂，共占 90%以上。
（四）砷的毒理作用
以恶心, 呕吐, 腹泻及严重腹痛为主
要特征的急性砷中毒多发生在误服, 谋
杀或事故等情况下,严重者可发生神经异
常, 呼吸困难, 心脏衰竭而死亡 。
致死剂量,砷化氢 （ AsH3） 为 0.10~0.15g。
亚砷酸 （ As2O3） 为 0.10~0.30g。 砒霜：
0.060~0.20 g
1、急性毒性
2、慢性毒性
? 慢性中毒以长期从饮料, 食品中摄取砷者为
多 。
? 根 据 报 告, 如 果 长 期 连 续 地 摄 取
0.50~0.10mg/d的砷可出现明显中毒症状, 如
果长期摄取浓度为 3.0~6.0mg/L的水, 可出现
明显中毒症状 。
? 慢性砷中毒是一个以皮肤损害为主的全身性
疾病,可引起皮肤病, 造血功能低下, 肝脏损
害, 感觉障碍, 外周神经炎, 厌食以及皮肤
和内脏肿瘤等 。 最近有人群资料表明慢性砷
中毒与高血压, 糖尿病的发生亦有关 。
3,,三致,
性
? 无机砷被认为具有致癌作用, 流行病学证实砷能引起人
类皮肤癌和肺, 膀胱等内脏肿瘤的发生 。
? 砷对皮肤致癌的毒性 浓度为 0.20~0.25mg/d。 但目前尚
未建立起公认的砷致癌的动物实验模型 。 辅致癌剂 。
? 砷可以引起姊妹染色单体交换率增加,增加 DNA复制中
错误的可能性,也有人认为砷的致癌作用与肿瘤抑制基因
的甲基化受到影响有关 。 至于免疫功能受到抑制, 砷拮
抗元素硒的作用等均在致癌过程中有一定影响 。 砷的致
癌机制有待深入研究 。
4、中毒机理
? 砷化物能与体内巯基酶结合,使多种酶受到抑制,影
响细胞正常代谢,起到原浆毒作用,使神经系统, 心, 肝,
肾, 胃肠受损,并直接损害毛细血管或作用于血管舒缩
中枢,使血管平滑肌麻痹,毛细血管扩张,血管通透性改变 。
? 砷化物对线粒体呼吸有明显抑制作用,砷酸盐可减弱
线粒体氧化磷酸化反应或使其过程拆偶联 。 砷化合物可
与 DNA聚合酶结合,对 DNA合成与修复有影响砷酸盐
可取代磷酸盐与 DNA链结合, 造成染色体畸变 。
? 砷化氢经呼吸道进入人体 95%～ 99%与红细胞血红蛋
白结合形成血红蛋白过氧化物,通过谷胱甘肽氧化作用
使还原形谷胱甘肽氧化成氧化形谷胱甘肽引起溶血, 红
细胞钾钠泵作用破坏, 细胞肿胀, 溶解, 导致肾功能衰
竭 。
六、铬的毒理学
（一）铬的理化性质
原子序 24,M51.996。
价态,2+,3+,6+。
2价铬不稳定。
3价铬：强酸盐易溶。
6价铬：铬酸盐（ CrO42-)、重铬酸盐（ Cr2O72-)
铬酐 （ CrO3)
毒性形态,6价铬；
碱性环境中 3价铬可被氧化为 6价铬，酸性厌
氧环境中 6价铬可被还原为 3价铬
（二）环境铬污染
污染源,
铬矿：铬铁矿、铬铅矿、硫酸铬矿。
世界铬年产量 750万 t,90%用于钢铁生产。
土壤：平均 100mg/kg。
重铬酸盐：用途广泛，电镀、皮革、制药、
研磨剂、颜料、合成催化等
化石燃料燃烧：煤 10mg/kg。
金属冶炼、化工“三废”排放。
（三）铬的代谢
吸收,消化道、呼吸道、皮肤
? 消化道吸收,Cr3+,3%,Cr6+更易吸收
食物中的有机铬,10%~25%
? 呼吸道吸收,Cr6+40%,Cr3+难以吸收
? 皮肤吸收,Cr6+
分布,
? 消化道吸收铬主要分布与肺、肝、脾、
肾
? 呼吸道吸收铬大量积聚于肺，其次肝、
肾脾
排泄与蓄积
? 体内铬总量 6mg以下。
? 有蓄积作用：肾、肝、骨
? 人体内生物半衰期,27天,80%经尿液
排出。
（四）铬的毒理作用
1、急性毒性
肠胃道,
? 致死剂量：重铬酸钾 3g。
? 中毒症状：刺激和腐蚀肠胃道，引起恶心、呕吐、腹
疼、腹泻、血便、脱水。头疼、头晕、呼吸急促等
呼吸道,
? 中毒浓度,CrO3 0.015~0.033 mg/m3； Cr2O72-：
0.045~0.5 mg/m3。
? 中毒症状,CrO3,鼻出血、声嘶哑、鼻粘膜萎缩；
Cr2O72-：胃及十二指肠溃疡、肝舯大
皮肤,
? 刺激和腐蚀作用，皮炎。
2、慢性毒性
呼吸道,
? 由于刺激和腐蚀作用引起鼻炎、咽炎、支气管
炎
皮肤,
? 皮炎、湿疹、皮肤溃疡
全身性症状,
? 头疼、贫血、消化不良、肾脏损害、肺炎、支
气管哮喘、神经衰弱、高血压、高血脂、冠心
病、肺心病
3、“三致”性
? 六价铬和三价铬均有致癌作用。肺癌。
? 三价铬可透过胎盘屏障，对胎儿致畸
? 六价铬具有较强的致突变作用。 DNA氧
化损伤。
4、毒作用机理
Cr3+参与人体糖代谢，必需微量元素，需
要量 0.06~0.36mg/d。
Cr6+,
? 强氧化性，可氧化生物大分子（ DNA,
RNA,蛋白质，酶,Vc等）；
? 影响体内氧化、还原、水解过程；
? 与核酸、核蛋白结合，导致细胞突变
? 还原过程中消耗谷光苷肽
第二节 常见农药的毒理学
一、概述
? 农药：杀灭或抑制农业有害生物的化学药剂。
杀虫剂、杀菌剂、除草剂等
? 种类：有机氯，有机磷，氨基甲酸酯类，拟除虫菊酯
类
? 挽回约 10%的农业损失。
? 全世界开发 1200种，常用 200余种。
? 农药环境污染问题突出。 1962,Rachel Carson, 寂静
的春天,
? 重视农药环境化学行为研究
? 高效低毒农药开发
二、农药的污染
1、生产过程
废气：大气污染
废水：水体污染
2、使用过程
仅 10%~30%的农药粘附在作物上。
? 大气污染：施用中农药直接进入大气；
土壤、植物表面挥发进入大气；
农业废弃物燃烧，通风排气等
? 土壤污染,70%进入土壤。农药拌种
? 水体污染：农药地表径流，地下水污染
三、几类重要农药的毒理学
（一）有机氯农药
1、特点,
? 氯代烃类化合物，广谱高效杀虫剂；
? 脂溶性：生物富集作用极强
? 难降解
2、吸收、分布,
? 吸收,呼吸道、消化道、皮肤。皮肤吸收是最
常见最危险的途径；食物链传递。
? 分布,主要分布于脂肪组织、神经组织及肝、
肾、骨髓、肾上腺、卵巢、脑等。可穿过胎盘屏障。
? 排泄,尿、粪、乳汁
? 转化,脱卤反应，形成不稳定氧化产物
3、毒理作用
（ 1）急性毒作用
? 靶器官,CNS
? 症状：肌肉震颤、阵发性抽，全身麻痹，
肝脏舯大，肝细胞坏死。
? 中毒剂量,
DDT,10mg/kg中毒，口服 LD150mg/kg；
六六六：口服 LD400mg/kg，丙体：
70mg/kg
（ 2）慢性毒作用
肝、肾损害,
? 肝肿大、肝细胞变形坏死
CNS,
? 降低神经膜对 K的透性；
? 抑制神经末鞘 ATP酶活性；
? 激活 CNS，乙酰胆碱分泌增加，抑制单胺氧化酶,5-
羟色胺积累
酶活性,
? 诱导 CytP-450,脱氯化氢酶,ALA合成酶等。
? 类固醇代谢,
改变激素平衡水平
对生殖机能的影响：环境激素
? 性周期、功能障碍。男性精子数量由 60年代 3.0亿 /ml,
下降至 0.5亿 /ml,3.5ml/次下降到 2.4ml/次
? 胚胎发育障碍
（ 3）“三致”性
动物试验结果,
? 六六六有一定致癌性
? DDT可能引起基因突变
? 可能导致畸变
人类,
? 不确定，缺乏流行病学资料证明
（二）有机磷农药
1、特点,
? 磷酸酯类化合物；
? 高效、广谱
? 易分解、残留期短
? 种类多：对硫磷、敌敌畏、敌百虫、乐
果、杀螟松、马拉硫磷
2、吸收、分布、代谢
吸收,呼吸道、消化道、皮肤
分布,血液、肝、肾
代谢,
（ 1）氧化作用
氧化脱硫,P=S ? P=O,MFOS催化，抗胆碱酯酶
活性增加。毒性增加。
O-脱烷基反应,MFOS催化，脱出的烷基与巯基
蛋白结合，排除速度增加，毒性降低
S-氧化反应,-C-S-C- ? -C-SO-C-,毒性增加
（ 2）水解作用
水解酶,
? 磷酸酶；
? 羧基酯酶,
? 酰胺酶,
体内降解和毒性消除的重要过程
3、毒性作用
毒性机理,
主要是对乙酰胆碱酯酶（ AChE)的抑制，导致
乙酰胆碱的迅速积累，导致 CNS传导中断，机
体窒息死亡。
中毒症状,
CNS受干扰，智力活动受限，头疼、头昏，死
亡。
对人的 LD,
对硫磷 15～ 30mg,内吸磷,10～ 20mg，敌敌畏
1~2g
（三）氨基甲酸酯类农药
1、特点,
? 残效短，选择性强
? 对人畜毒性较低
? 对天敌影响小
2、种类：五类
? 奈基氨基甲酸酯类：西维因
? 苯基氨基甲酸酯类：叶蝉散
? 杂环二甲基氨基甲酸酯类：异索威
? 杂环甲基氨基甲酸酯类：呋喃丹
? 亏类：递灭威
3、代谢
吸收,呼吸道、消化道、皮肤
代谢,
氧化、水解、结合反应，排泄速度较快。
葡萄糖醛酸结合反应。
4、毒性作用
中毒机理
? 与有机磷农药类似，抑制胆碱酯酶活性，形成
农药 — 胆碱酯酶复合体，使胆碱酯酶失去水解
乙酰胆碱的能力。
? 复合体分解快，毒性作用时间短。
症状,
流泪、流口水、瞳孔缩小，麻醉作用，呼
吸困难等
“三致”作用
西维因,
致畸、致癌
