环境生态学盛连喜第七章

上腺和睾丸。贮留在肾的镉主要位于肾皮质内。镉排出很慢，在体内存 留时间长，生物半减期为10年以上。镉主要从粪、尿中排出，经口摄入
者80％以上经粪排出，20％随尿排出。
大气污染的环境毒理学效应
大气污染物分类 大气污染
二氧化硫及其对人体作用
SO2对呼吸道的刺激作用 SO2 致癌变、致突变作用 A. SO2 与癌。大多数流行病学调查表明，单纯的SO2
第七章 环境污染与生态环境影响
评价
第一节 环境污染物与毒物
第二节 环境污染物在生态环境中的迁移和转化
第三节 环境污染物的毒理学评价
第四节 生态监测与生态环境影响评价
第一节 环境污染物与毒物
一、污染物与毒物
污染物（pollutant）：进入环境后使环境的正常组成发生变
化，直接或间接有害于生物生长、繁殖和发育的物质。
镜下观察到的组织形态学改变，其中有许多变化，如坏死，肿瘤等通
常是不可逆的和严重的。通常认为功能的改变是习逆的，而形态学改 变是不可逆的。但是近年来酶组织化学、电镜技术应用，大大提高了
形态作用的敏感性，而已发现轻微的病理改变是可恢复的。如再生能
力旺盛的肝脏，细胞坏死可通过细脑增生而恢复，由于其细胞的恢复 而功能也恢复正常。
汞的环境毒理作用
汞与甲基汞均可通过呼吸道、消化道和皮肤侵入人体。但水体的汞主要经消化 道侵入人体。金属汞经消化道吸收甚微，根据大鼠的实验结果表明，其从消化 道的吸收量低于0.01％。一价和二价无机汞化合物经肠道的吸收率也低，一般 均在15％以下。烷基汞在消化道则极易被吸收。 无机汞进入血液后，大部分分布于血浆中，而甲基汞则绝大部分存在于红细胞 内。无机汞在人体内主要分布于肾脏，其次是肝脏和脾脏。而甲基汞除蓄积于 肾、肝等脏器外，且可通过血脑屏障在脑组织内蓄积。此外甲基汞还可透过胎 盘侵入胎儿体内使胎儿发生中毒。
质的靶器官。如脑是甲基汞的靶器官，肾脏是镉的靶器官。对机体毒作用的
强弱，主要取决于该物质在靶器官中的浓度。但靶器官不一定是该物质浓度 最高的场所。例如铅浓集在骨中，毒作用却主要是造血系统、神经系统和胃
肠道等。
6.功能，形态及生化作用
功能作用(function effect)通常指靶器官或组织的可逆改，例如行为毒 理方面的指标变化。形态作用(morphelogic effect)指的足肉眼和显微

(2)致癌作用 金属致癌潜力受其晶体结构、粒子大小、表面负电荷的影响，也与其 氧化状态(如Cr3+不致癌，而Cr6+则致癌)、跨膜能力和对DNA的作用有关。长期吸 人镍特别是碳基镍能引起鼻癌和肺癌；铬酸盐烟雾可引起肺癌；长期饮用高砷水 可引起皮肤癌、肺癌和肝癌。过量的铁可使铁在细胞内的隔室封闭大量破坏，诱 发肿瘤。虽然研究证明，许多重金属金属有致癌作用，但在致癌过程中金属是作 为启动剂或是促进剂，仍未阐明。
土壤中。
水的镉污染 镉在天然水中的含量甚低(0.1～10ppb)。水中镉的污染来 源主要是含镉工业废水，其次是含镉矿碴的污染。污染地区地下水镉含
量可高达0.2～3mg/L，日本神通川河水中含镉量为0.5～0.7mg/L。我
国某些地区的河水也发现有镉的污染。
土壤镉污染 土壤镉污染主要有三种类型即气型污染，水型污染( 通过
无机汞主要从肾脏排出，也可经过肝脏借助胆汁排至肠道，此外还可由汗腺和
唾液腺排出。甲基汞经肾脏的排泄量，小于总排出量的10％，大部分经胆汁以 甲基汞半胱氨酸的形态从肠道排出。排出时，50％已转变为无机汞，而另一半
可在肠道内被再吸收。故甲基汞的排出远比无机汞的排出缓慢，易于在人体内
蓄积。
镉
来源：镉是有色金属，呈银白色，略带Leabharlann Baidu兰色光泽。比重8.65，质软，
农药进入人体的方式
土壤、水 、空气
家禽、畜
植物、饲料
水生动、植物
肉、蛋、乳
人
农药在自然界中的迁移 农药喷洒到农作物上后的情况可由上图表示：
化 学 农 药 是 怎 样 造 成 危 害 的
农药的类型
有机氯农药 有机磷农药 有机氮农药 拟除虫菊酯类农药
1.有机氯农药
有机氯类农药属于高效广谱杀虫剂。20世纪40年代首先证明DDT具有显著的杀虫 剂果以后，又相继合成了狄氏剂、艾氏剂、异狄氏剂、六六六、氯丹和杀虫酚等 多种化合物，广泛应用于杀灭农业害虫及卫生害虫，是杀虫剂使用量最大的一类
汞
污染的认识：伊拉克、瑞典

来源：当前环境中的汞污染，主要是工业上含汞废水的排放和应用汞农药造成
的。汞作为催化剂广泛地应用于塑料、化工、毛皮加工等生产过程中。汞用于 有机物的聚合、氢化、脱氢、矿化、氧化、氯化和酸解等。

转化：汞污染是一种全球性污染，并不仅仅局限于某个国家或某个区域。由于 大气中的汞随风飘散，一部分通过湿沉或干沉降落到地面或水体中，造成全球 性汞污染，排入大气、土壤中的汞，最终都可能转到水体中去。在水体中，汞 及其化合物可被水中胶体颗粒、悬浮物、浮游生物等吸附而沉积于水体的底质 中。底质中的无机汞可以在微生物的作用下，转化为甲基汞或二甲基汞，通过 食物链的一系列生物富集作用之后进入人体。
暴露似与肺癌死亡无关。SO2是否具有促癌或辅癌作用，文献资料互相矛盾，尚待
进一步研究。B. SO2的致突变作用。 SO2对机体的其他作用 A. 对大脑皮质机能的影响。B. 对体内维生素代谢的影响。
C 对酶的抑制。D. 对呼吸防御系统的作用。E对细胞生长的抑制作用。
SO2与颗粒物的联合作用
农药的环境毒理学作用
农药。我国过去使用的农药中，60％是有机氯农药。
有机氯农药按其用途分为杀虫剂、杀螨剂和杀菌剂，应用最多的是杀虫剂，其化 学成分主要为氯代碳氢化台物，其中有氯苯类、氯代脂环类和氯代数环类。

有机氯农药性质稳定，在土壤、水体和动植物体内降解缓慢，在人体内也有一定
的积累，是一种重要的环境污染物，目前已趋向被淘汰的地步。

(3)致畸作用 汞和铅均可引起胎儿先天畸形。一些动物实验表明，砷、镉、汞、铅、
镍等对动物有致畸作用。

(4)变态反应 镍可引起接触性皮炎、肺炎，五氧化二钡可引起迟发性呼吸器官变
态反应，铬可引起结膜炎、支气管哮喘、接触性皮炎等。
(5)对免疫功能的影响 铅、铜可使动物对革兰氏阴性细菌感染的抵抗力降低

有机氯农药可以通过呼吸道、皮肤和消化道进入人体。皮肤是最常见和最危险的
进入途径。此类农药被吸收后，主要分布和蓄积于脂肪组织、神经组织及肝、肾
等中性脂肪内。 代谢方式主要为脱硫化氢、脱氯和氧化反应。
蔡德勒
DDT化学结构式
DDT分子的平面结构图
DDT的球棍结构图
1847年，德国著名化学家蔡德勒合成了—种有机氯化合物，化合物中 含有两个氯苯和一个三氯甲基，化学名称为2,2-双-(对氯苯基)， 1,1,1-三氯乙烷简称为DDT(我国又称滴滴涕或二二三)。 1932年，瑞士科学家缪勒 开始研究有机氯化合物与 杀虫活性之间的关系，发 现DDT具有以下几个特征： (1)对害虫毒性很高：(2)对温血动物 和植物相对无害；(3)无刺激性，气 味很小；(4)能广泛施用；(5)化学性 质稳定且残效期长；(6)价廉且容易 大量生产。
条件。
毒理作用
镉并非是人体必需元素，它主要是通过消化道和呼吸道吸收进入人体，
消化道的吸收率一般在10％以下，呼吸道的吸收率为10～40％。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。镉主要分布于肾、肝，其次为脾、胰腺、甲状腺、肾
按用途分布范围 按作用于机体的部位 按毒物作用的性质
按化学结构或形态分类
污染物的毒性作用可按不同方法分类，根据毒性作用的特
点、发生的时间和部位，可将其分为：
1.变态反应(allergic reaction)
是指机体对化学物产生的一种有害免疫介导反应，又称过敏反应
(hypersensitivity)。变态反应，首先需要先接触过该化学物，它作为一种半抗原，
3.速发和迟发毒性作用
速发毒性作用(immediate toxic effect) 是指某些化学物经一次接触后的短时间内引起
的即刻毒性作用。例如一氧化碳、硫化氢、氰化物等的急性中毒。 迟发性毒作用(delayed toxic effect)是指一次或多次接触某种化学物后，需经一段时间
间隔才显现的毒性作用。化学物对人的致癌作用一般在接触后10～20年才发生肿瘤。
例如有些病人接受一个标准治疗剂量的琥珀酰胆碱后，呈现长时间的肌肉松 驰和窒息。琥珀酰胆碱一般所引起的骨骼肌松驰时间是很短的，因其能迅速被血 浆中的假胆碱酯酶代谢降解。但是具有特异体质反应的病人缺乏此种酶，因而对 血清中各种胆碱的增高无降解能力。同样，缺乏NADH高铁血红蛋白还原酶的人 对亚硝酸盐和其他能引起高铁血红蛋白症的化学物质异常敏感。
金属表面处理(电镀)以及镉光电管、雷达、镉电池、电视机荧光屏等的重 要原料。镉在航空、航海上的用途也很广。污水灌溉，矿石开采，城市
垃圾的焚烧等可产生镉污染。
大气镉污染 大气中镉的污染主要来自锌冶炼厂的废气。煤和燃料油的
燃烧也是大气污染的来源。煤中含镉量1～2ppm，柴油、燃料油含镉 0.1～0.5ppm。镉尘由于自然沉降和雨水的冲刷而降到地面，并富集于
二、主要环境污染物及其环境毒理学
进入有机体的重金属，几乎不是以离子的形态存在，而是 与生物成分反应，形成金属络合物和金属螯合物。
重金属的环境毒理学效应
重金属毒作用
汞污染及其毒理作用
镉污染及其毒理作用

(1) 慢性中毒 重金属污染环境后，由于受到稀释作用，浓度较低，因此主要引起 慢性危害．如汞污染引起的水俣病，镉污染引起的疼痛病等。
毒物（toxicant）：在日常接触条件下，较微量的化学物进入 机体后，即能干扰或破坏机体的正常生理功能，引起暂时的或 永久性的病理改变，甚至危及生命，就称该物质为毒物 (toxicant)。主要考虑化学物质的剂量。
由于毒物作用的结果，使机体发生各种病变，称为中毒
(toxication)。
毒物的分类
富有延展性。熔点320℃，沸点767℃。镉在自然界中多以硫镉矿存在，
并与锌、铅、铜、锰等矿共存，所以在这些金属的精炼过程中都可排出
大量的镉，根据报道，地壳中含镉量为5ppm，土壤中为0.5ppm，水中 为0.01～10ppb。镉的用途很广，在塑料、颜料、试剂等生产中，多用
镉为原料或催化剂。镉的抗腐蚀性能和抗摩擦性很强，是生产不锈钢和
污水灌溉农田)和肥料污染。镉在土壤中具有一些特点。在相同的pH 条件下，镉比锌、铅、铜的溶解度大。土壤对镉有很强的吸附力，特
别是粘土和有机质多的土壤吸附镉的能力较强，容易造成镉的富积，
而且多蓄积于土壤表层。同时，作物也对镉有较强的富集能力，而且 土壤中镉的污染容纳量最小。这些都为产生有毒的“镉米”创造了有利
与内源性蛋白质结合而形成抗原，然后才能激发抗体的形成。当再次接触该化学物 时，形成抗原－抗体反应，产生典型的过敏反应。变态反应是一种毒性反应，此种 反应有时很轻，仅有皮肤症状，有时可引起严重的过敏性休克，甚至死亡。花粉致 敏。
2.特异体质反应(idiosyncratic reaction)
是指遗传性特异体质对某种化学物的异常反应。
例如肝脏具有较高的再生能力，因此大多数肝损伤是可逆的，而中枢神经系统的损伤，
多数是不可逆的。
5.局部和全身毒作用
某些化学物质可引起机体直接接触部位的损伤，称为局部毒作用(local toxic effcet)。例如接触或摄入腐蚀性物质或吸入刺激性气体就可损伤皮肤、胃肠 道或呼吸道。污染物被机体吸收后，随血液循环分布至全身，或到达远离吸 收部位的器官而产生有害作用，称为全身毒作用(systemic toxic effect)。如 一氧化碳可引起全身缺氧和窒息。化学物进入机体后，对体内各器官的毒作 用并不一样，往往只对一、二个器官发挥主要毒作用，这些器官就称为该物
又如一些有机磷农药具有迟发性神经毒性。
4.可逆和不可逆毒作用
可逆毒作用(reversible toxic effect)是指停止接触化学物后，可逐渐消失的毒作用，一 般而言机体接触化学物的浓度较低，时间较短，损伤较轻，则脱离接触后其作用即可 消失。 不可逆毒作用(irreversible toxic effect) 是指停止接触化学物后，其作用继续存在，甚 至损伤可进一步发展。例如化学物质的致突变、致癌作用，一旦发生，被认为是不可 逆的。化学物的毒性作用是否可逆，在很大程度上还取决于受损伤组织的再生能力。