水体重金属污染及其对人体的影响---《环境毒理学》课程论文水体是人类赖以生存的主要自然资源之一，又是人类生态环境的重要组成部分，也是地球物质生物化学循环的储库。

由于人类活动的影响，进入水体环境中的污染物越来越多，这些污染物给环境和人体健康造成了许多问题。

多年来人们非常关注水体富营养化问题，因为其宏观破坏性能引起人们的注意，而水体重金属污染问题人们重视程度相对不够，近年研究证明甲基汞是水俣病致病因，镉是骨痛病致病因。

同时随着采矿、冶炼、化工、电镀、电子、制革等行业的发展，以及民用固体废弃物不合理填埋和堆放，重金属污染物事故性排放以及大量化肥、农药的施用，使得各种重金属污染物进入水体。

重金属污染物难以治理，它们在水体中具有相当高的稳定性和难降解性，在水体中积累到一定的限度就会对水体、水生植物及水生动物系统产生严重危害，并可通过食物链而在水产品体内累积，最终作为食品进入人体，影响人的健康，因此水体重金属污染日益成为人们关注的焦点。

对人体健康构成危害的重金属绝大多数来自于工矿企业所排放的废水，采矿、冶金、化工、电镀等多种工业行业的生产废水都含有重金属，排放到水体引起水质的污染，进入水体的重金属还会发生一系列的物理化学反应，诸如氧化、还原、沉淀与溶解、吸附与解析、络合作用以及生物甲基化等，这主要取决于重金属的性质和水体的理化指标。

还有一部分就是城市道路上的机动车尾气污染，对人体健康构成典型危害的是铅污染。

进人大气、水体和土壤的重金属均可以通过呼吸道、消化道、皮肤3种途径侵入人体，进入体内的重金属借助体内某些有机成分可结合成金属络合物或金属螯合物，对人体的各个发育阶段都会产生影响，尤其对母婴的毒害更为明显。

机体内可以同重金属发生反应的物质不少，如蛋白质(氨基酸)、核酸等；儿茶酚胺、维生素、激素等微量活性物质和含氧脂肪酸、磷酸等也能与重金属发生作用，使上述物质丧失或改变了原来的生化功能而引起病变。

许多重金属离子可因微生物甲基化作用而生成相应的甲基化合物，此类化合物多属毒性很强的挥发性物质，极易通过呼吸道进人人体，其中具有重要病理学意义的，当首推甲基汞化合物。

另有一些重金属离子通过口腔、皮肤进入体内后，与人体某些酶的活性中心巯基(一SH)有着特别强的亲和力，金属离子极易取代巯基上的氢，从而使酶丧失其生物活性，即重金属的致害作用就在于使生物酶失去活性。

还有一些重金属离子可以通过与酶的非活性部位相结合，从而改变活性部位的构象，或与起辅酶作用的金属离子置换，同样能使生物酶的活性减弱甚至丧失。

汞是金属中毒性较高的元素之一。

以汞为原料的工业生产过程中产生的含汞废水、废气和废渣对环境的汞污染非常严重，此外煤及石油燃烧释放出来的汞，含汞农药的广泛运用造成对大气和土壤的污染。

目前由于人类活动向大气、水体和土壤中排放的总汞量，每年已超过2万吨。

汞的致毒主要存在于三种形态：1)金属汞：常以蒸气态污染大气，可通过呼吸道进人人体。

职业性长期吸人汞蒸气可引起慢性汞中毒，其主要表现出体力减退、头晕、头痛、失眠、多梦、记忆力减退等中枢神经系统症状；2)无机汞化合物：在短期内摄人大量无机汞盐或误食含汞物质，可引起急性汞中毒；3)有机汞化合物：分为苯基汞和烷氧基汞。

甲基汞属于高神经毒物质。

主要侵犯中枢神经系统，其慢性中毒症状出现的顿序一般为感觉障碍、运动失调、语言障碍、视野缩小、听力障碍等。

铅污染来源广泛，主要来自汽车废气和冶炼、制造以及使用铅制品的工矿企业。

1909年日本东京因汽车尾气污染空气引起居民慢性铅中毒，该事件发生后世界各国都十分重视环境铅污染对人体健康的危害，明令禁止或限制在汽油中加入四乙基铅。

铅的毒理作用主要有：1)急性中毒：意外摄大量铅时可发生急性中毒。

如含铅餐具将大量铅溶出进入食物时，食入后可引起中毒。

服用过量的含铅药物同样可引起中毒；2)慢性中毒：对于血液系统，铅能抑制血液中氨基乙酚丙酸脱氢酶和血红素合成酶，血红素合成受到抑制而出现贫血，面色苍白(所谓“铅容”)。

对于神经系统，铅中毒对中枢神经系统的作用是引起铅中毒性脑病。

慢性铅中毒时周围神经也出现病症，最严重的典型症状是由挠神经损害引起的百对称性腕下垂。

此外是伸肌无力。

多数中度和重度铅中毒病例常见到四肢无力、两手握力减退，少数可见局部性皮肤触觉和痛觉减退等。

3)生殖毒性与致畸作用：铅中毒工人外周血淋巴细胞染色单体畸变率增加。

流行病学调查表明，铅对苯并芘诱发工人肺癌可能有协同作用。

环境铅污染引起铅中毒症状：慢性中毒多在局部地区发生。

其中毒症状主要有神经衰弱症候群、中毒性多发性神经炎、中毒性脑病、间质性肾炎或肾萎缩以及心肌损伤等。

环境中镉污染的最主要来源是有色金属矿产开发和冶炼排出废气、废水和废渣。

煤和石油燃烧排出的烟气。

含镉肥料的施用也是造成镉污染的原因之一。

此外，在电镀、制造合金、焊料、颜料、电池、雷达、电视机荧光屏、半导体元件、照相材料、化肥、杀虫剂、塑料、枪械弹药等生产中用做原料或催化剂，其在生产过程中可向环境排放出含镉废物。

餐饮具和食品包装也存在镉污染。

如在上釉的陶器中储存食品，尤其酸性液体食品，可引起明显的镉污染。

日本神通川流域发生的骨痛病是由于神通川上游锌矿冶炼排出的含镉废水污染了神通川，河水灌溉使镉进人稻田而被水稻吸收。

镉引起骨痛病的原因可能是由镉对肾功能的损害使肾中维生素D 的合成受到抑制，影响人体对钙的吸收和成骨作用。

同时，镉使骨胶原链上的羟脯氨酸不能氧化产生醛基，妨碍骨胶原的固化与成熟，从而导致骨骼软化。

镉对胃肠粘膜有刺激作用，故口服镉化物可引起呕吐、腹泻、休克和肾功能障碍，人在生产活动中吸人大量的镉烟尘和蒸气也可引起急性中毒。

砷污染的来源主要有采矿、金属冶炼、煤炭燃烧、含砷工业品(如陶瓷、制革、玻璃等)和含砷农药的各种砷化合物以粉尘、烟尘、废气和废水等形式污染环境。

砷的毒理作用有：1)急性中毒：急性砷中毒较常见，如误食砷污染的食品、误饮砷污染的饮料或误服含砷农药等；2)慢性中毒：长期持续摄人低剂量的砷化合物，尤其是吸人砷化合物粉尘者，经过数月乃至数年、十几年的砷蓄积而发生疾病，砷慢性中毒的某些症状是其特有的，但大部分症状是非特异性的，所以慢性砷中毒常常被忽略。

水体中不同形态的重金属污染物对水体环境的危害程度有很大的差异，开展水体中重金属存在形态的研究，对于有效防治和治理水体重金属污染物具有非常重要的意义。

目前人们已经对许多不同形态重金属污染物的毒性做了大量研究，获得了大量实验结果。

例如人们经过研究发现水体中重金属污染物Cr6+对水生动植物的毒性要远远大于Cr3+的毒性。

有学者在研究Cu对藻类的毒性时发现：Cu的毒性主要由Cu2+、[CuOH+ ]和Cu(OH)2引起。

从离子形态角度出发，同时考虑游离和羟基络合态的毒性，以及它们之间的毒性差异，通过数学方法拟合定义出活性态铜离子浓度，较好地反映了水体中铜的毒性。

另外人们已经研究发现有机汞(如甲基汞)等物质有非常大的危害性。

例如1953～1961年期间影响日本南部水俣湾周围渔民的神经性疾病---水俣病就是由水体中的甲基汞引发的。

重金属对水体微生物和植物的生物学效应研究很早就已经广泛展开。

研究表明，当重金属Cu进入细胞体内后，会发生诸如氧化、引入甲醛等变化，这些变化都会破坏叶绿体等胞内器官，直接影响藻类细胞的光合、呼吸作用和酶的活性，并抑制藻类的生长。

例如通过实验证明，Zn、Cu和Mn能抑制月形藻的生长，3者的毒性大小顺序为Zn>Cu>Mn。

研究发现，在相同处理条件下，Hg2+的毒性要比Cd2+强，Hg2+对轮叶狐尾藻的致死浓度为1-2 mg／L，Cd2+的致死浓度为3-5mg／L 。

凡是以含甲基汞的鱼为食的人们，他们的染色体断裂与汞在人体内的含量具明显相关性。

水体中重金属浓度增加以后，将对鱼类和水生浮游生物产生严重影响。

研究数据表明，当水体中的重金属铜的浓度达到3g／L时，水体中的枝角目虫和轮虫的数量就开始减少。

河水中重金属含量的增加也导致鱼和猎鸟发生中毒现象。

目前人们已经认识到，水体重金属污染物的生物学效应是多种多样的。

科学家们对水体重金属污染物污染指示方面也作了一定的研究，主要包括两个基本内容，一是水体受到重金属污染指示研究；二是重金属造成水体污染程度大小的指示研究。

人们习惯以重金属污染物在水体中的绝对含量多少表示水体受重金属污染的程度，目前越来越多的人建议使用一些植物和水体微生物数量及活性变化特征作为重金属对水体造成污染大小的指示。

研究表明，生物体组织中的Cr、Cu、Hg、Ni和Zn的浓度可以用来监视这些重金属元素在水中的含量。

重金属对人体的毒害程度与以下几方面有关：(1)与其浓度有关。

重金属在人体内总蓄积量未超过其阈值时，即使长期存在也不会产生危害。

例如对甲基汞敏感人群而言，只有体内蓄积达90mg时才出现发音障碍，而到170mg时则听觉丧失。

(2)与其化学形态有关。

主要原因在于人体各器官对不同形态的重金属蓄积量不同，无机汞(HgCl2)导致。

肾损伤与肝损害，而有机汞CH3Hg+、(CH3)2Hg则能产生特异性的脑神经障碍，这就是因为甲基汞易在脑中蓄积，而无机汞在脑中的蓄积甚微。

(3)与其侵人途径有关。

经口腔误食金属汞后，消化道的吸收量微乎其微，故其毒性甚小；若经呼吸道吸人汞蒸汽时，因肺泡可吸收相当多的汞蒸汽，故汞蒸汽呈强烈的毒性。

(4)与其半衰期有关。

重金属在机体内的生物半衰期的长短也影响到对人体危害程度的不同，半衰期长就意味着在体内的残留时间长，浓度增高快，容易达到阈值浓度而显现出毒性。

(5)取决于重金属间的相互作用。

重金属之间既有累加作用，也有拮抗作用，还有相乘作用，若联合作用产生的总效应等于单独效应之和时称为累加作用，小于单独效应之和时称为拮抗作用，大于单独效应之和时称为相乘作用。

微量重金属元素与人体生命过程有着密切关系。

虽然在体内的含量非常微小，但生理功能独特，能够调节肌体内的生物酶活动，促进宏量元素在体内的运输，参与激素的合成等，在新陈代谢中起着十分重要的作用。

研究表明，通过这些微量重金属元素相互影响，相互作用，参与体内多种酶的合成，能增强机体的防御功能，提高免疫力，减少疾病。

研究发现：铜离子在胶原蛋白和弹力蛋白的合成中起着重要作用，它多以铜蓝蛋白的形式存在。

妊娠妇女如铜不足，则羊膜和毛膜发育不良，胎膜脆性增加，弹力下降，导致胎膜在孕期不能够承受日渐增大的压力而破裂，对母子不利影响；糖尿病人体内重金属元素钒和铬处于缺乏状态。

过量的重金属大多都能抑制生物酶的活性，破坏正常的生物化学反应。

重金属通过空气、水、食物等渠道进入体内。

进入人体的重金属不再以离子形式存在。

而是与体内有机成分结合成金属络合物或金属螯合物，从而对人体产生危害。