重金属毒性评估-砷侵入途径及毒性描述

在确定11种重金属研究对象的工作基础上，分析这些重金属关注污染物对人体健康的危害效应，包括致癌效应和非致癌效应;确定与关注污染物相关的毒性参数，包括参考剂量、参考浓度、致癌斜率因子和单位致癌因子等。

（一）重金属毒性描述

1.砷(CAS：7440-38-2)

（1）侵入途径：吸入、食入、经皮吸收。

（2）健康危害：口服砷化合物引起急性胃肠炎、休克、周围神经病、中毒性心肌炎、肝炎，以及抽搐、昏迷等，甚至死亡。大量吸入亦可引起消化系统症状、肝肾损害，皮肤色素沉着、角化过度或疣状增生，多发性周围神经炎。

（3）急性中毒：LD50 763 mg／kg（大鼠经口）;145 mg／kg（小鼠经口）。

（4）生殖毒性：大鼠经口最低中毒剂量（TDL0）605μg／kg（雌性交配前用药35周），胚泡植入前后死亡率升高。

（5）致癌性：IARC致癌性评论为人类致癌物质。

2.镉(CAS：7440-43-9)

（1）侵入途径：吸入、食入、经皮吸收。

（2）健康危害：镉可经呼吸道和消化道进入人体，长期过量接触镉会引起慢性中毒，对肾造成损害，晚期病例则会出现肾功能不全，并可能伴有骨骼病变;短时间内吸收大量的镉会引起急性中毒，出现恶心、呕吐、腹痛等症状。急性镉中毒大多是由于在生产环境中一次吸入或摄入大量镉化物引起。大剂量的镉是一种强的局部刺激剂。含镉气体通过呼吸道会引起呼吸道刺激症状，如出现肺炎、肺水肿、呼吸困难等。镉从消化道进入人体，则会出现呕吐、胃肠痉挛、腹痛、腹泻等症状，甚至可引起肝肾综合征而导致死亡。

（3）环境危害：对水生生物有极高毒性，可能对水体环境产生长期不良影响。

（4）致癌性：IARC致癌性评论为人类致癌物质。

3.铅(CAS：7439-92-1)

（1）侵入途径：吸入、食入。

（2）健康危害：铅以无机物或粉尘形式吸入人体或通过水、食物经消化道侵入人体后，积蓄于骨髓、肝、肾、脾和大脑等处“储存库”，以后慢慢放出，进入血液，引起慢性中毒（急性中毒较少见）。铅对全身都有毒性作用，但以神经系统、血液和心血管系统毒性为主。职业中毒主要为慢性。神经系统中毒主要表现为神经衰弱综合征、周围神经病（以运动功能受累较明显），重者出现铅中毒性脑病。消化系统表现有齿龈铅线、食欲不振、恶心、腹胀、腹泻或便秘，腹绞痛见于中等及较重病例。造血系统损害出现卟啉代谢障碍、贫血等。短时接触大剂量可发生急性或亚急性铅中毒，表现类似重症慢性铅中毒。

（3）铅的急性毒性：LD50 70 mg／kg（大鼠经静脉）。

（4）铅的亚急性毒性：10μg／m3，大鼠接触30～40 d，红细胞胆色素原合酶（ALAD）活性减少80%～90%，血铅浓度高达150～200μg／100 mL，出现明显中毒症状;大鼠吸入3～12个月后，从肺部洗脱下来的巨噬细胞减少了60%，多种中毒症状。

（5）铅的慢性毒性：人长期接触铅及其化合物会导致心悸、易激动，血象红细胞增多。铅侵犯神经系统后，出现失眠、多梦、记忆减退、疲乏，进而发展为狂躁、失明、神志模糊、昏迷，最后因脑血管缺氧而死亡。

4.铬(CAS：7440-47-3)

（1）侵入途径：吸入、食入。

（2）健康危害：金属铬对人体几乎不产生有害作用，未见引起工业中毒的报道。进入人体的铬被积存在人体组织中，代谢和被清除的速度缓慢。铬进入血液后，主要与血浆中的铁球蛋白、白蛋白、γ-球蛋白结合，六价铬还可透过红细胞膜，15 min内可以有50%的六价铬进入细胞，进入红细胞后与血红蛋白结合。铬的代谢物主要从肾排出，少量经粪便排出。六价铬有强氧化作用，所以慢性中毒往往以局部损害开始逐渐发展到不可救药。经呼吸道侵入人体时，开始侵害上呼吸道，引起鼻炎、咽炎和喉炎、支气管炎。但这些是六价铬的特性，铬金属、三价或四价铬并不具有这些毒性。

5.六价铬(CAS：18540-29-9)

六价铬为吞入性毒物／吸入性极毒物，主要是慢性毒害，它可以通过消化道、呼吸道、皮肤和黏膜侵入人体，很容易被人体吸收，在体内主要积聚在肝、肾和内分泌腺中。通过呼吸道进入的铬则易积存在肺部，皮肤接触可能导致敏感;更可能造成遗传性基因缺陷，吸入可能致癌，对环境有持久危险性。

通过呼吸空气中含有不同浓度的铬酸酐时有不同程度的沙哑、鼻黏膜萎缩，严重时还可使鼻中隔穿孔和支气管扩张等。经消化道侵入时可引起呕吐、腹痛。经皮肤侵入时会产生皮炎和湿疹。

六价铬化合物在体内具有致癌作用，还会引起诸多的其他健康问题，如吸入某些较高浓度的六价铬化合物会引起流鼻涕、打喷嚏、瘙痒、鼻出血、溃疡和鼻中隔穿孔。短期大剂量的接触，在接触部位会产生不良后果，包括溃疡、鼻黏膜刺激和鼻中隔穿孔。摄入超大剂量的铬会导致肾脏和肝脏的损伤、恶心、胃肠道刺激、胃溃疡、痉挛甚至死亡。皮肤接触会造成溃疡或过敏反应（六价铬是最易导致过敏的金属之一，仅次于镍）。据实验研究表明，大剂量饲喂小鼠，六价铬会对小鼠的繁殖产生影响，造成每窝仔鼠的数量减少和胎鼠体重下降。危害最大的是长期或短期接触或吸入时有致癌危险。

过量的（超过1×10-5）六价铬对水生物有致死作用。实验显示受污染饮用水中的六价铬可致癌。六价铬化合物常用于电镀、制革等，动物喝下含有六价铬的水后，六价铬会被体内许多组织和器官的细胞吸收。

皮革中残留的六价铬，可以通过皮肤、呼吸道吸收，引起胃道及肝、肾功能损害，还可能伤及眼部，出现视网膜出血、视神经萎缩等症状。

6.铜(CAS：7440-50-8)

铜是一种具有紫红色光泽的金属，密度8.92 g／cm3，熔点（1 083.4±0.2）℃，沸点2 567℃。有很好的延展性，导热和导电性能较好。铜在人体内含量约100～150 mg，血清铜正常值在1 000～1 200μg／L，是人体中含量位居第二且不可缺少的必需微量元素。铜是人体内铜蓝蛋白的组成元素，对于血液、中枢神经和免疫系统，头发、皮肤和骨骼组织，以及大脑和肝、心等内脏的发育和功能有重要影响。铜主要从日常饮食中摄入。

（1）侵入途径：吸入、食入、经皮吸收。

（2）健康危害：会引起急性中毒，大多为食入硫酸铜或食入铜食器污染的食物、果汁所致。食入大量的铜会引起严重的恶心、呕吐（含绿蓝物）、腹痛、腹泻、吐血、变性血红蛋白增加、血尿等症状。严重者会有肝炎、低血压、昏迷、溶血、急性肾衰竭、抽搐等并发症，甚至可能死亡。

（3）环境危害：对环境有危害，对水生生物的毒性很大。过量的铜对人和动、植物都有害。

（4）急性毒性：LD50 0.07 mg／kg（小鼠经腹腔）。

7.汞(CAS：7439-97-6)

汞是化学元素，俗称水银，是在常温、常压下唯一以液态存在的金属。汞是银白色闪亮的重质液体，化学性质稳定，不溶于酸也不溶于碱。汞常温下即可蒸发，汞蒸气和汞的化合物多有剧毒。

（1）侵入途径：吸入、食入、经皮吸收。

（2）健康危害：汞可以在生物体内积累，很容易被皮肤及呼吸道和消化道吸收。水俣病是汞中毒的一种。汞破坏中枢神经系统，对口腔黏膜和牙齿有不良影响。长时间暴露在高汞环境中可以导致脑损伤和死亡。尽管汞沸点很高，但在室内温度下饱和的汞蒸气已经达到了中毒剂量的数倍。

（3）环境危害：对环境有危害。

（4）急性毒性：TDL0 43 mg／kg（人口服）;LCL0 29 mg／（m3·30 h-1）（兔子吸入）。

8.甲基汞(CAS：22967-92-6)

（1）侵入途径：吸入、食入、经皮吸收。

（2）健康危害：有机汞系亲脂性毒物，主要侵犯神经系统。有机汞中毒的主要表现如下：任何途径侵入均可发生口腔炎，口服引起急性胃肠炎;神经精神症状有神经衰弱综合征、精神障碍、谵妄、昏迷、瘫痪、震颤、共济失调、向心性视野缩小等;可发生肾脏损害，重者可致急性肾衰竭。此外尚可致心脏、肝脏损害，可致皮肤损害。

（3）环境危害：对环境有危害。

9.镍(CAS：7440-02-0)

（1）侵入途径：吸入、食入、经皮吸收。(www.xing528.com)

（2）健康危害：金属镍几乎没有急性毒性，一般的镍盐毒性也较低，但羰基镍却能产生很强的毒性。人的镍中毒特有症状是皮肤炎、呼吸器官障碍及呼吸道癌。

（3）环境危害：对环境有危害。

（4）生殖毒性：大鼠经口最低中毒剂量（TDL0）158 mg／kg（多代用），胚胎中毒，胎鼠死亡。

（5）致癌性：IARC致癌性评论，动物为阳性反应。

10.铍(CAS：7440-41-7)

铍为全身性毒物。毒性的大小取决于入体途径、不同铍化合物的理化性质及实验动物的种类。例如硫酸铍LD50对小鼠经口为100 mg／kg，静脉注射为0.5 mg／kg，腹腔注射为200 mg／kg;对大鼠经口为98 mg／kg，静脉注射则为7.2 mg／kg。氧化铍静脉注射的LD，大鼠为11.2 mg／kg，兔为1.2 mg／kg，狗则为5.2 mg／kg。一般而言，可溶性铍的毒性大，难溶性的毒性小;静脉注入时毒性最大，呼吸道次之，经口及经皮毒性最小。

（1）急性毒性：引起急性或慢性铍中毒，与铍化合物的种类有关。例如低温炼制的氧化铍、氢氧化铍等铍盐均能引起急性铍中毒。

（2）慢性毒性：含铍的荧光粉及高温炼制的氧化铍则多引起慢性铍中毒。国内实验性铍中毒的结果表明，除在动物肺脏可见肉芽肿结节外，肝脏普遍出现肝细胞肿胀变性、脂肪变性及小灶性肝细胞坏死等。近年认为，含铍量不高的各种铍合金仍可引起铍肺。

11.钴(CAS：7440-48-4)

经常注射钴制剂或暴露于过量的原始钴环境中，可引起钴中毒。儿童对钴的毒性敏感，应避免使用每千克体重超过1 mg的剂量。在缺乏维生素B12、蛋白质及摄入酒精时，毒性会增加，这在酗酒者中常见。

钴尘可引起“硬质合金病”（“硬金属病”），表现为过敏性哮喘、呼吸困难、干咳，偶有化学性肺炎（间质性肺炎）、肺水肿。脱离接触后症状缓解。CoO也可引起哮喘。

钴对皮肤的影响主要为过敏性或刺激性皮炎。外露皮肤出现红斑，有轻微瘙痒，常见于手、腕、前臂等部位和皮肤皱褶处，多于夏季发病，患者多为接触钴的新工人。在上述皮肤病患者中，皮试阳性可证明对钴过敏。

吸入醋酸钴粉尘可引起急性化学性胃炎症状，有恶心、呕吐、上腹部剧痛，后可有呕血及便血。

（二）致癌效应判定

依照国际癌症研究署（International Agency for Research on Cancer，IARC）和美国环保局IRIS的研究成果进行关注污染物致癌毒性判定。首选国际癌症研究署的致癌性分类，缺失的因子参考美国环保局标准。两个机构对化学物质的致癌性分类标准和说明如下。

1.国际癌症研究署的分类

国际癌症研究署根据致癌性资料（对人类流行病学调查、病例报告和对实验动物致癌实验资料）进行综合评价，将化学物质分为下列五类四组：

第一类（group 1）：人类致癌性的证据充足。

第二类（group 2）：人类致癌性的证据尚有限。下分2A和2B两个组。group 2A：流行病学数据有限，但是实验动物数据充分，为人类可能致癌物。group 2B：流行病学数据不足，但动物数据充分;或流行病学数据有限，动物数据不足;也许是人类致癌物。

第三类（group 3）：致癌性的证据不足。

第四类（group 4）：证据显示没有致癌性。

2.美国环保局的分类

美国环保局建立的综合风险资讯系统（integrated risk information system，IRIS）依据现有毒性资料，将化学物质的致癌性分为五大类：

A：对人类为致癌物质。

B1：根据有限的人体毒性资料与充分的动物实验数据，极可能为人类致癌物质。B2：根据充分的动物实验资料，极可能为人类致癌物质。

C：可能为人体致癌物。

D：尚无法分类。

E：已证实为非人类致癌物质。

根据判定结果（表7-10），共有八种重金属对人体具有致癌风险，分别为砷、镉、铅、六价铬、甲基汞、镍、铍和钴;有三种重金属仅有非致癌风险，分别为铬、铜和汞。

表7-10 重金属污染物致癌效应判定结果

注：①参考自国际癌症研究署（IARC）对重金属的致癌性分类。
②参考自美国环保局的研究成果（IRIS）对重金属的致癌性分类。

（三）重金属毒性参数

根据以下资料顺序查询重金属的致癌毒性因子（致癌斜率）与非致癌毒性因子（参考剂量）。数据库包括如下内容：

（1）《污染场地风险评估技术导则》。

（2）《上海市污染场地风险评估技术规范》。

表7-11 重金属污染物人体健康毒性参数

注：①EPA-I：来自“美国环保局综合风险信息系统”。
②R369：来自美国环保局第3、6、9区分局“区域筛选值（regional screening levles）总表”污染物毒性数据（2013年5月发布）。
③EPA-P：来自美国环保局“临时性同行审定毒性数据（the provisional peer reviewed toxicity values）”。
④TX：来自美国得克萨斯州风险削减项目“毒性参数和理化参数（toxicity factors and chemical／physical parameters）”。
⑤铅的毒性参数参考自Technical Evaluation of the Intervention Values for Soil／Sediment and Groundwater，RIVM report711701 023。
⑥“—”表示没有该物质在此种暴露途径下的毒性参数。

（3）美国环保局综合风险信息系统。

（4）荷兰国立卫生和环境研究院土壤、沉积物和地下水干涉值技术评估文件（Technical Evaluation of the Intervention Values for Soil／Sediment and Ground water，Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu.）。

（5）国际癌症研究署。

（6）美国得克萨斯州风险降低项目、毒性参数与物理化学参数表（Texas Risk Reduction Program，Toxicity Factors and Chemical／Physical Parameters）。

如果某些重金属在上述毒性数据库没有相关毒性因子，则可以根据该污染物不同吸收途径的毒性因子进行换算，通过其他吸收途径外推的方法得到数据库中缺漏的毒性因子。

重金属污染物人体健康毒性参数见表7-11。