重金属铅的毒害作用

重金属铅的毒害作用

随着现代工农业的发展，重金属污染问题日趋严重。重金属污染，不同于其它类型污染，具有隐蔽性、长期性和不可逆转性等特点。重金属可直接对环境中的大气、水、土壤造成污染，致使土壤肥力下降、资源退化、作物产量品质降低。Pb是自然界常见的有毒重金属元素之一，以铅为例，本文章主要对铅的来源-在土壤、水体、空气中铅作了简要介绍，并对铅对土壤微生物、对植物、对人体的危害进行了详细的介绍。

重金属天然存在于自然界的岩石和土壤中。许多污染的发生是其浓度不断上升引起的。在地球化学中，重金属在地壳中的含量不到1%，属于微量元素范畴。在环境科学中，也称做“有毒元素”、“潜在有毒元素”和“微量元素”，当它们浓度过高时，均存在毒性。最为重要的土壤重金属毒物为砷、镉、铜、铬、汞、铅和锌[1]。重金属在生命体中也会抑制酶的活性，破坏人体酶的正常活动，尤以汞、镉和铅的危害最大（周启星等，2006）。

铅是一种有毒的蓝灰色金属。它常以蒸汽、灰尘和化合物的形式，通过污染了的食品和呼吸道进入人体。植物可通过根系吸收土壤中的溶解性铅，尤其是番茄、马铃薯、萝卜、大麦、玉米、烟草等易受铅的污染，并在根部蓄积。鱼、虾、蛤类可从污泥中富集铅，其体内铅浓度可比水体中高出1000倍[2]。在加工、贮藏、运输中使用的容器（如马口铁的容器等）与食品直接接触，农药中使用含铅的砷酸铅，大气受“三废”的污染等，都能引起食品的铅污染。铅在人体内是一种累积性毒物[3]。由食物和饮水摄人体内的铅，随年龄的增长而增加。铅中毒主要是损害神经系统、造血系统和肾脏，也可以影响循环系统、生殖系统的功能，甚至致癌、致畸、致突变。常见的症状是食欲不振、肠胃炎、失眠、头昏、头痛、肌肉关节痛、腰痛、便秘、腹泻、贫血、口腔内有金属味等，严重的可发生休克和死亡[4]。

1 铅的来源

铅是地壳中发现的含量最丰富的重金属元素之一。土壤中通常含有2～

200mg/kg的铅，平均含量为16mg/kg[5]。铅及其化合物是现代社会重要的工业原料，广泛应用于各个领域。

目前铅对环境的污染主要是由废弃的含铅蓄电池和汽油防爆剂对土壤、水源和大气的污染所导致。全世界每年使用铅约4×106t，这些铅约有1/4被重新回收利用，其余大部分以各种形式排放到环境中造成环境污染，因而也引起食品的铅污染。大气中的铅80%来自汽车的尾气，因而在城市交通繁忙的中心地带，大气含铅量是农村地区的60～300倍[6]。

1.1饮用水中的铅

主要来自河流、岩石、土壤和大气沉降。含铅的工业废水、废渣的排放以及含铅农药的使用也能严重污染局部地面水或地下水。但饮用水中的铅主要来自含铅的输水管道。据估计，来自含铅金属水管的自来水中的铅的质量浓度可高达50μg/L，由于“酸雨”的影响，城市或工业区的饮用水的pH值较低，酸性水是铅的溶剂，它能缓慢溶解出含铅金属水管中大量的铅，进而污染水源[7]。

1.2土壤中的铅污染

主要由汽油燃烧和冶炼烟尘以及矿山、冶炼废水引起，因此在城市、矿山、冶炼厂附近的土壤中含铅量都比较高。栽培的植物利用根系吸收土壤中的铅，当土壤中的铅浓度增加时，也会使植物的铅含量增高，所吸收的铅主要集中于根部，通常散布在空气中的铅也可以通过叶片上张开的气孔进入叶内。

1.3 大气沉降

大气沉降也是铅污染的一个重要来源。大气中铅的天然浓度为0.005μg·ｍ-3，受污染的空气中铅浓度可达其本底浓度的万倍（符建荣，1993）。大气中铅的污染可来自火山喷发，工业废气及含铅汽油的燃气等[8]。Tiller（1987）和Milberg （1980）认为，至少有20%的汽车尾气排放的铅可散播至50ｋｍ以外[9]。陈维新等（1990）也认为，汽车尾气中70%的铅沉降于公路两侧的土壤中。刘玉萃等（1997）研究表明，大气中铅的浓度日变化与粉尘浓度的日变化一致，每日以8：00～11：00及15：00～18：00两个时段最高，与相应的汽车流量变化也一致，

两者相关系数ｒ可达0 9743；铅浓度的季节变化规律与粉尘的基本一致，表现为秋冬季高于春夏季；而大气中铅浓度的变化与风速及温度的相关关系不大。所有进入大气中的铅的最后归宿是海洋和土壤。

由于铅的广泛分布和利用，以及铅的半衰期较长（9a），在食物链中产生生物富集作用，对食品造成严重的污染，在所有食品甚至在远离工业区的地区所生产的食物中均可测出铅的存在。

2 重金属铅污染的危害

重金属元素在冶金、电镀、机械加工、重金属化工等行业中的应用十分广泛，随之而来的是重金属元素的污染问题日益严重。铅是一种有毒元素，土壤中过量的铅通过生物地球化学循环进入植物、人体后，可使生物体长生不同慢性或急性的中毒现象。

2.1 铅对土壤中微生物的影响

土壤中的微生物对土壤肥力和植物生长都起着重要作用，为生物不但直接影响土壤中的腐殖质形成，而且可将土壤中有机质矿化，释放无机养分。微生物在生命活动中产生的生长激素、维生素类物质都将直接影响土壤的生态环境。铅污染会导致酶合成作用降低。例如，向淀粉或麦芽糖的土壤中添加2000mg/kg的铅可使淀粉酶和卜葡萄糖昔酶的合成能力分别下降75%和59%。在低浓度铅污染对土壤微生物有刺激作用，高浓度铅污染对微生物有抑制作用[10]。

2.2 铅对植物的影响

铅不是植物生长的必需元素。铅进入植物的过程主要是非代谢的被动进入植物根内。积累在根、茎和叶内的铅，可以影响植物的生长发育，使植物受害。铅能够干扰植物的有丝分裂速度，显著影响植物根系生长。铅对作物的影响主要表现在作物的产量和质量。低浓度的铅可对某些植物表现出刺激作用，高浓度的铅影响植物的光合和蒸腾作用。铅除在作物可食部分产生残毒外，还表现为幼苗萎缩、生长缓慢、产量下降甚至绝收。铅浓度增加，光合和蒸腾作用降低，导致植

株高度、叶量、生物量、产量均发生下降。

目前国内外对铅浓度对生物的影响作了大量的研究，前联邦德国按照FAO 或WH0推荐的人体摄入铅的周允许量规定了农产品中的铅允许含量，并据此得出土壤中铅的允许量为100mg/kg。前苏联科学家的研究表明土壤铅大于500mg/kg 时，作物将含有有害数量的铅[11]。国内对土壤中铅对作物的影响的试验和调查表明不同作物对铅的吸收和影响程度。如壤质粘土的加铅试验中，试验作物对铅的抗性相对顺序为小麦>水稻>大豆。国内不同的研究均证实了作物吸收的铅卯%以上滞留在根部，其顺序为根>茎、叶>籽实，呈由下向上骤减趋势，反映出铅在的吸收量与加入铅的浓度及作物种类有关。

2.3 铅对人体健康的影响

由于铅广泛存在于环境中，机体可通过食品、饮水、吸烟、大气等途径摄入铅，但人体所摄入的铅主要来自于食品。环境中的烷基铅可经呼吸道、消化道和皮肤吸收进入体内”经消化道摄入的铅，约有50/~10%主要在十二指肠被吸收，经过肝脏后，部分随胆汁再次排入肠道中[12]。铅在体内以蓄积在骨骼之中。)L 童对铅的吸收率要比成人高出四倍以上。当人体摄入多量铅后，主要对血液、神经、消化和泌尿系统产生毒性效应。

2.3.1 急性毒性

铅的毒性和其化合物的性质与其它因素影响有关。一般认为软组织中的铅能直接引起有害作用，而硬组织内的铅则具有潜在的毒性作用。摄取5mg/kg 体重的铅即可引起人的急性中毒[13]。铅中毒可引起多个系统症状犷但最主要的症状为食欲不振、口有金属味、流涎、失眠、头痛、头晕、肌肉关节酸痛、腹痛便秘或腹泻、贫血等，严重时出现痉挛、抽搐、瘫痪、循环衰竭。

2.3.2亚慢性和慢性毒性

铅的毒性主要是由于其在人体的长期蓄积所造成的神经毒性和血液毒性。当长期摄入铅后，可在体内造成积累而产生毒性。铅的吸收和毒性与许多因素有关。

低钙状况下可促进胃肠道对铅的吸收和骨骼等组织中铅的释放。缺锌和铁也

可以增加铅的储存而加重铅的毒性。这可能是由于铅附着于钙、锌、铁的结合部位，如红细胞结合部位，增加了铅的积蓄和毒性。食品中果胶物质含量增加，可减少铅吸收。刺梨、纤维素、一些氨基酸和其它维生素也有减少铅吸收的功能。摄入的铅在消化道吸收后，可在人体内蓄积，90%的铅以不溶性的磷酸三铅的形式存在于骨骼中，少量蓄积在肝、脑、肾和血液中，生物半衰期一般为今4-5个月，在骨骼中时间更长。蓄积在体内的铅，根据其数量、侵害部位、时间长短及机体的敏感性不同表现出各种危害。

(l)造血系统的损害

铅对造血系统的毒性组要表现为贫血和溶血，是人体铅中毒的一种早期特征。这种作用不仅与血红蛋白合成减少有关，而且铅对成熟红细胞有直接溶血作用。这可能是由于铅与红细胞有高度亲和力，使红细胞膜的完整性受损所导致的。铅引起贫血的作用，儿童比成人更敏感。.-

(2)肾脏毒性

在急性和慢性铅中毒时，肾脏的排泄机制多半受到影响，长期摄入铅后，有引起馒性铅中毒性肾病，表现为肾小管上皮细胞出现核包涵体，肾小球萎缩，肾小管渐进性萎缩及纤维化等。大量铅进入人体，干扰肾小球旁器，刺激肾素分泌，激发肾素、血管紧张素、醛固酮升压系统，可引发高血压。

(3)神经性毒性

过量的铅摄入可使中枢神经系统与周围神经系统受损，引起脑病和周围神经病。铅性脑病是铅中毒最重要的表现，其特征是迅速发生大脑水肿，相继出现惊厥、麻痹、昏迷，甚至引起心、肺衰竭而死亡。在这些严重表现发生之前，中毒者常出现狂躁、头痛、记忆力丧失、幻觉、嗜睡、倦怠等。儿童对铅有特殊的易感性，儿童铅中毒表现为生长缓慢、视力发育迟缓、学习低能、精神呆滞、癫痛、脑性瘫痪和神经萎缩等。

2.3.3 生殖毒性、致癌性、致突变性

(1)生殖毒性

铅可抑制受精卵着床。给小鼠和大鼠饮用含铅水，结果使妊娠率、受精卵着床率明显降低，平均每窝胎仔数也减少。铅可抑制子宫的类固醇激素受体，使激

素分泌减少。微量的铅即可对精子的形成产生一定的影响，还可以引起人类死胎和流产，并可通过胎盘屏障进入胎儿体内，对胎儿产生危害。

(2)致癌性

动物试验显示，高剂量的铅具有致癌性。用每千克含有100mg或1000mg 碱性醋酸铅的词料喂养瑞士种小鼠和大鼠，可诱发良性和恶性肾脏肿瘤;用每千克含有1000mg醋酸铅的词料喂养大鼠，也观察到类似的结果。但是，流行病学的研究指出，关于铅对人体的致癌性至今还不能提供决定性的依据。

(3)致突变性

铅与其它金属相比，诱发染色体突变的能力是比较弱的，甚至不能做出肯定结论，因为迄今为止，试验结果不尽相同。有报告指出，无机铅可以引起果蝇的基因突变。Muro等分别用醋酸铅经口给大鼠和小鼠，采取血和骨髓细胞进行培养，各试验组均观察到染色体断裂与裂隙增加。接触铅的工人有染色体畸变的淋巴细胞数比对照组明显增加。但也有州些相反的试验结果。

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