二噁英的毒性及其對(duì)人體健康影響的研究進(jìn)展.doc

二噁英的毒性及其對(duì)人體健康影響的研究進(jìn)展第32卷第9期2009年9月i砣尉數(shù)environmentalscience&technologyvoi.32no.9sep.2009二英的毒性及其對(duì)人體健康影響的研究進(jìn)展林海鵬,于云江p,李琴,(1.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院環(huán)境污染與健康研究室,北京100012;王麗麗,王先良,車(chē)飛2.江蘇工業(yè)學(xué)院環(huán)境與安全工程學(xué)院,江蘇常州213164)摘要:二嗯英(dioxin),是一類(lèi)毒性很強(qiáng)的三環(huán)芳香族有機(jī)化合物.近年來(lái)隨著二嘿英污染事件的頻頻發(fā)生,人們對(duì)二嚼英的危害也日益關(guān)注.文章從二嚼英的結(jié)構(gòu),理化性質(zhì),檢測(cè)方法,毒性機(jī)理以及它對(duì)人體健康的影響等方面,對(duì)近年來(lái)已取得的成果進(jìn)行了綜述,并對(duì)今后有效的控制管理措施提出了相應(yīng)的建議.關(guān)鍵詞:二嗯英;毒性;人體健康中圖分類(lèi)號(hào):x503.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼:a文章編號(hào):1003-6504(2009)09009305researchprogressonthedioxinstoxicityanditseffectonhumanhealthlinhai-peng.,yuyun-jiang,liqin,wangli-2,wangxian-fiang,chefei(1.environment&healdepartment,chineseresearchacademyofenvironmentalsciences,beijing100012,china;2.collegeofenvironmentalandsafbtyengineering,jiangsupolytechnicuniversity,changzhou213164,china)abstract:dioxinisoneofthethree-ringaromaticorganiccompoundswhichhasstrongtoxicity.therearemanydioxinpollutionincidentsinrecentdecades,soweshouldtakemoreaaenfiononit.thepaperincludesthestructureofthedioxin,physicalperformance,detectionmethod,themechanismsoftoxicityanditseffectonhumanhealth.resultsoftheseaspectsinrecentyearswerereviewed,andseveraladviceforthefuturemanagementwasproposed.keywords:dioxin;toxicity;humanhealth二嗯英(dioxin,dxn),化學(xué)名為二氧雜環(huán)乙烷,是一類(lèi)毒性很強(qiáng)的三環(huán)芳香族有機(jī)化合物,是隨著廢氣和廢渣排放的微量或者痕量污染物.其污染來(lái)源主要有兩類(lèi):一類(lèi)是含氯碳?xì)浠衔锏娜紵?環(huán)境中95%的二嗯英來(lái)源于這些化合物的燃燒.主要是城市生活垃圾和醫(yī)院廢棄物的燃燒,還有部分來(lái)自汽車(chē)尾氣及森林火災(zāi)與火山爆發(fā);第二類(lèi)是與氯有關(guān)的許多工業(yè)生產(chǎn)中一些化學(xué)品的副產(chǎn)物,如聚氯乙烯塑料,三氯苯,五氯酚的生產(chǎn),還有造紙工業(yè)使用的氯漂白等1.從歷史上19611972年美國(guó)在越南的化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)造成的二嘿英污染,1976年意大利seveso化工廠爆炸造成的二嚼英污染事件,到1999年比利時(shí)雞飼料污染,2001年香港迪斯尼樂(lè)園工地土壤二嘿英污染及2006年荷蘭,比利時(shí),德國(guó)三國(guó)豬肉二嗯英含量超標(biāo)等一系列事件,讓人們逐漸認(rèn)識(shí)了二嘿英的巨大危害,并就它對(duì)人體健康的影響進(jìn)行了研究.1結(jié)構(gòu)及理化性質(zhì)二嚼英是多氯二苯并一對(duì)一二嗯英(polychlornateddibenzodioxin,pcdds)和多氯二苯并呋喃(polychlomateddibenzofuran,pcdfs)兩類(lèi)近似平面狀芳香族雜環(huán)化合物的統(tǒng)稱(chēng)2.二嘿英的分子結(jié)構(gòu)如圖1所示【3】.pcdds/pcdfs因分子中苯環(huán)上的氯原子取代數(shù)目不同而各有8類(lèi)同系物,每類(lèi)同系物又隨著氯原子取代位置的不同而存在眾多的同類(lèi)異構(gòu)體,總共有210種同類(lèi)異構(gòu)體,其中pcdds有75種,pcdfs有135種.pcddspcdf0圖1pcdds/pcdfs的分子結(jié)構(gòu)fig.1structureofpcddsandpcdfs收稿日期:20080725;修回20080912基金項(xiàng)目:中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)專(zhuān)項(xiàng)(2007kyyw30)作者簡(jiǎn)介:林海鵬(1985一),男,在讀碩士研究生,研究方向?yàn)榄h(huán)境污染與健康,(電話電子信箱)finhmpeng1985sina.corn;通訊作者,研究員,(e:信).弘詫尉敢求第32卷二嚼英在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下一般呈白色固體,無(wú)色無(wú)味;熔點(diǎn)約為303305,當(dāng)溫度達(dá)到705(2以上時(shí)開(kāi)始分解;難溶于水,易溶于有機(jī)溶劑和脂肪.隨著氯化程度的增強(qiáng),二嘿英的溶解度和揮發(fā)性相應(yīng)的減小.此外,二嘿英的蒸氣壓很低,一般隨取代氯原子數(shù)目的增加而降低,在大氣環(huán)境中超過(guò)80%的二曝英分布在大氣顆粒物中4.大部分的二嘿英在生物體內(nèi)不易被代謝,具有生物蓄積與生物放大作用.2毒性及檢測(cè)分析方法二嘿英的毒性很強(qiáng),其毒性與所含氯原子數(shù)及其取代的位置不同而有所差異.在2,3,7,8四個(gè)共平面取代位置均有氯原子的l7個(gè)二英異構(gòu)體是有毒的,其中6種為pcdds,11種為pcdfs,毒性最強(qiáng)的是2,3,7,8_四氯二苯并一對(duì)一二嘿英.環(huán)境中的二嗯英通常是以混合物的形式出現(xiàn),由于它們的毒性不同,因此在評(píng)價(jià)其綜合毒性時(shí)需要進(jìn)行統(tǒng)一.在國(guó)際上常把不同組分的二嘿英折算成相當(dāng)于2,3,7,8_-四氯二苯并一對(duì)一二嗯英的量來(lái)表示,稱(chēng)為毒性當(dāng)量(teq);毒性的強(qiáng)弱以毒性當(dāng)量因子(tef),即用某pcdds/pcdfs的毒性與2,3,7,8-tcdd的毒性相比得到的系數(shù)的大小來(lái)表示;毒性當(dāng)量因子(tef)與其濃度或者含量的乘積,稱(chēng)為其毒性當(dāng)量含量(teq)閻.環(huán)境中二嗯英分析屬超痕量,多組分分析,對(duì)特異性,選擇性和靈敏度的要求極高.目前二嗯英的分析方法可以分為兩大類(lèi):一是色譜法:現(xiàn)在主要采用美國(guó)環(huán)境保護(hù)局epa1613和1668為代表的高分辨氣相色譜一高分辨質(zhì)譜聯(lián)機(jī)方法(hrgc一剛s).它采取穩(wěn)定性同位素稀釋,有機(jī)溶劑提取,多步色譜柱凈化及高分辨氣質(zhì)聯(lián)用選擇離子檢測(cè)(hrgc/hrmssir)的方法,通過(guò)對(duì)17種pcdd/fs的含量測(cè)定后,折算出每個(gè)物質(zhì)的毒性當(dāng)量(teq),然后再求出總和.色譜法的優(yōu)點(diǎn)是具有檢測(cè)靈敏度高,選擇性好,特異性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),但是其樣品前處理過(guò)程復(fù)雜,檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng),儀器價(jià)格和樣品分析費(fèi)用昂貴而且維護(hù)復(fù)雜,具有一定的應(yīng)用局限性同.美國(guó)藥物食品管理局(fda)建議采用lib4084高分辨氣相色譜一低分辨串聯(lián)ms/ms方法.因?yàn)榈头直娲?lián)ms-ms方法較hrgchrms方法儀器費(fèi)用低,維護(hù)簡(jiǎn)單,而且可以確定具體是被二嗯英中哪一種污染,適合于常規(guī)篩選方法陰.二是生物檢測(cè)方法,它是通過(guò)對(duì)芳香烴受體(arylhydrocarbonreceptor,ahr)活化程度的測(cè)定來(lái)間接表達(dá)二英的毒性當(dāng)量.主要分為兩類(lèi):免疫法和生物法.免疫法主要包括酶免疫分析法(eia)和熒光免疫分析法(deifia);生物法主要包括酶活力誘導(dǎo)法(ercd)和熒光素酶報(bào)告基因法(caiux).生物法和免疫法與色譜法相比其特點(diǎn)是所需時(shí)間短,操作簡(jiǎn)單,檢測(cè)費(fèi)用較低,同時(shí)能檢測(cè)更多的樣本,而且免疫法需要制備抗體,這是目前免疫法研究的焦點(diǎn)問(wèn)題81.這兩種方法適用于大量樣本的篩選和快速半定量檢測(cè).3毒性機(jī)理到目前為止,對(duì)二英的分子毒性作用機(jī)制仍然沒(méi)有一個(gè)公認(rèn)的理論,但大量的資料表明芳香烴受體ahr在這個(gè)過(guò)程中起著很重要的介導(dǎo)作用ahr受體是存在于細(xì)胞漿中的信使蛋白質(zhì),與固醇類(lèi)激素受體相似,是一種內(nèi)源性的轉(zhuǎn)錄因子.當(dāng)pcdds/pcdfs進(jìn)入細(xì)胞漿之后,會(huì)作為配體與ahr結(jié)合,形成配體一受體復(fù)合物.它會(huì)與細(xì)胞漿中的蛋白質(zhì)ahr核轉(zhuǎn)位蛋白(ahrnucleartranslocator,t)結(jié)合形成異源性蛋白質(zhì)二聚體,再將這一復(fù)合體轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞核中,并與核中dna特殊序列二英響應(yīng)因子(dioxinresponseelements,dre)結(jié)合,改變dna的構(gòu)象,并使與dre相聯(lián)的特定基因組發(fā)生轉(zhuǎn)錄,使細(xì)胞的增殖與分化發(fā)生改變,導(dǎo)致產(chǎn)生相應(yīng)的毒性效應(yīng)及致癌性0.這些特定的基因組也就是ahr的靶位基因,目前已發(fā)現(xiàn)的表達(dá)轉(zhuǎn)錄的主要有細(xì)胞色素p450的lal和1a2亞類(lèi)(cyplal和cypla2),1b1,谷胱苷肽s轉(zhuǎn)移酶,udp葡萄糖苷酸轉(zhuǎn)移酶,醛脫羥酶等.其他類(lèi)型基因的表達(dá)也可能直接或間接地受ahr的調(diào)節(jié)fl1】.到目前為止,關(guān)于二嗯英的毒性作用機(jī)理仍有很多問(wèn)題有待研究,比如就基因表達(dá)產(chǎn)物如何作用,是否還存在其他的作用途徑,是否有另外的靶位基因以及它們的表達(dá)機(jī)制等.這些研究的開(kāi)展一定會(huì)對(duì)人類(lèi)防治二嗯英提出更好的建議.4對(duì)人體健康的危害人體對(duì)二英的暴露途徑主要是經(jīng)口攝入,皮膚接觸以及呼吸道吸入.二嚼英的主要靶器官有脂肪組織,免疫系統(tǒng),肝臟以及胚胎.二嘿英能夠?qū)е缕つw性疾病,產(chǎn)生免疫毒性,內(nèi)分泌毒性,生殖毒性,發(fā)育毒性,并具有很強(qiáng)的致畸致癌性.4.1皮膚性疾病二啄英導(dǎo)致的皮膚性疾病主要為氯痤瘡(chloracne).主要的癥狀為黑頭粉刺和淡黃色囊腫,一般主要分布于面部及耳后,有的也分布于后背,陰囊等部位.其形成機(jī)理可能是未分化的皮脂腺細(xì)胞在二嗯英類(lèi)毒性作用下化生為鱗狀上皮細(xì)胞,致使局部上皮細(xì)胞出現(xiàn)過(guò)度增殖,角化過(guò)度,色素沉著和囊腫等病理變第9期林海鵬.等二嘿英的毒性及其對(duì)人體健康影響的研究進(jìn)展95化021.有報(bào)道稱(chēng)其形成潛伏期為13周,而消除期大約需要13年131.它與青春期痤瘡的臨床表現(xiàn)比較相似,二者的鑒別主要是依據(jù)患者的發(fā)病年齡及是否與二嚼英接觸.4.2免疫毒性二嗯英能夠?qū)C(jī)體造成免疫抑制,使傳染病易感性和發(fā)病率增加,疾病加重,免疫功能下降,嚴(yán)重影響機(jī)體的抵抗力,且對(duì)細(xì)胞免疫和體液免疫均有抑制作用.二嗯英對(duì)細(xì)胞免疫的抑制主要體現(xiàn)為胸腺損傷.因?yàn)樾叵偈钦T導(dǎo)t細(xì)胞分化,成熟的主要場(chǎng)所,其皮質(zhì)聚集的細(xì)胞主要是由不成熟的t細(xì)胞組成51.體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)二嚼英可引起胸腺內(nèi)細(xì)胞耗竭和胸腺萎縮,細(xì)胞減少首先表現(xiàn)在胸腺皮質(zhì),后來(lái)發(fā)展到髓質(zhì),而胸腺內(nèi)最早受損的靶細(xì)胞是皮質(zhì)上皮細(xì)胞161.除了對(duì)胸腺細(xì)胞的影響外,研究還發(fā)現(xiàn)二嘿英對(duì)骨髓,肝臟,肺臟中的淋巴干細(xì)胞,t細(xì)胞分化等均有一定的影響.有報(bào)道稱(chēng)對(duì)20年前接觸tcdd多年的工人調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)tcdd可以長(zhǎng)時(shí)間抑制輔助t細(xì)胞的功能71.二英對(duì)體液免疫的影響受染毒的動(dòng)物品系和染毒方式的影響較大.目前二英對(duì)人體體液免疫影響的報(bào)道較少,但通過(guò)對(duì)臺(tái)灣地區(qū)食用受pcfs和pcbs污染的米糠油的居民檢查發(fā)現(xiàn),其血清中的iga和igm濃度下降,血液中t淋巴細(xì)胞百分含量下降,這與在動(dòng)物試驗(yàn)中觀察到的癥狀相似181,說(shuō)明二嘿英對(duì)人體體液免疫是有影響的,但其中的一些機(jī)理,途徑以及影響程度還需要進(jìn)一步的研究.4.3內(nèi)分泌毒性二嚼英是一種環(huán)境激素,它能夠?qū)?nèi)分泌系統(tǒng)的正常功能造成擾亂,使機(jī)體的細(xì)胞和分子水平的信號(hào)傳導(dǎo)作用受到影響,從而影響機(jī)體的健康和生殖功能.二嚼英會(huì)改變甲狀腺激素和內(nèi)胰島素的代謝水平,它可以降低胰島素水平或使胰島素受體下調(diào),引起糖代謝紊亂.調(diào)查發(fā)現(xiàn)越戰(zhàn)期間接觸橙色制劑的美國(guó)士兵和意大利遭受二嗯英污染的seveso地區(qū)人群中糖尿病的發(fā)病率顯著臼q.特別是對(duì)于暴露于tcdd的職業(yè)人群,其體內(nèi)tcdd的含量顯著偏高,而且血漿中游離的甲狀腺素和葡萄糖的濃度也比正常人要高2o1.另外二嗯英還可以干擾糖皮質(zhì)激素,維生素a,血脂和卟啉代謝,引起一系列代謝紊亂.4.4生殖毒性二嘿英的生殖毒性主要是通過(guò)對(duì)生物個(gè)體的性激素影響來(lái)實(shí)現(xiàn)的.一般認(rèn)為二嗯英的生殖毒性對(duì)男性和雄性動(dòng)物較為顯著.主要癥狀表現(xiàn)為睪丸重量減輕,內(nèi)部形態(tài)發(fā)生改變,精細(xì)胞減少,輸精管中精母細(xì)胞和成熟精子退化,精子數(shù)量減少及生精能力降低.有報(bào)道稱(chēng)雄性小鼠在接觸tcdd后,附睪中精子的超氧化物歧化酶,過(guò)氧化氫酶等的活性明顯降低,而過(guò)氧化氫和脂質(zhì)過(guò)氧化水平顯著升高,也就是說(shuō)tcdd可以通過(guò)誘導(dǎo)附睪精子的氧化應(yīng)激狀態(tài)來(lái)影響雄性小鼠的生殖功能【2l】.調(diào)查顯示,在seveso地區(qū)遭受二嚼英污染后,后代中女孩的比例要高于男孩閻;在工業(yè)化程度較高的地區(qū),在某些動(dòng)物身上也發(fā)現(xiàn)了這種雌性化增多的現(xiàn)象z31.二嘿英對(duì)雌性也有影響,主要表現(xiàn)為子宮重量減輕,卵巢功能障礙,子宮中雌性激素受體減少,嚴(yán)重的將導(dǎo)致不孕及子宮內(nèi)膜異位.其機(jī)制可能是二嗯英誘導(dǎo)酶的活化,使雌醇羥化代謝增加,導(dǎo)致血中雌二醇的水平下降,從而改變?cè)陆?jīng)周期和排卵周期1241.這些癥狀在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中有比較好的體現(xiàn),但是目前關(guān)于人類(lèi)的資料還比較匱乏.4.5發(fā)育毒性二嘿英對(duì)發(fā)育中的個(gè)體尤其是胚胎期的影響比較大.胚胎和胎兒是二嘿英最敏感的靶器官之一,一些對(duì)母體來(lái)說(shuō)不產(chǎn)生毒性作用的劑量常常會(huì)導(dǎo)致胚胎和胎兒一系列的生物效應(yīng),常見(jiàn)的有生殖結(jié)果的改變,神經(jīng)系統(tǒng)的分化,免疫系統(tǒng)的改變,最嚴(yán)重的能導(dǎo)致胎兒宮內(nèi)死亡嘲.二嚼英暴露可導(dǎo)致多種物種的宮內(nèi)死亡,主要是通過(guò)影響胎盤(pán)雌激素產(chǎn)生,影響胎盤(pán)葡萄糖代謝,造成胎盤(pán)缺氧t261.研究表明同等劑量對(duì)不同發(fā)育階段的胚胎造成的影響不同27/,正常的胚胎受到化學(xué)物質(zhì)的影響通常有四種狀況,死亡,發(fā)育遲緩,畸形以及組織功能障礙.在動(dòng)物學(xué)上這方面的資料比較充分,尤其是老鼠和猴子.在胚胎期通過(guò)母體接觸二嗯英的后代通常呈現(xiàn)出畸形,性成熟期延遲,生育率降低及生殖器官受到損害等癥狀【舫】.但對(duì)于人類(lèi)來(lái)說(shuō)二嚼英的致畸較難確認(rèn),二嗯英及其類(lèi)似物可導(dǎo)致暴露于二嚼英人群的后代的皮膚,粘膜,指甲與趾甲色素沉著增加,新生兒牙齒腐蝕,瞼板腺分泌增加,外胚層發(fā)育不良等癥狀281.參加越戰(zhàn)美軍的妻子們自發(fā)性流產(chǎn)和下一代子女呈現(xiàn)的各種缺陷率增加了30%291.4.6致癌性二嗯英對(duì)動(dòng)物具有較強(qiáng)的致癌性.在對(duì)大鼠,小鼠,倉(cāng)鼠和魚(yú)進(jìn)行的多次染毒實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)其致癌性都呈陽(yáng)性.對(duì)嚙齒動(dòng)物進(jìn)行的2,3,7,8一tcdd染毒的表現(xiàn)為誘發(fā)多部位腫瘤,小鼠的最低致肝癌劑量?jī)H為砭尉鈾邀第32卷long/kg體重.流行病學(xué)研究表明,人群接觸二嘿英與人群所有癌癥的總體危險(xiǎn)陛增加有關(guān).但其致癌機(jī)制還不完全清楚,有人認(rèn)為其致癌機(jī)制是間接的,主要表現(xiàn)為促癌作用【31】.5管理與規(guī)范二嗯英類(lèi)物質(zhì)是持久性污染物,不易降解,對(duì)人體具有很大的危害.世界衛(wèi)生組織于1997年將其列為一級(jí)致癌物,并于1998年規(guī)定人體每日耐受量由1990年的10pg/kg體重減少到14pg/kg體重.隨著人們生活水平的提高,產(chǎn)生的垃圾也越來(lái)越多,而這些都是二嗯英污染的潛在來(lái)源,所以如何有效的減少二嘿英的產(chǎn)生已成為當(dāng)務(wù)之急閻.首先,我們應(yīng)當(dāng)從這些源頭抓起,加強(qiáng)對(duì)排放源釋出的管制,盡量減小這些二嚼英污染的潛在來(lái)源.對(duì)焚燒后易產(chǎn)生二啄英的垃圾加大回收利用的力度,從而限制其燃燒量;對(duì)垃圾進(jìn)行分類(lèi)處理,對(duì)那些含氯的垃圾通過(guò)別的途徑處理,比如填埋.其次,在生產(chǎn)和排放過(guò)程中進(jìn)行控制,減少污染物的產(chǎn)生量和排放量.在這些垃圾的燃燒過(guò)程和一些相關(guān)的工藝的生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)采用較好的技術(shù)和設(shè)備,從生產(chǎn)階段對(duì)其產(chǎn)生量進(jìn)行有效的控制.比如在垃圾燃燒爐中保持足夠的燃燒溫度及停留時(shí)間,考慮適當(dāng)添加抑制劑等;在排放階段,通過(guò)一定的設(shè)備對(duì)煙氣進(jìn)行凈化,從而減少其排放量.第三,加大監(jiān)管力度和加快相關(guān)規(guī)范制定步伐.目前國(guó)外對(duì)環(huán)境中二嘿英的遷移轉(zhuǎn)化,毒性,生態(tài)毒理,人體暴露,健康影響等方面已經(jīng)做了很多系統(tǒng)的研究工作,并已經(jīng)制定了相關(guān)的二嗯英的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和污染排放標(biāo)準(zhǔn),但國(guó)內(nèi)還未見(jiàn)相關(guān)的規(guī)定,所以早日提出適合我們國(guó)情的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)是今后工作的重要內(nèi)容.【參考文獻(xiàn)】【1】陳學(xué)敏,吳德生.環(huán)境衛(wèi)生學(xué)mi.北京:人民衛(wèi)生出版社,2o0l:8892.chenxue-min,wudesheng.environmenthygienem】.beijing:peoplesmedicalpublishinghouse,2001:88-92.(inchinese)【2ulrichquass,michaelfermann,gtinterbr(o)ker.11heeuropeandioxinairemissioninventoryproject-finalresultsj.chemosphere,2004,(54):1319-1327.【3】usepamethod1613.1990.tetra-throughocta-chlorinateddioxinsandfuransbyisotopedilu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