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铜环境暴露

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发布日期:2018-11-13 浏览次数:751
核心提示:过量的铜对人体与动植物都有一定的危害,金属冶炼排放的烟气是大气铜污染的主要来源,各种含铜废水的大量排放也加剧了水体污染与土壤污染,生活中人类过度服用或误服含铜药物会造成中毒甚至死亡。

铜是生命所必需的微量元素,但过量的铜对人和动、植物都有害。铜及其化合物在环境中所造成的影响被成为铜污染,据了解,大气铜污染的主要来源是冶炼排放的烟尘,铜污染的治理亟需解决。铜侵入途径包括吸入、食入、经皮。急性中毒的职业接触者主要因吸入氧化铜或碳酸铜细粉尘或烟雾,引发金属烟热。其他则为经消化道或皮肤的误吸或误用中毒。铜暴露在环境中对环境与人体健康都会造成不利影响。

环境水平

环境水平和人体暴露

在自然界中,铜主要以硫化物矿和氧化物矿形式存在,分布很广。铜是生命所必需的微量元素,但过量的铜对人和动、植物都有害。世界铜的年迁移量为:岩石风化20万t,河流输送11万t,人工开采619万t,矿物燃料燃烧过程中排放4600t。对铜污染还缺乏系统的研究。

土壤中铜的含量为2~200μg/g。我国土壤含铜量为3~300μg/g,大部分土壤含铜量在15~60μg/g,平均为20μg/g。

对大气的污染

冶炼排放的烟尘是大气铜污染的主要来源。冶炼过程中,铜及其化合物的烟尘随烟道气进入大气,造成污染。1969年,美国统计各种工业向大气排放的铜为13680t,其中铜矿石冶炼排出的铜约占64%,钢铁生产排出的铜约占20%。大气中铜的含量在欧洲为340kg/m3,北美为280kg/m3,南极为0.036kg/m3。

对水体的污染

在冶炼、金属加工、机器制造、有机合成及其他工业的废水中都含有铜,其中以金属加工、电镀工厂所排废水含铜量最高,每升废水含铜几十毫克至几百毫克。这种废水排入水体,会影响水的质量。水中铜含量达0.01mg/L时,对水体自净有明显的抑制作用;超过3.0mg/L,会产生异味;超过15mg/L,就无法饮用。若用含铜废水灌溉农田,铜在土壤和农作物中累积,会造成农作物特别是水稻和大麦生长不良,并会污染粮食。灌溉水中硫酸铜对水稻危害的临界浓度为0.6mg/L。

对土壤的污染

采矿产生的大量废弃物和废水经排出后,对矿区附近的农田土壤和作物都有不同程度的污染。

人体暴露

生活性中毒

以硫酸铜及碱式醋酸铜最为多见,人口服硫酸铜的致死量约为10g。

(1)因误服硫酸铜,食用含铜绿的铜器存放或烹调的食品致急性中毒。

(2)误服含铜农药,如抗松灵、波尔多液、铜皂液或灭菌铜等致急性中毒。

医源性中毒

(1)硫酸铜外用治疗磷烧伤或磷化合物中毒时作洗胃液,或用作催吐剂使用不当而致急性中毒。

(2)个别病例因用含铜器械进行血液透析而发生铜中毒。

暴露途径

侵入途径:吸入、食入、经皮。急性中毒的职业接触者主要因吸入氧化铜或碳酸铜细粉尘或烟雾,引发金属烟热。其他则为经消化道或皮肤的误吸或误用中毒。

生物效应

在动物和人体内的代谢动力学比较

吸收/分布/排泄

人类可通过各种途径获得铜。作为一个天然元素,铜存在于食物和饮用水中。通过消化系统摄入体内,按照健康所需要的数量将食物中的铜转化吸收,超过人体需要量的铜则被排出体外,缺乏时铜被吸收和保存起来。通常成人吸收摄入铜的26%~75%,随每日食入铜的数量而异。从消化道中吸收的铜,以生物可利用的离子形式存在;然而大部分被排出的铜则被牢固地结合成胆汁盐,这个过程称为机体的内环境稳定,它保持了人体吸收和排出之间的适当平衡。谷物、肉类、茎蔬、豆荚类、坚果和巧克力等,是铜的丰富来源。在非常罕见的患有某种遗传疾病的人群中,例如患有威尔逊氏病(不能从体内排出铜)或者门克氏病(体内不能吸收铜)的人群,这会危及人的生命。

正常人体内的含铜总量为100~200mg,其中50%~70%在肌肉和骨骼中,20%在肝脏中,5%~10%在血液中。各器官组织中的铜浓度,以肝、肾、心、头发和脑中最高;脾、肺、肌肉、骨次之;脑垂体、甲状腺和胸腺最低。少量的铜存在于铜酶中。

正常人每日通过粪、尿、汗等各种途径约排出1~3.6mg的铜,其中约80%通过胆汁排出,其次则通过小肠黏膜。24h随尿排出的铜少于30μg。

代谢及其产物

铜存在于人们的所有器官和组织中,通常与蛋白质或其他有机物结合,而不以自由铜离子的形式存在。肝脏是储存铜的主要场所,含铜量最高。脑和心脏也含有较多的铜。健康人血液中的铜含量为1.1~1.5mg/L,它随着年龄、运动和健康而发生变化。铜是机体内蛋白质和酶的重要组分,如铜蓝蛋白、细胞色素、C氧化酶等。一方面,许多关键的酶,需要铜的参与和活化,对机体的代谢过程产生作用,促进人体的许多功能。铜进入体内后主要在肝脏中累积,一旦超过肝脏的处理水平时,铜即释放入血,过量的Cu2+与-SH结合后在红细胞中大量积集,引起酶系统的氧化失活,损伤红细胞,增加细胞膜的通透性,破坏其稳定性并使细胞质和细胞器易于受损,变性血红蛋白增加。另一方面,铜与血红蛋白结合形成Heinz小体,使细胞内葡萄-6-磷酸脱氢酶、谷胱甘肽还原酶失活,还原型谷胱甘肽减少,从而导致血红蛋白的自动氧化加剧,变性血红蛋白大量进入血液,最终导致溶血和贫血。此外,铜蓝蛋白在人体铜的转运和铁代谢中起着重要的作用。

与药物的相互作用

在动物,锌摄入量高时可引起铜缺乏病,特别是铜的摄入量处于缺乏边缘时。

体内和体外效应

铜对水生生物的毒性很大,铜对鱼类毒性浓度>0.002mg/L。在一些小河中,铜的污染引起水生生物的急性中毒事件;在海岸和港湾地区,铜的污染引起牡蛎肉变绿的事件。食含铜化合物食品过多而致,表现为腹痛,皮疹、腹泻、呕吐,呕吐物为绿色,甚至死亡。口服时,铜的毒性以铜的吸收为前提,金属铜不易溶解,毒性比铜盐小,铜盐中尤以水溶性盐,如醋酸铜和硫酸铜的毒性大。铜盐对胃肠道有较强的刺激,人口服硫酸铜0.5g即可致呕吐,故可用作催吐剂,铜还可通过多种途径引起血管内溶血。Cu2+与血红蛋白、红细胞及其他细胞的巯基有亲和力,它与红细胞膜的巯基结合,使红细胞内还原型谷胱甘肽减少,并降低葡萄-6-磷酸脱氢酶的活性,使红细胞的脆性明显增加而发生溶血。此外,铜盐对肝、肾也有直接毒性作用。

人体效应

铜中毒又可分为急性和慢性两种。

急性铜中毒

在日常生活中发生急性铜中毒的原因包括治疗上应用硫酸铜过量、用含铜绿的铜器皿存放和储存食物,以及有意无意吞服可溶性铜盐等。其中,与铜器皿存放食品、饮料或含醋食品、盐渍食品在铜器皿中烹调时产生毒性,在铜器皿中制茶也可引起中毒。

急性铜中毒的临床表现为急性胃肠炎,中毒者口中有金属味,流涎、恶心、呕吐、上腹痛、腹泻,有时可有呕血和黑便。口服大量铜盐后,牙齿、齿龈、舌苔蓝染或绿染,呕吐物呈蓝绿色、血红蛋白尿或血尿,尿少或尿闭,病情严重者可因肾衰而死亡;有些病人在中毒第2~3d出现黄疸。铜可与溶酶体的脂肪发生氧化作用,导致溶酶体膜的破裂,水解酶大量释放引起肝组织坏死;也可由红细胞溶血引起黄疸。铜的另一毒理表现是损伤红细胞引起溶血和贫血。

另外,熔炼铜工人、焊接磨光镀铜物体工人、油漆厂研磨氧化铜粉工人,在吸入氧化铜细微颗粒后发生急性铜中毒,可以表现为急性金属烟尘热,表现为工作完毕后几小时出现发冷、发热,高达39℃以上,大量出汗,口渴,乏力,肌肉疼痛、头痛、头晕、咽喉干、咳嗽、胸痛、呼吸困难,有时恶心、食欲不振。一般夜间发病,次日早晨退热,呈一过性表现,但1~2d内感觉疲乏无力,若伴发支气管炎或支气管肺炎时症状可延续数日。患者血清铜可升高,血铜含量升高可达126~166g/100mL(正常值为76.6g/100mL)。另外铜盐和铜尘进入眼内可引起结膜炎、角膜溃疡、眼睑水肿等。

慢性铜中毒

一般因为长期大量的吸入含铜的气体或摄入含铜的食物所致。长期接触高浓度铜尘的工人,最常见的呼吸系统症状为咳嗽、咳痰、胸痛、胸闷,有的咯血、鼻咽黏膜充血、鼻中隔溃疡。X射线照射胸透时可出现条索状纤维化,有的可出现结节影,上述改变可能是铜尘慢性刺激与肺部感染有关;神经系统的临床表现有记忆力减退、注意力不集中、容易激动,还可以出现多发性神经炎、神经衰弱综合征,周围神经系统比中枢神经系统敏感,脑电图显示脑电波节律障碍,出现弥漫性慢波节律等;消化系统方面可出现食欲不振、恶心呕吐、腹痛、腹泻、黄疸、部分病人出现肝肿大、肝功能异常等;在心血管方面可出现心前区疼痛,心悸,高血压或低血压;在内分泌方面,部分病人出现阳痿,还可能出现非分泌性脑垂体腺瘤,表现为肥胖、面部潮红及高血压等。眼睛接触铜盐可发生结膜炎和眼睑水肿,严重时角膜可以发生浑浊和溃疡。从事枪弹钢壳生产的工人易发生铜性白内障。

人体健康防治措施

人体防护

(1)呼吸系统防护:作业工人应该佩戴防尘口罩。

(2)眼睛防护:必要时可采用安全面罩。

(3)防护服:穿工作服。

(4)手防护:必要时戴防护手套。

(5)其他:工作现场禁止吸烟、进食和饮水。工作后,淋浴更衣。实行就业前和定期的体检。保持良好的卫生习惯。

健康监测

对铜作业工人进行上岗前和定期健康检查,及时发现就业禁忌证和早期发现铜中毒病人及时处理。

泄漏应急处理

隔离泄漏污染区,周围设警告标志,切断火源。应急处理人员戴好防毒面具,穿一般消防防护服。避免扬尘,使用无火花工具收集于干燥净洁有盖的容器中,转移回收。当水体受到污染时,可采用加入纯碱中和,使铜以碱式碳酸铜形式沉淀而从水中转入污泥中,而污泥再做进一步的无害化处理。对于受铜污染的土壤,可采取排土、土层改良、深耕、施加石灰质矿物及磷酸钙等措施治理。

灭火方法

灭火剂:干粉、砂土。禁止用水。

人类工业生产、农业生产或者在生活中,对铜都有一定的需求量,但过度的使用与接触造成的影响都是需要引起高度重视的,铜环境暴露问题时有发生,对我们的正常生产生活也存在一定的危害,应该提高重视,随时治理。

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