有害气体的毒性作用及机理.ppt
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1、关于有害气体的毒性作用及机理现在学习的是第1页,共45页一、二氧化硫一、二氧化硫 二氧化硫是大气中最常见的污染物。主要来自含二氧化硫是大气中最常见的污染物。主要来自含硫矿物燃料的燃烧,大约占二氧化硫的硫矿物燃料的燃烧,大约占二氧化硫的80。含硫。含硫矿物的开采和含硫有色金属的冶炼,占矿物的开采和含硫有色金属的冶炼,占10.二氧化硫污染严重时,往往大气颗粒物等有害物的污染二氧化硫污染严重时,往往大气颗粒物等有害物的污染也严重,常以也严重,常以二氧化硫浓度水平二氧化硫浓度水平作为评价大气环境质量的作为评价大气环境质量的重要指标。重要指标。现在学习的是第2页,共45页(一)理化性质(一)理化性质 无
2、色而具有辛辣刺激性气体,中等毒性。在空气中可转化无色而具有辛辣刺激性气体,中等毒性。在空气中可转化为三氧化硫,机制是:为三氧化硫,机制是:1、光化学氧化、光化学氧化 SO2 290-400nm hv SO2 SO21/2O2 SO3 SO3 H2O H2SO42、氧化、氧化:有充足的:有充足的O2和金属触媒作用下(和金属触媒作用下(Mn、Fe)2SO2O2 2SO3 SO3 H2O H2SO4现在学习的是第3页,共45页(二)吸收、分布和排泄(二)吸收、分布和排泄1、吸收:、吸收:主要是经主要是经呼吸道呼吸道进入,大部分被鼻腔和上呼吸道粘膜吸收,进入,大部分被鼻腔和上呼吸道粘膜吸收,不易进入肺
3、部。不易进入肺部。SO2在上呼吸道可被吸收在上呼吸道可被吸收4090左右,大多在左右,大多在鼻腔到咽喉的上呼吸道中被吸收。鼻腔到咽喉的上呼吸道中被吸收。2、分布分布 SO2进入血液后与蛋白结合,小部分与红细胞结合,主要分进入血液后与蛋白结合,小部分与红细胞结合,主要分布在气管、肺、淋巴结、食道(含量最高),肝、肾、脾(布在气管、肺、淋巴结、食道(含量最高),肝、肾、脾(其次)。其次)。SO2在血浆中与蛋白反应形成在血浆中与蛋白反应形成R-S-SO3,经,经亚硫酸氧化酶亚硫酸氧化酶催化催化后以后以SO42-形式被尿排出。形式被尿排出。现在学习的是第4页,共45页(四)毒性作用(四)毒性作用1、对
4、人体呼吸道的刺激作用、对人体呼吸道的刺激作用 SO2在一定浓度下对呼吸道尤其是上呼吸道有刺激作在一定浓度下对呼吸道尤其是上呼吸道有刺激作用。此外对眼结膜也有刺激作用引起炎症。用。此外对眼结膜也有刺激作用引起炎症。高浓度高浓度SO2:急性支气管炎、肺水肿,呼吸困难:急性支气管炎、肺水肿,呼吸困难,引起自发性气胸,以致死亡。,引起自发性气胸,以致死亡。原因原因:SO2溶于水形成亚硫酸或硫酸,短时间高浓度溶于水形成亚硫酸或硫酸,短时间高浓度下可对局部组织产生强烈刺激和腐蚀。下可对局部组织产生强烈刺激和腐蚀。现在学习的是第5页,共45页 长期吸入低浓度长期吸入低浓度SO2:(1)气管、支气管收缩、呼吸
5、道阻力增加气管、支气管收缩、呼吸道阻力增加:原因在于上呼吸道:原因在于上呼吸道平滑肌内有末梢神经感受器,受二氧化硫刺激后引起平滑肌反射性平滑肌内有末梢神经感受器,受二氧化硫刺激后引起平滑肌反射性收缩,使管腔缩小,阻力增加收缩,使管腔缩小,阻力增加(2)肺功能受损肺功能受损:肺活量下降,:肺活量下降,1秒钟用力呼吸量下降秒钟用力呼吸量下降(3)影响呼吸道纤毛运动和粘液分泌影响呼吸道纤毛运动和粘液分泌:短期可促进支气管的清除作:短期可促进支气管的清除作用;长期则使粘液清除下降,使粘液变稠,上皮细胞损伤坏死,导致抵用;长期则使粘液清除下降,使粘液变稠,上皮细胞损伤坏死,导致抵抗力下降,诱发慢性鼻炎,
6、慢性支气管炎等。抗力下降,诱发慢性鼻炎,慢性支气管炎等。低浓度长期吸入低浓度长期吸入SO2可导致慢性支气管炎、肺气肿和支气管哮喘可导致慢性支气管炎、肺气肿和支气管哮喘等等慢性阻塞性呼吸道疾病慢性阻塞性呼吸道疾病。现在学习的是第6页,共45页2、致突变、致癌变作用、致突变、致癌变作用(1)致突变)致突变 机制:机制:(1)SO2被机体吸收后产生的被机体吸收后产生的SO32-,可与核酸分子中的尿嘧啶和,可与核酸分子中的尿嘧啶和胞嘧啶起加成反应,改变核酸结构,发生突变。胞嘧啶起加成反应,改变核酸结构,发生突变。(2)SO32-还可与还可与O2作用产生游离基作用产生游离基SO3与与O2,诱发胞嘧啶的脱
7、,诱发胞嘧啶的脱氨过程,导致氨过程,导致C-G转换成转换成T-A,造成,造成DNA损伤。损伤。SO2只有在高浓度下才有致突变作用,而且不是直接的致突变剂,可只有在高浓度下才有致突变作用,而且不是直接的致突变剂,可能是以辅助形式促进致突变剂的突变作用。能是以辅助形式促进致突变剂的突变作用。现在学习的是第7页,共45页(2)致癌)致癌 SO2是否促癌或辅癌作用尚待研究。大多数流行病学调查表明单纯是否促癌或辅癌作用尚待研究。大多数流行病学调查表明单纯SO2暴露与肺癌死亡无关,动物实验表明单纯暴露与肺癌死亡无关,动物实验表明单纯SO2暴露也不能诱发肿暴露也不能诱发肿瘤。但人们一直假设瘤。但人们一直假设
8、SO2能促进能促进PAH(多环芳香烃)的致癌作用(多环芳香烃)的致癌作用,机制尚不知。,机制尚不知。3、对酶活性及多种脏器的损伤、对酶活性及多种脏器的损伤 SO2能影响多种酶的活性。可以能影响多种酶的活性。可以SO3和和HSO3的形式随血液分的形式随血液分布全身,引起多种脏器损伤。布全身,引起多种脏器损伤。现在学习的是第8页,共45页4、对机体的其他作用、对机体的其他作用 影响大脑皮质机能;影响体内维生素的代谢(影响大脑皮质机能;影响体内维生素的代谢(破坏破坏Vc的代谢平衡);抑制细胞生长的代谢平衡);抑制细胞生长5、与颗粒物的联合作用、与颗粒物的联合作用(1)SO2附于颗粒物上进入呼吸道深部
9、。一部分进附于颗粒物上进入呼吸道深部。一部分进入毛细血管随血流分布全身,另一部分沉积下来产入毛细血管随血流分布全身,另一部分沉积下来产生刺激和腐蚀作用,形成肺气肿。生刺激和腐蚀作用,形成肺气肿。(2)附有)附有SO2的颗粒物成为变态反应原,诱发支气管的颗粒物成为变态反应原,诱发支气管哮喘。哮喘。现在学习的是第9页,共45页(五)酸雨的形成和危害(五)酸雨的形成和危害 酸雨的形成酸雨的形成 水蒸汽冷凝在含有硫酸盐、硝酸盐等的凝结核上水蒸汽冷凝在含有硫酸盐、硝酸盐等的凝结核上,发生液相发生液相氧化反应,形成硫酸雨滴和硝酸雨滴;氧化反应,形成硫酸雨滴和硝酸雨滴;含酸雨滴在下降过程中不断合并吸附、冲刷
10、其他含酸雨滴含酸雨滴在下降过程中不断合并吸附、冲刷其他含酸雨滴和含酸气体,形成较大雨滴;最后降落在地面上,形成了酸和含酸气体,形成较大雨滴;最后降落在地面上,形成了酸雨。雨。现在学习的是第10页,共45页 SO2主要是燃煤产生,主要是燃煤产生,NOx主要是机动车尾气排放,主要是机动车尾气排放,自然因素如火山爆发、森林火灾以及微生物分解有机物自然因素如火山爆发、森林火灾以及微生物分解有机物的过程中产生的硫化物和氮氧化物也不容忽视。因此,的过程中产生的硫化物和氮氧化物也不容忽视。因此,酸雨的形成是酸雨的形成是人为和自然因素综合作用人为和自然因素综合作用的结果。的结果。酸雨中含有酸雨中含有H2SO3
11、、H2SO4、HNO2、HNO3,pH5.6。目前我国二氧化硫污染较严重,酸雨是目前我国二氧化硫污染较严重,酸雨是硫酸型硫酸型的。的。现在学习的是第11页,共45页2011年年2010年年现在学习的是第12页,共45页危害:危害:1、对健康的危害、对健康的危害:酸雨可引起肺炎、肺水肿:酸雨可引起肺炎、肺水肿.儿童免儿童免疫能力下降,慢性咽炎、支气管哮喘发病率增加,同疫能力下降,慢性咽炎、支气管哮喘发病率增加,同时可使老人眼部、呼吸道患病率增加时可使老人眼部、呼吸道患病率增加 2、对水生生物的危害、对水生生物的危害:水体:水体pH下降,影响鱼卵孵化和鱼类生长下降,影响鱼卵孵化和鱼类生长、鱼类种群
12、减少或消失。水生植、鱼类种群减少或消失。水生植物受到伤害、影响水体自净作用物受到伤害、影响水体自净作用。现在学习的是第13页,共45页3、土壤酸化及其生物学作用、土壤酸化及其生物学作用 土壤酸化;农作物大幅度减产;质量下降;森林死土壤酸化;农作物大幅度减产;质量下降;森林死亡。亡。未受酸雨伤害的水稻受酸雨伤害的水稻现在学习的是第14页,共45页现在学习的是第15页,共45页4、对建筑物和金属构筑物的腐蚀。、对建筑物和金属构筑物的腐蚀。现在学习的是第16页,共45页二、氮氧化物(二、氮氧化物(NOX)(一)理化性质(一)理化性质 包括:包括:NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5等,
13、大等,大气中主要是气中主要是NO、NO2。NO:无色无味,微溶于水,易氧化为:无色无味,微溶于水,易氧化为NO2,可与,可与O3急速反应。急速反应。NO2:棕红色,强刺激性臭味。:棕红色,强刺激性臭味。火力发电火力发电 汽车内燃机现在学习的是第17页,共45页(二)吸收、分布和排泄(二)吸收、分布和排泄 由于由于NOX在水中溶解度很小,很少停留在上呼吸道,而在水中溶解度很小,很少停留在上呼吸道,而是侵入肺部深处,溶于水形成是侵入肺部深处,溶于水形成HNO2、HNO3,然后逐步,然后逐步转变为亚硝酸盐和硝酸盐,进入血液,分布全身,最后转变为亚硝酸盐和硝酸盐,进入血液,分布全身,最后从尿排出。未经
14、吸收转化的从尿排出。未经吸收转化的NOX可经肺部呼出。可经肺部呼出。(三)毒性作用(三)毒性作用 1、NO的生物学毒性的生物学毒性 目前了解很少。目前了解很少。原因:原因:NO的影响较的影响较NO2小;小;NO在空气中易氧化为在空气中易氧化为NO2,研究单独毒性较难。,研究单独毒性较难。现在学习的是第18页,共45页毒性:毒性:1)作用于动物神经中枢,高浓度下可引起麻痹惊厥作用于动物神经中枢,高浓度下可引起麻痹惊厥2)损害肺组织和肺功能损害肺组织和肺功能3)形成高铁血红蛋白。形成高铁血红蛋白。NO与血红蛋白的亲和力为与血红蛋白的亲和力为CO的的1400倍,形成亚硝基血红蛋白,导致血细胞携氧能力
15、下降倍,形成亚硝基血红蛋白,导致血细胞携氧能力下降。NO-神经递质神经递质2、NO2的毒性作用的毒性作用 NO2对上呼吸道和眼结膜刺激较小,主要作用于深部对上呼吸道和眼结膜刺激较小,主要作用于深部呼吸道、细支气管及肺泡。呼吸道、细支气管及肺泡。NO2溶于肺泡表面产生溶于肺泡表面产生HNO2、HNO3,刺激和腐蚀肺组织,引起肺水肿,刺激和腐蚀肺组织,引起肺水肿.现在学习的是第19页,共45页(1)对呼吸道的毒性作用)对呼吸道的毒性作用 形态学的损害。纤毛脱落、粘膜变性,细支气管及肺泡形态学的损害。纤毛脱落、粘膜变性,细支气管及肺泡上皮细胞增生,分泌亢进,肺泡壁肿胀,肺泡腔扩大。上皮细胞增生,分泌
16、亢进,肺泡壁肿胀,肺泡腔扩大。功能的损害。增加气道阻力,纤毛运动减弱。功能的损害。增加气道阻力,纤毛运动减弱。(2)生物化学影响)生物化学影响 急性和慢性接触急性和慢性接触NO2,均能引起动物体内生物化学的改变,均能引起动物体内生物化学的改变,如某些代谢酶(转氨酶、乳酸脱氢酶)活性增加、抗氧化,如某些代谢酶(转氨酶、乳酸脱氢酶)活性增加、抗氧化酶(酶(GPX)活性增加等。)活性增加等。机制未明,可能与机体对环境污染的应激反应有关机制未明,可能与机体对环境污染的应激反应有关现在学习的是第20页,共45页(3)血液学改变)血液学改变 功能改变功能改变红细胞携氧能力下降,导致组织缺氧、呼红细胞携氧能
17、力下降,导致组织缺氧、呼吸困难、紫绀、血压下降等症状。吸困难、紫绀、血压下降等症状。机制:机制:NO2使低铁血红蛋白转化为高铁血红蛋白。使低铁血红蛋白转化为高铁血红蛋白。血细胞数目改变血细胞数目改变血细胞数量增加,变性血红蛋白血细胞数量增加,变性血红蛋白增加增加(4)免疫功能的影响)免疫功能的影响 长期接触长期接触NO2可降低肺泡吞噬细胞和血液白细胞的吞噬可降低肺泡吞噬细胞和血液白细胞的吞噬能力,抑制血清中抗体的形成,影响机体的免疫能力。能力,抑制血清中抗体的形成,影响机体的免疫能力。现在学习的是第21页,共45页(5)促癌作用)促癌作用 动物实验表明动物实验表明NO2可能有促癌作用和致癌作用
18、,但结果不一致,可能有促癌作用和致癌作用,但结果不一致,还不能证明其致癌性。但有证据表明还不能证明其致癌性。但有证据表明NO2具有促癌作用,而且能加速具有促癌作用,而且能加速动物体内的肿瘤细胞发生转移和扩散。动物体内的肿瘤细胞发生转移和扩散。(6)NO2与其他化学物的联合作用与其他化学物的联合作用 NO2与与SO2对肺功能损伤有相加作用。对肺功能损伤有相加作用。NO2与与O3肺功能损伤有协同肺功能损伤有协同作用作用.NO2与与PAH有联合诱癌作用,可增加有联合诱癌作用,可增加PAH的诱变性。的诱变性。NO2可使可使PAH发生硝基化产生发生硝基化产生硝基硝基PAH,大多具有致突变癌变的作用。,大
19、多具有致突变癌变的作用。PAH 多环芳烃多环芳烃现在学习的是第22页,共45页三、三、CO(一)理化性质(一)理化性质 无色无臭无味无刺激性气体。在空气中稳定,是室内外空气的无色无臭无味无刺激性气体。在空气中稳定,是室内外空气的常见污染物。常见污染物。煤气煤气(二)吸收、分布和排泄(二)吸收、分布和排泄 经呼吸道吸入,通过肺泡上皮细胞进入血液循环(简单扩散)经呼吸道吸入,通过肺泡上皮细胞进入血液循环(简单扩散),大部分与血液红细胞中血红蛋白的血色素,大部分与血液红细胞中血红蛋白的血色素Fe原子结合,形成原子结合,形成碳碳氧血红蛋白氧血红蛋白HbCO;少部分与血管外的血红素蛋白结合。;少部分与血
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