铊污染及其生态健康效应

文章编号:1006-446X(2005)09-0001-04

铊污染及其生态健康效应3

马海燕

(杭州师范学院医药卫生管理学院,浙江　杭州310012)

摘　要:对铊污染及其生态效应,包括铊的地球化学特性、环境分布状况、生理毒性和人体慢性

铊中毒的症状作了简要综述,分析了铊污染的来源,提出了铊污染的防治对策。

关键词:铊污染;生态效应;健康效应

中图分类号:O6141373;R59512 文献标识码:A

铊(T l)是一种高度分散的稀贵金属元素,在自然界中的丰度为8×10-7,但广泛分布于岩石、土壤、大气、水体和生物体中。铊世界年产量不到15t,目前几乎所有工业用的铊都是从硫化物矿石冶炼过程的副产品中提取的[1]。铊最初主要用于医学,可治疗头癣、疟疾、性病、结核等疾病,后由于铊的毒性而只将铊化合物作为杀鼠、灭蚁、杀虫和防霉的药剂而主要用于农业,含铊农药由于在使用过程中造成二次环境污染,在许多国家被限制或禁止使用,但在一些发展中国家仍然沿用至今[1,2]。20世纪80年代以来,铊被广泛用于电子、军工、航天、化工、冶金、通讯、卫生等各个方面,在光导纤维、辐射闪烁器、光学透镜、辐射屏蔽材料、催化剂和超导材料等方面也具有良好的应用潜力[3]。虽然,铊在其被发现不久就已确定为剧毒元素,但对其环境污染和生态毒性的研究并未引起足够的重视[4,5]。随着铊在农业、工业和高新技术领域的广泛应用,使铊及其化合物大量进入环境介质,环境铊污染,乃至人体慢性铊中毒时有报道[2,6]。本文就铊污染的发生原因及其生态健康效应的研究现状作一概述。

1　铊的地球化学特性与环境分布状况

T l位于元素周期表ⅢA族,原子序数和相对原子质量分别为81和204137。T l在自然界中有两种氧化状态T l+和T l3+,但大多以T l+形态存在。T l+的离子半径与K+和Rb+十分接近(T l+ 01147nm,K+01133nm,Rb+01148nm),具有相似的晶体化学性质,成矿过程中容易产生同晶替代,因此,铊常与钾和铷伴生,分布在钾长石和云母等矿物中,从而表现出亲石性;铊还具有亲硫性,以痕量元素的形式伴生于铜、铅、锌、铁、锑、金、汞等的硫化物和硫酸盐矿物(如:方铅矿、黄铁矿、闪锌矿、辉锑矿、黄铜矿、辰砂、雄黄等)中。铊的亲石性和亲硫性决定了其在自然界中分布的分散性和广泛性[2]。

环境介质中铊的本底含量很低。地壳中铊的平均丰度为0175mg/kg;铊在海水中的丰度为01012～01016μg/L,淡水中丰度为01001～01036μg/L;世界范围土壤中T l的含量为011～018 mg/kg,平均约012mg/kg[4]。美国土壤(表层)T l的含量为012～218mg/kg;法国耕地土壤(表层)T l的含量为0104～5150mg/kg,平均为1151mg/kg[7];我国34个省(区)、市853个土壤样

基金项目:国家重点基础研究发展规划“973”项目(2002C B410804)

作者简介:马海燕(1968—),女,浙江杭州人,副教授,现主要从事环境卫生学和预防医学等方面的教学和科研工作。

收稿日期:2005-07-13

本T l的背景值范围为0129～1117mg/kg,平均值为0158mg/kg[8]。

2　铊污染的生态效应

由于铊的毒性,含铊化合物用作医药和农药已成为历史,因此,铊污染主要是由工业排放引起的。据估计,每年由工业生产所排放的铊大约有2000～5000t。仅美国每年大约就有1000t 的铊被释放到环境中,其中350t铊释放到大气和灰尘中,60t在非铁金属中,500多t在流体和土壤废物中[5]。

随工业“三废”排放到环境中的铊不仅可通过直接暴露途径危害各种生物体,还可通过生物富集作用和食物链危及人类的健康(如图1)。

图1　铊污染生态效应的基本途径

铊是剧毒元素,其生物毒作用十分显著,早期将含铊化合物用作医药和农药是最好的例证,且由于用量过大而导致中毒甚至死亡的事件也有记载和报道[2]。

铊对植物的毒性远大于铅、镉、汞等其他重金属[9,10]。大豆铊中毒时,根系呈棕褐色、侧根稀少、发育不良,地上部老叶发黄[11]。Makridis和Amberger[12]报道,水培条件下,营养液中铊质量浓度大于2mg/L时,菜豆和油菜生长受抑,地上部生物量降低10%时,菜豆和油菜体内的铊含量临界值分别为130mg/kg和800mg/kg。Asami等[13,14]报道,水培条件下,营养液中铊浓度为1μm ol/L时,白菜、大豆和玉米地上部生物量分别降低16%、58%和87%;土培条件下,每kg 土用20mg T l处理的白菜地上部生物量只有对照的43%。

铊污染对生态系统的破坏也十分严重[4,15]。Dm owski等[16]报道,波兰某锌冶炼厂附近铊污染区小型哺乳动物的种群和数量显著减少,鼠类雌性动物的受孕率由对照区的100%降低到515%～3715%;污染区鼠类肝、肾的铊含量(干重)分别高达210mg/kg～1113mg/kg和418mg/kg～4411mg/kg,是对照区的30～160倍和90～630倍。

3　铊污染对人体健康的影响

环境铊污染对人体健康的影响主要表现为慢性铊中毒,是由食用铊污染区土壤生长的粮食、蔬菜和水果等引起的。植物对铊具有明显的富集作用,LaC oste等[17]报道,盆栽条件下,蔬菜作物对铊的生物富集系数(植株地上部或可食部铊含量与土壤铊含量的比值,按干重计)大多大于110,其中最大的达到2217(菠菜);油菜、甘蓝等十字花科作物对铊的生物富集系数也可达到110～1110[18,19],食用铊污染的农产品存在很大的健康风险。

动物和人体铊中毒的生理机制主要有两方面,一是T l+代替K+,使生物体内由K+驱动的生

理过程受到影响,造成代谢紊乱;二是T l+与含硫基团(如巯基等)螯合,改变含硫化合物(主要是蛋白质和酶)的结构和功能,从而影响代谢过程[20～26]。由于铊能干扰多个生理代谢过程,人体慢性铊中毒的症状也十分复杂,主要有倦怠、头痛、失眠、头晕、乏力、食欲减退、恶心呕吐、心慌、肢体疼痛、手指颤动、肌肉无力、眼睑下垂、视力模糊、脱发等;还可有贫血,齿龈发炎、肝肾损害,皮肤可有皮疹、出血点,另外还可有痴呆、发育迟钝等,尤其严重影响小儿智力发育。多神经病变、胃肠炎和脱发是铊中毒的典型症状[2,5,20,27]。

4　铊污染的防治对策

工业排放是铊污染的主要来源,食物链迁移是人体铊暴露和慢性铊中毒的主要途径,为此,削减铊污染及其生态健康风险的对策应包括以下几方面:

(1)控制污染源。加强矿物原材料中铊含量的检测和含铊废弃物中铊的回收利用,严格禁止含铊矿渣直接用于水泥制造,减小铊的环境负荷。

(2)铊污染土壤的修复。利用超积累植物提取和富集土壤中的铊,土壤修复与植物采矿相结合,减轻土壤的铊污染。

(3)调控食物链中铊的迁移。选用对铊的富集系数小的作物种类或品种,降低农产品中的铊含量,减少人体通过食物链途径的铊暴露。

(4)慢性铊中毒的诊断和治疗。加强慢性铊中毒诊断技术的研究,提高诊断的准确性,开发人体去铊的新药品,及时治愈铊中毒患者。

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