农药环境毒理学基础
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第一节 农药进入人体内的途径

一、进入途径

农药分子可经呼吸道、消化道和皮肤进入机体内,在农药生产和农事活动中,主要经呼吸道和皮肤进入体内,亦可经消化道进入。

1.通过呼吸道途径

呼吸道是农药生产和使用过程中进入体内的最重要的途径。凡是以气体、蒸汽、雾、烟、粉尘形式存在的农药分子,均可经呼吸道侵入体内。人的肺脏由亿万个肺泡组成,肺泡壁很薄,壁上有丰富的毛细血管,农药分子一旦进入肺部,很快就会通过肺泡进入血液循环而被运送到全身。通过呼吸道吸收最重要的影响因素是其在空气中的浓度,浓度越高,吸收越快。

农民在喷施农药时,一定加强防护,特别是一些高毒或剧毒农药,不要采用喷雾的方式施药,需注意农药剂型为颗粒剂的农药,颗粒剂一般载有高毒或剧毒农药,千万不要采用加水喷雾的方式,必须严格按照使用说明施药,避免急性中毒事件发生。

2.经皮肤吸收

在农药生产和使用过程中,农药经皮肤吸收引起中毒亦比较常见。脂溶性毒物经表皮吸收后,还需有水溶性,才能进一步扩散和吸收。所以水、脂溶性的农药易被皮肤吸收。因此,在农药生产和使用过程中,需穿防护服。施药后可用肥皂水冲洗身体暴露部位。

3.经消化道吸收

在农药生产、销售和使用过程中,农药经消化道吸收多半是由于个人卫生习惯不良,手沾染的农药随进食、饮水或吸烟等而进入消化道;进入呼吸道的难溶性农药被清除后,可经由咽部被咽下而进入消化道。

二、农药在人体内的转运与代谢

1.分布特点

农药被吸收后,随血液循环(部分随淋巴液)分布到全身,当在作用点达到一定浓度时,就可发生中毒。农药在体内各部位分布是不均匀的,同一种农药在不同的组织和器官分布量有多有少。有些农药相对集中于某组织或器官中,例如含氟农药中的氟主要集中在骨质,苯多分布于骨髓及类脂质中。

2.生化代谢

农药吸收后受到体内生化过程的作用,其化学结构发生一定改变,称之为毒物的生物转化,其结果可使毒性降低(解毒作用)或增加(增毒作用)。毒物的生物转化可归结为氧化、还原、水解及结合。经转化形成毒物代谢产物排出体外。

3.排泄特点

农药在体内可经转化后或不经转化而排出。农药可经肾、呼吸道及消化道途径排出,其中经肾随尿排出是最主要的途径。尿液中农药分子和代谢物的浓度与血液中的浓度密切相关,常通过测定尿中农药及其代谢物,以监测和诊断农药吸收和中毒,便于治疗。

(1)肾脏排泄 肾脏是农药或环境污染物最重要的排泄器官。其转运方式是肾小球滤过和肾小管主动转运。除分子量在2万以上或与血浆蛋白结合的农药或特殊环境污染物外,一般进入机体的农药或环境污染物,都可经肾小球滤过进入尿液。有些存在于血浆中的农药或环境污染物则可通过肾小管的近曲小管上皮细胞主动转运,而进入肾小管腔,随尿液排出。

(2)随同胆汁排泄 肠胃道吸收的农药或环境污染物,通过门脉循环进入肝脏,被代谢转化。其代谢物和未经代谢的农药或环境污染物,主要通过主动转运进入胆汁,随粪便排出。

(3)其他排泄途径 有些农药或环境污染物还可随同呼出的气体、汗液等排出体外。此外,有些污染物还可通过乳汁排泄,对婴儿可能造成不良影响。如早期施用的有机氯农药六六六,虽已禁用很长一段时间,仍可在动物、植物甚至在母乳中检测到它的微量残留。

4.农药的富集

农药进入有机体内的总量超过转化和排出总量时,体内的农药残留毒物就会逐渐增加,这种现象就称之为农药或有毒物的生物富集或蓄积。此时农药或有毒物大多相对集中于某些部位,农药或有毒物对这些蓄积部位可产生毒性作用。农药或有毒物在体内的蓄积是发生慢性中毒的原因。

被吸收的农药或环境污染物,有些可在脂肪组织或骨组织中蓄积和沉积。如含重金属的农药其中的金属元素约有90%沉积在骨骼中;DDT和六六六等有机氯化合物则大量蓄积在脂肪组织中。在脂肪或骨骼中沉积的农药或其他环境污染物,一般对机体的毒性作用较小,但在一定的条件下,可被重新释放,进入全身循环中。例如当饥饿时,体内的储备脂肪便会重新分解代谢,而蓄积在脂肪中的有机氯化合物,也随之游离出来。体内还存在一些能减缓或阻止外来污染物由血液向组织器官分布的屏障,如血脑屏障和胎盘屏障等。它们可以分别减缓或阻止环境污染物由血液进入中枢神经系统和由母体透过胎盘进入胎儿体内。这是人体的一种防御功能。动物出生时,血脑屏障尚未完全建立,因此有许多农药或环境污染物,对初生动物的毒性比成年动物高,产生致畸作用。例如铅对初生大鼠引起的一些脑病变,在成年动物的脑中并不出现。

5.中毒反应

(1)呼吸系统 在生产和使用农药时,呼吸道是最易接触农药的部位,如是具刺激性的农药,一旦吸入,轻者引起呼吸困难,重者发生化学性肺炎或肺水肿。引起呼吸系统损害的毒物有含硫农药,以及某些酸类、酯类、含磷化物等。刺激性农药可引起鼻炎、喉炎、声门水肿、气管支气管炎等,症状有:流涕、喷嚏、咽痛、咯痰(有时痰中带血丝)、胸闷、胸痛、气急、呼吸困难、发热等。大量吸入刺激性气体,引起严重的呼吸道病变,抢救不及时可造成死亡。长期接触含砷化合物,可引起鼻黏膜糜烂、溃疡甚至发生鼻中隔穿孔。长期低浓度吸入刺激性气体或粉尘,可引起慢性支气管炎,重者可发生肺气肿。某些对呼吸道有致敏性的毒物,如甲苯二异氰酸酯(TDI)、乙二胺等,可引起哮喘。

(2)神经系统 神经系统由中枢神经(包括脑和脊髓)和周围神经(由脑和脊髓发出,分布于全身皮肤、肌肉、内脏等处)组成。特别是杀虫剂类的有机磷酸酯类、氨基甲酸酯类可损害中枢神经和周围神经。神经中毒可出现下列症状:

① 神经衰弱综合征。患者出现头痛、头晕、乏力、情绪不稳、记忆力减退、睡眠不好、植物性神经功能紊乱等。

② 周围神经病。常见引起周围神经病的农药主要是含砷类、烷类、酰胺类等。它们可伤害运动神经、感觉神经或混合神经。表现有行动障碍,四肢远端手套、袜套样分布的感觉减退或消失,反射减弱,肌肉萎缩等,严重者可出现瘫痪。

③ 中毒性脑病。中毒性脑病多是由能引起组织缺氧的农药和直接对神经系统有选择毒性的毒物引起。除神经毒剂外,还有一氧化碳、硫化氢、氰化物、氮气、甲烷、汞、二硫化碳等。急性中毒性脑病是急性中毒中最严重的病变之一,常见症状有头痛、头晕、嗜睡、视力模糊、步态蹒跚,甚至烦躁等,严重者可发生脑瘫而死亡。慢性中毒性脑病可有痴呆型、精神分裂症型、震颤麻痹型、共济失调型等。

(3)血液系统 在农药生产和农药学研究的人群中,有许多有毒物能引起血液系统损害。如苯、砷等,能引起贫血;苯、巯基乙酸等能引起粒细胞减少症;苯的氨基和硝基化合物(如苯胺、硝基苯)可引起高铁血红蛋白血症,患者突出的表现为皮肤、黏膜青紫;氧化砷可破坏红细胞,引起溶血;苯、三硝基甲苯、砷化合物、四氯化碳等可抑制造血机能,引起血液中红细胞、白细胞和血小板减少,发生再生障碍性贫血;苯可致白血症已得到公认,其发病率为0.14/1000。

(4)消化系统 农药和其他有毒物质对消化系统的损害很大。如汞可致毒性口腔炎,氟可导致“氟斑牙”;汞、砷等毒物,经口侵入可引起出血性胃肠炎;铅中毒,可有腹绞痛;黄磷、砷化合物、四氯化碳、苯胺等物质可致中毒性肝病。

(5)泌尿系统 经肾随尿排出有毒物质是其排出体外的最重要的途径,但由于肾血流量丰富,易受损害。泌尿系统各部位都可能受到有毒物质损害,如慢性铍中毒常伴有尿路结石,杀虫脒中毒可出现出血性膀胱炎等,但常见的还是肾损害。不少生产性毒物对肾有毒性,尤以重金属和卤代烃最为突出。如汞、铅、铊、镉、四氯化碳、六氟丙烯、二氯乙烷、溴甲烷、溴乙烷、碘乙烷等。

(6)骨骼损害 长期接触氟可引起氟骨症。磷素中毒可引起下颌改变,严重者发生下颌骨坏死。长期接触氯乙烯可导致肢端溶骨症,即指骨末端发生骨缺损。镉中毒可引起骨软化。

(7)眼损害 生产性农药引起的眼损害分为接触性和中毒性两类。接触性眼损害主要是指酸、碱及其他腐蚀性毒物引起的眼灼伤。眼部的化学灼伤救治不及时可造成终生失明。引起中毒性眼病最主要的毒物为甲醇和三硝基甲苯。甲醇急性中毒者的眼部表现模糊、眼球压痛、畏光、视力减退、视野缩小等症状,严重中毒时可导致复视、双目失明。

慢性三硝基甲苯中毒的主要临床表现为中毒性白内障,即眼晶状体发生混浊,混浊一旦出现,停止接触不会自行消退,晶状体全部混浊时可导致失明。

(8)皮肤损害 皮肤损害是农药生产企业职业性疾病中常见的、发病率最高的职业性皮肤病,其中由化学性因素引起者占多数。引起皮肤损害的化学性物质分为:原发性刺激物、致敏物和光敏感物。常见原发性刺激物为酸类、碱类、金属盐、溶剂等;常见皮肤致敏物有金属盐类、合成树脂类、染料、橡胶添加剂等;光敏感物有吡啶、蒽、菲等。常见的职业性皮肤病包括接触性皮炎、油疹及氯痤疮、皮肤黑变病、皮肤溃疡、角化过度及皲裂等。

(9)化学灼伤 化学灼伤是化工生产中的常见急症,是指由化学物质对皮肤、黏膜刺激及化学反应热引起的急性损害。按临床表现分为体表(皮肤)化学灼伤、呼吸道化学灼伤、消化道化学灼伤、眼化学灼伤。常见的致伤物有酸、碱、酚类、黄磷等。某些化学物质在致伤的同时可经皮肤、黏膜吸收引起中毒,如黄磷灼伤、酚灼伤、氯乙酸灼伤,甚至引起死亡。

除草剂百草枯,当皮肤接触后,可出现接触性皮炎和黏膜化学灼伤,如皮肤红斑、水疱、溃疡等,眼结膜、角膜灼伤可以形成溃疡甚至穿孔,长时间大量接触,可出现全身性损伤,甚至危及生命。如果是经口腔接触,可以出现口腔的烧灼感、口腔食管黏膜糜烂、溃疡、恶心、呕吐、腹痛、腹泻,甚至呕血、黑便,严重者可以并发胃穿孔、胰腺炎等。有的出现肝脏肿大、黄疸、肝功能异常甚至肝衰竭。可有头痛、头晕,少数患者发生幻觉、恐惧、抽搐、昏迷等中枢神经系统症状。肾损伤是最常见的,表现为血尿,蛋白尿,少尿,血尿素氮、肌酐升高,严重者发生急性肾衰竭。肺损伤最为突出,也最为严重,表现为咳嗽、胸闷、气短、发绀、呼吸困难,查体可见呼吸音减低,双肺可闻及湿啰音。大量口服者24小时内出现肺水肿、肺出血,常在数天内因为急性呼吸窘迫综合征(ARDS)死亡。非大量摄入者呈亚急性症状,多在1周左右出现胸闷、憋气,2~3周呼吸困难达到高峰,患者常死于呼吸衰竭。由于它的毒性问题,现已禁用。