二惡英及其類似物

1、二噁英及其類似物污染,提 綱,1.1 二噁英的環(huán)境化學(xué)特性1.2 環(huán)境中PCDD/Fs污染來源1.3 食品中二噁英及其類似物的污染1.4 PCDD/Fs的毒性當(dāng)量因子1.5 PCDD/Fs的毒理學(xué)1.6 二噁英污染的食品檢測(cè)1.7 生物半衰期與耐受量1.8 二噁英及其類似物的控制措施,環(huán)境污染物二噁英(dioxin)，是指具有相似化學(xué)結(jié)構(gòu)和理化特性的一組多氯取代的平面芳烴類化合物，包括75種多氯代二苯并-對(duì)-二噁英(po

2、lychlorodibenzo-p-dioxin,PCDD)和135種多氯代二苯并蚨喃(polychloro-dibenzofuran,PCDF)，兩類縮寫為PCDD/Fs。其結(jié)構(gòu)如下圖,圖 二惡英及其類似物化學(xué)結(jié)構(gòu) x為氯原子數(shù),二噁英是環(huán)境持久性有機(jī)污染物，是除有機(jī)氯農(nóng)藥外的持久性污染物。其中2,3,7,8- 四氯二苯并-對(duì)-二噁英(2,3,7,8-TCDD)，是目前已知化合物中毒性最強(qiáng)的二噁英單體。經(jīng)口LD50按體重計(jì)

3、為1μg/kg，且具有極強(qiáng)的致癌性（致大鼠肝癌劑量按體重計(jì)為10pg/kg），極低劑量仍具多種毒性。“二噁英樣”多為非平面的化學(xué)結(jié)構(gòu)的多氯聯(lián)苯(polychlorinated biphenyl,PCB)，其異構(gòu)體有209種，生化和毒理學(xué)特性與二噁英相似。PCB已在工業(yè)生產(chǎn)和應(yīng)用多年。,1.1 二噁英的環(huán)境化學(xué)特性,這類化合物無色、無嗅，沸點(diǎn)與溶點(diǎn)高，具有親脂性而不溶于水。PCDD與PCDF在環(huán)境中具有4個(gè)共同特點(diǎn)：①熱穩(wěn)定性 溫

4、度超過800℃時(shí)才會(huì)被降解，破壞其結(jié)構(gòu)要在1000℃以上。②低揮發(fā)性 在地面可以持續(xù)存在。,③脂溶性 氯代芳烴化合物具有極強(qiáng)的親脂性。PCDD/Fs經(jīng)脂質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)移和生物富集，在食物鏈中遷移。④環(huán)境中穩(wěn)定性高 PCDD/Fs進(jìn)入土壤，對(duì)于理化因子和生物降解具有抵抗作用，平均半衰期為9年，因而可在環(huán)境中持續(xù)存在。,1.2 環(huán)境中PCDD/Fs污染來源,(1)含氯化合物的作用及其帶來的污染 有機(jī)氯化學(xué)品合成時(shí)產(chǎn)生二噁英；

5、 農(nóng)藥氯酚、氯代苯醚、六氯苯、菌螨酚和PCB等生產(chǎn)過程產(chǎn)生PCDD/Fs。這些化學(xué)品的作用或意外事故進(jìn)入環(huán)境。如我國長江流域13省為防治血吸蟲，使用五氯酚鈉來消滅中間寄主釘螺，其生產(chǎn)和使用造成環(huán)境污染；,多氯聯(lián)苯(PCB)混合物廣泛應(yīng)用于電器的絕緣體、塑料等的添加劑、食用油的無焰熱交換液； 紙張漂白，使用氯氣過程，可產(chǎn)生2,3,7,8-TCDD； 氯堿工業(yè)，使用石墨電極，形成PCDF(2)不完全燃燒與熱解 固體廢棄物

6、(成市垃圾)焚燒，飛灰中含PCDD/Fs；木材及其廢舊家具的焚燒；森林大火，產(chǎn)生PCDD/Fs。,汽車尾氣 由于汽油的不完全燃燒，可釋放PCDD/Fs； 金屬冶煉； 含PCB設(shè)備事故，熱裂解產(chǎn)生PCDF： 美國紐約Bringhamton州辦公大樓大火，地下室變壓器爆炸，造成PCD和PCDF污染(2168mg/kg)； 日本發(fā)生的米糠油事件； 臺(tái)灣的食用油病事等。,(3)光化學(xué)反

7、應(yīng) 氯代2-苯酚(二噁英前體)通過光化學(xué)環(huán)化反應(yīng)生成 PCDD/Fs；氯酚的光化學(xué)反應(yīng)等(4)生化反應(yīng) 氯酚類通過過氧化酶催化，產(chǎn)生PCDD/Fs,1.3 食品中二噁英及其類似物的污染,(1)食物鏈的生物富積 飄塵中的PCDD/Fs—草料—母?！?； 大氣—蔬菜糧食與飼料—畜禽肉蛋； 水體—水生動(dòng)植物—食草魚鴨鵝、肉蛋(2)紙包裝材料的遷移(紙張漂白產(chǎn)生PCDD/Fs)(3)意外事故 P

8、CB作為加熱介質(zhì),意外引起食物污染(米糠油、食油事故)。中國膳食樣品中PCDD/Fs的污染水平見下表,表 中國總膳食樣品中PCDD/Fs的污染水平(以全重計(jì)，濃度/pg?g?1),續(xù)表 中國總膳食樣品中PCDD/Fs的污染水平(以全重計(jì)，濃度/pg?g?1),續(xù)表 中國總膳食樣品中PCDD/Fs的污染水平(以全重計(jì)，濃度/pg?g?1),1.4 PCDD/Fs的毒性當(dāng)量因子,環(huán)境中的二噁英以混合物的形式存在，評(píng)價(jià)其對(duì)健康

9、的潛在效應(yīng)，不是一個(gè)簡單的濃度相加。二噁英的致癌性、致畸性和生殖毒性研究僅限于幾個(gè)化合物。盡管如此，根據(jù)二噁英毒性的作用機(jī)制，提出毒性當(dāng)量的概念：以毒性最強(qiáng)的2,3,7,8-TCDD的毒性當(dāng)量因子為1 ，其他二噁英異構(gòu)體的毒性為其相對(duì)毒性強(qiáng)度，作為毒性當(dāng)量。,表 PCDD/Fs異構(gòu)單體的毒性當(dāng)量(TEQ)/ pg?g?1,續(xù)表 PCDD/Fs異構(gòu)單體的毒性當(dāng)量(TEQ)/ pg?g?1,續(xù)表 PCDD/Fs異構(gòu)單體的毒性當(dāng)量

10、(TEQ)/ pg?g?1,1.5 PCDD/Fs的毒理學(xué),1.5.1 毒性膠其毒作用機(jī)制（1）致死作用與“消瘦綜合癥(the wasting syndrom)”。 二噁英可使動(dòng)物中毒死亡。2378-TCDD對(duì)腞鼠的經(jīng)口LD50按體重計(jì)為1μg/kg。中毒特點(diǎn)是染毒幾天內(nèi)出現(xiàn)嚴(yán)重的體重丟失，伴隨肌肉和脂肪組織的急劇減少等”消瘦綜合癥“。（2）胸腺萎縮 胸腺由淋巴細(xì)胞組成的腺器官，起著維持細(xì)胞免疫、確保T淋巴細(xì)胞發(fā)育成熟的

11、作用。非致死劑量二噁英可引起胸腺萎縮，未成年動(dòng)物伴隨免疫抑制。,（3）氯痤瘡 皮膚發(fā)生角化過度或增生、色素沉著，出現(xiàn)痤瘡。職業(yè)(如三氯酚生產(chǎn))或意外事故(化工廠爆炸)會(huì)出現(xiàn)典型的痤瘡。（4）肝毒性 二噁英染毒使肝臟腫大，實(shí)質(zhì)細(xì)胞增生與肥大。（5）免疫毒性 二噁英對(duì)體液免疫與細(xì)胞免疫均有抑制作用。（6）生殖毒性 男性雌性化，接觸2378-TCDD的男性工人，血清睪酮水平減少，而血中促卵泡素和黃體激素增加；使大鼠、小鼠及靈長

12、類雌性的受孕、座窩數(shù)與子宮重量減少以及卵巢功能障礙。,（7）發(fā)育毒性和致畸性 二噁英對(duì)幾種動(dòng)物有致畸性,對(duì)嚙齒動(dòng)物發(fā)育構(gòu)成毒性； 參加越戰(zhàn)退伍的美軍官兵的妻子自發(fā)性流產(chǎn)和所生子女出生缺陷增加30%； 男性接觸TCDD后，生殖能力發(fā)生改變的潛在危險(xiǎn)性。30年前接觸二噁英的男子，精子計(jì)數(shù)較同齡人下降50%。（8）致癌性 2378-TCDD對(duì)動(dòng)物有極強(qiáng)的致癌性，小鼠最低致肝癌劑量低達(dá)10pg/kg。國際癌

13、癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)1997年將其判定為對(duì)人致癌的I類致癌物。,二噁英的毒作用機(jī)制,芳烴受體為細(xì)胞漿中存在的信使蛋白質(zhì)，與固醇類激素受體相似，起著信號(hào)傳導(dǎo)與基因轉(zhuǎn)錄的作用二噁英作為配體與胞漿中芳烴受體結(jié)合，使其2個(gè)HSP90及1個(gè)p50蛋白發(fā)生解離脫落活化，結(jié)合二噁英的活化芳烴受體與胞漿中ARNT結(jié)合形成約為175kD的異源性蛋白質(zhì)二聚體，再將這一復(fù)合體轉(zhuǎn)送至細(xì)胞核中，并與核中DNA特殊序列二噁英影響因子結(jié)合。一旦與DRE結(jié)合，DN

14、A構(gòu)象發(fā)生改變，并使與DRE相連的特定基因組發(fā)生轉(zhuǎn)錄，使細(xì)胞增生與分化發(fā)生改變，導(dǎo)致相應(yīng)的效應(yīng)與毒性，及其致癌性。,1.5.2 生化反應(yīng),（1）生長因子及其受體的改變 二噁英可改變生長因子及其受體水平。如2378-TCDD可使大鼠肝臟、裸鼠皮膚、小鼠尿道上皮細(xì)胞增殖，大鼠肝臟中EGFR受體水平降低（2）激素及其受體的改變 二噁英可使雌激素受體、糖皮質(zhì)激素、胰島素水平的降低（3）酶活性的改變 PCDD/Fs可增加細(xì)胞色素CYP

15、 IA1和IA2活性，改變細(xì)胞代謝所涉及的許多酶活性。,1.6 二噁英污染的食品檢測(cè),二噁英毒性大，每公斤μg以下已有很強(qiáng)的毒性。PCDD/Fs分析，是超痕量水平(pg~fg)，需高分辨的串聯(lián)質(zhì)譜，技術(shù)難度大，分析周期長及費(fèi)用昂貴。二噁英毒性當(dāng)量(TEQs)生物測(cè)定法： 角化能力(體外試驗(yàn))、體重減少、免疫毒性、LD50、促癌能力、生殖毒性和/或致畸性、胸腺萎縮、細(xì)胞色素P450有關(guān)的單氧氣化酶等。,大鼠肝癌細(xì)胞系H-4-II

16、E或乳腺癌細(xì)胞系的細(xì)胞培養(yǎng)，可測(cè)樣品中的毒性當(dāng)量。 用特制備的細(xì)胞漿作為芳烴受體，重新構(gòu)建細(xì)胞成分的生物傳感部件(芳烴受體、ARNT和DRE)，加上ELISA免疫檢測(cè)ARNT雙向法，整個(gè)分析能在一個(gè)工作日完成，得出毒性當(dāng)量。,1.7 生物半衰期與耐受量,2,3,7,8TCDD經(jīng)口服，人和動(dòng)物的吸收率在50%~90%間，其中74%~81%在肝臟中出現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)PCDD/Fs通過膽汁排泄，其末代謝物可從糞便排出。2,3

17、,7,8TCDD在小鼠的生物半衰期為8~24天，大鼠為16~28天。在人體的消除估計(jì)5.5~11年。,,WHO根據(jù)人和動(dòng)物的肝、生殖、免疫毒性試驗(yàn)，1990年制定了TCDD每日耐受量(Tolerable daily intake, TDI)為10pg/kg（以體重計(jì)）。1998年根據(jù)神經(jīng)發(fā)育和內(nèi)分泌毒性效應(yīng)，修訂TDI為1~4pg/kg。2001年JECFA對(duì)PCDD/Fs和共平面PCB每月耐受量(PTMI)為70pg/kg(以體重計(jì)

18、)。中國總膳食研究結(jié)果：我國PCDD/Fs的每人每日膳食攝入量為72.48mg，按體重折算成每日攝入量為1.21pg/kg，每月膳食攝入量為36.24pg/kg，與發(fā)達(dá)國家相當(dāng)。,1.8 二噁英及其類似物的控制措施,1.8.1 一般控制措施(1)國家有關(guān)部門鑒定二噁英嚴(yán)重污染地區(qū)，特別是排放源、事故和PCB的非法排放；監(jiān)測(cè)飼料中PCDD/Fs的污染；(2)避免城市固體廢棄物的無控制焚燒；(3)動(dòng)物養(yǎng)殖業(yè)區(qū)避免使用五氯酚鈉對(duì)木