水体污染与有关疾病
水体污染(water ourse pollution)是指由于人类活动将污染物排入江河、湖泊、水库或地下水,使水质及底泥的理化性状和生物种群发生变化,降低了水质的使用价值,危害人体健康或者破坏生态平衡的现象。受到污染的水体,经过物理、化学、生物学一系列作用,使污染物的浓度逐渐降低,水质恢复到污染前的状况,这个过程称为水体的自净作用(selfpurification of water ourse)。但是,如果污染物质过量,超过了水体的自净能力,就可能对人体健康造成直接或间接的危害。
(一)水体污染的来源
1.工业废水 工业废水(industrial waste water)指在生产过程中排出的已被利用过的生产用水,它是水体污染的最主要来源。它的特点是水质和水量因生产品种、工艺和生产规模等的不同差别很大,如钢铁厂、矿山的废水主要含无机物;而造纸和食品工业的废水有机物含量比较高。另一特点是除冷却水外,都含有生产原料、中间产品和终产品。
2.生活污水 生活污水(domestic waste water)是居民日常生活中产生的废水,主要是粪、尿和洗涤污水,水中含有有机物及肠道病原菌、病毒和寄生虫卵等。近年来含磷洗衣粉的大量应用,使污水中磷含量增加,从而使受污染的水体中藻类等水生植物大量繁殖,恶化了水质。另外,来自医疗单位的污水往往含有大量病原体,易造成一些疾病的传播。
3.农业污水 农业污水(agricultural waste water)指栽培作物、饲养牲畜、加工农产品等过程排放的废水。农业污水主要含化肥、农药、粪尿等有机物,还可含有多种致病微生物,易导致水体富营养化加速。
(二)水体污染对人体健康的危害
1.介水传染病 介水传染病(water-borne disease)是由于饮用或接触受病原体污染的水而引起的一类传染病。这类疾病包括霍乱、伤寒、痢疾、肝炎等肠道传染病,血吸虫病、贾第虫病等寄生虫病以及钩端螺旋体病等。
介水传染病危险性很大,地面水和浅井水都极易受病原体污染,且病原体在水中一般都能存活数日或数月。饮用同一水源的人数往往很多,所以常呈暴发性流行,波及面广,危害较大,一次水型传播疾病,可致千百或上万人发病。历史上多次发生介水传染病,Masley综合28次甲型肝炎水型暴发的报告指出,发病皆由包括溪水、河水、湖水、井水和自来水等受到病人粪便污染的水源引起。有史以来发生的几次大的霍乱流行,包括近年来霍乱的蔓延,都与水污染有关。介水传染病的流行特点表现为:①水源一次严重污染后,可出现暴发流行,绝大多数病例发病日期都集中在最短和最长潜伏期之间;②病例的分布与供水范围一致,绝大多数患者都有饮用同一水源历史;③一旦对污染源采取治理措施,并加强饮用水的净化和消毒后,流行能迅速得到控制。
2.有毒化学物质引起急、慢性中毒 水体受到工业废水等污染,使水体中含有各种有害化学物质,如汞、砷、铬、酚、多氯联苯和农药等,居民通过饮水和食物链可引起急、慢性中毒。下面选择有代表性的汞等几种污染物为例,介绍其危害。
(1)汞污染与水俣病:汞是构成地壳元素之一,多以硫化汞形式存在于岩石中。天然水中含汞量甚微,一般不超过0.01pg/L。水体受汞污染时,水中汞含量明显升高。水中的汞一般结合于悬浮颗粒上,最终沉积于水体的底质中。底质中的无机汞可以在微生物的作用下,转化为甲基汞。甲基汞能溶于水,因而又可以从底泥回到水中,这种生物转化过程是水生生物生态系统中汞生物富集的关键环节。水生生物通过食物链富集甲基汞,而鱼类是该食物链中高位营养级生物,所以其体内所含甲基汞浓度可比水中高出上万倍。1953年日本熊本县水俣湾地区发生了震惊世界的水俣病,就是当地居民长期食用含甲基汞非常高的鱼贝类而引起的一种公害病。(https://www.daowen.com)
甲基汞在肠道吸收率很高,达94%~95%。进入机体后,分布非常广泛,除在肝、肾等脏器蓄积外,还可通过血脑屏障在脑组织内蓄积,主要分布在大脑皮质的运动区、感觉区和视觉听觉区。此外,甲基汞还可透过胎盘屏障侵入胎儿体内,引起畸胎。甲基汞在体内排出很慢,全身生物半衰期平均70天,脑组织更长达180~245天。
水俣病的临床类型有急性、亚急性、迟发性、先天性及慢性水俣病。不同的临床表现与甲基汞摄入时间、摄入量等有关。典型的水俣病体征称为Hunter-Russel症候群,表现为中枢神经系统受损症状。早期是末梢感觉减退,视野向心性缩小,听力障碍及共济运动失调;进一步发展可导致全身瘫痪、精神错乱,甚至死亡。甲基汞侵入胎儿或幼儿,对发育有严重影响,如出现原始反射、斜视、吞咽困难、动作失常、语言困难、阵发性抽搐。患儿随年龄增长,可出现明显智力低下、发育不良和四肢变形等症状。
(2)镉污染与痛痛病:自然界中的镉多以硫镉矿形式存在于地壳、岩石、水体中。地壳中含镉量为5×10-6,土壤中为0.5×10-6,水中约为0.01~10×10-6。镉在工业上用途很广,水体被含镉废水污染后,含量可高达0.2~0.3mg/L。土壤对镉有很强的吸附力,容易造成镉的富积,而且多富积于表层,同时,农作物也对镉有较强的富集能力。被镉污染的水体灌溉农田后,通过一系列途径造成米、大豆中镉含量很高,进入并蓄积于人体后引起镉中毒。
痛痛病首先发生在日本富山县神通川流域。神通川流域的含镉废水灌溉稻田后,产生了“镉米”,人们食用了“镉米”和饮用了含镉的水而得病。镉进入人体以后,破坏了体内钙的代射过程,造成病人骨质脱钙、软化,进而发生骨质疏松,咳嗽或轻微外力即可引起病理性骨折,病人终日叫痛,故名痛痛病。患者最终可因长期卧床、营养不良、消瘦、及其他并发症而死亡。
(3)铬:铬是一种铜灰色耐腐蚀的硬金属,以多种化合物形式存在于自然界中,是地壳元素之—。铬的无机化合物以Cr+2、Cr+3、Cr+63种形式存在,以六价铬毒性最大。铬广泛应用于工业生产中,含铬废水是环境污染的重要来源,铬在水体中较稳定,可长期存在。
铬是人体必需的微量元素之一,是维持人体糖和脂肪代谢的必需物质,只有三价铬对生物体具有有益作用。当铬进入人体过多时,可对人体健康带来危害,特别是六价铬,可引起铬急性中毒或慢性毒害。铬在人体内与核酸、核蛋白结合,能抑制许多酶的活性,干扰许多物质在体内的代谢过程。有报道认为Cr+6及Cr+3均有致癌作用,接触Cr+6可诱发支气管肺癌。
饮用含铬量较高的水,可刺激或腐蚀消化道,引起恶心、频繁呕吐、腹泻、腹痛、血便以致脱水。同时有头痛,头晕,烦躁不安,呼吸急促,口唇、指甲青紫,脉快,四肢皮肤发凉,肌肉痉挛,尿少或无尿等中毒症状。严重者可致休克、昏迷状态。接触含铬废水,可引起过敏性皮炎或湿疹。
(4)酚类化合物:酚类化合物广泛存在于自然界,约有2 000多种。天然水中不含有酚。酚是一种重要化工原料,由于在工农业生产中的广泛应用,含酚类化合物的废水已经成为重要的污染物质。此外,粪便和含氮有机物在分解过程中,也可产生少量酚类化合物。
酚是一种中等强度的化学毒物,是一种原浆毒,可导致细胞破坏和蛋白质凝固,引起组织坏死。资料显示长期饮用被酚污染的水,可引起记忆力减退、皮疹、瘙痒、头昏、失眠、贫血等慢性中毒症状,同时有可能导致肝肾等脏器发生一些病理改变。由于酚有特殊臭味,故极少发生饮用水引起的急性中毒事件。1974年11月在美国威斯康星州的East troy村附近曾发生运酚货车脱轨造成酚污染地下水的事件,估计当时的酚摄入量为每人10~240mg/d,一些病人出现了腹泻、口腔炎、口腔烧伤以及黑尿等症状。
(5)多氯联苯:多氯联苯是由氯置换联苯分子中的氢原子而形成的化合物。呈无色或淡黄色油状,它耐酸、耐碱、耐腐蚀,难溶于水,易溶于脂肪和烃类溶剂中,工业上常用作增型剂、绝缘剂、高温润滑剂、添加剂等。工业废水是环境中多氯联苯的主要来源。进入人体的多氯联苯,主要蓄积在脂肪组织及各种脏器中。目前人体检出的残留量,虽不影响居民发病率,但长期少量的蓄积在人体组织器官中,对健康有无影响,是否有致癌、致畸、致突变的可能性,值得进一步研究。我国台湾和日本都曾发生过多氯联苯中毒事件,都是经污染食物进入人体的。进入量高达0.5~2.0g,导致机体出现中毒症状,表现为皮疹、色素沉着、水肿、无力及呕吐,严重者可导致肝脏损害,出现黄疸、肝昏迷,甚至死亡。多氯联苯还可以通过胎盘进入胎儿体内使其中毒,也可通过母乳进入婴儿体内。