鉛污染對動物健康的影響

張建海，牛瑞燕，王 沖，羅廣營

（山西農業大學動物科技學院山西省生態畜牧與環境獸醫學重點實驗室，山西 太谷 030801）

1 鉛在環境的中的分布

鉛是一種頑固的污染物，一旦從地殼深層循環進入地球表層后，就不會降解，形成永久性的污染。造成環境污染的鉛，有1/4可被人類回收利用，剩余的3/4以不同形式滯留在大氣、土壤、水域中，對人和動物的健康造成威脅。土壤鉛污染在中國許多城市普遍存在，而且部分地區較為嚴重。

2006年10月，國際環保組織 Blacksmith Institute對非政府機構和國際環保團體提出的300多個地區進行了長達7年的研究分析后，評出的世界十大污染城市中，有4個城市是直接與鉛污染有關的。中國鉛產量目前居世界第3位，其中精煉鉛年產量超過 40.7萬t。加上從20世紀 90年代以來，中國城市機動車數量劇增，汽油消耗大量增加，導致環境鉛污染問題日趨嚴重。同時，鉛也是日常生活和活動環境中常見的污染物之一，是一種重要的工業毒物和不可降解的環境污染物，可長期蓄積在環境中，對人體及動物產生毒性作用，鉛一旦進入人體，半衰期為20年。近年來隨經濟建設加速，鉛污染更為嚴重，2005年太原市出現鉛污染跡象的地區已達56%[1]。

此外，環境中鉛的分布呈現越靠近地面濃度越高的規律。在距地面1 m以內時，含量很高，而兒童的呼吸帶正好處于這一段空氣，同時兒童生長發育的特點決定了其吸鉛多、排鉛少，世界衛生組織（WHO）研究表明，兒童通過內臟攝取的鉛是成年人的4～5倍，認為環境中對兒童威脅最大的就是鉛。

2 氟與鉛污染的共存

近年來調查表明，氟與鉛污染在許多地方是共存的。羅惠華報道，碳氟磷灰石（FAP）0.4 g可在2 h內，使 100 mL水溶液的鉛濃度由 8.6 mg·L-1降至 0.052 mg·L－1，吸附率達 99.4%[2]。同時，鉛精礦中也可浸出含氟礦物質。王巖對烏魯木齊冬季降雪中氟、鉛含量的測定發現，隨著采暖季節的到來，含氟煤的燃燒增加，雪中鉛的含量也相應的升高，并且有明顯的相關性[3]。Masters在馬塞諸塞州進行研究發現，飲用水中加硅氟酸鹽，與兒童血鉛水平升高有明顯的相關性，并且兒童血鉛超過100 mg·kg-1的百分率也顯著高于不使用氟化水的地區[4]。隨后 Masters對來自紐約兒童健康局6歲以下兒童的血鉛水平的數據進行分析，結果顯示，血鉛升高與水中添加氟硅酸鹽明顯相關[5]。翟勇等對飲用不同含氟量飲水的 1 983例 0～8歲兒童進行隨機抽樣血鉛水平調查，結果顯示，血鉛平均水平為 86.5 g·L-1，血鉛值≥100 g·L-1的比例達到了27.02%[6]。正如Masters所說，飲用水中添加的氟硅酸鈉是鉛發揮毒性作用的輔助因子。

3 鉛對健康影響的流行病學研究

鉛可以干擾機體多方面的正常生理和生化活動，是一種全身性毒物，主要表現為破壞骨骼發育，有神經和生殖毒性。但由于神經和生殖系統的損傷將嚴重影響個體的生存質量及其后代的健康，因此鉛中毒的研究多集中在這兩方面。

近年來，我國許多地區都開展了環境鉛污染與兒童血鉛的流行病學調查，結果表明，我國兒童血鉛平均值為92.9 μg·L-1（37.2～254.2 μg·L-1），其中33.8% 的兒童血鉛平均水平超過 100 μg·L-1。對我國9個省19個城市共6 502名兒童血鉛水平的調查結果顯示，城市兒童血鉛總體均值為88.3 μg·L-1，兒童血鉛水平 26.91% 超過 100 μg·L-1，200 μg·L-1以上的占1.97%，其中蘭州、海口、洛陽、新鄉、鄭州兒童血鉛超過 100 μg·L-1的比例均大于 50%。北京市兒童血鉛質量濃度超過 100 μg·L-1者占68.7%，其中大于 200 μg·L-1者占總調查人數的14.2%。美國辛辛那提醫學中心的兒童醫院的 Brucl醫師在對276名6個月以下兒童進行血鉛檢驗時發現，血鉛濃度第1次增至 l00 μg·L-1時，其智商平均下降11.7個百分點；如果血鉛濃度持續維持在 100 μg·L-1以上，則智商會繼續下降[7-9]。

田華等對 126名城市交通警察健康現狀研究表明，交通警察工作場所空氣中鉛濃度并不超過國家職業衛生標準。但交通警察自訴頭暈、頭痛、乏力、記憶減退及多汗等癥狀，血鉛、尿鉛水平極顯著高于對照組（P＜0.01），患高血壓者顯著高于對照組（P＜0.05），SOD 顯著低于對照組（P＜0.01）。血鉛與外勤年限呈正相關（r=0.4539，P＜0.001），與血紅蛋白呈負相關（r=-0.4986，P＜0.001）[10]。

4 環境鉛污染的實驗動物研究

4.1 鉛的神經毒性

鉛對神經發育的毒性作用一直是各國學者研究的焦點。鉛可以通過大腦屏障，并且蓄積在腦組織中的各個分區中，通過引起神經傳導介質兒茶酚胺代謝的紊亂，干擾神經介質——γ氨基異丁酸作用，抑制膽堿脂酶活性，導致乙酰膽堿含量增高，影響神經傳導，從而造成智力、記憶力、神經行為的障礙。

關于鉛誘導的神經毒性機制，有研究發現，體外培養的大鼠神經細胞存活率隨染鉛劑量的增高和作用時間的延長而逐漸下降，呈現明顯的劑量與時間效應關系，同時，隨著鉛劑量的增加，神經細胞核呈新月形，染色質濃縮，出現凋亡小體，甚至核碎裂，且細胞凋亡率隨染毒劑量的增加而逐漸升高[11]。郝鳳進等進一步證實，一定的鉛濃度范圍對發育期小鼠腦皮質中的ERK表達產生較明顯的影響，影響程度與鉛濃度有關，鉛對 ERK的影響在發育后期比發育前期影響更大[12]。

4.2 鉛的生殖毒性

有研究表明，環境鉛暴露與人類生殖有關聯，暴露人群存在生殖缺陷和染色體異常。另有研究發現，血液鉛與精子鉛的殘留濃度有極顯著的相關性。鉛會明顯的造成精子數及精子活動力的降低，并會引發反應性物質的升高，造成精卵穿透效率的明顯降低。研究證實，鉛不僅對生殖過程的各個環節產生直接毒害作用，而且還影響性激素的合成及下丘腦－垂體－性腺軸的調節功能。據報道，隨著血鉛水平的升高，鉛作業工人的精液量、精子總數、活精子數、精子活力和精液中鋅、磷酸、檸檬酸的含量逐漸減少，精子形態畸變增多，提示鉛對性腺、睪丸具有直接毒性作用。

鉛對雄性生殖毒性的作用機制是多方面的，其可直接損害生殖細胞，導致精子異常；引起睪丸和附睪組織的病理學改變，妨礙生精功能；作用于下丘腦－垂體－性腺軸，使其反饋功能發生障礙，引起內分泌失調；鉛作為一種誘變劑，導致生殖細胞染色體畸變，并引起遺傳效應。

有研究表明，鉛對幼齡大鼠生殖功能損傷尤為嚴重，可降低睪丸臟器系數和附睪臟器系數，使精子密度和精子活率下降，畸形率升高，可降低血清睪酮濃度，6周齡和12周齡時可使卵泡刺激素下降。同時，發現氟對環境中的鉛有吸附作用，而氟對鉛有頡頏作用[13]。

4.3 鉛的免疫毒性

近年來，隨著免疫毒理學的興起和發展，眾多學者對鉛的免疫毒性越來越關注，以流行病學調查居多。孫鸝等用石墨爐原子吸收光譜法對217名學齡前兒童進行血鉛濃度篩查，用酶聯免疫吸附試驗（ELISA）檢測不同血鉛水平的學齡前兒童體內免疫球蛋白IgE的變化，發現鉛中毒能刺激學齡前兒童IgE的產生。隨后用流式細胞儀檢測不同血鉛水平對學齡前兒童淋巴細胞免疫表型 CD3+、CD4+、CD8+、CD19+、CD56+的影響。結果表明，低水平鉛暴露對學齡前兒童淋巴細胞免疫表型 CD3+、CD4+具有不利影響[14]。李容漢等用同樣方法對917名學齡前兒童進行血鉛測定，根據血鉛水平設立高鉛組和低鉛組（對照組），分別對這兩組兒童用免疫比濁法進行免疫球蛋白 IgA、IgG、IgM以及補體C3和C4測定，結果顯示，高鉛組的IgA、lgG及補體C3水平低于對照組[15]。鐘振偉等將120只幼年小鼠分成6組，分別給予含有不同劑量的鉛飼料喂養8周，分析鉛暴露后小鼠T細胞亞群CD4+、CD8+的分布，并測定小鼠脾臟體重指數。結果顯示，各組小鼠血鉛水平隨鉛暴露劑量升高而升高，CD4+減少，CD4+/CD8+降低，并隨各組血鉛濃度的升高而減少；各組脾臟體重指數與對照組比較差異顯著[16]。Iavicoli等研究結果表明，低鉛暴露增強了Th2型細胞反應，高鉛暴露則導致Th1和Th2細胞的不平衡活化[17]。Gao等通過體外培養的骨髓細胞，證實了鉛具有使抗原特異性T細胞向Th2細胞分化的能力[18]。

鉛對機體的體液及細胞免疫功能均有一定的毒性作用，但這些作用還了解得不十分深刻，由于免疫系統是極為復雜而不可分割的整體，因此還需要進一步從細胞、分子水平上進行深入研究以探討其內在的聯系和機制。

5 小結

動物與人類生活在同一個生態環境中，由于家畜以及伴侶小動物從體格上講呼吸帶都處于大氣鉛濃度較高的層次，再加上與動物直接接觸的物品大多不經過清潔處理，以至動物也在承受鉛污染帶來的健康問題。以動物采食的牧草為例，牧草的含鉛量約為 3～7 mg·kg－1，低于 40～60 mg·kg－1時不會引起中毒，高于140 mg·kg－1即會引起牛中毒。據調查，公路兩旁農作物中鉛的含量高達 300 mg·kg－1。

環境中的鉛污染關系到全球的健康問題，在關心鉛污染對人類危害的同時，也應關注身邊的動物。雖然很多國家已采取措施控制鉛轉移，例如淘汰含鉛燃料和控制工業排放等，但中國作為發展中國家，由于快速的工業化及環境中鉛的持續性，鉛污染仍然是人及動物的健康威脅。因此對鉛毒理機制的研究已成為環境工作者以及獸醫工作者的工作重點之一。

[1]劉宗平.環境鉛鎘污染對動物健康影響的研究[J].中國農業科學,2005,38（1）:185-190.

[2]王俊東.環境獸醫學[M].北京:中國農業出版社,2009.

[3]王巖,孫沂,林筱琦,等.降雪中氟、鉛的測定及與環境的相關性評價[J].化學傳感器,1996,16（3）:228-230.

[4]Masters R D,Coplan M J.Water treatment with silicofluorides and lead toxicity[J].Int J Environ Studies,1999,56（4）:435-449.

[5]Masters R D,Coplan M J,Hone B T,et al.Association of silicofluoride treated water with elevated blood lead[J].Neurotoxicology,2000,21（6）:1 091-1 100.

[6]翟勇,董健,曹新珍,等.高氟飲水與兒童血鉛水平關系的流行病學研究[J].中國婦幼保健,2006,21（8）:1 088-1 090.

[7]王舜欽,張金良.我國兒童血鉛水平分析研究[J].環境與健康雜志,2004,21（6）:355-360.

[8]戚其平,楊艷偉,姚孝元,等.中國城市兒童血鉛水平調查[J].中華流行病學雜志,2002,23（3）:162-166.

[9]何清,葉風云,焦宏,等.北京市兒童血鉛水平及相關因素的調查研究[J].中華兒科雜志,1998,36（3）： 139-141.

[10]田華.環境鉛對交通警察健康影響的現狀及分析[J].臨床醫學,2008,28（4）:73-74.

[11]路浩,梅莉,達劍森,等.低劑量鉛對大鼠大腦皮質神經細胞的毒性效應[J].中國獸醫學報,2008,28（5）:576-580.

[12]郝鳳進,高雙,袁瑩,等.慢性鉛暴露對小鼠腦皮質區ERK蛋白表達的影響[J].貴陽醫學院學報,2008,33（1）:16-18.

[13]Liu H T,Niu R Y,Wang J M,et al.Changes caused by fluoride and lead in energy metabolic enzyme activities in the reproductive system of male offspring rats[J].Fluoride,2008,41（3）:184-191.

[14]孫鸝,趙正言,李榮,等.鉛暴露對學齡前兒童免疫球蛋白IgE影響的研究[J].微量元素與健康研究,2001,18（3）:27-29.

[15]李容漢,邱億騰,羅先瓊.學齡前兒童血鉛水平與體液免疫關系分析[J].華南預防醫學,2006,32（3）:50-51.

[16]鐘振偉,王凈.長期低鉛暴露對小鼠細胞免疫功能的影響[J].廣東醫學院學報,2002,20（5）:338-338.

[17]Iavicoli I,Marinaccio A,Castellino N,et al.Altered cytokine production in mice exposed to lead acetate[J].Int J Immunopathol Pharmacol,2004,17（2）:97-102.

[18]Gao D,Mondal T K,Lawrence D A.Lead effects on development and function of bone marrow-derived dendritic cells promote Th2 immune responses[J].Toxicol Appl Pharmacol,2007,222（1）:69-79.