铜绿的健康效应研究

【摘要】： 随着铜材料在自来水系统、热水管道系统和饮水机等生活饮用水环境中的应用日益扩大,铜的腐蚀产物—铜绿的健康影响逐渐引起人们的关注。铜在安装和使用过程受到接触环境如大气、水质、水流、温度等条件或焊接的影响,会发生腐蚀,产生一种新的物质—铜绿,因此,人们经口或经水暴露铜绿的机会可能增大。人体和动物研究表明,消化道是各种铜化合物暴露敏感的效应靶器官,但是现有的铜绿毒性资料仅为单一的铜化合物经口灌胃或经饲料暴露的动物资料,尚缺乏对自然铜绿健康效应的研究,因此铜绿作为复合物一次暴露和长期接触是否会对人体健康产生一定的影响,是非常值得关注的。 本课题通过模拟紫铜在自然环境下的腐蚀,制备铜绿,应用X射线衍射仪对铜绿的成分进行观察分析;并用整体动物实验对铜绿的急性、亚慢性和致突变性进行研究。 第一部分制备铜绿并对其成分进行检测分析。本研究利用高温、高湿和氯离子等环境条件,加速铜板的腐蚀,模拟制备大量性质、成分稳定的铜绿,制成的铜绿为蓝绿色粉末状物质,主要成分为碱式氯化铜、硫酸铜和碱式碳酸铜,其构成比分别为49.4%、32.6%、18.5%。 第二部分以SD(Sprague Dawley)大鼠和ICR小鼠为试验对象,24小时内经口灌胃染毒,观察铜绿对大鼠、小鼠的急性经口毒性。成年SD大鼠和ICR小鼠各90只,随机分为9组。根据预实验的结果,本次实验设8个铜绿染毒剂量组和1个溶剂对照组,铜绿对大鼠的染毒剂量分别为217.3、325.9、488.9、625.0、733.3、1100.0、1250.0和1775.0mg/kg b.w.,对小鼠的染毒剂量分别为533、600、800、1200、1800、2700、4050和5000mg/kg b.W.;溶剂对照组为0.5%羧甲基纤维素钠。24小时内经口灌胃染毒3次,染毒后观察14天内动物的活动力,饮食和饮水情况,行为异常、粪便、尿液及其他异常反应,以及动物的恢复情况,记录14天内动物的死亡数,采用改良寇氏法计算铜绿的急性经口半数致死量(LD_(50))。结果显示:铜绿对大鼠和小鼠的急性经口LD_(50)(95%CI)分别为732.8mg/kg(870.96～615.18 mg/kg)和1349.9mg/kg(1698.24～1071.52mg/kg),为低毒;病理检查发现,铜绿可导致动物肝细胞肿胀、变性、坏死,提示大鼠和小鼠的铜绿中毒靶器官是肝脏。 第三部分采用SD大鼠为试验对象,观察亚慢性经口暴露铜绿以及经水暴露铜绿浸泡液对大鼠的健康影响。铜绿和铜绿浸泡液染毒组各80只大鼠,雌雄各半,随机分为4组。铜绿灌胃染毒组分为低、中、高剂量组,染毒剂量分别为7.3、24.4和73.2mg/kg b.w.,对照组给予0.5%羧甲基纤维素钠;经水暴露铜绿浸泡液的浓度分别为500、1000和2000 mg/L,对照组饮用去离子水,均连续染毒13周。结果显示,各铜绿和铜绿浸泡液染毒组大鼠的行为活动、摄食和饮水、粪便和尿液均无异常变化,动物体重正常增加。其中,在灌胃染毒组,低剂量组雄性大鼠体重显著增加;各剂量组大鼠肝、脾、心、脑和肾的脏体比无显著性变化;与对照组比较,高剂量组雄性大鼠胃体比显著增加;中、高剂量组雌性大鼠胃体比显著增加。血液生化指标测定结果显示,高剂量组大鼠血清乳酸脱氢酶(LDH)活性较对照组显著降低,其他血液和尿液生化指标无显著性变化:病理学检查发现,高剂量组部分大鼠胃组织出现上皮角化、增生、较对照组有所增厚,而中、高剂量组仅有大鼠肝脏出现组织细胞团和肝细胞肿胀、空泡变、点状坏死,其它脏器组织病理学未发现异常改变。此外,除高剂量组心脏外,各剂量组大鼠肝脏、心和脑超氧化物岐化酶(SOD)活力增加,与对照组比较,差异有统计学意义:中、高剂量组大鼠胃组织SOD、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性显著降低,丙二醛(MDA)含量显著增高。提示在一定的暴露剂量下,铜绿可促进动物生长,明显提高大鼠肝、心和脑的抗氧化酶的活性,但是过量的铜绿会对胃组织产生一定的氧化损伤。在铜绿浸泡液染毒组,各剂量组大鼠体重和脏体比与对照组比较无显著性差异;生化指标、组织病理学检查、抗氧化酶活性和脂质过氧化水平较对照组无明显变化。此外,铜绿灌胃染毒组中,中、高剂量组大鼠肝脏铜浓度较对照组显著升高,血清和肌肉铜浓度较对照组均无显著变化;铜绿浸泡液染毒组,各剂量组大鼠肝脏、血清、肾和肌肉铜浓度较对照组无显著差异。结果提示铜绿超过一定剂量可能会导致铜在肝脏内的蓄积,但大鼠肝脏中铜水平均在肝脏的结合能力范围内;同时肝脏组织中铜浓度可在一定程度上反映大鼠铜绿暴露水平,而在此暴露场景下,血清和肾铜浓度并不是一个敏感的铜绿暴露标志物。 第四部分用铜绿连续染毒ICR小鼠,于第二次染毒6小时后取小鼠胸骨骨髓,检测微核率。微核实验主要用于检测DNA断裂剂和非整倍体诱变剂,具有灵敏度高,观察技术简易省时等优点,是观察染色体畸变的首选的体内实验。结果显示,与阳性对照组比较,各染毒组小鼠的微核率显著降低:各染毒组小鼠的微核率与阴性对照组比较无显著性差异。结果提示在此剂量下,铜绿未引起小鼠骨髓细胞染色体畸变。