第二章 全球环境问题 Chapter 2 Global environmental issues 《环境学》 第二章 全球环境问题 Chapter 2 Global environmental issues 大连民族学院环境科学与工程系 主讲人：董玉瑛 教授

全球环境问题 1. 温室效应 2. 臭氧层被破坏 3. 土地荒漠化 4. 酸雨现象 5. 森林破坏 6. 物种灭绝 7. 垃圾泛滥 8.环境内分泌干扰物

1. 温室效应 太阳短波辐射可以透过大气 射入地面，而地面增暖后放 出的长短辐射却被大气中的 二氧化碳等物质所吸收，从 1. 温室效应 温室效应是指透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏热交换而形成的保温效应，就是 太阳短波辐射可以透过大气 射入地面，而地面增暖后放 出的长短辐射却被大气中的 二氧化碳等物质所吸收，从 而产生大气变暖的效应。

温室效应 全球变暖导致非洲最高的山峰积雪融化

厄尔尼诺现象 厄尔尼诺现象：厄尔尼诺海流，是太平洋赤道带大范围内海洋和大气相互作用后失去平衡而产生的一种气候现象。正常情况下，热带太平洋区域的季风洋流是从美洲走向亚洲，使太平洋表面保持温暖，给印尼周围带来热带降雨。但这种模式每2~8年被打乱一次，使风向和洋流发生逆转，太平洋表层的热流就转而向东走向美洲，随之便带走了热带降雨，出现所谓的“厄尔尼诺现象”。

厄尔尼诺现象 厄尔尼诺现象的基本特征是太平洋沿岸的海面水温异常升高，海水水位上涨，并形成一股暖流向南流动。它使原属冷水域的太平洋东部水域变成暖水域，结果引起海啸和暴风骤雨，造成一些地区干旱，另一些地区又降雨过多的异常气候现象。

2. 臭氧层被破坏 在距离地球表面15-25公里的高空，因受太阳紫外线照射的缘故，形成了包围在地球外围空间的臭氧层，这臭氧层正是人类赖以生存的保护伞。这就是大多数人对臭氧的全部认识。人类真正认识臭氧还是在150多年以前，由德国化学家先贝因（Schanbein）博士首次提出在水电解及火花放电中产生的臭味，同在自然界闪电后产生的气味相同，先贝因博士认为其气味类似于希腊文的OZEIN（意为“难闻”），由此将其命名为OZONE。

大气臭氧层的主要作用 保护作用：臭氧层能够吸收太阳光中的波长300 μm以下的紫外线，保护地球上的人类和动植物免遭短波紫外线的伤害。只有长波紫外 线UVA和少量中波紫外线UVB 能够辐射到地面，长波紫外线 对生物细胞的 伤害要比中波紫 外线轻微得多。

大气臭氧层的主要作用 加热作用：臭氧吸收太阳光中的紫外线并将其转换为热能加热大气，由于这种作用大气温度结构在高度50km左右有一个峰，地球上空15～50km存在着升温层。正是由于存在着臭氧才有平流层的存在。而地球以外的星球因不存在臭氧和氧气，所以也就不存在平流层。大气的温度结构对于大气的循环具有重要的影响，这一现象的起因也来自臭氧的高度分布。

臭氧层损耗的危害

3、环境内分泌干扰物质

3.1 问题的由来 野生生物：研究者最早发现一些鱼类的生殖器官始终不能发育成熟，雌雄同体率增大、雄性退化、种群退化。 20世纪后期，人类及野生动物的生殖、免疫、神经等系统出现了各种各样的异常现象。 野生生物：研究者最早发现一些鱼类的生殖器官始终不能发育成熟，雌雄同体率增大、雄性退化、种群退化。 1998年，研究人员发现，有多只北极熊生殖器官变异。 1999年4月，日本建设省公布一项调查结果，日本7条河流中的雄鲤鱼有四分之一雌性化。

人类内分泌系统异常的突出表现是生殖异常，除个别的现象以外，总的趋势是“阴盛阳衰”，世界范围内出现了许多男性精子密度减小、质量下降的现象。 1992年，丹麦卡尔桑德等人通过对20多个国家的15000人进行调查，得出结论，从1940年到1990年这50年间，人类的精子质量不断下降：精子密度下降了50％，精液量减少了25％。 男性睾丸癌患者显著增加，女性乳腺癌、子宫癌的发病率也急剧上升。现在全球每年约有120万妇女被确诊为乳腺癌，约有50万名妇女死于乳腺癌，且发病率以每年5-20％速度上升。

其他内分泌异常、免疫系统功能下降、神经系统障碍的现象均大量出现。胎儿和婴儿出现多起先天性畸形、发育不全和痴呆的病例。 很多研究表明，造成这些现象的主要原因是人类和野生生物的内分泌系统受到环境中一些化学物质的扰乱，造成体内天然激素水平的失衡。这些能够干扰体内激素平衡的化学物质一般都是人类在生产和生活活动中产生和排放的污染物质，因此称为“环境内分泌干扰物质”或“环境激素类物质”。

环境激素问题只是在最近几年才引起世界关注，但由于环境激素污染范围广、影响大，对人类生存的威胁更直接，目前，西方国家将环境激素问题与臭氧层破坏及温室效应相提并论，足见对其重视程度。

3.2 环境内分泌干扰性物质的定义 环境内分泌干扰物质（endocrine disrupting chemicals，EDCs） 环境内分泌干扰素（endocrine disruptors, EDs） 环境雌激素（environmental estrogens，EEs） 外源性雌激素（xenoestrogens） 环境荷尔蒙（environmental hormones，EHs）

“内分泌干扰性化学物质”（Endocrine disrupting chemicals）最初由美国1996年出版的“Our Stolen Future”提出。 日本1997年出版的《掠夺未来》一书介绍了这类化学污染物的情况，这类化学污染物在日本国内引起人们的普遍关注。 《掠夺未来》引用了1991年国际会议发表的报告“合成化学物质对野生生物及人类的影响”，提出了内分泌干扰(endocrine disrupting，ED)物质的概念，即在环境中存在着一类化学物质，当进入动物体内之后能起到干扰体内正常激素分泌的作用，从而影响生殖功能，导致恶性肿瘤的产生，这类化学物质即所谓的“外源性内分泌干扰物质”。

定 义： 内分泌干扰物质是指可通过干扰生物或人为保持自身平衡和调节发育过程而在体内产生的天然激素的合成、分泌、运输、结合、反应和代谢等，从而对生物或人体的生殖、神经和免疫系统等的功能产生影响的外源性化学物质。 —— US EPA的定义 内分泌调节物：对完好无损生物体或其后代中内分泌功能变化产生不利影响的外源性物质，它们主要是通过人类的生产和生活排放到环境中的污染物，又可以称之为环境激素。 ——欧盟定义

环境内分泌干扰物的危害 根据US EPA的定义，EDCs可对内分泌系统的以下过程产生干扰作用 ①激素合成异常； ②激素储存和释放异常； ③激素的转运异常； ④激素的清除异常； ⑤对受体的识别、与受体的结合异常； ⑥与受体结合后信号的传送过程异常等。

环境内分泌干扰物的危害 性激素分泌量及活性下降、雄性物种雌性化、精子数量减少，生殖器官异常、各种癌症发病率（尤其是女性乳腺癌）增加，以致于生殖能力下降，后代的健康和成活率降低等。严重威胁了人类和野生动物的物种繁衍和长期生存

3.3 内分泌干扰物及环境来源 环境污染物，如烷基酚、双酚A、邻苯二甲酸酯、多氯联苯、多环芳烃、双酚氯、二恶英、有机氯农药如DDT等。 天然或人工合成的激素化合物。如避孕药、己烯雌酚、雌二醇等。 植物和真菌中的类激素物质，如豆科植物合成的类激素等 。

世界野生动物基金会的EDCs名单—68种 工业有机化学品（20种）：包括苯并[a]芘、二苯甲酮、双酚A、丁苯、邻苯二甲酸酯类物质、2,4-二氯苯酚、八氯苯乙烯、对硝基甲苯、多氯联苯类物质、五氯苯酚、三丁基锡氧化物等。 杀真菌类物质（7种）：包括苯菌灵、六氯苯、代森锰、代森锰锌、代森锌、代森联、福美锌。 除草剂类物质（8种）：包括甲草胺、杀草强、阿特拉津、2,4-D，嗪草酮、除草醚、2,4,5-D、氟乐灵等。

世界野生动物基金会的EDCs名单—68种 杀虫剂类物质（28种）：包括-六氯苯、西维因、氯丹、氯氰菊酯、三氯杀螨醇、狄氏剂、硫丹、高氰戊菊酯、氰戊菊酯、七氯、七氯环氧化物、开乐散、开蓬、林丹、马拉硫磷、灭多虫、甲氧DDT、灭蚁灵、DDD、DDT、DDE、乙基对硫磷（1605）、苄氯菊酯、拟除虫菊酯类、毒杀酚、反式九氯、乙烯菌核利等。 金属类物质（3种）：包括镉、铅、汞等。 杀线虫类物质（2种）：包括1,2-二溴-3-氯丙烷和滴灭威等。

日常接触的内分泌干扰物质 医药、医疗品：己烯雌酚、雌二醇、双酚A（牙齿填料）。 食品添加剂：甲氧基异丁香酚、肠内酯、肠内酯酶、光雌激素类。 农药及其降解产物：DDD、DDE、DDT、氯丹、艾氏剂、B-六氯环己酮、狄氏剂、异狄氏剂、林丹、毒杀酚、七氯、2，4-D、草不绿、阿特拉津、苯菌灵、甲氨基甲酸萘酯、硫丹等。 化学工业品：主要是与塑料和洗涤剂有关的物质，如双酚A、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸双（2-乙基己酯）、苯乙烯、邻苯二甲酸丁苄酯、4-壬基苯酚等。

日常接触的内分泌干扰物质 其他化学工业品：二苯甲酮、多氯联苯类、多溴联苯类、三丁基锡、三苯基锡、二溴乙酸等。 重金属：包括Cd、Pb、Hg等。 二次污染物：包括多氯代二噁英、多氯代呋喃、苯并[a]芘等。

（1） 农药类物质—双刃剑 历史上化学性质稳定、难降解的农药的大量生产与应用，出现了严重的农药残留问题． 大量证据显示它们当中有些具有雌激素活性，影响实验动物、野生动物甚至人的内分泌功能。除了硫丹、乙基对硫磷以及马拉硫磷等少数几种外，大部分是有机氯农药。这些农药早已停止使用，但是由于具有很强的持久性和生物累积性，因此对环境以及人类健康潜在的威胁会持续相当长的时间。 许多替代品或是该类农药的合成材料也带来了潜在的环境问题，例如三氧杀螨醇可以使美国红隼的蛋壳变薄，有研究发现三氯杀螨醇污染和佛罗里达湖中的鳄鱼雌性化现象具有相关性。

（2） 添加剂类物质 塑料制品添加剂：丁基邻苯二甲酸酯 （BBP）、双-n-丁基邻苯二甲酸酯（DBP）以及某些塑料的单体，都有明显雌激素物效应的证据。 食品添加剂：苯甲醚，罐装食品防腐剂；双酚A，牙科使用的密封剂和罐装食品内层保护膜—溶出。双酚A是典型的环境雌激素类物质，对动物和人类的内分泌系统具有显著的影响。研究发现双酚A会导致鼠的子宫和阴道细胞增殖、雄性小鼠前列腺重量增加、精子数量下降、性行为以及生殖数减少等现象。

（3）二噁英类物质 二噁英是人类生产活动产生的副产品，对其生成、降解以及毒理学方面的研究是当今环境科学的前沿． 1999年的比利时鸡饲料二噁英污染事件． 在目前已知的化合物中毒性最大，强致癌性以及内分泌干扰活性：EDCs、POPs、PTS

（3）二噁英类物质 二噁英通过芳香烃受体反应产生抗雌激素的活性．动物在怀孕期间极其低量的接触就可导致其后代生殖系统的改变．2,3,7,8-TCDD在 Spragre-Dawley小鼠中抑制雌二醇诱导的子宫湿重增加、影响过氧化酶活性、雌酮以及孕酮受体水平、表皮生长因子（EGF）受体结合、以及EGF受体和c-fos原致癌基因mRNA水平．并抑制 雌二醇诱导的MCF-7细胞的增殖．最近研究显示TCDD可使大鼠胚胎细胞的染色体缺失。

二噁英导致小鼠胸腺萎缩

（4）多氯联苯与阻燃材料 多氯联苯（PCBs）是由209种同类物组成的一组氯代芳烃化合物．由于具有良好的化学稳定性、热稳定性、惰性和绝缘性，因此曾广泛用于变压器和电容器内的绝缘液、颜料、塑料中的增塑剂等。1968年日本发生了举世震惊的“米糠油中毒事件”，人们始对健康效应的严重性给予高度的重视。PCBs典型的POPs、EDCs、PTS，由于其污染的广泛性、残留的持久性以及生物链浓缩对人体潜在的危害性，在工业发达国家已经形成社会公害。但有关多氯联苯雌激素活性作用机制，低剂量下的生物效应以及对人类的影响等方面研究尚缺乏充分的证据．其他的类似化合物：PBBs、PCNs、PCDEs、PBDEs等

（5）重金属 早在20世纪初就有关于重金属物质干扰生殖系统的报道，铅对小鼠的作用可由父体转移而对下一代造成损害，造成新生儿的体重下降以及存活率的降低，铅、镉等金属会影响哺乳动物的雄性生殖系统，职业接触铅可以导致工人精液质量降低，如精液数量的减少，精子活动能力下降以及出现大量的异常精子等现象。

（5）重金属 流行病学调查也表明铅的中等职业接触可以导致男性工人生育率下降、同时还伴随着这些男性工人妻子流产现象．除此以外，铅，镉、汞等作为内分泌干扰物质的证据也很多，它们通过直接或间接作用于某些重要基因如癌基因或抑癌基因以及细胞中其他的信号途径如离子通道、细胞第二信使系统等而发生作用。

（6）多环芳烃类物质（PAHs） 多环芳烃典型的有机污染物和致癌物质．人类活动的副产品，产生于有机物的不完全燃烧过程，在石油产品、木材处理过程中的化学混合物中。 作用机制：PAHs代谢成具有活性的中间代谢物以后，可以和DNA共价结合，从而产生致癌作用。 另有证据显示PAHs可通过影响钙离子体内平衡，调节人乳腺上皮细胞的增殖，进而可能引发肿瘤的形成，如致癌性的PAHs可以导致Ca2+离子体内平衡的持续改变。有报道指出某些 PAHs还具有抗雄激素的效应．

苯并[α]芘的诱导型致癌反应过程

（7）植物来源的雌激素 植物来源的雌激素是存在于植物体内的天然激素物质。适量植物来源的雌激素对人类是有益的（茶、豆制品），超过一定量以后，也会产生干扰内分泌的作用。 包括植物雌激素和真菌性雌激素。植物雌激素：三羟基黄酮、高酶精、橙皮素、柚皮苷、槲皮苷等都有抗细胞增殖能力，7,8-苯唑黄酮、柯因、三羟基黄酮，槲皮苷等能够抑制雌激素的合成。真菌雌激素如玉米烯醇和玉米烯醇酮可诱导pS2基因的表达而具有明显的雌激素效应。四羟基黄酮也有明显的雌激素生物效应。

（8）人工合成的雌激素 雌二醇、己烯雌酚以及一些口服避孕药等。它们在环境中的释放对野生动物以及人类的健康构成巨大的威胁。 大量负面效应的证据：妇女乳腺癌以及子宫内膜癌的发病率有关。目前有关的作用机制尚不十分清楚，并通过雌激素受体的介导而引起生物效应。己烯雌酚、雌二醇以及其他的雌激素可诱导叙利亚仓鼠胚胎成纤维细胞培养物（SHE）形态上的变化，乃至癌变。在哺乳动物细胞中，己烯雌酚和雌二醇都可引起染色体的断裂或有丝分裂的紊乱，并诱导微核的产生．

（9）有机锡化合物：三丁基锡和三苯基锡 三丁基锡（TBT）：船体的清污剂，居室装修涂料。 三丁基锡化合物和三苯基锡化合物对内分泌系统具有显著的影响： 用氯化三丁基锡使妊娠白鼠发生胚胎畸变、着床数目减少等，三苯基锡乙酸盐导致白鼠胚胎死亡、胚胎体重下降、胎仔畸形；三丁基锡氧化物导致蟹类畸变；三丁基锡导致贝类内分泌紊乱、雌性贝和雄性贝变性等。对白鼠进行毒性试验，出现一系列三致效应症状。 三丁基锡化合物，在极低水平（1ng/mL）就可使无脊椎动物中某些雌性软体动物长出雄性生殖器官．

（10）烷基酚类物质 包括壬基苯酚、辛基苯酚等长链烷基取代苯酚。这一类物质的雌激素活性比较高，而且污染范围广泛，烷基苯酚是非离子表面活性剂烷基苯酚聚氧乙烯醚（APEs）的主要降解产物之一。这些非离子表面活性剂本身不具有雌激素活性，但是降解后产生的烷基苯酚却具有较强的雌激素活性，能够造成雄性动物的雌性化。 非离子表面活性剂大量用于洗涤剂、油漆、杀虫剂和化妆品中，还可以用做避孕套的润滑剂和阴道内的杀精子剂，因此对烷基苯酚的污染调查与控制是一个非常值得重视的问题。

3.4 内分泌干扰物质的分类 按照来源分类： 人工合成的药用雌激素：如己烯雌酚、雌二醇等； 植物性雌激素：广泛分布于包括豆类植物、茶叶，三叶草等400多种植物中，如异类黄酮、香豆雌酚等； 真菌性雌激素：如玉米赤霉烯酮等； 农药：主要为有机氯化合物，如DDT、DDE等； 工业化学物质：包括多氯联苯、烷基酚类、某些金属（铅、汞、有机锡等）、多环芳烃类等； 二次污染物：包括多氯对苯并二噁英、多氯对苯并二呋喃等

环境雌激素与特异受体位点结合，并可能导致： 按照对内分泌系统的作用机理： 环境雌激素与特异受体位点结合，并可能导致： 模仿或引发某一激素反应，被称作“EDCs”，例如DDT 抑制某种性激素的生理活性，被称作“抗雌激素”或抗雄激素（例如DDE） 既模仿又抑制体内激素的生理作用，例如PCBs等 减弱或加强某一激素的生理活性，例如己烯雌酚等 引发机体正常情况下没有的反应（多数杀虫剂）

环境雌激素与动物体内非性激素受体的受体结合，产生一种全新的反应，并间接影响正常激素的生理作用 环境雌激素改变了激素受体的生理活性及体内激素的合成及分解，从而改变血液激素浓度及内分泌系统的反应

环境内分泌干扰物的研究重点 内分泌干扰物质的分子结构与干扰活性之间的关系与定量预测模型：内分泌干扰物质分子结构的多样性、复杂性，体内过程与活性机制的复杂性，必须借助于3D-QSAR技术和PBTK模型，充分考虑EDCs在体内的ADME/T过程。 建立环境内分泌干扰物的快速筛选体系，主要是采取体内实验或体外实验鉴别具有激素作用的化学物质，同时建立以分子结构为基础的结构-活性关系预测模型，建立综合的快速筛选体系，从而快速、有效、简便地对潜在的EDCs进行筛选。

环境内分泌干扰物的研究重点 环境内分泌干扰物的作用机理研究，环境内分泌干扰物质通过什么机制来干扰体内的内分泌功能和激素平衡，并使正常的内分泌平衡变得具有危险性，并且如何导致疾病，例如生殖功能受损、癌症等。主要研究集中在生殖毒性急智和激素依赖性癌症的发生机制。 通过流行病学调查研究环境内分泌干扰物质与生物生长发育和人体健康的相关关系。流行病学证据的不足与自相矛盾之处。检测方法的不一致、不充分。

环境内分泌干扰物的研究重点 环境内分泌干扰物环境暴露水平的检测技术：低剂量、长期暴露的特点，经常低于一般痕量分析的检测限。一方面要改进现有方法，提高灵敏度和检测限；另一方面发展、建立高灵敏度的检测新方法和新原理 环境内分泌干扰物质的环境本底研究 环境内分泌干扰物的复合效应与风险评价 环境内分泌干扰作用的阻断机制和阻断技术