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環境激素

環境激素

環境激素系指外因性干擾生物體內分泌的化學物質,這些物質可模擬體內的天然荷爾蒙,與荷爾蒙的受體結合,影響本來身體內荷爾蒙的量,以及使身體產生對體內荷爾蒙的過度作用;或直接刺激,或抑制內分泌系統,使內分泌系統失調,進而阻礙生殖、發育等機能,甚至有引發惡性腫瘤與生物絕種的危害。

概述


“環境激素”一詞,最早見於1996年由美國記者戴安·達瑪諾斯所著的《Our Stolen Future》一書,引起了美、歐、日等發達地區和國家對環境激素問題的重視和研究。歐洲環境毒理和化學學會(SETAC)1998年年會將環境激素定為大會的重要主題,環境激素迅速成為國際研究的新熱點。
環境激素是指環境中存在的一些能夠像激素一樣影響人體內分泌功能的化學物質的總稱。由於人類的生產和生活活動而釋放到周圍環境中,對人體和動物體內的正常激素功能施加影響,從而影響內分泌系統的化學物質,又被稱為環境荷爾蒙或環境內分泌干擾物。此類物質具有很弱的激素樣作用,可能影響到包括人類在內的各種生物的生殖功能、生殖器腫瘤、免疫系統和神經系統
如塑料添加劑中的鄰苯二甲酐類、潤滑油添加劑中的乙二酸、為防止貝類附著船體的三丌錫、三苯錫等塗料,農藥中的DDT、氯丹以及苯乙烯、二惡英等,各種產業與垃圾焚燒中出現的物質。

由來


在正常情況下,人和其他生物能根據自身各個生長階段的需要合成各種代謝調節物質,即內分泌激素。正是因為有了它,自然界中的生物才得以進行正常的新陳代謝,世代相傳。然而,近些年來,人類不斷發現一些存在於生物機體之外的、具有與人和生物內分泌激素作用類似的物質,有時能引起生物內分泌紊亂,就將之稱為環境激素,又稱環境荷爾蒙。
20世紀30年代,當時人們採用人工合成的方法生產雌性激素(DES),用作藥品。這種合成雌性激素在誕生的同時就被指出有導致惡性腫瘤的危險。近70年來,隨著工業的發展,大量環境激素在製藥、塑料製品添加劑生產、除草劑的使用和垃圾處理等過程中不斷釋放,對生態環境造成了巨大危害。環境激素不易分解,可在食物鏈中循環,又可隨風飄散,因此,不管其原生地在哪裡,都會形成區域性或全球性的威脅。讓歐洲人聞之色變的二惡英,就是環境激素中的一種。
農藥,為了加快蔬菜水果的生長周期,種植者不惜施加一定濃度的“催熟劑”,如乙烯利脫落酸等;
激素飼料,在畜牧業和漁業的生產中,養殖者為了使魚蝦類和家禽類快速生長,向飼料中添加“催生劑”;
化妝品,市面一些聲稱能讓皮膚變得細膩光滑的美容保健品中,有些加入了違禁雌激素;
工業生產,很多物質在生產過程中所產生的“三廢”都含有大量的環境激素,如含有烷基苯酚類的表面活性劑、塑料黏合劑以及潤滑油等物質的生產等。

對人類危害


環境激素
環境激素
環境激素對人體的危害,主要表現為含有這種激素成分的物質,被人食用或使用后產生的不良反應。比如化妝品、洗浴劑、洗滌劑、瓜果、蔬菜、肉類、食品等當中的環境激素進入人體時,會讓人體的內分泌系統誤認為是天然荷爾蒙,而加以吸收,佔據了在人體細胞中正常荷爾蒙的位置,從而引發內分泌紊亂,造成人體正常激素調節失常。表現為人類生殖機能的低下,男性精子減少四分之一到一半;女性子宮內膜症及不孕症者增加。免疫系統失調及癌症的好發性-乳癌、肺癌、肝癌、睪丸癌及血癌,母親傳給子女下一代學習障礙,及行動異常妊娠中婦女服用流產防止劑DES,發現會造成膣癌,據保守估計,約有600萬人曾經服用。
多數環境激素也屬於“持久性有機污染物”(POPs),在環境中十分穩定而難以分解,因此可存在甚長的時間,不易清除。持久性有機污染物由於具有毒性、難降解與生物累積性,加上可怕的蚱蜢跳效應(又稱為蚱蜢效應,Grasshopper Effect)增強其傳遞性。部分污染物質在氣溫高時易揮發進入大氣,經由風吹而移入低溫區,然後凝集或藉由降雨返回地表,當氣溫再度升高時,污染物又會進入大氣當中,如此周而復始反覆在大氣中蒸發、遷移與沉降,藉由空氣、水和吸附物的攜帶,可傳遞至遠離污染源排放的地點污染其它乾淨的區域。這就是為什麼即便是南北極地區純凈而無污染源的生物棲息地也難以倖免於人造污染物質的干擾。於是受害野生動物提高了畸胎、腫瘤、免疫功能下降、生殖障礙等發生機率。已對於近代生態保育造成更多的難題;例如透過食物鏈放大與生物體轉化后的環境激素,其可能對於生態系統與我們自己的健康有更大的殺傷力,有越來越多的汞進入到海水當中,而海洋淺水域可見光區的海藻,在其死亡下沉入深層海域以後,沉澱的藻類殘體在微生物分解過程中會進一步和海水中的汞成分產生交互作用,並生成甲基汞。甲基汞可透過食物鏈和生物累積的過程不斷地在生物族群中放大,海洋生態系統中越高的消費者階層,體內就累積越高的甲基汞,而捕食海鮮的人類將是最高的消費者族群。甲基汞同樣可被人體消化道吸收,加上它可溶於脂質,並可輕易地穿越血腦屏障胎盤,因此對人體的殺傷。而另一重要例子則為有機錫,近代船舶工業時常運用有機錫物質(如Tributyltin)於船舶底部的抗生物附著塗料,而目前已知這類物質正累積于海洋生態環境中,已造成部分牡蠣等貝類的性別錯亂,同時也損及到其它海洋生物的健康,破壞海洋生態。
中國醫療保健國際交流促進會健康飲用水專家李復興教授指出,許多除草劑、殺蟲劑、醫用藥物和重金屬等都屬於環境激素,某些防腐劑、增塑劑、洗滌劑、芳香劑、塗料染料、化妝品材料等也含有一些環境激素。它們會通過空氣、食品和水等途徑進入人體。

對動物影響


環保組織綠色和平在近一年的調查中發現,NIKE等品牌供應商向河流中排放的污水含環境激素壬基酚。
環保組織綠色和平在近一年的調查中發現,NIKE等品牌供應商向河流中排放的污水含環境激素壬基酚。
由農藥直接造成鳥類的災害最明顯的就是蛋殼變薄的現象。DDT禁用以後,蛋殼薄化現象稍微緩和,部份鳥類的數量反有增加的傾向,但是近來又發現有機農藥及工業化學物質等環境荷爾蒙,造成鳥類孵化個體的生殖器官異形、骨胳異常、甲狀腺功能異常、雌雄同體的魚,還有一些動物的雙性化,雄的個體數大量減少,以致二隻雌的共同養育下一代,且雌的雄性化,雄性生殖器短小化等現象。

物質種類


含有環境激素的化學合成物,就在人們身邊,在日常生活中比比皆是,威脅你我健康。首推是焚燒垃圾中排出大量劇毒物質的二惡英等;其次是造雌性激素的避孕藥劑;三是人類生產、生活中釋放的化學物質。如“農藥DDT、洗凈劑、洗滌劑、化妝品、稀釋劑、發泡劑、林木保護劑、塑料製品食品中的某些添加劑、金屬罐頭盒內的金屬防腐膜、用聚苯乙稀製造的速食麵食、兒童用的橡皮奶嘴、電器中的多氯聯苯、電磁波污染、汽車尾氣等等。此外還有人們不良的生活陋習如吸煙、酗酒、常洗桑拿、性病、婚前性行為以及濫用激素治療和濫用含有激素的保健藥品等。
常見的環境荷爾蒙包括有機錫、二乙基人造雌性激素、多溴聯苯醚(PBDEs)、六溴環十二烷(hexabromocyclododecane,HBCD)、二惡英(dioxin)、雙酚A(Bisphenol A)與其衍生物、多氯聯苯(Polychlorinated biphenyls ,PCB)、烷基酚聚氧乙烯醚(APE)、壬基酚(Nonyl phenol,NP)等,另外有研究指出環境污染物中的鎘 (Cd)、鉛 (Pb)和汞 (Hg)等重金屬產物亦為可疑的內分泌干擾物。
人工合成雌激素。人工合成的雌激素義分為與天然雌激素類似的類固醇衍生物和結構簡單的同型物。這些結構簡單的同型物通常用於避孕藥或促進動植物生長的藥物使用。其中17α-乙炔基雌二醇(EE2)便是其代表,類似的還有己烷雌酚、炔雌醚等口服避孕藥和一些同化激素
真菌性雌激素。真菌性雌激素可由環境中的黴菌毒素產生,以玉米赤霉烯酮為代表,可以合成玉米赤霉醇,可用於家畜的生長激素。如果植物受到此真菌的感染,其體內雌激素水平將會升高。如果進入人類體內,結合雌激素受體,便可發生基因轉錄,產生雌激素效應。

特徵


(1)延遲性:生物在胚胎、幼年時所造成造成的影響到成年和晚年才顯露出來;
(2)時段性:不同生長階段對生物個體會造成不同方式的影響與後果;
(3)複雜性:不同劑量、不同暴露方式對不同器官可能造成不同影響,其毒性有時有協同或拮抗作用;
(4)環境激素的去除比較困難。主要原因是:
①環境激素分佈廣且很難降解,最長的能在環境中保持幾十年至上百年,化學結構穩定,又不易生物降解,具有很高的環境滯留性。
②無論存在於空氣、水還是土壤中,都能吸附於顆粒上,藉助於食物鏈不斷富集,對生態環境造成危害。
③環境激素具有高親脂性或脂溶性,通過食物鏈富集於動物和人類的脂肪和乳汁中,並可通過胎盤傳遞到胎兒或通過母乳傳遞到嬰兒。

作用機制


在正常情況下,生物機體的功能受控於內分泌系統、免疫系統、神經系統,而每個系統都是通過微量的激素保持機體的平衡。一方面由大腦中的丘腦松果體、腦垂體,咽部的甲狀腺甲狀旁腺,腎臟的腎上腺、胰腺、胸腺、性腺(卵巢、巢)分泌出的激素通過各種指令傳送到各個臟器;另一方面激素還具有在輸送時適當調整分泌量的反饋機能,這個系統可以在激素分泌過量時進行控制,過少時促進分泌,將正常的傳導線路逆向傳導,即靶器官一各分泌腺一腦垂體一丘腦。
當環境激素進入生物體后,儘管其本身是外源的,但某些環境激素的分子結構卻與正常激素的相似,與正常分泌的激素競爭性地結合細胞中的激素受體,並與激素產生同樣作用。當靶器官將這種偽裝的激素誤認為是正常激素時,通過級聯量大的途徑輸送信號,或是抑制激素的過剩分泌,或是促進激素分泌。由於這是受假情報的誤導分泌激素,故無法保持機體的正常分泌而不可避免地發生異常。例如,殺菌利是一種殺菌除草劑,殺菌利可抑制雄激素與已轉染到COS細胞的人雄激素受體結合。
直接通過細胞膜侵入細胞內而不通過受體的環境激素,可以認為它與脂溶性物質的類固醇激素起同樣的作用。即先與細胞內或細胞核內的受體(激素受納器)結合,形成激素和受體的複合體:這一複合體發生活化后,激活DNA的功能,通過轉錄翻譯合成蛋白質,並以這種蛋白質為原料製造激素。這樣,環境激素完全偽裝成可以隨意命令製造蛋白質的類固醇激素,與受體結合,造成內分泌系統紊亂。例如,DDT和已乙烯酚的化學結構雖與雌激素不同,卻可與胞質中的雌激素受體結合,導致生殖器官功能損傷和腫瘤發生。
因此,環境激素的內分泌干擾機制,可用對內分泌系統的以下過程產生干擾作用來描述:激素合成異常;激素保存和釋放異常;激素的輸送異常;激素的清除異常;對受體的識別和受體的結合異常;與受體結合后信號傳導過程異常。

簡介

DEHP
DEHP
DEHP是di(2-ethylhexyl)phthalate的縮寫,它是人工合成的化學物質,添加在塑膠中增加彈性。這種化學物質又稱為太酸二丁酯(或鄰-苯二甲酸二辛酯) (dioctylphthatlate; DOP)或太碳酸二乙基己基酯[bis(2-ethylhexyl)phthalate; BEHP]。(注意:di-n-octylphthalate是另外一種化學物質)。DEHP的商品名有Platinol DOP、Octoil、Silicol 150、Bisoflex 81及Eviplast 80。DEHP是一種無色的液體而且幾乎沒有任何味道。它不容易蒸發,即使在製造源附近的空氣中,含量也都相當的少。它很容易溶解在汽油和油漆去除劑等物質中,在油類物質中皆比在水中來的容易溶解。雖然一般的塑膠物品通常都可發現少量DEHP的存在,特別是DEHP在乙烯的含量可高達40%。而一般的塑膠物品例如雨衣、鞋類、室內裝潢材質、皮革類仿製品、防水手套、桌布、浴室的窗窗帘包裝食物的材料、地板瓷磚,以及小孩子的玩具都可發現DEHP的存在。

傳遞途徑

DEHP會在塑膠製造添加時釋放至空氣中,或燃燒塑膠過程中釋放。當DEHP釋放到土壤時,它會附著在土壤上,並不會散落到很遠的地方,當DEHP隨著水排放出來時,它會慢慢地溶於地下水或地表水中,這種過程會一直持續很多年直到DEHP慢慢從環境中消失。當氧氣存在時,在水和土壤中的DEHP會被微生物分解成二氧化碳及結構較為簡單的化合物。在含氧量極低的地方譬如土壤深部、湖泊或河川底部,DEHP不容易分解掉。
人體接觸到DEHP通常介借飲食、水及空氣接觸或呼吸,但仍以食入為主。DEHP在加工過程中或是包材應用於儲存食物時,溶出殘留在食物中。國內由於飲食習慣與國外不同,且加工包裝技術亦不同於國外,均會造成DEHP的暴露含量比較高。其它的塑膠醫療製品也會釋出,用來給予液體或藥物所使用的管子也會將DEHP傳給病人。洗腎使用的塑膠管經常含有DEHP,也會將DEHP帶進病人的血液中。DEHP也會經由呼吸器的塑膠管進入肺部。都市發現飲水中含有0.04-30 ppb的DEHP,平均一天中會經水攝取到0.02 mg DEHP。如果飲用的是靠近垃圾掩埋場或廢棄物處理場附近的飲用水,可能會接觸到比平均值還高的DEHP。在剛漆完油漆的房間或是最近才裝好地板的屋子,室內空氣比室外空氣含有更多的DEHP。

危害

國際癌症研究中心(IARC)將DEHP劃分為第三類致癌物,即動物可疑致癌物,而非人類致癌物。因為目前只有動物試驗的結果表明,DEHP可能具有致癌性,迄今尚無人體流行病學資料。DEHP可促進肝癌和腎腫瘤的發展,但未發現它具有單獨誘導腫瘤發生的作用。DEHP喂餵食鼠后,可致大鼠不育,尤其是對雄性大鼠睾丸可造成不可逆的損傷,進而導致胎鼠畸形或死胎。這種環境荷爾蒙為干擾生物體內分泌之化學物質,形成假性荷爾蒙,傳送假性化學訊號,並影響本身體內荷爾蒙含量,進而干擾內分泌之原本機制,可能阻害生物體生殖機能或引發惡性腫瘤,對懷孕期胚胎或成長初期影響頗大。

環保研究


研究歷程

環境激素的研究
環境激素的研究
1972年,WHO(世界衛生組織)對“有激素作用的化學物質”進行了研究總結,指出了化學物質的激素作用。1995年,美國政府設立了環境激素工作組,並於1996年建立了食品中內環境激素的篩選方法。同期,日本通產省成立“外因性物質的激素作用的調查研究委員會”,接著厚生省著手於研究環境激素問題,並對已有的化學物質進行篩選毒性測試。1998年美國環保署分四組對86000種物質進行篩選,以進行影響分析。OECD(經濟合作開發組織)提出今後工作的主要目的之一是開發檢測環境激素物質的檢測技術並協調各國的活動。
近幾年,在美國學術界又有荷爾蒙活性物(Hormonally Active Agents,簡稱HAAs)的稱呼。其中內分泌干擾物質的範圍亦包括部分實驗室所刻意製造出來的化學物質或是醫界用以模擬代替生物激素的合成物(1950年代以後醫學界開始有越來越多的人工合成藥物可以仿造天然激素的功能,如口服避孕藥)、動物體激素(如畜牧業與水產養殖業為了大幅增高產量所使用的雌激素和生長素)、植物型雌性激素(如大豆異黃酮黃酮類化合物)、農藥(如DDT)以及化工業製品(如人造樹脂、合成樹脂、界面活性劑、塑料原料)等化學物質。
約當在同一時間,日本也發現許多因為受到環境激素干擾而產生的疾病問題,於是日本的環保學界也開始聚焦於這類化學物質的研究。他們對於環境激素有另一項名稱:環境荷爾蒙(Environmental hormone)。環境荷爾蒙是日本橫濱市立大學井口泰泉教授等人所創的名詞,日文名稱為“環境ホルモン”。國際學術界針對這類化學物質還有環境內分泌干擾物質(Environmental Endocrine Disrupting Chemicals)、內分泌干擾素(Endocrine disruptor)以及內分泌干擾物質(Endocrine Disrupting Chemicals)、第三類損害物、環境雌性素、環境干擾物等稱呼,依習慣與操作定義而有所不同。這類物質在英文早期文獻中被稱為Endocrine disruptor,但現今英語國家多以Endocrine Disrupting Chemicals統稱,或簡稱EDCs。

控制治理方法

環境激素物質常常通過廢水、廢氣和固體廢物直接排放進人土壤、大氣、水體,人類則通過直接呼吸、飲水及食物鏈吸收積存,從而危害人體健康。對這些工業造成的環境激素污染的治理,首先仍然是嚴格要求達標排放。對已經造成的污染除可以運用水解、光分解、氧化一還原等方法降解外,還可運用生物技術進行環境修復。
自然界中存在著各種各樣的微生物,只要選擇適當的微生物種源,創造和保持最適的環境條件,幾乎所有的有機物都能找到使之降解或轉化的微生物。實際情況中,含有環境激素的環境體系往往十分複雜,僅僅使用單一菌種通常難以奏效,必須依靠兩種或更多種微生物的協同作用,才能使環境激素降解和轉化。為此,從環境中分離篩選環境激素的高效降解菌種時,要注意混合菌群的培養,構建多種微生物共生的降解體系是十分重要的。此外,運用分子生物學技術,採用細胞融合手段將多種降解性質粒轉入同一宿主微生物中高效表達,構建出具有廣譜降解能力的基因工程菌也是一個重要的研究方向。基因工程菌的構建可大大拓展講解範圍,突破講解極限。許多農藥類環境激素都可採用基因工程菌降解去除。

減少途徑


魚體中檢測出環境激素
魚體中檢測出環境激素
環境激素幾乎無處不在,要徹底杜絕它不太可能。這就意味著人類已經別無選擇,唯有盡量減少向環境中釋放環境激素等有害化學物質,加強對人工合成化學物質從生產到應用的管理,停用或替代目前正在使用的包括殺蟲劑、塑料添加劑等在內的環境激素。
1.盡量減少使用一次性用品。
因為垃圾(特別是廢舊塑料製品垃圾)焚燒能產生大量二惡英,釋放大量環境激素,所以應儘可能減少使用一次性用品,如一次性飯盒、一次性衛生用品、一次性嬰兒尿布等。
2.在日常生活中盡量使用布袋。
塑料袋不僅增加垃圾數量、佔用耕地、污染土壤和地下水,更為嚴重的是它在自然界中上百年不能降解,若進行焚燒,又會產生二惡英等有毒氣體。
3.選用大瓶、大袋包裝的食品。
商品的過分包裝,加重了自然界的生態負擔和消費者的經濟負擔。據統計,在工業化國家,包裝廢棄物幾乎占家庭垃圾的一半。在日常生活中選用大瓶、大袋包裝的食品,可減少包裝的浪費和對環境的污染。
4.不用聚氯乙烯塑料容器在微波爐中加熱。
因為聚氯乙烯塑料製品中添加的增塑劑鄰苯二甲酸酯類化合物是一種環境激素,而它可能在高溫中滲出。
5.不用不合格的塑料奶瓶。
在聚碳酸酯製成的奶瓶中倒入開水后,雙酚A會溶出。
6.不用泡沫塑料容器泡速食麵。
速食麵容器90%以上採用聚苯乙烯泡沫塑料,而原料苯乙烯是一種致癌的環境激素類物質。在這類容器中倒入開水后,苯乙烯會溶出。
7.多用肥皂,少用洗滌劑。
肥皂是天然原料脂肪加上鹼製成的,使用後排放出去,很快就可由微生物分解。而洗滌劑成分複雜,多含有各種苯酚類有機物,是重要的激素來源,它的使用特別是含磷洗滌劑的使用,是水體富營養化的罪魁禍首之一。
8.少用室內殺蟲劑。
殺蟲劑是環境激素的一種,它因毒性、高殘留性在生物圈中循環,破壞生態平衡,損害人的神經系統,誘發多種病變,是人類健康的重大隱患。特別是在密閉的室內,殺蟲劑會富集和殘留,濃度越來越大,嚴重損害居住者健康。
9.簡化房屋裝修。
裝修房屋不僅浪費大量資源,而且還為健康帶來隱患。氡氣存在於建築材料中,可誘發肺癌。石棉是強致癌物質,存在於耐火材料、絕緣材料、水泥製品中。傢具黏合劑中的甲醛可引起皮膚過敏,刺激眼睛和呼吸道,並具有致癌和致畸作用。苯等揮發性有機物存在於裝修材料、油漆和有機溶劑中,多具有較大的刺激性和毒性,能引起頭痛、過敏、肝臟受損。甲醛、苯等物質可釋放環境激素,危害人體健康。
10. 回收廢舊電池。
電池中含有鎘、鉛、鋅、汞等,電池腐爛后,有毒金屬滲入土壤、水體中,通過食物鏈進入植物、動物,最後進入人體內,可導致嚴重的疾病。為防治電池對環境的污染,請將電池收集到一起,到一定數量后,送到指定地點統一處理,以減少對環境的危害。
11. 減少農藥的使用量。
農藥作為環境激素的重要物質,在植物體內富集或殘留於植物表面,通過植物、昆蟲、魚類及氣-水流通的作用,轉化和富集。一方面,害蟲產生了抗藥性,使農藥的需求量日益增加;另一方面,益蟲、益鳥被殺,生態失衡,造成新的、更多的蟲害。此外,農藥還可通過各種渠道進入人體,引起慢性中毒,有些農藥,甚至還有遺傳毒性。因此,我們應盡量減少農藥的使用,同時推廣高效低毒、對環境影響小的新型農藥。
12. 避免食用近海魚。
海水中含有各類化學物質,尤其是近海受到有害物質污染的概率更大。隨著食物鏈濃縮、富集和放大,人食用近海魚后,受到環境激素污染的概率也會增大。
13. 消費肉類要適度。
禽畜的飼料中含有大量激素類物質,不要過度食用禽畜肉。
14. 多食用穀物和黃綠葉菜。
據研究,多食用穀物和黃綠葉菜,如糙米、小米、黃米、蕎麥、菠菜、蘿蔔、白菜等,有利於化學毒物從體內排出;飲茶有助於將體內的環境激素排出體外。