直接致癌物(direct carcinogen)不需在体内经过代谢活化就能直接诱发肿瘤的物质。数量较少，一般多为烷化剂，化学性质活泼，在环境下易被分解多在体内能释放出亲电子物，同生物大分子受体结合。如芥子气、氮芥、环磷酰胺、溶肉瘤素和铬酸盐、羰苯镍、亚砷酸钠、石棉、亚硝基脲、亚硝基胍、二氯甲醚等。
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