砷对人体的危害及处理方法

砷对人体的危害及处理方法

砷是地壳的组成成分之一,多以化合物的形式存在。砷在地壳中的自然分布不均匀,砷矿物常与其他有色金属(锡、铅、锌等)矿床共同伴生。伴随这些金属矿物的开采、选矿、冶炼以及砷矿物的自然风化,砷以原矿或砷的氧化物的形式逸散到周围环境中,对大气、水体、农作物等造成污染。人体摄入被砷污染的食品或吸入砷烟尘,除了导致急慢性砷中毒外,还可使多种癌症发病率上升。1979年,国际癌症研究中心(IARC)确认无机砷是人类皮肤及肺的致癌物。砷污染对人体健康造成损害的同时,也给国民经济带来很大的损失。

一、砷的性质及来源

1.砷的化学性质和用途

砷为有毒元素,原子序数为33。砷可以表现出多种价态,最常见的是-3、+3和+5价。砷有两种放射性核素76As和77As，它们的半衰期分别为26.7小时和39.0小时。

固态单质砷的结构为三角形，气态砷的分子实际上是由4个砷原子构成的正四方体结构。As4加热到800℃时开始分解,到1750℃时全部分解为As2。

固态砷的密度为57.8gcm3,熔点817℃,616℃砷开始升华。砷有黄、灰、黑三种同素异形体,,在普通温度下稳定的结构是灰砷。灰砷是脆的晶体,能传热、导电。灰砷在空气中不易氧化,但加热到400℃时被氧化成三氧化二砷,灰砷气体很快冷却可得黄砷,黄砷是淡黄色的晶体,能溶于二硫化碳。黄砷不稳定,加热即可变成灰砷,在空气中被氧化成As4O6,同时发出冷光。黑砷是灰砷和黄砷的中间体,砷蒸汽慢慢地凝结即成黑砷,黑砷是无定形的,270℃以上单向地变成灰砷。

砷元素燃烧具有浅蓝色火焰并生成浓密的白色三氧化二砷烟雾。砷可与卤族元素、浓硝酸、热浓盐酸、热浓硫酸反应。自然环境中单质砷很少存在,常以砷化氢、砷的氧化物、硫化物等状态存在。

三氧化二砷又名亚砷酐,俗称砒霜或白砒,有剧毒,是人类最早使用的毒药或杀虫剂之一。亚砷酸有正亚砷酸H3AsO3和偏亚砷酸HAsO2,但都不存在,只能得到其盐类,亚砷酸盐常用作杀虫剂、除草剂以及用来保存生皮等。醋酸亚砷酸铜俗称巴黎绿,为深绿色粉末,在水中能水解,在空气中受二氧化碳作用生成亚砷酸,巴黎绿除用作颜料外,农业上可作杀虫剂,工业上用来制作船底防污油漆和木材防腐

剂。

五氧化二砷又称砷酐,白色无定形固体,有剧毒,密度4.086gml,315℃分解为三氧化二砷和氧。在空气中潮解,溶于水成砷酸,也溶于乙醇,砷酸主要用来制取砷酸钙、砷酸铅等杀虫剂,也可用于制造玻璃等。砷的卤化物中最主要的化合物是AsCl3,AsCl3是黄色油状液体,溶于水并水解,AsCl3极易溶于乙醇和乙醚中,常用作瓷器的上光剂和合成有机砷药剂的原料。三碘化砷常用作化学试剂和防腐剂。砷的有机化合物主要用作药品、农药等,有的化合物则发展成为化学武器,如路易氏毒气CH3CH=CHAsCl2等。

2.环境中的砷及其污染来源

砷在地壳中的平均含量在百分之几的范围内。砷在各种岩石中的含量,分布并不均匀,但大部分岩石中的砷均小于10ppm。在世界各地土壤中的平均含量为5ppm或6ppm,海水中砷的平均浓度为0.003ppm,砷在各海区的分布是不均匀的。一般认为淡水中砷的平均浓度为1.5～2.0ppb,未受污染河水中的浓度为1ppb。未污染的山谷和海岸地区大气中砷含量大约为1ngm3,城市中的大气砷含量大约为清洁地区的10倍。砷对环境的污染来源:砷在农药、化工、玻璃、合金等各方面的广泛使用使得工农业生产中每年需要大量的砷元素及其化合物,这就需要有与之相应的大规模开采、冶炼和产品制造,这个过程的每一环节砷都有可能通过排气、排尘和排渣以及最终产品的应用扩散到环境中。此外,由于砷往往与许多有色金属元素伴生在矿石中,因此,这些元素的开发和利用也会使砷扩散开来。据1974年的统计,在美国国内从冶炼厂、农药散布及火力发电厂飞散出来的砷达1.3万吨年。

二、砷对机体的危害

1.砷化合物及其毒性

砷化合物有三价砷和五价砷,其中三价砷化合物比五价砷化合物的毒性大,大约为60倍。最常见的三价砷是三氧化二砷,也就是我们通常所说的砒霜,民间也叫信石,是毒性最强的化合物,人只要口服几毫克就可以中毒,吃60～200mg即可致死。由于每个人的敏感性不一样,中毒量和致死量也有较大的个体差异。二硫化二砷(雄黄)和三硫化砷(雌黄)也都是常见砷的化合物。他们都是黄色固体,故可以作颜料,由于它难溶于水,所以毒性较三氧化二砷弱。

砷化合物毒性强弱主要取决于两个方面,一是砷的化学形态,二是溶解度。As3+毒性很强原因是由于iAs3+与机体中的巯基(-SH)有很强的亲和力,能与含巯基的化合物如辅酶A,胱氨酶及各种带有巯基的蛋白质及酶等结合,形成稳定的螯合物,使许多酶的生物作用受到抑制失去活性,造成代谢障碍而出现中毒,如As2O3。As3+毒性强的另一个原因则是其水中的溶解度很大,易吸收入血,蓄积于人体组织中,由于砷在组织中的排泄很慢,故可以引起蓄积性砷中毒。

（1）急性中毒

急性中毒潜伏期为数分钟至数小时。开始咽喉和口腔有烧灼感,口渴及吞咽困难,口中有金属味,随即有恶心、呕吐,甚至吐出血液和胆汁。阵发性腹疼、腹泻,先为稀便,后出现霍乱症的米泔样便和血便,可引起脱水和休克,重症患者兴奋,躁动不安,谵妄,严重时发生狂躁,最后昏迷以致呼吸循环衰竭而死

（2）慢性中毒

慢性中毒表现为感觉异常,进行性虚弱、眩晕、气短、心悸、食欲不振和呕吐等。此外,还有皮肤角化、颜面,四肢及躯干色素异常(砷原性黑皮症)和白斑症等症状。严重者四肢末端有多发性神经炎或末梢神经炎,可引起神经性疼痛,此外还有慢性结膜炎和流鼻涕等。当砷含量在饮水中超过0.24μg/L(以As计),长期摄入可引起砷中毒。我国台湾省台南地区某地居民,长期饮用含砷达0.24～0.96μg/L 的井水,发现有慢性砷中毒;1983年4月,湖北省江陵县砖瓦厂职工和附近两个生产大队的农民发生砷中毒,中毒人数达1046人。原因是县农药厂向观桥河中排放含砷废水,而观桥河水正是受害者的水源。砷在体内有明显的积蓄性。长期摄入低剂量的砷,有的经过1～2年,有的经过十几年甚至几十年才发病。可是一旦发病,其中毒症状与急性中毒相似。骇人听闻的“森永奶粉砷中毒”事件就是一个有力的例证

2. 砷在人体的代谢过程

砷通过消化道、呼吸道、皮肤粘膜进入人体,经肺、胃肠道、粘膜吸收入血,随血液流动分布于全身各组织器官,主要存在于脑、肺、心、脾、肾、胸腺、前列腺、甲状腺、主动脉、卵巢、子宫、肠壁、肌肉等全身各组织中,其中以皮肤、毛发、指甲中含量最高,部分随尿液流出。因此,测定尿液、毛发、指甲中砷的含量可以反映机体的受累程度。无机砷进入机体后的生物转化过程主要在肝脏中进