【资料】形态砷及其原子吸收光谱法测定（共15讲)

形态砷及其原子吸收光谱法测定（2）
——急性砷中毒


急性砷中毒大部分是经口摄取无机砷造成的，对人的半致死量（LD50）从过去事故和自杀事例中推测约为2~3mg/kg（成人为100-300 mg）。急性中毒的发病症状，与摄取的砷的物理性有关，摄取结晶时，在肠道内的溶解时间需数小时 ，而摄取溶解的砷时则5-10分钟后出现腹痛、腹泻等消化器官的病状，2~3天后消失。多量摄取结晶性砷时，在腹部单纯X射线摄影中由于砷具有半金属的特性，是X射线非透射性物质，可以进行观察。在重急性砷中毒和致死的病例中由于砷促使末梢血管扩张，产生血压急剧下降，导致休克状态。

急性中毒的治疗药中British-Anti-Lewisite(BAL)有效，最好是一日内使用。大量的输液由于在控制血压的同时，还可促进砷的尿中排泄是有益的方法。之后的症状，依据摄取的砷量而发病；出现心电图异常（QT波延长、T波下降）、咽喉部干燥感、白血球减少、皮疹（特别是汗较多的各部位）等。肝功能损害（GOT、GPT值上升，还有g-GTP值无变化）数日后出现，此后，重患者的指甲由于指甲成长受阻，出现白线（错位线）。无机砷的急性中毒中未见中枢神经的伤害。

胂（砷化氢）是无色有蒜味的气体状物质。胂中毒时由于破坏血液的血红蛋白，出现赤褐色的血红蛋白尿，甚至会因急性肾衰竭而死亡。重患者必须进行换血和血液透析等治疗。使用BAL的螯合剂治疗无效。

吸入或误服砷化合物，首先要催吐，洗胃，清泻，除去肠胃中残存的毒物，然后及时进行解毒剂注射，如二巯丙醇、二巯基丙磺酸钠、二巯丁二钠等，对症治疗。

形态砷及其原子吸收光谱法测定（3）
——慢性砷中毒


慢性砷中毒在健康伤害方面有两大问题，作为一般毒性的在掌心和脚心产生的角化症，因角化症的疼痛防碍患者生活和劳动，并被他人认为是“懒病”而精神上受打击。其次是砷的致癌性。

慢性砷中毒的发病症状取决于暴露量。美国环境保护部（US-EPA）对慢性砷中毒的最小影响量（Lowest Observed Adverse Effect level: LOAEL）定为700-1400mg/day（体重70kg者），无作用量（No Observed Adverse Effect Level: NOAEL）定为0.8mg/kg/day (70kg体重为56mg/day)。

一天的无机砷暴露量约0.5mg时，数年连续暴露 而发病，主要的症状是腹部、躯干部产生色素沉着和色素脱落，接着手掌和脚心出现角化症（5~6年），可是，一天的暴露量高至3~5mg时，未出现阶段性的症状，在色素沉着和色素脱色素的同时期发生角化症。慢性砷中毒患者中在无机砷的暴露中和暴露经历者中，经过约30年的患者群中也出现博温氏病（癌前皮炎）和皮肤癌的发病。虽然不象皮肤伤害那样一律发病，但也能观察到末稍神经炎和循环器官障碍等。

砷慢性中毒的主要症状为：

² 皮肤伤害：色素沉着・脱失、掌蟅角化；

² Bowen病（皮肤癌的一种）、皮肤癌。发生癌变的潜伏期为30-50年；

² 末梢神经伤害、循环器官伤害、免疫机能下降；

² 胎儿和哺乳期砷暴露，造成中枢神经伤害：智力低下，听力差。

形态砷及其原子吸收光谱法测定（4）
——砷暴露和致癌性


国际癌症研究机构（IARC）评价中肯定的致癌性有两种情况，首先是长期饮用被无机砷污染的井水的人和使用含砷药品的人患皮肤癌，再就是，高浓度职业性无机砷暴露者患呼吸器官癌。

一般无机砷致癌的潜伏期约在30年以上。现实中，在智利，无机砷暴露开始于1960年代，现在观察到皮肤癌和肺癌频繁发生）。亚洲和中南美各国砷暴露期间几乎不满30年，今后，经过5到10年就有可能发生致癌性急剧扩大的危险。在这样的背景下，开始强烈地认识到为减轻在慢性砷中毒发生区域的致癌性制定预防和改善计划的必要性。

形态砷及其原子吸收光谱法测定（5）
——慢性砷中毒的地域分布


慢性砷中毒近年发生人数统计：

美国，5人以下；欧洲，0人；日本，0人；印度，3000万人以上；中国，300万人以上；墨西哥，30万人以上。中国大规模发生地域为内蒙古自治区和山西省，砷暴露人口达300万人，平均砷暴露量：1 mg/day。

形态砷及其原子吸收光谱法测定（6）
——各种形态砷的来源分析


（1）自然活动产生的砷

形态砷及其原子吸收光谱法测定（7）
——来自环境的砷污染


过去，砷化合物造成的健康伤害是由于职业性暴露、食品污染、药品、自杀、他杀等等原因引起的。近年来，环境性的慢性砷中毒在印度、孟加拉、中国、泰国、墨西哥、智利、阿根廷都有发生，最近在尼伯尔、越南、柬埔寨也有发生，已成为以亚洲和中南美等国家的严重社会问题。

慢性砷中毒的发生原因是从20-30年前开始地下水（井水）受到来自自然界的无机砷的污染。在智利和泰国，与开矿作业造成的砷污染有很大的关系。这些国家的慢性砷中毒患者，包括潜在的患者总数估计超过5000万人，其中印度、孟加拉（4000万人以上）、中国（200-300万人）受害最深。也就是说，环境性砷暴露造成的慢性砷中毒正以人类从未经历过的规模发生，但是，尚未见到当事国和国际机关采取有效措施，受害仍处于逐年增加的趋势。

地下水的无机砷污染的原因很复杂，砷供应源原本是岩浆，从因太古时代火山活动而产生的含有砷的岩盘中熔出的无机砷污染地下水和地表水。另一方面，类似化石燃料的生成，含砷的海洋生物的堆积物也是原因之一。无论哪种情况，饮用在含有无机砷的地层挖掘出的井水的人成为受害者。在中国贵州省使用砷含量高的煤。由于他们习惯使用煤进行家庭取暖，因此，室内受到无机砷污染。另外，由于有在火炉上烘烤玉米和辣椒的习惯，造成农作物的有机砷污染。这样因无机砷经气管和经口的暴露产生的慢性砷中毒患者约有20万人。

形态砷及其原子吸收光谱法测定（8）

1 来自医药
过去，将多种无机和有机砷化合物合成，用于治疗梅素、感染病、寄生虫等药品及强壮剂等。现今，三氧化二砷对癌细胞的过敏毒性作用受到注目，在美国和中国用于治疗急性白血病（APL：急性前骨髓球性白血病），并取得成果。最近，我国部分医疗机构也已开始临床试验。此外，硫化砷（雄黄）自古以来就用于东方医学，被各国采用，有关于长期使用者的慢性砷中毒和死亡事例的报告。

2 来自农药
砷化合物从中世纪欧州至今一直是用作他杀、自杀的具有代表性的毒物，著名的有三氧化二砷（亚砷酸：As2O3）。三氧化二砷是炼铜或有色金属精炼时的副产品，多用于农药（砷酸铅、砷酸钙）、除草剂、枯叶剂（二甲胂酸；二甲基次胂酸）、木材防腐剂（CCA；铜、铬砷合剂）等的原料。各国在1960年代禁止使用砷农药，但是仍在葡萄园、果园中使用过。除草剂用于果园除草、枯叶剂在棉花收获期使用。为驱除白蚁，CCA长期作为木材防腐剂，用于房屋的地基、电线杆、铁道枕木等，现在，对这些废弃的木材进行焚烧处理，有可能造成大气污染和土壤污染。

形态砷及其原子吸收光谱法测定（9）
——来自工业的砷污染


近年来，工业界对砷化合物的需求有增无减，半导体工业和液晶玻璃工业都使用。

半导体工业对砷化合物的需要有两种倾向，一是用以砷化镓（GaAs）和砷化铟（InAs）为主体的III族-V族化合物半导体。这些砷类半导体物质用在光通信的电子装置上。对人产生的生物影响是存在制造过程（晶块和晶片制造）中的职业性暴露，另外，在对使用这类半导体的产品的废弃物进行处理作业中也伴随着危险。在现实中，发生过由于GaAs在酸作用下形成的胂（砷化氢）所引起急性中毒。另外，硅半导体制造中作为掺杂剂添加砷是不可缺少的。

胂与无机砷化合物的毒性不同，溶血毒是其特征，由于强毒性，工业界在摸索向有机砷的转换。在液晶玻璃工业中虽不太清楚是否使用砷，但是，为增强玻璃的透明度（除气泡剂）需添加不足1%的三氧化二砷。在发展中国家中职业性砷暴露问题，存在于古老型工业诸如炼铜厂和有色金属冶炼厂的工人们当中，慢性砷中毒仍有发生。

形态砷及其原子吸收光谱法测定（10）
——砷的种类在人体中的代谢与转换机制


无机砷和甲基砷化合物被消化道和呼吸器官吸收，消化道的砷化合物的吸收率高达90%，另一方面，呼吸器官的吸收受砷化合物的溶解性和粒子大小的影响。虽然很少经皮肤吸收砷，但是皮肤吸收胂和三氯化砷。

砷的种类在人体中的代谢与转换机制如下图所示：