元素簡介
元素名稱:砷元素原子量:74.92
元素類型:非金屬
發現人:馬格努斯
發現年代:1250年
發現過程:1250年,羅馬的馬格努斯在由雄黃與肥皂共熱時得到砷。
元素描述:有黃、灰、黑褐三種同素異形體。其中灰色晶體具有金屬性,脆而硬。密度5.727克/厘米3。熔點817℃(28大氣壓),在613℃升華。化合價3和5。第一電離能9.81電子伏特。游離的砷是相當活潑的。在空氣中加熱至約200℃時,有螢光出現,於400℃時,會有一種帶藍色的火焰燃燒,並形成白色的氧化砷煙。游離元素易與氟和氮化合,在加熱情況亦與大多數金屬和非金屬發生反應。不溶於水,溶於硝酸和王水,也能溶解於強鹼,生成砷酸鹽。
元素來源:
主要以硫化物礦形式存在,有雄黃(As4S4)、雌黃(As2S3)、砷黃鐵礦(FeAsS)等。由三氧化二砷用碳還原而製得。
元素用途:
用於製造硬質合金;黃銅中含有微量砷時可以防止脫鋅;砷的化合物可用於殺蟲及醫療。砷和它的可溶性化合物都有毒。
元素輔助資料:
砷在地殼中含量並不大,但是它在自然界中到處都有。砷在地殼中有時以游離狀態存在,不過主要是以硫化物礦的形式存在。無論何種金屬硫化物礦石中都含有一定量砷的硫化物。
生理學原理
砷進入人體內被吸收後,破壞了細胞的氧化還原能力,影響細胞正常代謝,引起組織損害和機體障礙,可直接引起中毒死亡。如果將砷作用於人體局部,最初有刺激症狀,久之出現組織壞死。砷對黏膜具有刺激作用,可直接損害毛細血管。經黏膜(包括陰道)或皮膚吸收的砷及化合物,主要沉積在毛髮、指甲、骨、肝和腎等器官。砷與毛髮、指甲皮膚的角化組織有親和力,無論是慢性砷中毒或急性砷中毒,只要其中毒後尚存活1周以上,便可從毛髮中發現較多含量的砷。主要類型
砷中毒一般都是由口服引起的。砷急性中毒的症狀有兩種類型,即麻痹型和胃腸型。其中尤以胃腸型較為常見。大量砷化物進入體內,可以麻痹中樞神經,出現四肢疼痛性痙攣,意識模糊、譫妄、昏迷、脈搏速弱、血壓下降、呼吸困難,數小時內因毒物抑制中樞神經而死亡。在這種情況下,胃腸道的症狀來不及出現或者症狀很輕微。這就是麻痹型的症狀。在實際生活中這種症狀比較常見。砷中毒呈胃腸型症狀者,在服毒1~2小時,甚至15~30分鐘,即發生劇烈的噁心、嘔吐、腹痛、腹瀉,酷似霍亂或重症胃腸炎,大便也成水樣並帶血,可伴脫水和休克。一般中毒者在一兩天內即可死亡。這是日常生活中常見的砷中毒症狀。此外,吸入砷化氫氣體也可發生急性中毒,其主要表現為溶血。常人服入三氧化二砷0.01~0.05g,即可中毒,出現中毒症狀;服入0.06~0.2g,即可致死;在含砷化氫為1mg/升的空氣中,呼吸5~10分鐘,可發生致命性中毒。
常人接觸砷數周后,即可發生慢性中毒。其症狀表觀為頭痛、失眠、食欲不振、消化不良、體重減輕、多發性神經炎,出現知覺麻痹、運動神經麻癬、視神經萎縮,手掌、足角化層增厚等。
如果進行屍體解剖,則可以見到內臟器官充血、點狀出血極為明顯;心血不凝,顏色深紅色,左心室內膜下點狀出血;小腸內容物為淡黃色稀便或米湯樣液,雜有黃色沉澱物(硫化砷)。遷延幾天死亡的人,心、肝腎等脂肪變性或壞死,有的甚至發展成為急性黃色肝萎縮。
砷能經胎盤轉運。砷在胎兒組織中的含量隨胎齡的增長而增高,足月新生兒骨、肝、皮膚和腦內的濃度水平是7個月死產胎兒的2~4倍。對101名婦女進行研究的結果,臍帶血中砷的濃度水平與母親血液中的濃度水平相同。砷可自乳汁排出。
病因學
砷中毒一般由於套用含砷藥物劑量過大所致,也可由於誤食含砷的毒鼠、滅螺、殺蟲藥,以及被此類殺蟲藥剛噴灑過的瓜果和蔬菜,毒死的禽、畜肉類等。
三氧化二砷(又稱砒霜,紅、白信石等)為中國北方農村常用的拌種、殺滅害蟲藥,毒性很大,其純品外觀和食鹽、糖、麵粉、石膏等相似,可因誤食、誤用引起中毒。
有因飲食被三氧化二砷污染的井水和食物而發生中毒者。母親中毒可導致胎兒及乳兒中毒。有報導服用牛黃解毒片而引起慢性砷中毒的病例,原因是牛黃解毒片裡含有雄黃(主要成分為三硫化二砷)。
臨床表現
口服急性砷中毒早期常見消化道症狀,如口及咽喉部有乾、痛、燒灼、緊縮感,聲嘶、噁心、嘔吐、咽下困難、腹痛和腹瀉等。嘔吐物先是胃內容物及米泔水樣,繼之混有血液、粘液和膽汁,有時雜有未吸收的砷化物小塊;嘔吐物可有蒜樣氣味。重症極似霍亂,開始排大量水樣糞便,以後變為血性,或為米泔水樣混有血絲,很快發生脫水、酸中毒以至休克。同時可有頭痛、眩暈、煩躁、譫妄、中毒性心肌炎、多發性神經炎等。少數有鼻衄及皮膚出血。嚴重病兒可於中毒後24小時至數日發生呼吸、循環、肝、腎等功能衰竭及中樞神經病變,出現呼吸困難、驚厥、昏迷等危重徵象,少數病人可在中毒後20分鐘至48小時內出現休克、甚至死亡,而胃腸道症狀並不顯著。病兒可有血卟啉病發作,尿卟膽原強陽性。
砷化氫中毒常有溶血現象。亞急性中毒時出現多發性神經炎的症狀,四肢感覺異常,先是疼痛、麻木,繼而無力、衰弱,直至完全麻痹或不全麻痹,出現腕垂、足垂及腱反射消失等;或有咽下困難,發音及呼吸障礙。由於血管舒縮功能障礙,有時發生皮膚潮紅或紅斑。慢性中毒患者多表現為衰弱,食欲不振,偶有噁心,嘔吐,便秘或腹瀉等。尚可出現白細胞和血小板減少,貧血,紅細胞和骨髓細胞生成障礙,脫髮,口炎,鼻炎,鼻中隔潰瘍、穿孔,皮膚色素沉著,可有剝脫性皮炎。手掌及足趾皮膚過度角化,指甲失去光澤和平整狀態,變薄且脆,出現白色橫紋,並有肝臟及心肌損害。中毒患者發砷、尿砷和指(趾)甲砷含量增高。口服大量砷的病兒,在作腹部X線檢查時,可發現其胃腸道中有X線不能穿透的物質。
治療措施
經口急性中毒,立即進行催吐,用微溫水或生理鹽水、1%硫代硫酸鈉溶液等洗胃(雖已口服超過6小時或已嘔吐,仍應小心地洗胃。)以後給服新鮮配製的氫氧化鐵解毒劑(12%硫酸亞鐵溶液與20%氧化鎂混懸液,在用前等量混合配製,用時搖勻),使與砷結合成不溶性的砷酸鐵,每5~10分鐘服一匙,直至嘔吐,停止給藥。如無此藥,可給活性炭懸液、牛乳或蛋清水等,再用硫酸鈉或硫酸鎂導瀉。必要時套用血液透析。同時迅速選用特效解毒劑,如二巰基丁二酸鈉,二巰基丙磺酸鈉、二疏基丙醇及青酶胺等(劑量及用法同汞中毒)。靜脈補液促進毒物排泄並糾正水和電解質失衡。對胃腸道症狀,神經炎,驚厥以及肝、腎損害等,都應給予對症治療。如有嚴重溶血,可以換血。腹部及肌肉劇烈疼痛時,可用葡萄糖酸鈣靜脈緩注。
慢性中毒可給青酶胺治療。用藥前收集24小時尿作尿砷定量,若>66.5μmol(50μg),可連續用藥5日,10日後依尿砷下降<66.5μmo1/24小時(50μg/24小時)的快慢,再給1~2個5日療程。也可給予10%硫代硫酸鈉靜脈注射,每日1次,每次10~20mg/kg。其他為對症治療。
急性砷中毒解毒藥選用:①二琉丙磺鈉;②二巰丙醇;③青黴胺。發生腎功能衰竭應及早用血液透析,並可同時套用適量解毒劑,以對腎毒性較小的青黴胺為好,劑量100~200mg,每日2~3次。急性砷化氫引起的嚴重溶血,根據病情可考慮換血,一次換血量約3000ml。換血過程中應注意輸血反應、酸鹼平衡、凝血功能等。
慢性砷中毒的治療:解毒劑套用方法參見慢性汞中毒,此外還可用10%硫代硫酸鈉10ml,靜脈注射,以輔助砷排泄。皮膚或黏膜病損處可用2.5%二巰基丙醇油膏或地塞米鬆軟膏。
控制溶血,及早進行血透及換血療法,解毒藥物的合理套用是搶救成功的關鍵。
1、溶血治療:由於嚴重溶血,血紅蛋白、砷-血紅蛋白複合物與紅細胞碎片可堵塞並毒害腎小管。溶血後貧血又導致腎缺氧,加重了腎的損害。故套用大劑量激素控制溶血,並靜脈補充碳酸氫鈉鹼化尿液,保持尿pH7~8,減輕血紅蛋白對腎小管的阻塞。
2、透析及換血療法:急性砷化氫中毒並發急性腎衰者均需儘快進行透析治療和換血療法。換血療法能排出血液內紅細胞碎片、砷-血紅蛋白複合物、血影細胞等;補充正常紅細胞,改善貧血、缺血、缺氧是砷化氫中毒時的特殊治療方法。換血過程中應密切觀察患者生命體徵的變化,尤其是血壓的變化,如血壓偏低,則應在血壓正常後行換血治療,或先輸血後放血,保證足夠的血容量,密切觀察有無輸血反應。血液透析,1/d,每次透析5h,首次3h。由於患者凝血功能障礙,故透析時應減少肝素劑量;合併消化道出血的患者行無肝素透析,套用全身和局部止血藥。每日觀察尿量、血壓、全身水腫情況,能下床行走的患者應監測體重,以決定透析脫水量,避免發生心力衰竭。注意有無高鉀、低鈉、低鈣、代謝性酸中毒等臨床表現。
3、解毒藥物的合理套用:對於合併急性腎衰的患者,由於砷化氫中毒的解毒藥具有腎毒性,且絡合物不能從尿排出,故應減少用藥劑量,在透析配合下使用。二巰基丙醇肌注後30min,其血濃度達高峰,吸收與解毒於4h內完成,故於透析前4h靜脈推注。中度中毒,6~8 h靜脈推注二巰基丁二鈉1g,並保持尿量>1500ml/d,至尿砷正常為止。
(一)急救 吸入中毒者應迅速離開現場,皮膚污染要立即用大量清水徹底清洗,更換衣服。口服中毒應儘快催吐。洗胃前可給氫氧化鐵,使與砷生成不溶性砷酸鐵,以阻止吸收。徹底洗胃後可給牛奶、蛋清或活性炭吸附。無腹瀉者可給硫酸鈉 20~30g導瀉。
(二)儘快套用足量解毒劑 首選二巰基丙磺酸鈉,成人劑量2.5~5mg/kg,第 l~2天每 4~6h肌注1次,第 3~7天每天l~2次,以後視病情逐步減量。輕症酌情減量。有腎功能損害時慎用或減量使用。也可用二巰基丁二酸鈉每次1.0g,稀釋後緩慢靜脈注射,8~12h後視病情可重複注射1次,以後每天1次,療程同上藥。
(三)對症及支持治療 劇烈嘔吐、腹瀉者,予以補液,維持水、電解質與酸鹼平衡。防治休克。保護心、肝、腎功能。必要時儘早套用腎上腺皮質激素治療,以促進病情好轉,但應注意其副作用。
預防
鑒於砷的化合物對多種動物有致畸作用,故雖然對人的影響資料較少尚不能最後肯定,尚有進一步觀察的必要,但須高度重視並提高警惕。中國規定,孕婦、乳母禁忌從事作業場所空氣中砷化合物濃度超過最高容許濃度的勞動。
砷鹽尚無衛生標準,中國規定車間空氣中砷化氫的最高容許嘗試為0.3mg/m3 。
食品安全
傳言稱,螃蟹和西紅柿一起吃會導致砷中毒。螃蟹是甲殼類的生物,它含有五價的砷,本身對人體沒什麼損傷,但是在維生素C的作用下,它會變成三價的砷化物,就是常說的砒霜。罕見案件
2009年11月17日,孟加拉國可能有兩百萬人集體砷中毒,且已經造成多人喪命,堪稱人類史上最大的中毒案。孟加拉國挖掘許多池塘作為養殖魚類與儲水灌溉用,科學家發現,這些池塘是居民集體砷中毒的罪魁禍首。
研究指出,禍首就是數萬個人工池塘。孟加拉國當局挖掘這些池塘,並以挖出的泥土防洪。科學家很早即知,這些砷來自孟加拉國全境、數百萬個以低科技挖掘的“管狀深井”的井水。諷刺的是,這些井多數是靠國際援助機關開鑿而成。
缺水繼續喝“毒水”
在孟加拉,幾乎所有人都知道很多管井受到了污染,但他們仍然繼續飲用這些井水。政府官員無奈地說:“早些時候,在確定一口管井受到砷污染後,我們會在它塗周圍塗上紅色,並告訴人們不要飲用,但並未對它進行封鎖。後來,由於沒有其他水源,人們只好又開始飲用。此外,由於砷無色無味,而且不會引起象發燒或疼痛那樣的急性症狀,所以人們——尤其是兒童——仍然繼續飲用。”