曲建翹

砷是何方大神

砷俗稱砒，是一種類金屬元素。查找化學(xué)元素周期表，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)它位于第四周期、第VA族，原子序數(shù)是33，元素符號(hào)為As。單質(zhì)以灰砷、黑砷和黃砷這三種同素異形體的形式存在。

砷不溶于水和強(qiáng)酸，幾乎沒有毒性。但若暴露在空氣中，其表面極易被氧化成劇毒的三氧化二砷。你或許對(duì)這個(gè)名字很陌生，但是砒霜你肯定知道，沒錯(cuò)，古裝影視劇、小說(shuō)中大名鼎鼎的砒霜就是它了！砷的化合物種類有很多，主要分為固體、液體和氣體三種。固體的有三氧化二砷（又名砒霜）、二硫化二砷（又名雄黃）、三硫化二砷（又名雌黃）和五氧化二砷等;液體的有三氯化砷等;氣體的有砷化氫等。

?元素周期表中的砷

?雌黃礦物晶體

?原砷礦物

?紅雄黃礦物晶體

砷從哪里來(lái)

砷在自然界中廣泛存在。據(jù)統(tǒng)計(jì)，按照各種元素在不同體系中的含量排名，砷在地殼中的含量居第20位，在海水中的含量居第14位，在人體中的含量居第12位（盡管如此，砷是人體非必需元素）。砷是地殼的構(gòu)成元素之一，但少以單獨(dú)礦床存在，多以硫化物形式與其他礦物伴生存在。砷伴生在金、鉛、鋅、銅、錫等礦產(chǎn)資源中，每開采1噸其他金屬

（金除外），相應(yīng)帶出0.12～10.8噸砷。砷還存在于空氣、土壤、水和動(dòng)物體內(nèi)，一般含量甚微，但個(gè)別水源中含砷很高。

作為一種無(wú)臭無(wú)味的非金屬元素，砷天然存在于自然環(huán)境中。全球每年從巖石風(fēng)化的砷為6000～9000噸，從河流輸往海洋的砷為19000噸，砷開采量為47000噸，因燃燒進(jìn)入大氣的為1500噸。其中，人為活動(dòng)加以循環(huán)的量大于天然量。

砷污染來(lái)源

砷污染是指由砷或其化合物所引起的環(huán)境污染。砷和含砷金屬的開采、冶煉，用砷或砷化合物作原料的玻璃、顏料、原藥、紙張的生產(chǎn)以及煤的燃燒等過(guò)程，都可產(chǎn)生含砷廢水、廢氣和廢渣，對(duì)環(huán)境造成污染。

大氣含砷污染除巖石風(fēng)化、火山爆發(fā)等自然原因外，主要來(lái)自工業(yè)生產(chǎn)及含砷農(nóng)藥的使用、煤的燃燒。比如中國(guó)一般地區(qū)煤含砷約為2.5mg/kg，但有一些地區(qū)產(chǎn)地的煤含砷量高達(dá)200mg/kg以上，又如土法煉砷產(chǎn)生的砒灰漫天飛揚(yáng)，產(chǎn)生的礦渣被直接倒入河流污染水源、土壤，甚至農(nóng)業(yè)施用無(wú)機(jī)砷和有機(jī)砷作為殺蟲劑、除草劑等直接污染土壤，致使糧食作物受損。

總之，砷污染物一旦進(jìn)入環(huán)境，將通過(guò)化學(xué)過(guò)程和生物轉(zhuǎn)化，以不同形態(tài)存在于水、土壤、植物、海洋生物和人體中，并且在各類砷化合物之間形成循環(huán)，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康產(chǎn)生持續(xù)影響。全球砷礦資源探明儲(chǔ)量中70%集中在中國(guó)，使得中國(guó)成為世界上受砷污染特別嚴(yán)重的國(guó)家之一。

?水稻具有富集有毒物質(zhì)砷的能力

環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)

美國(guó)規(guī)定居民區(qū)大氣中砷最高容許濃度為3μg/m3;車間空氣中砷化氫最高容許濃度為0.3mg/m3;飲水中砷最高容許濃度為0.05mg/L，并建議達(dá)到0.01mg/L;歐洲規(guī)定飲水中砷最高容許濃度為0.02mg/L;世界衛(wèi)生組織的標(biāo)準(zhǔn)為0.01mg/L。而中國(guó)規(guī)定飲用水中砷最高容許濃度為0.01mg/L，地表水包括漁業(yè)用水為0.04mg/L，居民區(qū)大氣砷的日平均濃度為3μg/m3。在《化妝品安全技術(shù)規(guī)范》（2015年版）中，砷在化妝品中的殘留限值為2mg/kg。

砷化物的危害

砒霜帶來(lái)了死神

三氧化二砷，俗名稱砒霜或信石，有劇毒。它微溶于水，較難溶于酸中，但又會(huì)溶于鹽酸中，生成三氯化砷或其他砷化合物，易溶于堿。在小說(shuō)或影視劇中，它應(yīng)該是出現(xiàn)的最為頻繁的毒藥了。當(dāng)然，現(xiàn)實(shí)生活中，也有不少人死于砒霜。

1815年6月18日，拿破侖領(lǐng)導(dǎo)的法軍與反法聯(lián)軍在比利時(shí)小鎮(zhèn)滑鐵盧進(jìn)行決戰(zhàn)，反法聯(lián)軍獲得最終勝利。戰(zhàn)敗的拿破侖被流放到大西洋的圣赫勒拿島。1821年5月5日，拿破侖在島上去世。

拿破侖的死因眾說(shuō)紛紜，大不列顛及北愛爾蘭聯(lián)合王國(guó)醫(yī)生的驗(yàn)尸報(bào)告顯示他是死于嚴(yán)重胃潰爛;也有研究發(fā)現(xiàn)拿破侖身體中砷含量超出指標(biāo)100倍，而且歷史學(xué)家從當(dāng)年貴族愛用的墻紙上，發(fā)現(xiàn)了含有砷的礦物，猜測(cè)是因?yàn)榄h(huán)境潮濕而讓砷在環(huán)境中滲透出來(lái);甚至有一說(shuō)是蒙托隆伯爵因?yàn)槭艿接?guó)人的賄賂以及急于繼承拿破侖留給他的一部分遺產(chǎn)而在給拿破侖的葡萄酒中長(zhǎng)期投放砒霜，致使拿破侖慢性中毒。

1908年11月14日傍晚，38歲的光緒皇帝愛新覺羅·載湉在中南海瀛臺(tái)涵元殿駕崩。對(duì)于光緒帝的死因人們認(rèn)為是慈禧太后所為。英國(guó)人濮蘭德·白克好司的《慈禧外傳》和德齡的《瀛臺(tái)泣血記》等書認(rèn)為，清宮大太監(jiān)李連英等人平日里仗著慈禧太后的權(quán)勢(shì)，經(jīng)常中傷和愚弄光緒。他們生怕慈禧太后死后，光緒帝重新主政會(huì)清算他們的罪孽，所以就先下手為強(qiáng)，在慈禧太后死前，先把光緒帝毒死。

?砷中毒癥狀

從2003年開始，中央電視臺(tái)、中國(guó)原子能科學(xué)研究院、北京市公安局法醫(yī)鑒定中心、清西陵文物管理處等單位聯(lián)合組成了“清光緒帝死因”專項(xiàng)研究課題組，運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)手段，對(duì)光緒帝的頭發(fā)、遺骨以及衣服和墓內(nèi)外環(huán)境樣品等進(jìn)行了歷時(shí)五年的反復(fù)檢驗(yàn)和縝密研究，得出了令人信服的科學(xué)結(jié)論——光緒帝死于砒霜中毒。

廉價(jià)礦渣種禍根

2005年，北京朝陽(yáng)醫(yī)院上演了一場(chǎng)“生死時(shí)速”，緊急搶救河北一家30余名砷化氫中毒者。

原來(lái)，家住河北省保定市安新縣老河頭鎮(zhèn)西地村的一位村民老伴病危，他的女兒通知了整個(gè)家族成員，大家前來(lái)輪流看護(hù)。當(dāng)時(shí)，家中院子里堆放著一些含砷礦渣（當(dāng)?shù)剞r(nóng)民為了掙點(diǎn)錢，往往從一些冶煉企業(yè)廉價(jià)買來(lái)廢礦渣，進(jìn)行二次冶煉，原料一般就堆放在自家院落）。為了防止粉塵飛揚(yáng)，老人往礦渣上灑了水，并將礦渣裝入幾個(gè)編織袋，搬進(jìn)房間。然而，令人做夢(mèng)也沒想到的是，禍根由此種下。由于礦渣中含有砷化物，遇水后即產(chǎn)生砷化氫，這種有毒氣體很快就在室內(nèi)彌散開來(lái)，而毫無(wú)知覺的家族成員依然輪流到此休息。到了晚上，老人最先出現(xiàn)頭暈、身體酸軟等中毒癥狀。隨后，男女老少十幾口人都出現(xiàn)了類似癥狀。后經(jīng)醫(yī)院對(duì)病情進(jìn)行分析，估計(jì)是砷中毒。“生死時(shí)速”由此上演。

為什么出現(xiàn)集體砷化氫中毒？主要原因是村民欠缺科學(xué)知識(shí)。一些礦渣含有硫和砷的成分，遇酸遇水都會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并生成有毒氣體，人吸入后極容易中毒。

砷化氫，別名砷化三氫，是最簡(jiǎn)單的砷化合物，無(wú)色、劇毒，稍有大蒜味氣體。含砷的礦石在冶煉、加工、儲(chǔ)存過(guò)程中與硫酸、鹽酸反應(yīng)可產(chǎn)生砷化氫，某些金屬礦渣遇水也均可產(chǎn)生砷化氫，經(jīng)由呼吸道吸入身體后，可隨血循環(huán)分布至全身各臟器，造成急性腎功能衰竭，對(duì)心、肝也有直接的毒作用。中毒者表現(xiàn)為頭痛、頭暈、乏力、四肢酸痛、嘔吐、腹痛等，嚴(yán)重者可出現(xiàn)意識(shí)障礙。

砷的用途

盡管砷和砷的化合物屬高毒類化合物，但世界上的事物均是一分為二的，它們對(duì)人類也有有益的一面。

砒霜是眾所周知的一種毒藥。它含有汞和砷劑，運(yùn)用砷劑（三氧化二砷）作為藥物以毒攻毒治療疾病有著悠久的歷史。早在東漢時(shí)期，砷劑就在中國(guó)被用來(lái)入藥。西方醫(yī)學(xué)界從17世紀(jì)也開始研究砒霜中有效成分的藥用價(jià)值。直到20世紀(jì)90年代，砷劑治療白血病得到國(guó)際血液學(xué)界的重視，美國(guó)食品藥品管理局（FDA）在經(jīng)過(guò)驗(yàn)證后批準(zhǔn)了砷劑的臨床使用。

獲得2015年度“求是杰出科學(xué)家獎(jiǎng)”的張亭棟教授，是使用砒霜治療白血病的奠基人。他從20世紀(jì)70年代基于中醫(yī)藥方開始探索研究，并于90年代與上海血液病學(xué)研究所等單位進(jìn)一步開展研究，確認(rèn)三氧化二砷是藥劑中治療白血病的有效成分，對(duì)急性早幼粒細(xì)胞白血病（APL）患者效果最好。他的發(fā)現(xiàn)通過(guò)與合作者的研究推廣后，成為全球治療APL白血病的標(biāo)準(zhǔn)藥物之一。

?砷化氫是最簡(jiǎn)單的砷化合物

?砷鉛合金可在軍事工業(yè)中用以制造子彈頭

?張亭棟教授獲得2015年度“求是杰出科學(xué)家獎(jiǎng)”

因?yàn)樯榫哂邪虢饘傩裕蚨脖挥米骱辖鸩牧?。例如，在鉛中加入2%的砷，構(gòu)成的砷鉛合金可在軍事工業(yè)中用以制造子彈頭、軍用毒藥和煙火;在銅中添加0.15%～0.5%的砷，制成的砷銅合金可以顯著降低銅的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性，提高含氧銅的加工塑性，常用于生產(chǎn)火車燃燒室的支撐螺旋桿及高溫還原氣氛中的零部件。此外，高純砷不僅是制取化合物半導(dǎo)體砷化鎵、砷化煙等的原料，還是半導(dǎo)體材料鍺和硅的摻雜元素，例如，半導(dǎo)體材料硅中摻砷后成為N型半導(dǎo)體材料，它的自由電子的濃度大大增加，導(dǎo)電能力也大大增加。這些材料被廣泛應(yīng)用于二極管、發(fā)光二極管、激光器等的制造中。