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重金属As(砷)到底有哪些危害?

2019-09-11 17:15:37?

含As(砷)较低时(10~30mg/g),导致生长滞缓,怀孕减少,自发流产较多,死亡率较高。骨骼矿化减低,在羊和微型猪还观察至心肌和骨骼肌纤维萎缩,线粒体膜有变化可破裂。As(砷)在体内的生化功能还未确定,但研究提示As(砷)可能在某些酶反应中起作用,以As(砷)酸盐替代磷酸盐作为酶的激活剂,以亚As(砷)酸盐的形式与巯基反应作为酶抑制剂,从而可明显影响某些酶的活性。有人观察到,在做血透析的患者其血As(砷)含量减少,并可能与患者中枢神经系统紊乱、血管疾病有关。

砷元素

单质As(砷)无毒性,As(砷)化合物均有毒性。三价As(砷)比五价As(砷)毒性大,约为60倍;按化合物性质分为无机As(砷)和有机As(砷),无机As(砷)毒性强于有机As(砷)。人口服三氧化二As(砷)中毒剂量为5~50mg,致死量为70~180mg(体重70kg的人,约为0.76~1.95mg/kg,个别敏感者1mg可中毒,20mg可致死,但也有口服10g以上而获救者)。人吸入三氧化二As(砷)致死浓度为0.16mg/m3(吸入4h),长期少量吸入或口服可产生慢性中毒。在含As(砷)化氢为1mg/L的空气中,呼吸5~10分钟,可发生致命性中毒。
三价As(砷)会抑制含-SH的酵素,五价As(砷)会在许多生化反应中与磷酸竞争,因为键结的不稳定,很快会水解而导致高能键 ( 如 ATP) 的消失。氢化As(砷)被吸入之后会很快与红血球结合并造成不可逆的细胞膜破坏。低浓度时氢化As(砷)会造成溶血 ( 有剂量 - 反应关系 ) ,高浓度时则会造成多器官的细胞毒性。

肠胃道、肝脏、肾脏毒性:肠胃道症状通常是在食入As(砷)或经由其它途径大量吸收As(砷)之后发生。肠胃道血管的通透率增加,造成体液的流失以及低血压。肠胃道的黏膜可能会进一步发炎、坏死造成胃穿孔、出血性肠胃炎、带血腹泻。As(砷)的暴露会观察到肝脏酵素的上升。慢性As(砷)食入可能会造成非肝硬化引起的门脉高血压。急性且大量As(砷)暴露除了其它毒性可能也会发现急性肾小管坏死,肾丝球坏死而发生蛋白尿。

砷元素结构

心血管系统毒性:
因自杀而食入大量As(砷)的人会因为全身血管的破坏,造成血管扩张,大量体液渗出,进而血压过低或休克,过一段时间后可能会发现心肌病变,在心电图上可以观察到 QRS 较宽, QT interval 较长, ST 段下降, T 波变的平缓,及非典型的多发性心室频脉。至于流行病学研究显示慢性As(砷)暴露会造成血管痉挛及周边血液供应不足,进而造成四肢的坏疽,或称为乌脚病,在台湾饮用水含量为 10-1820ppb 的一些地区曾有此疾病盛行。有患乌脚的人之后患皮肤癌的机会也较高,不过研究也显示这些饮用水中也有其它造成血管病变的物质,应该也是引起疾病的一部份原因。在智利的 Antotagasta 曾经发现饮用水中的As(砷)含量高到 20-400ppb ,同时也有许多人因此而有雷诺氏现象及手足发钳,解剖发现小血管及中等大小的血管已纤维化并增厚以及心肌肥大。
神经系统毒性:As(砷)在急性中毒24-72小时或慢性中毒时常会发生周边神经轴突的伤害,主要是末端的感觉运动神经,异常部位为类似手套或袜子的分布。中等程度的As(砷)中毒在早期主要影响感觉神经可观察到疼痛、感觉迟钝,而严重的As(砷)中毒则会影响运动神经,可观察到无力、瘫痪( 由脚往上 ) ,然而,就算是很严重的As(砷)中毒也少有波及颅神经,但有可能造成脑病变,有一些很慢性中毒较轻微没有临床症状,但是做神经传导速度检查有发现神经传导速度变慢。慢性As(砷)中毒引起的神经病变需要花也许长达数年的时间来恢复,而且也很少会完全恢复。追踪长期引用As(砷)污染的牛奶的儿童发现其发生严重失聪、心智发育迟缓、癫痫等等脑部伤害的机率比没有暴露As(砷)的小朋友高。(但失聪并没有在其它As(砷)中毒的研究中发现)。
皮肤毒性:
As(砷)暴露的人最常看到的皮肤症状是皮肤颜色变深,角质层增厚,皮肤癌。全身出现一块块色素沈积是慢性As(砷)暴露的指标 ( 曾在长期饮用 >400ppb As(砷)的水的人身上发现 ) ,较常发生在眼睑、颞、腋下、颈、乳头、阴部,严重As(砷)中毒的人可能在胸、背及腹部都会发现,这种深棕色上散布白点的病变有人描述为「落在泥泞小径的雨滴」。
As(砷)引起的过度角质化通常发生在手掌及脚掌,看起来像小粒玉米般突起,直径约 0.4-1cm。在大部分As(砷)中毒的人皮肤上的过度角质化的皮肤病变可以数十年都没有癌化的变化,但是有少部分人的过度角质化病灶会转变为癌症前期病灶,跟原位性皮肤癌难以区分。
呼吸系统毒性:
极少见暴露于高浓度As(砷)粉尘的精炼工厂工人会发现其呼吸道的黏膜发炎且溃疡甚至鼻中隔穿孔。研究显示这些精炼工厂工人和暴露于含As(砷)农药杀虫剂的工人有得肺癌机率升高的情形。
血液系统毒性:
不管是急性或慢性As(砷)暴露都会影响到血液系统,可能会发现骨髓造血功能被压抑且有全血球数目下降的情形,常见白血球、红血球、血小板下降,而嗜酸性白血球数上升的情形。红血球的大小可能是正常或较大,可能会发现嗜碱性斑点。
生殖危害:
As(砷)会透过胎盘而我们发现脐带血中As(砷)的浓度和母体内As(砷)的浓度是一致的,曾有一个怀孕末期服用As(砷)的个案报告,马上生产而新生儿在 12 个小时内就死去,解剖发现肺泡内出血,脑中、肝脏、肾脏中含As(砷)浓度都很高。针对住在附近或在铜精炼厂工作的妇女做的研究发现她们体内的As(砷)浓度都有升高,而她们发生流产及生产后发现先天畸形的机会都较高,先天畸形是一般人的两倍,而多次生产皆发现先天畸形的机会是一般人的五倍,不过因为这些妇女还有暴露于铅、镉、二氧化硫,所以不能排除是其它化学物质引起的。中国科学院城市环境研究所完成的一项研究发现,在日常生活环境中,低剂量暴露的As(砷)可能影响男性精子质量,并因此造成男性不育。
致癌性:
在动物实验中并没有发现癌症增加的情形。
皮肤癌:
在长期食用含无机As(砷)的药物、水以及工作场所暴露As(砷)的人的研究中常常会发现皮肤癌。通常是全身的,但是在躯干、手掌、脚掌这些比较没有接触阳光的地方有较高的发生率。而一个病人有可能会发现数种皮肤癌,发生的频率由高到低为原位性皮肤癌、上皮细胞癌、基底细胞癌、以及混合型。在台湾乌脚病发生的地区有72% 发生皮肤癌的病人也同时发现皮肤过度角质化以及皮肤出现色素沉积。一些过度角质化的病灶(边缘清楚的圆形或不规则的 1mm 到 >10cm 的块状)后来变为原位性皮肤癌,而最后就侵犯到其它地方。As(砷)引起的基底细胞癌常常是多发而且常分布在躯干,病灶为红色、鳞片状,萎缩,难和原位性皮肤癌区分。As(砷)引起的上皮细胞癌主要在阳光不会照到的躯干,而紫外线引起的常常在头颈部阳光常照射的地方发生,我们可以靠分布来区分As(砷)引起的或是紫外线引起的,然而我们却很难分是As(砷)引起的还是其它原因引起的。流行病学研究发现As(砷)的暴露量跟皮肤癌的发生有剂量 — 反应效应。而在葡萄园工作由皮肤及吸入暴露As(砷)的工人的流行病学研究发现因为皮肤炎而死亡的比率有升高。
肺癌:
暴露三氧化二As(砷)的精炼厂工人及五价As(砷)农药的研究校正过二氧化硫及抽烟的暴露之后显示肺癌发生的机率较高。
As(砷)中毒的症状可能很快显现,也可能在饮用含As(砷)水十几年甚至几十年之后才出现。这主要取决于所摄入As(砷)化物的性质、毒性、摄入量、持续时间及个体体质等因素。
急性As(砷)中毒:急性As(砷)中毒多为大量意外地As(砷)接触所致,主要损害胃肠道系统、呼吸系统、皮肤和神经系统。
As(砷)急性中毒的表现症状为可有恶心、呕吐、口中金属味、腹剧痛、米汤样粪便等,较重者尿量减少、头晕、腓肠肌痉挛、发绀以至休克,严重者出现中枢神经麻痹症状,四肢疼痛性痉挛、意识消失等。注意:皮肤癌与摄入As(砷)和接触As(砷)有关,肺癌与吸入As(砷)尘有关。

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