环境中砷的来源及影响

1 砷的性质

砷位于周期表中第四周期, 第Ⅵ主族, 处于金属与非金属过渡的区域。因此, 砷的物理、化学性质与主族元素的性质有很大差异, 即具有金属性又具有非金属性。通常情况下可以把砷看作半金属元素。砷是人体非必需元素。砷元素能以多种化合物的形式存在, 最常见的砷化物有:砷酸、亚砷酸、一甲基砷酸、二甲基砷酸、砷甜菜碱、砷胆碱、砷糖和砷脂类化合物等。自然界中砷按价态可分为As (III) 和As (V) ;按其形态可分为有机砷和无机砷。不同形态的As具有不同的代谢和致毒机理, 以其半致死量 (LD50) 计, 其毒性依次为As H3>As (III) >As (V) >甲基胂酸 (MMA) >二甲基胂酸 (DMA) >三甲基胂酸 (TMAD) >砷胆碱 (As C) >砷甜菜碱 (As B) 。总体来说, 无机砷的毒性大于有机砷的毒性。

2 环境中砷的来源

砷在自然界中广泛存在着。据统计, 按照各种元素在不同体系中的含量排名, 砷在地壳中的含量居第二十位[1~2], 在海水中的含量居第十四位, 在人体中的含量居第十二位。砷是地壳的组成成分之一, 据报道海水中总砷的浓度[3]一般为1~2μg·L-1, 世界自然土壤中砷的平均含量并不高, 大约为0.1~9μg·g-1。我国自然土壤中砷的平均含量大约为9.2μg·g-1, 高于世界的平均水平。

20世纪50年代以来, 我国砷矿的开采日益扩大, 砷化物广泛应用于工业、农业、畜牧业、医药卫生及食品加工业等行业。在工业生产中, As2O3被广泛应用于白银冶炼、颜料、玻璃制造等方面;在农业生产中, 砷化物主要应用于杀虫剂、除草剂、防腐剂中, 例如砷酸铅、砷酸钙用于防治果树、棉花的虫害, 甲基砷酸锌用于防治水稻纹枯病;砷化物在畜牧业中主要用于保护鸟类羽毛、兽皮, 以及促进幼畜生长的添加剂;在医药卫生方面, As2O3存在于牙科中用于杀死神经药物中;同时, 砷化物也被广泛地应用在色素及食品添加剂中。

砷和含砷金属的开采、冶炼, 用砷或砷化物作为原材料制成的玻璃、颜料、药物、纸张的生产以及煤的燃烧过程中都可产生含砷的废水、废气和废渣, 从而造成对环境的污染。

3 砷的影响及危害

由于砷化物具有强的稳定性, 在自然条件下不易分解, 易产生残留积累, 因此会破坏生态, 造成环境污染。

被砷污染的河水会降低生化需氧量, 含砷的废水、农药、烟尘都会污染土壤。通常, 砷主要集中在土壤的表层约10厘米左右[4], 只有在某些情况下可淋洗至较深土层。土壤中的砷大致可分为水溶性砷、吸附性砷和难溶性砷。通常把水溶性砷、吸附性砷总称为可给性砷[5], 是可以被植物吸收利用的部分。土壤中, 大部分砷被胶体吸收或被有机物络合。大多数植物对土壤中的砷具有不同程度的富集作用。富集在植物体内的砷, 会严重地干扰作物对其它养分的吸收, 破坏植物的正常生理代谢, 进而影响光合作用、糖的转化、淀粉和蛋白质等的合成。残留在土壤中的砷很难消失, 并且在土壤中积累的砷, 很容易通过农作物转移到人体及其它生物体中。

在人体内砷通过食物链不断积累, 会给人体造成多种疾病, 危害人体的生命和健康[6]。砷在人体中的致毒机理[7~8]主要是含砷的化合物能与含巯基的酶结合, 尤其与丙酮酸氧化酶的巯基具有强的结合力, 生成丙酮酸氧化酶和砷的复合体, 这种复合体可以使酶失去原有的活性, 影响细胞的正常代谢, 大大降低甚至损伤细胞的功能。此外, 砷进入人体内, 由于砷酸盐与体内磷酸盐的抗结作用, 从而抑制了呼吸链的氧化磷酸化, 进而抑制了细胞内的呼吸作用。砷可以在人体内蓄积, 对不同年龄段的人造成长期危害。对人体的心肌、呼吸系统、神经系统、生殖系统、造血系统、免疫系统都具有不同程度的损伤。国际癌症研究机构 (IARC, 1980) 、美国环境保护局 (EPA) 和“国家毒物学计划”都已将砷列为人类致癌因子。

4 结语

砷是一种与环境和人体健康关系密切的元素。目前砷污染已经受到人们的广泛关注。在我国, 砷已被列为实施排放总量控制的指标之一。全面地了解砷的相关知识, 不仅对研究砷的分析方法提供了理论基础, 而且为了解砷污染的状况及砷污染的治理提供了理论依据。

摘要：砷广泛存在于自然界中, 是一种与环境和人体健康关系密切的元素。本文阐述了环境中砷的来源及其对环境的影响与危害。全面地了解砷的相关知识, 不仅对建立砷的分析方法提供了理论基础, 而且为了解砷污染的状况及砷污染的治理提供了理论依据。

关键词：砷,污染

参考文献

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[8] 《化学化工大词典》编委会, 化学工业出版社辞书编辑部.化学化工大词典[M].北京:化学工业出版社, 2003:2032.