毒物化学研究与中学化学教学

一些元素如黄磷、氯和汞处在单质状态十分有毒。而另一些元素如碳、氮和氧的正常单质形式都是无害的。除稀有气体外,所有元素都能形成有毒化合物。毒性元素存在的形式,可以是化合物、金属离子,也可以是单质。在中学化学教学中渗透毒物化学研究,有利于激发学生学习兴趣,提高教学质量。

一、毒性金属离子和化合物

绝大多数金属无机物呈很强的与蛋白质或其他生物组织结合的趋势,这种结合增强加了生物积聚物并阻碍排泄。生物组织在同金属结合时有很大的选择性。例如,有毒的铅易沉积在骨质中,而镉和汞则易沉积在肾中。

1.铬(Ⅵ)

+3氧化状态的铬是哺乳动物中葡萄糖和脂类新陈代谢所必需的微量元素。而+6氧化态的Na2CrO4则是有毒的。这种盐呈水溶性,并通过肺部迅速吸收进入血液。铬的致癌性已被证实。暴露于大气中的铬酸盐可能引起10～15年潜伏期后的支气管癌变。体内铬(Ⅵ)容易被还原为铬(Ⅲ);

Cr02-4+8H++3e-―Cr3++4H2O.

2.钒(V)

暴露的钒化合物多半是V205,通常情况通过呼吸途径进入体内。因而肺系统多半受钒毒害,支气管炎和支气管肺炎是常见的暴露于钒的病理学作用。另外,暴露的钒化合物可能也刺激皮肤和眼睛,严重暴露时对肠胃系统、肾脏和神经系统都会有不利影响。

3.铅(Ⅱ)

体内铅的一个显著特征是迅速地被转移到骨骼,并在这里蓄积。铅趋向于终身在骨骼里进行生物蓄积。长期暴露后体内承担的铅90%在骨骼里。软组织中的肝和肾趋向于铅含量稍有提高。

铅对人体许多系统有不利影响。铅抑制血红蛋白的合成已被人们注意。这个影响加上血红细胞寿命缩短导致贫血,是铅中毒的主要迹象。中枢神经系统受铅的影响后,人会出现感觉迟钝、易急躁和丧失记忆的现象。

铅中毒可以通过整合法治疗。即铅被螯合剂乙二胺四乙酸(EDTA)溶解后而解除掉。

4.汞(Ⅱ)

肾是mg2+侵害的主要目标器官,mg2+无机物容易引起蛋白尿。任何典型的汞中毒情况下,肾是汞生物高积沉最多的器官。汞的无机物通过尿和粪便排泄。

5.砷(Ⅲ)

氯化砷(AsCl3)和有机砷化物路易斯气(第一次世界大战中曾被用作毒气)可以透过皮肤进入人体。这两者对暴露者有很强的危害性,并且是强的糜烂性毒剂(引起水泡)。普通砷化物(As2O3)通过肺和肠道吸收,固体颗粒的大小是它被人体吸收多少的主要因素。粗粒子的化合物趋于穿过肠道并且通过大便排泄。

砷有+3和+5氧化态两种,并且+3氧化态的无机化合物通常是比较毒的,转为砷(V)一般对环境有利,其危害也大为降低。

许多食物中含有砷,特别是水生贝壳类动物。成年人每天通过正常来源平均摄入大约低于1毫克的砷。

砷中毒的解毒药可以利用它的“亲硫”陛,采用含有巯基的物质,如2,3-二巯基丙醇(BAL)。

二、单质

1.磷

磷最通常的单质形式是白磷(P4),它是很毒的物质。白磷可通过呼吸道吸入,也可以通过口腔和皮肤途径吸入体内,产生许多全身症状,包括贫血症、肠自系统机能障碍和骨质脆弱。单质白磷慢性中毒还能引起眼睛严重损坏。

如果不慎白磷沾到皮肤上,可用硫酸铜溶液(0.2mol・L-1)冲洗,利用磷的还原生来解毒。硫酸铜也可作白磷中毒的内服解毒剂:

2P+CuSO4+8H2O=5Cu+2H3P4+5H2SO4

2.卤素

单质卤素(氟、氯、溴和碘)都是有毒的。氟和氯都是高腐蚀性气体,很能危害被暴露的组织。所有卤素均具有刺激性气味,强烈刺激眼、鼻和气管等粘膜,人体吸入较多的卤素蒸气会导致严重中毒,甚至死亡。液溴会使皮肤严重灼伤而难以治愈。

3.汞

单质汞蒸气可由肺部吸入。虽然单质汞在红血细胞中迅速氧化为汞(Ⅱ),但通过肺吸收的大部分单质汞在被氧化之前到达大脑,并因脂类对汞(O)的溶解而进入大脑器官,继而在大脑中被氧化并保留在这里。吸入单质汞后,对中枢神经系统的作用是在很大程度上产生精神变态。最突出的症状是手的颤抖和情绪的不稳定,表现为胆怯、失眠、抑郁症和激动。这些症状可能是由脑血屏障的损害引起的。

对毒物化学的研究,不仅可为综合治理环境,转化和消除有害废物提供大量科学依据,而且对发展工农业生产,保障人民身体健康具有重要指导作用。

作者单位:

山西太原师范学院化学系