曲建翘

砷是何方大神

砷俗称砒，是一种类金属元素。查找化学元素周期表，我们会发现它位于第四周期、第VA族，原子序数是33，元素符号为As。单质以灰砷、黑砷和黄砷这三种同素异形体的形式存在。

砷不溶于水和强酸，几乎没有毒性。但若暴露在空气中，其表面极易被氧化成剧毒的三氧化二砷。你或許对这个名字很陌生，但是砒霜你肯定知道，没错，古装影视剧、小说中大名鼎鼎的砒霜就是它了！砷的化合物种类有很多，主要分为固体、液体和气体三种。固体的有三氧化二砷（又名砒霜）、二硫化二砷（又名雄黄）、三硫化二砷（又名雌黄）和五氧化二砷等;液体的有三氯化砷等;气体的有砷化氢等。

 元素周期表中的砷

 雌黄矿物晶体

 原砷矿物

 红雄黄矿物晶体

砷从哪里来

砷在自然界中广泛存在。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20位，在海水中的含量居第14位，在人体中的含量居第12位（尽管如此，砷是人体非必需元素）。砷是地壳的构成元素之一，但少以单独矿床存在，多以硫化物形式与其他矿物伴生存在。砷伴生在金、铅、锌、铜、锡等矿产资源中，每开采1吨其他金属

（金除外），相应带出0.12～10.8吨砷。砷还存在于空气、土壤、水和动物体内，一般含量甚微，但个别水源中含砷很高。

作为一种无臭无味的非金属元素，砷天然存在于自然环境中。全球每年从岩石风化的砷为6000～9000吨，从河流输往海洋的砷为19000吨，砷开采量为47000吨，因燃烧进入大气的为1500吨。其中，人为活动加以循环的量大于天然量。

砷污染来源

砷污染是指由砷或其化合物所引起的环境污染。砷和含砷金属的开采、冶炼，用砷或砷化合物作原料的玻璃、颜料、原药、纸张的生产以及煤的燃烧等过程，都可产生含砷废水、废气和废渣，对环境造成污染。

大气含砷污染除岩石风化、火山爆发等自然原因外，主要来自工业生产及含砷农药的使用、煤的燃烧。比如中国一般地区煤含砷约为2.5mg/kg，但有一些地区产地的煤含砷量高达200mg/kg以上，又如土法炼砷产生的砒灰漫天飞扬，产生的矿渣被直接倒入河流污染水源、土壤，甚至农业施用无机砷和有机砷作为杀虫剂、除草剂等直接污染土壤，致使粮食作物受损。

总之，砷污染物一旦进入环境，将通过化学过程和生物转化，以不同形态存在于水、土壤、植物、海洋生物和人体中，并且在各类砷化合物之间形成循环，对生态环境和人类健康产生持续影响。全球砷矿资源探明储量中70%集中在中国，使得中国成为世界上受砷污染特别严重的国家之一。

 水稻具有富集有毒物质砷的能力

环境标准

美国规定居民区大气中砷最高容许浓度为3μg/m3;车间空气中砷化氢最高容许浓度为0.3mg/m3;饮水中砷最高容许浓度为0.05mg/L，并建议达到0.01mg/L;欧洲规定饮水中砷最高容许浓度为0.02mg/L;世界卫生组织的标准为0.01mg/L。而中国规定饮用水中砷最高容许浓度为0.01mg/L，地表水包括渔业用水为0.04mg/L，居民区大气砷的日平均浓度为3μg/m3。在《化妆品安全技术规范》（2015年版）中，砷在化妆品中的残留限值为2mg/kg。

砷化物的危害

砒霜带来了死神

三氧化二砷，俗名称砒霜或信石，有剧毒。它微溶于水，较难溶于酸中，但又会溶于盐酸中，生成三氯化砷或其他砷化合物，易溶于碱。在小说或影视剧中，它应该是出现的最为频繁的毒药了。当然，现实生活中，也有不少人死于砒霜。

1815年6月18日，拿破仑领导的法军与反法联军在比利时小镇滑铁卢进行决战，反法联军获得最终胜利。战败的拿破仑被流放到大西洋的圣赫勒拿岛。1821年5月5日，拿破仑在岛上去世。

拿破仑的死因众说纷纭，大不列颠及北爱尔兰联合王国医生的验尸报告显示他是死于严重胃溃烂;也有研究发现拿破仑身体中砷含量超出指标100倍，而且历史学家从当年贵族爱用的墙纸上，发现了含有砷的矿物，猜测是因为环境潮湿而让砷在环境中渗透出来;甚至有一说是蒙托隆伯爵因为受到英国人的贿赂以及急于继承拿破仑留给他的一部分遗产而在给拿破仑的葡萄酒中长期投放砒霜，致使拿破仑慢性中毒。

1908年11月14日傍晚，38岁的光绪皇帝爱新觉罗·载湉在中南海瀛台涵元殿驾崩。对于光绪帝的死因人们认为是慈禧太后所为。英国人濮兰德·白克好司的《慈禧外传》和德龄的《瀛台泣血记》等书认为，清宫大太监李连英等人平日里仗着慈禧太后的权势，经常中伤和愚弄光绪。他们生怕慈禧太后死后，光绪帝重新主政会清算他们的罪孽，所以就先下手为强，在慈禧太后死前，先把光绪帝毒死。

 砷中毒癥状

从2003年开始，中央电视台、中国原子能科学研究院、北京市公安局法医鉴定中心、清西陵文物管理处等单位联合组成了“清光绪帝死因”专项研究课题组，运用先进的技术手段，对光绪帝的头发、遗骨以及衣服和墓内外环境样品等进行了历时五年的反复检验和缜密研究，得出了令人信服的科学结论——光绪帝死于砒霜中毒。

廉价矿渣种祸根

2005年，北京朝阳医院上演了一场“生死时速”，紧急抢救河北一家30余名砷化氢中毒者。

原来，家住河北省保定市安新县老河头镇西地村的一位村民老伴病危，他的女儿通知了整个家族成员，大家前来轮流看护。当时，家中院子里堆放着一些含砷矿渣（当地农民为了挣点钱，往往从一些冶炼企业廉价买来废矿渣，进行二次冶炼，原料一般就堆放在自家院落）。为了防止粉尘飞扬，老人往矿渣上洒了水，并将矿渣装入几个编织袋，搬进房间。然而，令人做梦也没想到的是，祸根由此种下。由于矿渣中含有砷化物，遇水后即产生砷化氢，这种有毒气体很快就在室内弥散开来，而毫无知觉的家族成员依然轮流到此休息。到了晚上，老人最先出现头晕、身体酸软等中毒症状。随后，男女老少十几口人都出现了类似症状。后经医院对病情进行分析，估计是砷中毒。“生死时速”由此上演。

为什么出现集体砷化氢中毒？主要原因是村民欠缺科学知识。一些矿渣含有硫和砷的成分，遇酸遇水都会发生化学反应，并生成有毒气体，人吸入后极容易中毒。

砷化氢，别名砷化三氢，是最简单的砷化合物，无色、剧毒，稍有大蒜味气体。含砷的矿石在冶炼、加工、储存过程中与硫酸、盐酸反应可产生砷化氢，某些金属矿渣遇水也均可产生砷化氢，经由呼吸道吸入身体后，可随血循环分布至全身各脏器，造成急性肾功能衰竭，对心、肝也有直接的毒作用。中毒者表现为头痛、头晕、乏力、四肢酸痛、呕吐、腹痛等，严重者可出现意识障碍。

砷的用途

尽管砷和砷的化合物属高毒类化合物，但世界上的事物均是一分为二的，它们对人类也有有益的一面。

砒霜是众所周知的一种毒药。它含有汞和砷剂，运用砷剂（三氧化二砷）作为药物以毒攻毒治疗疾病有着悠久的历史。早在东汉时期，砷剂就在中国被用来入药。西方医学界从17世纪也开始研究砒霜中有效成分的药用价值。直到20世纪90年代，砷剂治疗白血病得到国际血液学界的重视，美国食品药品管理局（FDA）在经过验证后批准了砷剂的临床使用。

获得2015年度“求是杰出科学家奖”的张亭栋教授，是使用砒霜治疗白血病的奠基人。他从20世纪70年代基于中医药方开始探索研究，并于90年代与上海血液病学研究所等单位进一步开展研究，确认三氧化二砷是药剂中治疗白血病的有效成分，对急性早幼粒细胞白血病（APL）患者效果最好。他的发现通过与合作者的研究推广后，成为全球治疗APL白血病的标准药物之一。

 砷化氢是最简单的砷化合物

 砷铅合金可在军事工业中用以制造子弹头

 张亭栋教授获得2015年度“求是杰出科学家奖”

因为砷具有半金属性，因而也被用作合金材料。例如，在铅中加入2%的砷，构成的砷铅合金可在军事工业中用以制造子弹头、军用毒药和烟火;在铜中添加0.15%～0.5%的砷，制成的砷铜合金可以显著降低铜的导热性和导电性，提高含氧铜的加工塑性，常用于生产火车燃烧室的支撑螺旋杆及高温还原气氛中的零部件。此外，高纯砷不仅是制取化合物半导体砷化镓、砷化烟等的原料，还是半导体材料锗和硅的掺杂元素，例如，半导体材料硅中掺砷后成为N型半导体材料，它的自由电子的浓度大大增加，导电能力也大大增加。这些材料被广泛应用于二极管、发光二极管、激光器等的制造中。