砷元素的形態(tài)及其特性
更新時(shí)間：2019-10-29 點(diǎn)擊次數(shù)：7849次
砷元素的形態(tài)及其特性
砷是一種廣泛分布于自然界的元素?？死酥禐?×10－4,宇宙豐度為4.0。除發(fā)現(xiàn)少量的天然砷外，已知有150多種含砷礦物。*普通的礦物是：砷化物礦，硫化物礦，氧化物礦，砷酸鹽礦。此外，海水中平均含有1.1mgL－1的砷，在礦泉水、土壤和人體中都有微量的砷。
近年來(lái)，由于采煤及其它工業(yè)污染,使地下水中砷的濃度不斷增加，砷污染已經(jīng)成為一個(gè)潛在的公共衛(wèi)生問(wèn)題，亞洲地區(qū)特別是孟加拉國(guó)地下水的砷污染問(wèn)題已經(jīng)受到社會(huì)特別的關(guān)注。據(jù)衛(wèi)生部的統(tǒng)計(jì)，我國(guó)目前有11個(gè)省的部分地區(qū)受到地下水中砷的污染，比較嚴(yán)重的山西、內(nèi)蒙、貴州等地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)嚴(yán)重的地方性砷中毒。
由于飲用水中含有的砷超過(guò)一定*會(huì)引起慢性中毒，因此世界衛(wèi)生組織規(guī)定生活飲用水安全標(biāo)準(zhǔn)為每升含砷不超過(guò)0.05毫克。2001年1月，EPA提出一個(gè)新的標(biāo)準(zhǔn)，即生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)每升含砷不超過(guò)0.01毫克，并決定從2006年起實(shí)施，歐盟也計(jì)劃實(shí)行這一標(biāo)準(zhǔn)。但是，對(duì)發(fā)展中國(guó)家來(lái)說(shuō)，要按照這一新標(biāo)準(zhǔn)控制飲用水中的砷含量尚有一定困難，2004年由世界衛(wèi)生組織、兒童基金會(huì)和世界銀行聯(lián)合在我國(guó)太原召開(kāi)的有關(guān)減輕砷中毒為主題的大會(huì)上，亞洲各國(guó)仍建議延緩啟動(dòng)新標(biāo)準(zhǔn)。
除飲用水外，在所有的生物中都可以檢出低含量的砷，海洋動(dòng)物中存在的高含量砷是人們特別關(guān)注的問(wèn)題。中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(NY5073)規(guī)定魚(yú)中無(wú)機(jī)砷含量不得超過(guò)0.5毫克/公斤，其它水產(chǎn)品中含量不得超過(guò)1.0毫克/公斤。這一規(guī)定實(shí)際存在一定的執(zhí)行難度，因?yàn)閲?guó)標(biāo)目前推薦的方法只能測(cè)定總量，不能區(qū)分砷的形態(tài)，而由于魚(yú)和其它海產(chǎn)品中大部分砷是無(wú)毒的有機(jī)砷化合物，可達(dá)幾十個(gè)毫克/公斤，因此，測(cè)量結(jié)果偏高的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。例如2004年在香港媒體上報(bào)道多次的魚(yú)罐頭事件，就是因?yàn)闄z出了其中高含量的砷，引起規(guī)模超過(guò)5億元的內(nèi)地魚(yú)罐頭產(chǎn)業(yè)近來(lái)一直不景氣。實(shí)際上，國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)產(chǎn)品并未超標(biāo)，只是檢測(cè)方法存在問(wèn)題罷了。由此可見(jiàn)，區(qū)分砷元素不同形態(tài)的檢測(cè)方法的研究是十分重要的。
在自然界，砷元素可以以許多不同形態(tài)的化合物存在，在空氣、土壤、沉積物和水中發(fā)現(xiàn)的主要砷化物有As2O3或亞砷酸鹽(As Ⅲ)、砷酸鹽(As Ⅴ)、一甲基砷酸(MMA)和二甲基砷酸(DMA)，在海產(chǎn)品中則主要以砷甜菜堿(AsB)和砷膽堿(AsC)形式存在。另外，還有其他更復(fù)雜的砷化合物，例如砷糖(Arsenosugars)、砷脂類化合物等。
主要砷化物對(duì)大鼠的半致死量LD50(mg kg)分別為:As2O3 34.5,亞砷酸鹽(As III)14，砷酸鹽(As V)20，MMA 700-1800，DMA 700-2600，AsC 6500，AsB>10000。這些數(shù)據(jù)表明,無(wú)機(jī)砷的毒性,甲基化砷的毒性較小,而AsB、AsC和砷糖常被認(rèn)為是無(wú)毒的。正是由于各種不同形態(tài)的砷具有不同的物理及化學(xué)性質(zhì)，例如各種不同形態(tài)的砷具有不同的毒性，因此砷的形態(tài)分析才越來(lái)越為人們所重視。
由于不同形態(tài)砷化物的毒性不同,其在人體內(nèi)的遷移、轉(zhuǎn)化和代謝規(guī)律就與其致毒和去毒的機(jī)理有關(guān)。砷在體內(nèi)的代謝過(guò)程一般為:As（III）→As（V）→MMA→DMA→尿排出,而AsB在體內(nèi)不經(jīng)任何轉(zhuǎn)變即排出。這說(shuō)明As（III）→DMA是主要的去毒過(guò)程。在致毒方面,亞砷酸鹽通過(guò)阻止含鄰位巰基的酶在活性中心作用而表現(xiàn)其急性毒性，而砷酸鹽由于其結(jié)構(gòu)與磷酸鹽類似，在ATP形成過(guò)程中可取代磷酸鹽而破壞磷酰化作用。另外,不同形態(tài)的砷化物對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)及產(chǎn)量都有明顯的影響。因此無(wú)論對(duì)環(huán)境樣品、食品，還是對(duì)從事與砷有關(guān)的工作人員或砷中毒患者的體液進(jìn)行砷的形態(tài)分析都是有必要的。
傳統(tǒng)方法中，只測(cè)定樣品中的總砷量，不能給出有關(guān)毒性的確切信息。因此，從正確估計(jì)砷對(duì)環(huán)境及人類的危害角度出發(fā)，需要建立一種有效地分離、測(cè)試各種形態(tài)砷化合物的手段。另外對(duì)于砷在環(huán)境中的循環(huán)、轉(zhuǎn)化機(jī)理的研究也要求對(duì)其進(jìn)行形態(tài)分析。
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