砷元素的形態及其特性

來源：北京普析通用儀器有限責任公司 2019年10月29日 13:58

砷元素的形態及其特性

砷是一種廣泛分布于自然界的元素。克拉克值為5×10－4,宇宙豐度為4.0。除發現少量的天然砷外，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，由于采煤及其它工業污染,使地下水中砷的濃度不斷增加，砷污染已經成為一個潛在的公共衛生問題，亞洲地區特別是孟加拉國地下水的砷污染問題已經受到社會特別的關注。據衛生部的統計，我國目前有11個省的部分地區受到地下水中砷的污染，比較嚴重的山西、內蒙、貴州等地區已經出現嚴重的地方性砷中毒。

由于飲用水中含有的砷超過一定*會引起慢性中毒，因此世界衛生組織規定生活飲用水安全標準為每升含砷不超過0.05毫克。2001年1月，EPA提出一個新的標準，即生活飲用水標準每升含砷不超過0.01毫克，并決定從2006年起實施，歐盟也計劃實行這一標準。但是，對發展中國家來說，要按照這一新標準控制飲用水中的砷含量尚有一定困難，2004年由世界衛生組織、兒童基金會和世界銀行聯合在我國太原召開的有關減輕砷中毒為主題的大會上，亞洲各國仍建議延緩啟動新標準。

除飲用水外，在所有的生物中都可以檢出低含量的砷，海洋動物中存在的高含量砷是人們特別關注的問題。中華人民共和國農業行業標準(NY5073)規定魚中無機砷含量不得超過0.5毫克/公斤，其它水產品中含量不得超過1.0毫克/公斤。這一規定實際存在一定的執行難度，因為國標目前推薦的方法只能測定總量，不能區分砷的形態，而由于魚和其它海產品中大部分砷是無毒的有機砷化合物，可達幾十個毫克/公斤，因此，測量結果偏高的現象時有發生。例如2004年在香港媒體上報道多次的魚罐頭事件，就是因為檢出了其中高含量的砷，引起規模超過5億元的內地魚罐頭產業近來一直不景氣。實際上，國內絕大多數產品并未超標，只是檢測方法存在問題罷了。由此可見，區分砷元素不同形態的檢測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的化合物存在，在空氣、土壤、沉積物和水中發現的主要砷化物有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，還有其他更復雜的砷化合物，例如砷糖(Arsenosugars)、砷脂類化合物等。

主要砷化物對大鼠的半致死量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。這些數據表明,無機砷的毒性,甲基化砷的毒性較小,而AsB、AsC和砷糖常被認為是無毒的。正是由于各種不同形態的砷具有不同的物理及化學性質，例如各種不同形態的砷具有不同的毒性，因此砷的形態分析才越來越為人們所重視。

由于不同形態砷化物的毒性不同,其在人體內的遷移、轉化和代謝規律就與其致毒和去毒的機理有關。砷在體內的代謝過程一般為:As（III）→As（V）→MMA→DMA→尿排出,而AsB在體內不經任何轉變即排出。這說明As（III）→DMA是主要的去毒過程。在致毒方面,亞砷酸鹽通過阻止含鄰位巰基的酶在活性中心作用而表現其急性毒性，而砷酸鹽由于其結構與磷酸鹽類似，在ATP形成過程中可取代磷酸鹽而破壞磷酰化作用。另外,不同形態的砷化物對農作物生長及產量都有明顯的影響。因此無論對環境樣品、食品，還是對從事與砷有關的工作人員或砷中毒患者的體液進行砷的形態分析都是有必要的。

傳統方法中，只測定樣品中的總砷量，不能給出有關毒性的確切信息。因此，從正確估計砷對環境及人類的危害角度出發，需要建立一種有效地分離、測試各種形態砷化合物的手段。另外對于砷在環境中的循環、轉化機理的研究也要求對其進行形態分析。

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