砷哭了，不是重金属的“重金属”

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砷哭了，不是重金属的“重金属”

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科普中国网

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在讨论水体污染、环境污染以及化妆品污染时，我们常常会提到重金属，如汞、铅、砷、镉等。然而，砷是否真的属于重金属？本文将从重金属的定义出发，探讨其危害，分析砷的特性，并解释为什么在环境污染和医学领域中，砷被视为重金属类别。

1. 重金属的定义

在化学中，重金属的定义为密度在4.5 g/cm3以上的金属。原子序数从23（钒）到92（铀）中，除去砷、硒、溴、氪、碲、碘、氙、砹、氡9种非金属元素，以及锝这一人造元素，共有60种天然金属元素。在这60种元素中，除去铷、锶、钇、铯、钡、钫这6种元素，其余54种金属密度均大于4.5 g/cm3。因此，从密度的角度来看，这54种金属均属于重金属。但是在元素分类时，其中有的划归了稀土金属，有的划归了贵金属等。余下的13种金属中，与重污染事件密切相关的主要是铅、汞、镉、铬这4种金属。

图1 23~92号天然金属元素在元素周期表中排布（如图方框中所示）

2. 重金属的危害及毒性

由于缺乏环保意识，在矿石开采、金属冶炼、机械制造和农业灌溉等工农业生产中，人们会无意中将大量的重金属元素排放到环境中，进而引发水体或土壤的污染，从而影响人类的健康和安全。重金属污染具有可富集、难降解，毒性大、治理难的特征，大多重金属污染事件是经由口摄入引起，过量摄取重金属，会出现急性中毒症状，主要表现为呕吐、腹痛、下泄，呼吸困难，溃疡等，被吸收进体内后，可损害各种组织的生理机能，甚至导致死亡。此外，重金属对胎儿的发育损害更大，尤其是汞元素，这在日本的“水俣病”事件中得到证实。

3. 砷元素

砷，俗称砒，在化学元素周期表中位于第4周期、第VA族，属于非金属元素，在自然界中分布广泛，动物、植物、海产品中都可能含有微量的砷元素。在自然界中，砷主要以硫化物如雄黄的形式存在。砷的各种化合物应用也很广泛，常用于除草剂、杀菌剂，以及木材防腐、制药、颜料等行业。

3.1 名称演变

砷的化合物有很多，曾被作为“遗产药”使用，从古至今，各个国家均有使用，但同一种矿物在不同国家不同时期名称也会有所不同。砷的矿物以雄黄和雌黄居多，早在公元前4世纪，亚里士多德的著作中将其命名为Arsenikon（最初指雌黄），意为“强有力的”，而雄黄Orpiment，来自罗马博物学家Plony的Auripigmentum（金黄色的颜料）衍变而来。英语中的雄黄Realgar更接近“鸡冠石”，例如称雄黄酒为“Realgar wine”，在介绍中国节日习俗时经常用到。在中国，对砷矿物的命名更为复杂，古代炼丹家和医师为了保持神秘，给它起了很多名字。

3.2 砷及其化合物的毒性

一提到砷，大家第一反应就是有毒，这都是拜最经典的含砷毒剂—三氧化二砷（As2O3），也就是砒霜所赐，其实单质砷基本无毒，大部分砷的硫化物毒性也没有这么强烈。按照化合物的性质来区分，可分为有机砷和无机砷，无机砷的毒性要强于有机砷，在无机砷中，三价砷和五价砷较为常见，以三价砷的毒性更大，约为五价砷的60倍。

砷在进入人体后，会蓄积在骨骼、肝脏、肾脏、脾等部位，对神经、心血管、呼吸、生殖、血液等系统产生危害。中等程度的砷中毒在早期主要对感觉神经产生影响，例如疼痛、反应迟钝等；严重的砷中毒会影响运动神经，例如四肢无力、瘫痪或者脑组织病变等。慢性砷中毒会引起神经病变，主要表现为神经衰弱综合征、皮肤损害、口腔炎症或者肝肾损害等，其恢复时间特别长，需要长达数年，且完全恢复的几率很小；砷暴露最常见的症状是角质层增厚、皮肤颜色加深，严重者患皮肤癌；砷还会通过胎盘影响胎儿的发育；急性或慢性砷暴露都会影响到血液系统，使白血球、红血球、血小板下降，嗜酸性白血球数上升。

4. 砷与重金属的关系

砷在元素周期表中处于金属元素和非金属元素分界线上，因此称之为类金属，也叫做准金属，其物理、化学性质也介于金属和非金属之间，具有银灰色金属光泽，密度为5.72 g/cm3，在环境中同样具有生物累积、不可降解等特性，其毒性与治疗方法也与重金属类似，所以在环境污染及医学领域将砷视为重金属类别。因此，在我国《优先控制化学品名录（第一批）》《有毒有害水污染物名录（第一批）》和《有毒有害大气污染物名录（2018年）》中，砷与铅、汞、镉、铬4类重金属一起被作为重点管控的污染物进行管理。