飲料中含砷較低時(10~30mg/g),導(dǎo)致生長滯緩,懷孕減少,自發(fā)流產(chǎn)較多,死亡率較高。骨骼礦化減低,在羊和微型豬還觀察至心肌和骨骼肌纖維萎縮,線粒體膜有變化可破裂。砷在體內(nèi)的生化功能還未確定,但研究提示砷可能在某些酶反應(yīng)中起作用,以砷酸鹽替代磷酸鹽作為酶的激活劑,以亞砷酸鹽的形式與巰基反應(yīng)作為酶抑制劑,從而可明顯影響某些酶的活性。有人觀察到,在做血透析的患者其血砷含量減少,并可能與患者中樞神經(jīng)系統(tǒng)紊亂、血管疾病有關(guān)。 單質(zhì)砷無毒性,砷化合物均有毒性。三價砷比五價砷毒性大,約為60倍;有機砷與無機砷毒性相似。人口服三氧化二砷中毒劑量為,致死量為(體重70kg的人,約為,個別敏感者1mg可中毒,20mg可致死,但也有口服10g以上而獲救者)。人吸入三氧化二砷致死濃度為0.16mg/(吸入4h),長期少量吸入或口服可產(chǎn)生慢性中毒。在含砷化氫為1mg/L的空氣中,呼吸5~10分鐘,可發(fā)生致命性中毒。 三價砷會抑制含-SH的酵素,五價砷會在許多生化反應(yīng)中與磷酸競爭,因為鍵結(jié)的不穩(wěn)定,很快會水解而導(dǎo)致高能鍵(如ATP)的消失。氫化砷被吸入之后會很快與紅血球結(jié)合并造成不可逆的細(xì)胞膜破壞。低濃度時氫化砷會造成溶血(有劑量-反應(yīng)關(guān)系),高濃度時則會造成多器官的細(xì)胞毒性。 腸胃道、肝臟、腎臟毒性:腸胃道癥狀通常是在食入砷或經(jīng)由其它途徑大量吸收砷之后發(fā)生。腸胃道血管的通透率增加,造成體液的流失以及低血壓。腸胃道的黏膜可能會進(jìn)一步發(fā)炎、壞死造成胃穿孔、出血性腸胃炎、帶血腹瀉。砷的暴露會觀察到肝臟酵素的上升。慢性砷食入可能會造成非肝硬化引起的門脈高血壓。急性且大量砷暴露除了其它毒性可能也會發(fā)現(xiàn)急性腎小管壞死,腎絲球壞死而發(fā)生蛋白尿。 心血管系統(tǒng)毒性:因自殺而食入大量砷的人會因為全身血管的破壞,造成血管擴張,大量體液滲出,進(jìn)而血壓過低或休克,過一段時間后可能會發(fā)現(xiàn)心肌病變,在心電圖上可以觀察到QRS較寬,QT interval較長,ST段下降,T波變的平緩,及非典型的多發(fā)性心室頻脈。至于流行病學(xué)研究顯示慢性砷暴露會造成血管痙攣及周邊血液供應(yīng)不足,進(jìn)而造成四肢的壞疽,或稱為烏腳病,在臺灣飲用水含量為10-1820ppb的一些地區(qū)曾有此疾病盛行。有患烏腳的人之后患皮膚癌的機會也較高,不過研究也顯示這些飲用水中也有其它造成血管病變的物質(zhì),應(yīng)該也是引起疾病的一部份原因。在智利的Antotagasta曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)飲用水中的砷含量高到20-400ppb,同時也有許多人因此而有雷諾氏現(xiàn)象及手足發(fā)鉗,解剖發(fā)現(xiàn)小血管及中等大小的血管已纖維化并增厚以及心肌肥大。 神經(jīng)系統(tǒng)毒性:砷在急性中毒24-72小時或慢性中毒時常會發(fā)生周邊神經(jīng)軸突的傷害,主要是末端的感覺運動神經(jīng),異常部位為類似手套或襪子的分布。中等程度的砷中毒在早期主要影響感覺神經(jīng)可觀察到疼痛、感覺遲鈍,而嚴(yán)重的砷中毒則會影響運動神經(jīng),可觀察到無力、癱瘓(由腳往上),然而,就算是很嚴(yán)重的砷中毒也少有波及顱神經(jīng),但有可能造成腦病變,有一些很慢性中毒較輕微沒有臨床癥狀,但是做神經(jīng)傳導(dǎo)速度檢查有發(fā)現(xiàn)神經(jīng)傳導(dǎo)速度變慢。慢性砷中毒引起的神經(jīng)病變需要花也許長達(dá)數(shù)年的時間來恢復(fù),而且也很少會完全恢復(fù)。追蹤長期引用砷污染的牛奶的兒童發(fā)現(xiàn)其發(fā)生嚴(yán)重失聰、心智發(fā)育遲緩、癲癇等等腦部傷害的機率比沒有暴露砷的小朋友高。(但失聰并沒有在其它砷中毒的研究中發(fā)現(xiàn))。 皮膚毒性:砷暴露的人最??吹降钠つw癥狀是皮膚顏色變深,角質(zhì)層增厚,皮膚癌。全身出現(xiàn)一塊塊色素沈積是慢性砷暴露的指標(biāo)(曾在長期飲用>400ppb砷的水的人身上發(fā)現(xiàn)),較常發(fā)生在眼瞼、顳、腋下、頸、乳頭、陰部,嚴(yán)重砷中毒的人可能在胸、背及腹部都會發(fā)現(xiàn),這種深棕色上散布白點的病變有人描述為「落在泥濘小徑的雨滴」。 砷引起的過度角質(zhì)化通常發(fā)生在手掌及腳掌,看起來像小粒玉米般突起,直徑約0.4-1cm。在大部分砷中毒的人皮膚上的過度角質(zhì)化的皮膚病變可以數(shù)十年都沒有癌化的變化,但是有少部分人的過度角質(zhì)化病灶會轉(zhuǎn)變?yōu)榘┌Y前期病灶,跟原位性皮膚癌難以區(qū)分。 呼吸系統(tǒng)毒性:極少見暴露于高濃度砷粉塵的精煉工廠工人會發(fā)現(xiàn)其呼吸道的黏膜發(fā)炎且潰瘍甚至鼻中隔穿孔。研究顯示這些精煉工廠工人和暴露于含砷農(nóng)藥殺蟲劑的工人有得肺癌機率升高的情形。
血液系統(tǒng)毒性:不管是急性或慢性砷暴露都會影響到血液系統(tǒng),可能會發(fā)現(xiàn)骨髓造血功能被壓抑且有全血球數(shù)目下降的情形,常見白血球、紅血球、血小板下降,而嗜酸性白血球數(shù)上升的情形。紅血球的大小可能是正常或較大,可能會發(fā)現(xiàn)嗜堿性斑點。 生殖危害:砷會透過胎盤而我們發(fā)現(xiàn)臍帶血中砷的濃度和母體內(nèi)砷的濃度是一致的,曾有一個懷孕末期服用砷的個案報告,馬上生產(chǎn)而新生兒在12個小時內(nèi)就死去,解剖發(fā)現(xiàn)肺泡內(nèi)出血,腦中、肝臟、腎臟中含砷濃度都很高。針對住在附近或在銅精煉廠工作的婦女做的研究發(fā)現(xiàn)她們體內(nèi)的砷濃度都有升高,而她們發(fā)生流產(chǎn)及生產(chǎn)后發(fā)現(xiàn)先天畸形的機會都較高,先天畸形是一般人的兩倍,而多次生產(chǎn)皆發(fā)現(xiàn)先天畸形的機會是一般人的五倍,不過因為這些婦女還有暴露于鉛、鎘、二氧化硫,所以不能排除是其它化學(xué)物質(zhì)引起的。中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所完成的一項研究發(fā)現(xiàn),在日常生活環(huán)境中,低劑量暴露的砷可能影響男性精子質(zhì)量,并因此造成男性不育。 致癌性:在動物實驗中并沒有發(fā)現(xiàn)癌癥增加的情形。
皮膚癌:在長期食用含無機砷的藥物、水以及工作場所暴露砷的人的研究中常常會發(fā)現(xiàn)皮膚癌。通常是全身的,但是在軀干、手掌、腳掌這些比較沒有接觸陽光的地方有較高的發(fā)生率。而一個病人有可能會發(fā)現(xiàn)數(shù)種皮膚癌,發(fā)生的頻率由高到低為原位性皮膚癌、上皮細(xì)胞癌、基底細(xì)胞癌、以及混合型。在臺灣烏腳病發(fā)生的地區(qū)有72%發(fā)生皮膚癌的病人也同時發(fā)現(xiàn)皮膚過度角質(zhì)化以及皮膚出現(xiàn)色素沉積。一些過度角質(zhì)化的病灶(邊緣清楚的圓形或不規(guī)則的1mm到>10cm的塊狀)后來變?yōu)樵恍云つw癌,而最后就侵犯到其它地方。砷引起的基底細(xì)胞癌常常是多發(fā)而且常分布在軀干,病灶為紅色、鱗片狀,萎縮,難和原位性皮膚癌區(qū)分。砷引起的上皮細(xì)胞癌主要在陽光不會照到的軀干,而紫外線引起的常常在頭頸部陽光常照射的地方發(fā)生,我們可以靠分布來區(qū)分砷引起的或是紫外線引起的,然而我們卻很難分是砷引起的還是其它原因引起的。流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)砷的暴露量跟皮膚癌的發(fā)生有劑量—反應(yīng)效應(yīng)。而在葡萄園工作由皮膚及吸入暴露砷的工人的流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)因為皮膚炎而死亡的比率有升高。 肺癌:暴露三氧化二砷的精煉廠工人及五價砷農(nóng)藥的研究校正過二氧化硫及抽煙的暴露之后顯示肺癌發(fā)生的機率較高。
砷中毒的癥狀可能很快顯現(xiàn),也可能在飲用含砷水十幾年甚至幾十年之后才出現(xiàn)。這主要取決于所攝入砷化物的性質(zhì)、毒性、攝入量、持續(xù)時間及個體體質(zhì)等因素。 急性砷中毒:急性砷中毒多為大量意外地砷接觸所致,主要損害胃腸道系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、皮膚和神經(jīng)系統(tǒng)。
砷急性中毒的表現(xiàn)癥狀為可有惡心、嘔吐、口中金屬味、腹劇痛、米湯樣糞便等,較重者尿量減少、頭暈、腓腸肌痙攣、發(fā)紺以至休克,嚴(yán)重者出現(xiàn)中樞神經(jīng)麻痹癥狀,四肢疼痛性痙攣、意識消失等。注意:皮膚癌與攝入砷和接觸砷有關(guān),肺癌與吸入砷塵有關(guān)。