岡納·諾德伯格
砷 (As) 化合物主要分為三類：
- 無機砷化合物
- 有機砷化合物
- 胂氣和取代胂。
發生和使用
砷廣泛存在於自然界中，在硫化礦中含量最多。 毒砂 (FeAsS) 是最豐富的一種。
單質砷
元素砷用於合金中以增加其硬度和耐熱性（例如，鉛合金用於造粒和電池板柵）。 它還用於製造某些類型的玻璃，作為電氣設備的組件以及作為鍺和矽固態產品的摻雜劑。
三價無機化合物
三氯化砷 （氯化砷3) 用於陶瓷工業和含氯砷化物的製造。 三氧化二砷 （作為2O3）， 要么 砒霜, 可用於純化合成氣，並可作為所有砷化合物的主要原料。 它也是皮革和木材的防腐劑，紡織媒染劑，礦物浮選試劑，玻璃製造中的脫色和精煉劑。 亞砷酸鈣 （鈣（作為2H2O4）） 和 乙酰亞砷酸銅 （通常認為 Cu(COOCH3)2 3Cu(砷氧化物2)2) 是殺蟲劑。 乙酰亞砷酸銅也用於給船舶和潛艇上漆。 亞砷酸鈉 （NaAsO2) 在紡織工業中用作除草劑、腐蝕抑製劑和乾燥劑。 三硫化二砷 是透紅外線玻璃的成分，在製革工業中用作脫毛劑。 它還用於製造煙火和半導體。
五價無機化合物
砷酸 (H3麻生太郎4·½小時2O) 存在於砷酸鹽的製造、玻璃製造和木材處理過程中。 五氧化二砷 （作為2O5)，一種除草劑和木材防腐劑，也用於製造彩色玻璃。
砷酸鈣 （鈣3（AsO4)2) 用作殺蟲劑。
有機砷化合物
二甲胂酸 （（CH3)2AsOOH) 用作除草劑和脫葉劑。 砷酸 （NH2C6H4砷酸(OH)2) 可用作蚱蜢誘餌和動物飼料添加劑。 海洋生物中有機砷化合物的濃度相當於蝦和魚等海洋生物中 1 至 100 mg/kg 範圍內的砷濃度。 這種砷主要由 砷甜菜鹼 和 砷膽鹼，低毒有機砷化合物。
胂氣和取代胂. 砷化氫氣體用於有機合成和固態電子元件的加工。 當形成初生氫並存在砷時，在工業過程中也可能無意中產生砷化氫氣體。
取代的胂是三價有機砷化合物，根據它們連接到砷核上的烷基或苯基的數量，它們被稱為單取代、二取代或三取代的胂。 二氯乙胂 (C2H5氯化亞錫2）， 要么 乙基二氯胂， 是一種具有刺激性氣味的無色液體。 這種化合物，就像下面的化合物一樣，被開發為一種潛在的化學戰劑。
二氯(2-氯乙烯基-)胂 (ClCH:CHAsCl2）， 要么 氯乙烯二氯胂 (lewisite)，是一種橄欖綠色液體，具有類似鍺的氣味。 它被開發為一種潛在的戰劑，但從未使用過。 二巰基丙醇或英國抗路易氏劑 (BAL) 是作為解毒劑開發的。
二甲基胂 （CH3)2砷化氫，或 二甲胂氫化物 和 三甲基胂 （CH3)3作為），或 三甲基砷， 都是無色液體。 這兩種化合物可由細菌和真菌對砷化合物進行代謝轉化後產生。
危害性
無機砷化合物
毒性的一般方面. 雖然極少量的某些砷化合物可能具有有益效果，但正如一些動物研究表明的那樣，砷化合物，尤其是無機砷化合物，被認為是非常有效的毒物。 不同化合物的急性毒性差異很大，這取決於它們在生物介質中的價態和溶解度。 可溶性三價化合物毒性最強。 胃腸道對無機砷化合物的吸收幾乎完全，但對於不易溶解的形式（如顆粒形式的三氧化二砷），吸收可能會延遲。 吸入後吸收也幾乎完全，因為沈積在呼吸道粘膜上的可溶性更少的物質將被轉移到胃腸道並隨後被吸收。
在工業中可能會發生通過吸入、攝入或皮膚接觸並隨後被吸收的職業接觸無機砷化合物的情況。 如果暴露過度，可能會在進入點產生急性影響。 皮炎可能作為一種急性症狀發生，但更常見的是長期接觸中毒的結果，有時是在致敏後（參見“長期接觸（慢性中毒）”部分）。
急性中毒
在處理大量砷（例如三氧化二砷）的工業中發生事故時，可能會通過吸入和攝入的方式接觸到高劑量的無機砷化合物。 根據劑量的不同，可能會出現各種症狀，當劑量過大時，可能會發生致命病例。 結膜炎、支氣管炎和呼吸困難的症狀，隨後是胃腸道不適伴嘔吐，隨後心臟受累並伴有不可逆性休克，可能會在數小時內發生。 據報導，在一例導致死亡的病例中，血液中的砷含量超過 3 毫克/升。
暴露於空氣中亞致死劑量的刺激性砷化合物（例如三氧化二砷）時，可能會出現與呼吸系統粘膜急性損傷和暴露皮膚的急性症狀相關的症狀。 在這種情況下會發生鼻粘膜、喉和支氣管的嚴重刺激以及結膜炎和皮炎。 只有在暴露後數週後，才能在某些個體中觀察到鼻中隔穿孔。 據信，反復接觸會產生一定的對急性中毒的耐受性。 然而，這種現象並沒有在科學文獻中得到很好的記錄。
文獻中描述了意外攝入無機砷（主要是三氧化二砷）造成的影響。 然而，此類事件在當今行業中很少見。 中毒病例的特點是嚴重的胃腸道損傷，導致嚴重嘔吐和腹瀉，這可能導致休克和隨後的少尿和蛋白尿。 其他急性症狀是面部水腫、肌肉痙攣和心臟異常。 接觸溶液中的毒物後幾分鐘內可能會出現症狀，但如果砷化合物是固體形式或隨餐服用，則可能會延遲數小時。 當作為顆粒攝入時，毒性還取決於攝入化合物的溶解度和粒徑。 據報導，攝入三氧化二砷的致命劑量範圍為 70 至 180 毫克。 死亡可能在 24 小時內發生，但通常的病程為 3 至 7 天。 砷化合物急性中毒通常伴有貧血和白細胞減少症，尤其是粒細胞減少症。 在倖存者中，這些影響通常可在 2 至 3 週內逆轉。 急性中毒也可見肝臟可逆性腫大，但肝功能檢查和肝酶通常正常。
在急性中毒倖存者中，周圍神經紊亂經常在攝入後幾週出現。
長期接觸（慢性中毒）
一般方面。 長期接觸空氣中砷化合物濃度過高的工人可能會發生慢性砷中毒。 呼吸道粘膜和皮膚的局部效應是顯著特徵。 也可能發生神經和循環系統以及肝臟的受累，以及呼吸道癌症。
通過攝入食物、飲用水或藥物長期接觸砷，其症狀與吸入接觸後的症狀有所不同。 模糊的腹部症狀——腹瀉或便秘、皮膚潮紅、色素沉著和角化過度——在臨床表現中占主導地位。 此外，可能有血管受累，據報導在一個區域已引起外周壞疽。
慢性砷中毒常出現貧血和白細胞減少。 肝臟受累在長期口服暴露的人中比在吸入暴露的人中更常見，特別是在被認為主要通過飲用受污染的葡萄酒接觸的葡萄園工人中。 在這種類型的中毒中，皮膚癌的發生頻率過高。
血管疾病。 長期通過飲水經口接觸無機砷可引起周圍血管紊亂，伴有雷諾現象。 在中國台灣的一個地區，發生了外周性壞疽（所謂的黑腳病）。 如此嚴重的外周血管受累表現尚未在職業暴露人員中觀察到，但在長期暴露於空氣中無機砷（劑量為吸收的砷在下面給出。
皮膚病。 砷皮膚損傷會有所不同，這取決於暴露的類型。 確實會出現不同程度嚴重程度的濕疹樣症狀。 在職業接觸主要是空氣中的砷時，局部刺激可能導致皮膚損傷。 可能會出現兩種類型的皮膚病：
- 濕疹型伴有紅斑（發紅）、腫脹和丘疹或水泡
- 具有紅斑和毛囊腫脹或毛囊膿皰的毛囊型。
皮炎主要位於暴露最嚴重的區域，例如面部、頸後、前臂、手腕和手。 然而，它也可能發生在陰囊、大腿內側、上胸部和背部、小腿和腳踝周圍。 色素沉著過度和角化病不是這類砷損害的突出特徵。 斑貼試驗表明，皮炎是由砷引起的，而不是由粗三氧化二砷中存在的雜質引起的。 慢性皮膚損傷可能會在這種類型的初始反應之後發生，具體取決於接觸的濃度和持續時間。 這些慢性損傷可能在多年的職業或環境暴露後發生。 皮膚角化過度、疣和黑變病是明顯的跡象。
黑變病最常見於上下眼瞼、太陽穴周圍、頸部、乳頭乳暈和腋窩褶皺處。 在嚴重的情況下，腹部、胸部、背部和陰囊會出現砷黑化病，並伴有角化過度和疣。 在慢性砷中毒中，還會出現色素脫失（即白斑病），尤其是在色素沉著的區域，通常稱為“雨滴”色素沉著。 這些慢性皮膚損傷，尤其是角化過度，可能發展成癌前病變和癌性病變。 指甲橫向條紋（所謂的米斯線）也發生在慢性砷中毒中。 應該注意的是，當皮膚中的砷濃度恢復正常時，慢性皮膚損傷可能會在停止接觸後很長時間內發展。
慢性砷暴露中的粘膜損傷最經典的報導是吸入暴露後鼻中隔穿孔。 這種病變是鼻子粘膜受到刺激的結果。 這種刺激還延伸到喉部、氣管和支氣管。 在吸入接觸和反复攝入引起的中毒中，面部和眼瞼的皮炎有時會擴展到角膜結膜炎。
周圍神經病變。 急性中毒倖存者經常會遇到周圍神經障礙。 它們通常在急性中毒後數週內開始發作，恢復緩慢。 神經病的特點是運動功能障礙和感覺異常，但在不太嚴重的情況下，可能只發生感覺單側神經病。 通常下肢比上肢受影響更大。 在從砷中毒中恢復的受試者中，指甲可能會出現米斯紋。 組織學檢查顯示沃勒變性，尤其是在較長的軸突中。 周圍神經病變也可能發生在工業砷暴露中，在大多數情況下呈亞臨床形式，只能通過神經生理學方法檢測。 在一組長期接觸相當於平均累積總吸收量約為 5 克（最大吸收量為 20 克）的冶煉廠工人中，砷的累積吸收量與神經傳導速度呈負相關。 這些工人也有一些輕微的外周血管受累臨床表現（見上文）。 據報導，接觸砷的兒童會出現聽力損失。
致癌作用. 無機砷化合物被國際癌症研究機構 (IARC) 歸類為肺和皮膚致癌物。 還有一些證據表明，接觸無機砷化合物的人患肝血管肉瘤和可能患胃癌的機率更高。 據報導，從事含砷酸鉛和砷酸鈣殺蟲劑生產的工人、噴灑含無機銅和砷化合物殺蟲劑的葡萄種植者以及接觸砷和砷酸鈣無機化合物的冶煉廠工人患呼吸道癌症的頻率過高。許多其他金屬。 從接觸開始到癌症出現之間的潛伏期很長，通常在 15 到 30 年之間。 吸煙對肺癌有協同作用。
在台灣和智利，通過飲用水長期接觸無機砷與皮膚癌發病率增加有關。 這種增加已被證明與飲用水中的濃度有關。
致畸作用. 靜脈注射高劑量的三價無機砷化合物可能導致倉鼠畸形。 對於人類，沒有確鑿的證據表明砷化合物在工業條件下會導致畸形。 然而，一些證據表明，在冶煉環境中同時接觸多種其他金屬和其他化合物的工人也會受到這種影響。
有機砷化合物
用作殺蟲劑或藥物的有機砷化物也可能產生毒性，儘管此類不利影響在人類身上的記錄不完整。
據報導，實驗動物在餵食高劑量的阿桑酸後會對神經系統產生毒性影響，阿桑酸通常用作家禽和豬的飼料添加劑。
蝦、蟹和魚等海洋食品中的有機砷化合物由胂膽鹼和胂甜菜鹼組成。 眾所周知，食用魚和貝類中的有機砷量不會產生不良影響。 這些化合物主要通過尿液迅速排出體外。
胂氣和取代胂。 急性胂中毒的案例很多，死亡率很高。 胂是工業上發現的最強大的溶血劑之一。 它的溶血活性是由於它能夠導致紅細胞還原型穀胱甘肽含量下降。
胂中毒的體徵和症狀包括溶血，這是在一段潛伏期之後發生的，潛伏期取決於接觸強度。 吸入 250 ppm 的胂氣體會立即致命。 接觸 25 到 50 ppm 30 分鐘是致命的，長時間接觸 10 ppm 可能會致命。 中毒的體徵和症狀是急性和大量溶血的特徵。 最初有無痛性血紅蛋白尿、胃腸道不適，如噁心和可能的嘔吐。 也可能有腹部絞痛和壓痛。 隨後出現黃疸伴無尿和少尿。 可能存在骨髓抑制的證據。 急性和嚴重接觸後，周圍神經病變可能會發展，並且在中毒數月後仍然存在。 關於反复或長期接觸胂的情況知之甚少，但由於胂氣體在體內會代謝為無機砷，因此可以假設存在出現與長期接觸無機砷化合物相似的症狀的風險。
鑑別診斷應考慮可能由其他化學物質（如銻或藥物）和繼發性免疫溶血性貧血引起的急性溶血性貧血。
取代的胂不會引起溶血作為它們的主要作用，但它們作為強大的局部和肺刺激物和全身毒物。 在二氯（2-氯乙烯基-）胂（路易氏劑）的情況下，對皮膚的局部影響會引起明顯的水泡。 蒸氣會引起明顯的痙攣性咳嗽，伴有濃稠或帶血的痰液，並發展為急性肺水腫。 如果在中毒的早期階段給予二巰基丙醇 (BAL) 是一種有效的解毒劑。
安全衛生措施
最常見的職業砷暴露類型是無機砷化合物，這些安全和健康措施主要與此類暴露有關。 當存在暴露於砷化氫氣體的風險時，需要特別注意意外洩漏，因為短時間的峰值暴露可能需要特別關注。
最好的預防方法是使接觸量遠低於可接受的接觸限值。 因此，測量空氣中砷濃度的程序非常重要。 除吸入暴露外，還應注意通過受污染的衣服、手、煙草等途徑的口腔暴露，尿液中無機砷的生物監測可能有助於評估吸收劑量。 應為工人提供合適的防護服、防護靴，當存在空氣中砷暴露限值可能超過的風險時，應提供呼吸防護設備。 儲物櫃應設有單獨的隔間，用於存放工作服和個人衣物，並應提供相鄰的高標準衛生設施。 不得在工作場所吸煙、進食和飲水。 應進行就業前體檢。 不建議僱用患有糖尿病、心血管疾病、貧血、過敏或其他皮膚病、神經系統疾病、肝病或腎病的人員從事砷處理工作。 應對所有接觸砷的員工進行定期體檢，特別注意可能出現的與砷相關的症狀。
測定尿液中無機砷及其代謝物的水平可以估計各種暴露途徑吸收的無機砷的總劑量。 只有當無機砷及其代謝物能夠被特異性測定時，該方法才有用。 尿液中的總砷通常會提供有關工業接觸的錯誤信息，因為即使是一頓魚或其他海洋生物（含有大量無毒有機砷化合物）也可能會導致數天的尿砷濃度大幅升高。
治療
砷化氫氣體中毒。 當有理由相信已大量接觸砷化氫氣體，或觀察到最初的症狀（例如，血紅蛋白尿和腹痛）時，需要立即將人員從受污染的環境中移出並立即就醫。 如果有任何腎功能受損的證據，推薦的治療包括與長期人工透析相關的全替代輸血。 強制利尿在某些情況下被證明是有用的，而大多數作者認為，用 BAL 或其他螯合劑治療似乎效果有限。
接觸取代胂的處理方式應與無機砷中毒相同（見下文）。
無機砷中毒。 如果接觸到估計會引起急性中毒的劑量，或者如果在長期接觸過程中出現嚴重的呼吸系統、皮膚或胃腸道症狀，應立即將工作人員從暴露並用絡合劑處理。
在這種情況下使用最廣泛的經典試劑是 2,3-dimercapto-1-propanol 或 British anti-lewisite (BAL, dimercaprol)。 在這種情況下及時給藥至關重要：為獲得最大益處，應在中毒後 4 小時內進行此類治療。 可以使用的其他藥物是 2,3-二巰基丙磺酸鈉（DMPS 或 unithiol）或內消旋 2,3-二巰基丁二酸 (DMSA)。 這些藥物不太可能產生副作用，並且被認為比 BAL 更有效。 據報導，在一個病例中靜脈注射 N-乙酰半胱氨酸是有價值的； 此外，還必須進行一般治療，例如通過遠離暴露來防止進一步吸收以及通過洗胃和通過胃管施用螯合劑或木炭來盡量減少胃腸道的吸收。 一般支持治療，如維持呼吸循環、維持水電解質平衡、控制神經系統效應，以及通過血液透析和換血清除吸收的毒物，如可行可採用。
接觸性皮炎等急性皮膚損傷和雷諾氏綜合徵等外周血管受累的輕度表現通常不需要治療，只需遠離暴露即可。