飲料中含砷較低時(shí)(10~30mg/g),導致生長(cháng)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(guān)察至心肌和骨骼肌纖維萎縮,線(xiàn)粒體膜有變化可破裂。砷在體內的生化功能還未確定,但研究提示砷可能在某些酶反應中起作用,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作為酶抑制劑,從而可明顯影響某些酶的活性。有人觀(guān)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)系統紊亂、血管疾病有關(guān)。 單質(zhì)砷無(wú)毒性,砷化合物均有毒性。三價(jià)砷比五價(jià)砷毒性大,約為60倍;有機砷與無(wú)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(gè)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(cháng)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(jià)砷會(huì )抑制含-SH的酵素,五價(jià)砷會(huì )在許多生化反應中與磷酸競爭,因為鍵結的不穩定,很快會(huì )水解而導致高能鍵(如ATP)的消失。氫化砷被吸入之后會(huì )很快與紅血球結合并造成不可逆的細胞膜破壞。低濃度時(shí)氫化砷會(huì )造成溶血(有劑量-反應關(guān)系),高濃度時(shí)則會(huì )造成多器官的細胞毒性。 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(huì )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(huì )觀(guān)察到肝臟酵素的上升。慢性砷食入可能會(huì )造成非肝硬化引起的門(mén)脈高血壓。急性且大量砷暴露除了其它毒性可能也會(huì )發(fā)現急性腎小管壞死,腎絲球壞死而發(fā)生蛋白尿。 心血管系統毒性:因自殺而食入大量砷的人會(huì )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(guò)低或休克,過(guò)一段時(shí)間后可能會(huì )發(fā)現心肌病變,在心電圖上可以觀(guān)察到QRS較寬,QT interval較長(cháng),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(huì )造成血管痙攣及周邊血液供應不足,進(jìn)而造成四肢的壞疽,或稱(chēng)為烏腳病,在臺灣飲用水含量為10-1820ppb的一些地區曾有此疾病盛行。有患烏腳的人之后患皮膚癌的機會(huì )也較高,不過(guò)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),應該也是引起疾病的一部份原因。在智利的Antotagasta曾經(jīng)發(fā)現飲用水中的砷含量高到20-400ppb,同時(shí)也有許多人因此而有雷諾氏現象及手足發(fā)鉗,解剖發(fā)現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)系統毒性:砷在急性中毒24-72小時(shí)或慢性中毒時(shí)常會(huì )發(fā)生周邊神經(jīng)軸突的傷害,主要是末端的感覺(jué)運動(dòng)神經(jīng),異常部位為類(lèi)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(jué)神經(jīng)可觀(guān)察到疼痛、感覺(jué)遲鈍,而嚴重的砷中毒則會(huì )影響運動(dòng)神經(jīng),可觀(guān)察到無(wú)力、癱瘓(由腳往上),然而,就算是很?chē)乐氐纳橹卸疽采儆胁帮B神經(jīng),但有可能造成腦病變,有一些很慢性中毒較輕微沒(méi)有臨床癥狀,但是做神經(jīng)傳導速度檢查有發(fā)現神經(jīng)傳導速度變慢。慢性砷中毒引起的神經(jīng)病變需要花也許長(cháng)達數年的時(shí)間來(lái)恢復,而且也很少會(huì )完全恢復。追蹤長(cháng)期引用砷污染的牛奶的兒童發(fā)現其發(fā)生嚴重失聰、心智發(fā)育遲緩、癲癇等等腦部傷害的機率比沒(méi)有暴露砷的小朋友高。(但失聰并沒(méi)有在其它砷中毒的研究中發(fā)現)。 皮膚毒性:砷暴露的人最常看到的皮膚癥狀是皮膚顏色變深,角質(zhì)層增厚,皮膚癌。全身出現一塊塊色素沈積是慢性砷暴露的指標(曾在長(cháng)期飲用>400ppb砷的水的人身上發(fā)現),較常發(fā)生在眼瞼、顳、腋下、頸、乳頭、陰部,嚴重砷中毒的人可能在胸、背及腹部都會(huì )發(fā)現,這種深棕色上散布白點(diǎn)的病變有人描述為「落在泥濘小徑的雨滴」。 砷引起的過(guò)度角質(zhì)化通常發(fā)生在手掌及腳掌,看起來(lái)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(guò)度角質(zhì)化的皮膚病變可以數十年都沒(méi)有癌化的變化,但是有少部分人的過(guò)度角質(zhì)化病灶會(huì )轉變?yōu)榘┌Y前期病灶,跟原位性皮膚癌難以區分。 呼吸系統毒性:極少見(jiàn)暴露于高濃度砷粉塵的精煉工廠(chǎng)工人會(huì )發(fā)現其呼吸道的黏膜發(fā)炎且潰瘍甚至鼻中隔穿孔。研究顯示這些精煉工廠(chǎng)工人和暴露于含砷農藥殺蟲(chóng)劑的工人有得肺癌機率升高的情形。
血液系統毒性:不管是急性或慢性砷暴露都會(huì )影響到血液系統,可能會(huì )發(fā)現骨髓造血功能被壓抑且有全血球數目下降的情形,常見(jiàn)白血球、紅血球、血小板下降,而嗜酸性白血球數上升的情形。紅血球的大小可能是正常或較大,可能會(huì )發(fā)現嗜堿性斑點(diǎn)。 生殖危害:砷會(huì )透過(guò)胎盤(pán)而我們發(fā)現臍帶血中砷的濃度和母體內砷的濃度是一致的,曾有一個(gè)懷孕末期服用砷的個(gè)案報告,馬上生產(chǎn)而新生兒在12個(gè)小時(shí)內就死去,解剖發(fā)現肺泡內出血,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(chǎng)工作的婦女做的研究發(fā)現她們體內的砷濃度都有升高,而她們發(fā)生流產(chǎn)及生產(chǎn)后發(fā)現先天畸形的機會(huì )都較高,先天畸形是一般人的兩倍,而多次生產(chǎn)皆發(fā)現先天畸形的機會(huì )是一般人的五倍,不過(guò)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,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(dòng)物實(shí)驗中并沒(méi)有發(fā)現癌癥增加的情形。
皮膚癌:在長(cháng)期食用含無(wú)機砷的藥物、水以及工作場(chǎng)所暴露砷的人的研究中常常會(huì )發(fā)現皮膚癌。通常是全身的,但是在軀干、手掌、腳掌這些比較沒(méi)有接觸陽(yáng)光的地方有較高的發(fā)生率。而一個(gè)病人有可能會(huì )發(fā)現數種皮膚癌,發(fā)生的頻率由高到低為原位性皮膚癌、上皮細胞癌、基底細胞癌、以及混合型。在臺灣烏腳病發(fā)生的地區有72%發(fā)生皮膚癌的病人也同時(shí)發(fā)現皮膚過(guò)度角質(zhì)化以及皮膚出現色素沉積。一些過(guò)度角質(zhì)化的病灶(邊緣清楚的圓形或不規則的1mm到>10cm的塊狀)后來(lái)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分。砷引起的上皮細胞癌主要在陽(yáng)光不會(huì )照到的軀干,而紫外線(xiàn)引起的常常在頭頸部陽(yáng)光常照射的地方發(fā)生,我們可以靠分布來(lái)區分砷引起的或是紫外線(xiàn)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)現砷的暴露量跟皮膚癌的發(fā)生有劑量—反應效應。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(chǎng)工人及五價(jià)砷農藥的研究校正過(guò)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,也可能在飲用含砷水十幾年甚至幾十年之后才出現。這主要取決于所攝入砷化物的性質(zhì)、毒性、攝入量、持續時(shí)間及個(gè)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、呼吸系統、皮膚和神經(jīng)系統。
砷急性中毒的表現癥狀為可有惡心、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,嚴重者出現中樞神經(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)。