环境污染物砷的危害.doc

一、環境污染物砷的危害 前言 早期在台灣自來水尚未裝設完全以前，嘉義、台南一帶烏腳病相當的盛行，而這全是當地居民長期飲用含有高量砷的井水所造成。而這卻只是砷中毒事件中的冰山一角。在世界各國中都有發現，疑似因為長期暴露在含有砷的環境中，而造成的相關病變。 在1997年馬里蘭州所舉行的一場對於砷的研討會，曾收集世界各國相關科學家對砷的研究成果，並探討相關問題及研究方向，其內容包括砷的作用方式及未來研究的領域。文章中陳述曝露在砷的飲用水可能與皮膚疾病、皮膚癌和其他非遺傳因子效應，如：糖尿病、末梢神經病變和心臟、血管疾病是有關聯的。但目前卻只有少量的資料可以明確地證明，這些疾病與砷有關，反倒是其他大部分沒有明確證據可以證明的研究資料，其可能的作用模式卻被大量的報導。 砷的來源 自然界砷的來源： 自然的來源，主要來自母岩或土壤母質的風化，地殼中砷的含量約1.8 mg/kg ；自然的土體中，砷含量範圍為0.2~40 mg/kg ，平均濃度為5 mg/kg 。海水中砷的含量平均濃度為3 μg/L ，每年流入海洋的砷量達1.5×10-7 kg，估計海洋中砷的總重量達4.3×1012 kg 。火山噴發物中砷含量約20 mg/kg。大氣中砷的主要來自土壤和植物體的釋出，估計每年從地表以蒸氣型態逸散至大氣中的砷，約有2.37×107 kg 。台灣地區各岩層之含砷量以煤礦中的含砷量140 mg/kg 最高。 砷 mg/kg 1.5 1.8 2.0 6.0 10.0 140.0 岩層 花崗岩 火成岩 玄武岩 頁 岩 砂 岩 煤 礦 工業上砷的污染： 工業上砷的污染，主要來自排放的廢水。焦炭、含砷黃鐵礦床、及其他金屬礦場的沖出物；玻璃器皿製造、木材防腐劑、陶瓷製造業、冶金工業、製革廠、紡織業、染料廠、煉油工業、稀土金屬工業等都可能排放出含砷廢水。若此含砷廢水流入河流中或湖泊中，不僅危害到水中動植物，亦可能滲透到土壤中，而危害到陸生的動植物。工業上的砷污染，也是造成人體砷中毒的禍首。 農業上砷的污染： 砷除了可作為除草劑、殺蟲劑和殺菌劑以外，還可作為乾燥劑及木材防腐劑。常見的含砷殺蟲劑有砷酸銅、砷酸鎘、砷酸鉛、砷酸鈣、砷酸鐵及砷酸錳等；亞砷酸鈉則可當作去除蝨子的浸液。而最常見的除草劑則有MSMA（monosodium methanearsonate）和雙甲基砷劑；由於具高效率且低成本，常被用來防治棉花種植地的多年生雜草，雙甲基砷劑殺草方面不具有選擇性，是屬於萌後處理接觸型殺草劑，亦是一有效的土壤殺菌劑。含砷農藥的大量及長期使用，會使大部分的砷進入土壤並殘留，而影響植物生長，甚至發生毒害作用。 以上這一些有毒的砷大都來自人類文明的廢棄物，少部分來自生物體的代謝物；若長久累積，將使我們居住的環境以及人類本身遭受砷污染的危害。 砷在環境中的型態 自然環境中砷的型態，可分為無機砷和有機砷。無機砷有正五價的砷（V）（如砷酸鹽）和正三價的砷（III）（如亞砷酸鹽）兩大類；有機砷則以單甲基砷（methanearsonic acid）和雙甲基砷（cacodylic acid）存在的含量較高。土壤是砷型態轉變過程中最重要且複雜的場所，其所進行的氧化還原反應受土壤各種因子的影響。 土壤中無機砷經厭氧微生物作用後可轉變為單甲基砷和雙甲基砷，此反應速率非常緩慢。砷的甲基化方式乃是砷（V）先去二個電子，再轉變成砷（III），然後加入一個甲基。所生成的單甲基砷和雙甲基砷，容易被還原為單甲基砷（monomethylarsine）、雙甲基砷（dimethyl-arsine）或三甲基砷（trimethyl-arsine）等氣體而揮散在空氣中。 來自於土壤及空氣直接砷的暴露，對人類來說是最少的（小孩子除外），人類最常受暴露的途徑時來自食物及飲水，其次才是其他職業性的暴露。 砷對動物和植物都具有毒害作用，對動物體來說也可能是一種致癌物質（carcinogen）。不同型態的砷化合物，在毒性上有很大的差異。其中以砷（III）對生物的毒性最強，砷（V）次之；有機砷較低，但揮發性的有機胂則較毒。而且受砷污染地區的土壤以砷（V）居多，砷（III）次之，有機砷較少。 砷能堆積在生物體內並進而被還原、氧化或甲基化（methylation）等反應。此可能是自然環境中，砷的解毒作用機制。例如細菌將無機砷甲基化，以及在厭氧環境下甲烷生成菌的甲烷生合成路徑（methane biosynthetic pathway）；這些路徑可將砷酸鹽還原成亞砷酸鹽，再甲基化成為二甲基化物。 此外，在海洋中的海藻能將砷酸鹽轉變成非揮發性的甲基砷化物（甲基砷酸及二甲基砷酸）；淡水藻可合成脂溶性砷化合物，而且不產生揮發性甲基砷化物；水生植物也可合成相似之脂溶性砷化物；但真菌則是將無機及有機砷化合物轉換成為揮