发现这个系列居然没有写砷，大概是因为砒霜的毒性众所周知，而且研究得太久，资料真的太多了，早期毒理学、毒物分析化学的主要研究对象就是砒霜和其他砷化物，之前讲的锑、镉、汞、铊等都有部分症状的原理是未知的，而砷经过百年的研究，是研究最全面的元素，已经有下面这种专著^[1]出版了。

前几天讨论“非金属焰色反应”，找砷焰色资料的时候，看到 b 站有人说：“古代的药物都不纯，所以按古人的水平他们做的砒霜是毒不死人的，现在的学者说光绪被毒死是为了污蔑慈禧。”可见还是有人不懂砒霜，还习惯性地把所有问题归到“纯度”上。

由于砷的研究实在太多，只能挑有趣的几个点介绍一下。

名称问题

因为含三价砷的化合物普遍被作为“遗产药”使用，而且组成复杂，含砷的物质的名称非常多，同一种矿物在不同国家或不同时期都有自己的名称。

砷的矿物很多，最主要的就是雄黄和雌黄。早在公元前 500 年，古人就知道砷， 它的名字源自希腊语ασρευκου/arsenikon。这个词可能来自公元前 4 世纪希腊人亚里士多德的著作，该著作中提到了一种可能是雌黄的物质，称为 arsenikon ，意思是“potent，强有力的”，可见当时的希腊人已经知道砷化物的厉害了。而雌黄另一个名称 orpiment，则是来自罗马博物学家 Plony 的 Auripigmentum，Auri-=金色的；pigment=颜料，所以意思是“金黄色的颜料”。欧洲一些语言中拉丁语“金 Aurum”衍化成了“oro”，雌黄 orpiment 的 or- 类似。

英语中的雄黄 Realgar 更接近“鸡冠石”，中国古人很早就知道雄黄有金黄色、橘红色、血红色等多种颜色，所以《抱朴子》中强调能炼制仙药的雄黄是“其赤如鸡冠，光明晔晔者”，而英语中的 Realgar 基本就是下面这种深红到橘黄色的（Dark red to orange-red），定义略有差异，所以 Realgar 也叫 red orpiment，红雌黄。Realgar 一词来自阿拉伯语 "rahj al-gahr"，意思是 powder of the mine，矿石的粉。两种矿物汉语都叫“X 黄”还因为空气中雄黄光照后表面会转化成雌黄和砒霜的混合物。所以雌黄和雄黄古代的区别方法是雄黄受热熔化成暗红色熔体，而雌黄熔化得到黄色熔体^[2]。说了这么多，上面这次单词中考试可能会用到的大概只有雄黄酒——Realgar Wine，介绍中国节日习俗时经常用。

中文中的含砷矿物名称更复杂。因为在我国古代医药和炼丹中雄黄、雌黄、礜 yù石（一种含砷酸盐的矿物质，一般指砷黄铁矿，颜色很多）、砒石曾占有重要地位，所以医家按照产地、性状、用途等给它们起了许多别名，而炼丹家为了保密或故示神奇，又给它们起了许多隐名，有些隐名现在看来也觉得中二甚至搞笑。

• 雄黄（橘红色为主，As₄S₄）：鸡冠石、黄金石、石黄、熏黄、太乙旬首中石、朱雀筋、黄奴、天柔石等。
• 雌黄（黄色为主，As₂S₃）：黄龙血、帝女血炼者等。
• 礜石：白摹石、太白石、自龙、白虎、苍礜石、青分石、鼠乡、鼠毒、固羊石、立制石、泽乳等。
• 砒石：磁石、砒黄、信石、人言等。

解释其中几个，比如“黄金石”，魏晋时期人们就知道雄黄和铜、银等金属高温冶炼后会得到一种金黄色的合金（比如砷化银，古代很多画的金色颜料就是砷化银，时间长了后会变成白色），现在我们知道这不是真的金，但那时分辨不了，于是形成了“化”的概念（“化学”的“化”的来源），后世有人总结道“天地之宝藏于中极，命曰雌黄，雌黄千年化为雄黄，雄黄千年化为黄金”（南朝刘景素《典述》）。所以本身是黄色的雄黄，又冶炼能产生“黄金”，因此被称为“黄金石”，而很多含雄黄或雌黄的药就叫做“金 xx”。

又比如“信石”，南北朝、隋唐时期的“信州”在今江西上饶地区，现在上饶市主城区就叫信州区，信州是当时含砷矿物的主要产地，这种矿物便因产地而得名信石。1870 年出版的《化学初阶》中就将 Arsenic 译成「⿱信金」。后来，信石就像现在名侦探柯南里的氰化物一样，渐渐成了众所周知的毒药，后来黑话里就用拆字的方法形成了暗语“人言”，不过再后来人言也广为人知了。

礜石（一般指砷黄铁矿 FeAsS），这个词先秦便有，取义不明。

而三氧化二砷最经典的名称——砒霜，最早出现在唐中叶。当时炼丹著作中出现了“磇石”这个说法，后来“磇”字又省作“砒”，宋初马志等人修《开宝本草》时将“磇石”与“礜石”并列。李时珍《本草纲目》中认为“磇，性猛如貔（“貔貅”的貔，传说中的一种猛兽），故名”。

这里要说一句，现在矿物学中的砒石指 Arsenolite，是天然的砷华，也就是三氧化二砷。而我国古代的砒石在不同的书籍中描述不同，经常是包括雄黄雌黄的含砷矿物质，所以才会有“砒霜”这个说法，指的是炼烧砒石得到的白色粉末。

徐寿《化学鉴原》中将 Arsenic 译成“鉮”，后来知道是非金属，改成了“砷”，甲午战争后留日学者增多，提出了接近日语的译名“砒”（现在砷的日语还是ヒ素【ヒそ、砒素】）。在 1932 年的《化学命名原则》中，因为觉得“砒”更多时候指的是氧化物，比如砒石和砒霜，而且“砒”当时已经是众所周知的毒药了，所以采用了徐寿的“砷”。

我叫他买砒的时候，只说为毒老鼠，所以他不知道。——刘鹗《老残游记》

单质砷

公元 317 年，东晋炼丹大家葛洪可能用雄黄、猪的油脂或松脂、硝石三种物质制得了砷的单质，但这并没有得到学界的普遍承认，也就一些国内的学者自娱自乐。因为这是现代人按照他《抱朴子》中的记载，重复实验时发现的，葛洪当时更在乎的是“引之如布，白如冰”的砷的氧化物——也就是现在所说的砒霜，而没有记载出现了类似砷单质的东西。后来还发现很多炼丹方法能得到单质砷，比如用锡还原雄黄，但古人更关心的是“其色似金”的 SnS₂。可能是因为长得太普通，太像杂质了，砷单质有黄色、灰色、黑色三种同素异形体，最稳定的灰砷如下图^[3]。

公元 1250 年，日耳曼炼金术士马格努斯（Albertus Magnus）用雄黄与肥皂一起加热，首次制得元素砷的单质。18 世纪，瑞典化学家、矿物学家布兰特解释了砷和三氧化二砷以及其他砷化合物之间的关系。后来拉瓦锡通过实验验证了布兰特的研究成果，因此认为砷是一种化学元素。但要说明的是那时候不区分元素和单质这两概念，而且认为不能再分解的都是元素，所以氧化钙氧化镁也被列为元素，严格定义并区分元素和单质这两个概念要到 20 世纪初。

现在一提到砷，大家第一反应就是有毒，这都拜最经典的含砷毒剂——三氧化二砷(As₂O₃)，也就是砒霜所赐。其实大部分砷的硫化物等毒性不如砒霜这么强烈，而且和汞不同，高价的（五价）砷和有机砷化物毒性比三价砷小。

砷化合物的历史

没有一种元素的历史像砒霜和砷那样复杂而变化多端。远在古代，人们就知道砷的氧化物具有剧烈的毒性。比如我国先秦时期，就已经知道礜石有毒了。西汉《淮南子》卷十七《说林训》中说“人食礜石而死，蚕食之而不饥”。另一方面，砷的氧化物可以做药，长沙马王堆三号汉墓出土的帛书《五十二病方》中就有“冶礜石”和“燔雄黄”两种的医方，用于治疗疥癣、疮疡等疾病，看字面意思应该能想出是在空气中焙烧礜石和雄黄，得到的产物就是砒霜。到了东汉末年，含砷矿物在医疗方面的应用有新的发展，发明了一种含砷汞的外科消毒药——“五毒之药”。同一时期，砷剂内服也开始流行，人们发现礜石具有类似“变质药”或“强壮剂”的作用（具体描述见下图，来自《抱朴子·仙药》），这导致在魏晋间大流行的五石散中常有礜石。

随着砷剂的流行，过量服用很快致死的知识也被普及了^[4]。到公元六世纪的《齐民要术》中，有用雄黄和雌黄加工纸张防蛀的内容。明代的《本草纲目》中则对雄黄、雌黄、砒石等含砷矿物有了更细致的描述。其他一些内容可以参考下面这个回答。

金屑酒是否有毒？

早期欧洲人对砷剂的态度和中国差不多，公元前 9 世纪－前 8 世纪的亚述人对雌黄很熟悉，这些知识后来传入了欧洲。约公元 20 年，希腊医生狄奥斯科里迪斯 (Dioscorides) 在著作《药理》中记载了雌黄和雄黄，以及加热这类含砷矿物质治病的内容。

到了 16-17 世纪的，在意大利和法国人就把砒霜称为是“继承粉”了。巴黎著名化学家、身为皇家药剂师和路易十四儿子教师的克里斯托夫·格拉塞（Christopher Glaser）就因为涉入了德布林维里尔侯爵夫人（Marquise de Brinvilliers）连环毒杀案^[5]，隐姓埋名，消失在公众视野中。法国贵族的砒霜支线故事可参考下面这本书。

由于投毒案和食品安全问题频繁，如何检测微量的砒霜变得非常重要，由此诞生了“分析化学”这一门学科。其中最有名的一件事就是 1836 年詹姆斯·马什（James Marsh，1794-1846）提出的“砷镜”检测法，这个在介绍锑的时候提过。

法医学（forensic sciences）发展中和砷的相关的故事可以参考下面这本 Toxicology Drugs, Poisons and Chemistry (Essentials of Forensic Science)。

之前在讲汞的时候讲过，中国古人经常夸大毒物的毒性，比如水银，又比如“细辛不过钱，过钱赛人言 / 过钱命相连”。“赛人言”可见砒霜在那时是广为人知的毒药，还能用来评判毒性。现在通过“实践”大家知道细辛赛不过砒霜了^[6][7]。在我国古人的眼中砒霜主要是一种毒药，更多的砷化物知识只有医师、仵作和炼丹师掌握，而欧洲人则把砷的化合物玩出了花样。

想象中：毒物科普：汞

类似《五十二病方》，西方医学之父希波克拉底记载含砷的矿物可用于皮肤溃殇的局部治疗。到了十八、十九世纪初，欧洲人在炼金术进入化学时代之后，砷剂、汞剂和锑剂等药物用的更加广泛，相传达芬奇就用过砒霜治疗皮肤病，因此导致晚年手抖。敢于使用砷剂的原因是多方面的，一方面欧洲人也发现砒霜具有类似变质药或强壮剂的作用，另一方面，他们相信长期食用小剂量毒药可以对毒药产生“免疫力”，有人指出很多名人的遗骸中检测出砷就和“预防中毒”有关。

欧洲人使用的各种含砷药物中，最具代表性的就是福勒溶液。英国医生托马斯·福勒（Thomas Fowler）在 18 世纪 80 年代，对一种疟疾药的疗效印象深刻——那时候药物很少，有效的药物不多。于是他就同药剂师休斯(Hughes)一起对那种药水的成分进行了化学分析，结果发现其有效成分是砒霜。然后福勒医生就配制了一种相似的药水并且在其于 1786 年出版的一本小册子中对这种药水进行了宣传。

福勒溶液的主要成分是砷酸钾。福勒溶液于 1809 年首次出现在伦敦的《药典》之中，在随后的差不多 100 年中它几乎被看作包治百病的药物，到后来医生甚至将它作为补药开给病人。长期服用砷剂导致的副作用（如咽喉干燥、牙齿敏感、恶心、腹泻、四肢麻木、肝功能障碍等）被发现和福勒溶液的使用相关。而进入“补药”阶段后，慢性砷中毒的代表性表现——皮肤损害开始被关注，包括皮肤色素沉着、皮肤角化过度、疣状增生及皮肤癌。色素沉着可发生在身体任何部位，但以躯干、臀部和大腿等非暴露部位最为多见，呈雨点状或广泛的花斑状黑色或棕褐色斑点。有点恐怖就不放图了。终于，在二十世纪五十年代福勒溶液被禁售。

这里插一段做对照。砷剂做补品可能和五石散比较接近。五石散现在已经销声匿迹，但近几年国内还时不时有慢性砷中毒的案例报道。大部分案例和下面这个药有关^[8]，大概因为其他含砷的药没这个常用吧。这个药导致的案例在医学论坛经常被讨论，不过洗地的文章也非常多——百草枯到禁用前还有人写文章说是低毒的，有人为这个药辩护也正常。但因为案例实在太多，终于在 2019 年，这个药的说明书被要求增加“禁忌症”和“不良反应”等事项^[9]。

欧洲人这些奇怪的行为是因为他们没有尝百草的神农氏吗？不，欧洲含砷化合物的大量使用恰恰和一位喜欢尝试剂味道的大化学家——舍勒相关。这位天才药店管理员，在 1778 年发明了一种染料，舍勒绿——亚砷酸铜。这种制备方便的三价砷染料一经推出，大受好评。据说有人用舍勒绿给宴会上的食物染色，结果直接导致了三位客人死亡。舍勒绿被商人们广泛用在了肥皂、糕点装饰、玩具、糖果和服装上，当然还有墙纸装饰，相传拿破仑体内砷超标就和房间绿色的墙纸相关。

舍勒绿之后，砷酸铜类染料后来越来越多，其中德国一个工厂制造的巴黎绿（醋酸铜合亚砷酸铜，也叫维也纳绿、翡翠色等）是舍勒绿的主要竞品。1822 年，李比希公布了巴黎绿的配方，指出这些绿色含砷染料的毒性后这类染料逐渐被禁用。不过欧洲人真的非常喜欢绿色，舍勒绿禁用之后出现了含铀的绿色涂料。舍勒绿和巴黎绿后来成了一类杀虫剂，上世纪中期这类杀虫剂还有生产，后来随着有机除虫剂的发展，含砷杀虫剂也逐渐被淘汰了。

除了舍勒绿，这一时期妇女将砷化合物涂在脸上，使脸部皮肤变白，更有甚者期望通过食用少量砷美白，这和“食砷者”相关。在十九世纪，有传闻说在奥地利和匈牙利边境的农民将砒霜作为补药品使用，并且其服用的剂量超过通常的致死剂量。那里是一个矿区，他们经常看到含砷的白色烟雾从烟囱中冒出来，那白霜一样的物质引得他们好奇，于是他们开始从冶炼矿石的小窝棚的烟囱中收集砒霜。到后来他们就像吃盐一样吃砒霜，把它撒在面包和熏肉上。

他们食砷的理由很简单，女性说食砷使她们的皮肤变得鲜嫩，（砒霜破坏了皮肤表面的毛细血管，能够使脸颊红润，这在当时被认为是健康的标志)，而男性还那个理由——使他们变得更有活力，更加勇敢，更有食欲，并有“强壮剂”的功效。十九世纪后半叶，这事被各种化学书籍记载，砷的地位有所改变，起码对当时学过化学的人而言，砷的好感度增加了不少。

十九世纪末，教材上砷“改善”皮肤的效果启发了很多发明家，出现了好几种新的专利美容产品，如具有使皮肤“美白透亮”、消除皱纹、明目提神作用的“坎贝尔博士的含砷亮肤薄饼（Dr. Campbell’s Arsenic Complexion Wafers，见下图）”^[10]。其实砷会干扰碘的吸收，食砷地区也是，缺腆性甲状腺肿和儿童呆小病的高发地区。而且过量的砷会引发癌症，但当时大家的关注点是在食砷有利的那一面上，但因为能作为一个新概念卖东西，所以也没管这么多。加上同一时期流行的福勒溶液，大众对砷的好感度大增。

简单总结一下，二十世纪前，大家对砷化合物的认知经历了毒药（初始好感度 -10）——强壮剂（好感度 +50）——有毒颜料 / 化妆品（-20）——包治百病的神药（+100）的演变，大众对砷的印象开始从清晰变得模糊。

到了二十世纪，对砷的认识又有一轮变化。

1909 年，德国生物学家保罗·埃尔利希（Paul Ehrlich）第一次筛选出了有机砷化合物砷凡纳明（英文：Salvarsan），可以用来治疗梅毒。他当时一共设计了几百种化合物，依次标号，让助手尝试去合成，他觉得助手合成出来了才进行实验，而砷凡纳明的代号是 606，所以也称为 606。后来他还找了几个助手去试药，看会不会导致失明，他的助手真可怜。

606 这名字使很多“励志科普”书籍的作者以为埃尔利希一共合成并实验了几千种化合物，而砷凡纳明是第 606 种，其实很多根本就没合成出来。另外很多书会把 606 和 666（六氯环己烷）弄混，666 来自化学式，和 606 完全不同。砷凡纳明在很多资料中会写成 Ar-As=As-Ar（Ar：芳香环）类似下面这种。

但实际上下面这些结构也存在，而且含量更高——氮族元素中倾向形成稳定多重键的只有氮。

埃尔利希能想到这个化合物当时流行的另一种药 Atoxyl（Arsanilic acid）有关，当时有一种锥虫引起的睡眠病，一位名叫 H. W. Thomas 的英国医生在 1899 年用 Atoxyl 这种药物对一些患有睡眠疾病的患者进行了治疗，取得了一定的疗效，但是由于这种药物会使患者失明，因此它的使用大大受限。这种药后来被作为兽药，还曾作为猪和鸡的生长促进剂使用，这经常导致了鸡肉等检出砷超标^[11]。

早年研究过锥虫病的埃尔利希便把这类药物的改进版纳入候选化合物中。最后有希望的是 418 号和 606 号，这时日本一位细菌学博士秦 佐八郎（はた さはちろう）发现了一种梅毒感染模型，埃尔利希听闻后便请秦博士到德国一起实验，终于确定了 606 是有效的药物。在青霉素发现前，砷凡纳明救了很多梅毒患者。埃尔利希在 1908 年获得了诺贝尔奖，但因为砷凡纳明的副作用和人体实验等原因，埃尔利希遭到了来自媒体的攻击，1915 年中风去世。

同一时期（1904 年）还出现了一种砷化物α- 氯乙烯二氯胂，这个化合物后来有一个广为人知的名字——路易斯气（lewisite）。它和砷凡纳明一个是救命灵药，一个是夺命毒气，是历史中的一个巧合，更是一个玩笑。

路易斯气的出现和一战相关。一战最恐怖的细节便是毒气战，最早的时候英法等国只是用卤代脂肪酮类的催泪剂作战，这些化合物制成的催泪弹现在还在使用。化学战的转折点是德国化学家弗里茨·哈伯在战场上使用了氯气，这之后彷佛打开了潘多拉的魔盒，光气、芥子气等相继登场。光气不稳定，芥子气起效慢，而且随着山头倾泻的毒气越来越多，出现了防毒面具等应对方法。军工厂中的化学家纷纷回忆自己做实验时闻过的恐怖气味。有人回忆起了传统毒物——砒霜，于是砷剂氯化二苯基胂被开发了出来，它可以穿透防毒面具，使人忍不住打喷嚏、呕吐以及头痛，还会影响神经系统，使人走路不稳。

德国人把这种化学毒剂称为“Clark 1 号”（Clark 是德文“Chlor-Arsen-Kampfstoff”的缩写，意思是“含氯含砷的化学武器”）但它更有名的名字是“喷嚏毒气（sneezing gas）”，当时德军使用的浓度不致死，所以只是卤代脂肪酮类催泪剂的升级版。把这类毒气发扬光大的是日军，他们把氯换成了氰基等结构，开发出了“红一种”“红二种”多种型号。因为这种喷嚏剂装在红罐里，所以也叫红剂。

“喷嚏毒剂”虽然实战中使用过，但名声却远不如一战中未使用的路易斯气大。1918 年，一战后期，美国成立第三有机小组（Organic Unit No. 3）研究化武对策，在提升防护水平的同时也决定开发新型毒气。印第安那圣母大学的一位教授 R. R. Williams 加入了这个小组，他告诉了化学武器部门负责人之一的温福德·路易斯（Winford Lewis）有关自己学校里一个已经毕业的神父 Julius Arthur Nieuwland 某次实验事故的细节，路易斯立刻觉得这个事故有深入研究价值，因为他们知道含砷的“喷嚏毒剂”具有穿透防具的能力，这个可以把化学家撂倒的物质肯定大有文章。

1904 年左右，后来发明氯丁橡胶的神父、化学家兼植物学家 Nieuwland，为了写博士论文，研究各种物质和乙炔的反应。他把乙炔通入三氯化砷中，没有发生反应。之后他加入了一些常见 Lewis 酸催化剂，发生了剧烈的反应并得到了一种气味恶心的棕色液体，因为研究的注意是气体化学，他当时做了简单的防护，但几分钟后也觉得眼前一黑，这就是形容路易斯气时经常用“穿透”一词来形容的原因……这液体使他在医院里躺了好几天。

路易斯听完之后立刻去圣母大学找寻相关资料，之后他们按照 Nieuwland 的博士论文重复了他的“事故”，结果发生了爆炸，在多次尝试后他们终于成功合成了那种化合物，命名为路易斯气（lewisite）。

路易斯毒气的沸点高达 190℃，不易挥发，只能作为蒸气喷洒，因而被称作“死亡露水（Dew of Death）”。虽然它可以致人死命，但在更多的情况下它只是导致人使其失去活动能力。使用刘易斯毒气的主要理由是它能够穿透士兵的衣服，包括其橡胶层，造成皮肤的剧烈反应，使其产生疼痛难当的大水泡。这种化学物质会给未穿戴保护装置的人的眼睛、肺和皮肤造成损害，最终导致肝损伤甚至死亡。

虽然最后路易斯气在一战期间没有使用，但对砷的恐惧使得各国不得不防范，为了对付路易斯气，一战时期欧洲很多国家给军队前线人员配备了多硫醇类的解毒剂，比如 British anti-Lewisite (BAL)，这个解毒剂现在还在使用（缩写 BAL 真的不按套路出牌，一般很难想到）。当然路易斯气还是有使用记录的，也是日军，是他们想出腐蚀性毒气混合使用方案的。上世纪中后期，各个国家开始销毁路易斯气等毒气，1992 年《禁止化学武器公约》的通过终于使得路易斯气远离了人们的视野。

虽说毒气的出现加速了战争的结束，但发明者还是备受谴责。路易斯的孙子曾写文章讨论这个问题，他指出：“他（路易斯）不是一个试图杀死世界的疯狂化学家；他是一个爱国的美国人，他做着当时认为最好的事情。”^[12]。

含砷的化学武器曾经给人类带来了难以形容的痛苦，人们对砷的印象畏惧又增了几分，好感度 -100。

在 20 世纪后期，砷除了做鼠药和防腐剂外，砷元素多了作为合金和半导体材料原料等新用途。但福勒溶液遗毒太多，一部分人提出皮肤癌、肺癌、膀肮癌和前列腺癌都与砷超标有关，且与糖尿病、心脏病、贫血、免疫功能失调、神经紧张和生殖系统疾病有关。这个就像把一切疾病都往基因上靠一样，夸大了砷的毒性，其中证据最确凿的是砷会导致皮肤癌。而另一部分人则坚信砷有正面作用，证据比如一些动物培养在缺砷元素的环境中会出现很多疾病，还有“食砷”细菌 GFAJ-1 等““一种能够利用砷替代磷生长的细菌””，因此他们认为砷属于人体“必需元素”，不过这个说法接受程度不高。

2012 年，Arsenic and inorganic arsenic compounds（砷和无机砷化合物）被列入 1 类致癌物清单。要进一类致癌物清单很难，因为“一类”强调的不是致癌“能力”而是确信可以致癌，把砷和无机砷化合物送上这个清单的是我国台湾地区在 20 世纪 60 年代开展的一项流行病学的研究。这个研究指出皮肤癌的流行与饮水中的砷含量有关。而台湾一个饮用水中砷含量为 800ppb 的地区膀脱癌的发病率很高。砷的好感度再次 -100。

近几年砷物好感增加的事件不多，比如砒霜被发现可以用于对某些化疗药物没有反应或复发的急性早幼粒细胞白血病患者的治疗。这个工作因为涉及争议问题就不细说了，就贴一段：

1845 年发现白血病后，Fowler 氏液于 1865 年曾被用于治疗白血病，并于 1931 年再度用于白血病 ，其后砷和放射作为治疗慢性髓细胞白血病（chronic myelocytic leukemia， CML）的主要疗法，直至 1953 年被马利兰（busulfan）化疗所替代，不再是西方治疗白血病的常规药物。^[13]。

砒霜怎么这么毒？

讲砒霜的毒理之前先说说为什么古人会用砒霜。作为最古老的毒药很多架空历史小说和穿越小说直接当成柯南的氰化物用了。

选择砒霜作为杀人的工具，除了它的毒性强烈之外，还因为砒霜在达到致死量时无嗅无味，很容易投给受害者，投毒者又可以安全走开，不会被捉住。另一方面，砒霜引起的急性中毒症状与霍乱之类的急性肠胃疾病症状几乎没有区别，而且难以在过去很难被检验出来。砒霜的急性中毒症状是剧烈的胃疼、咽喉灼烧及呕吐。中毒者经常经过 12 小时到数天以上的折磨才死亡。

砒霜的中毒剂量为 0 .01 - 0.05 克，致死的剂量为 0.06 - 0.20 克。砒霜进入人体后，因为和磷性质接近又能和含硫的蛋白结合，能结合与细胞呼吸链相关的线粒体中的丙酮酸脱氢酶（pyruvate dehydrogenase，有包含两个巯基 -SH 的硫辛酸结构），使组织细胞凋亡。比如能强烈刺激胃肠粘膜，使肠道溃烂、出血；也可破坏血管，引发内出血；破坏肝脏，严重的会因呼吸和循环衰竭而死。

当然上面只是最主要的原因，因为研究得非常深入，砷元素尤其是无机三价砷元素进入人体后的生化毒性作用总结如下。

最主要的几点是形成活性氧（ROS production），和硫相互作用（Interaction with sulfur），和膦酯相互作用（Interaction with sulfur），这一般被认为是砒霜急性中毒破坏肠粘膜的原因。下图也解释了五价砷和有机砷化物急性毒性比三价砷小的原因。这个模型是建立在 Caco-2 细胞模型上的，这是一种结构和功能类似分化的小肠上皮细胞的结肠腺癌细胞，无机三价砷在代谢过程中产生的各种信号分子对细胞破坏最大。

至于其他的作用，我们在介绍砷的研究历史时提到了砷剂的神经毒性（Neurotoxicity）、肝毒性（Hepatotoxicity）、致癌性、对新陈代谢的双重影响等问题，每一个方向都可以展开成一章，感兴趣的朋友可以看开头推荐的那本书。其中三价砷诱导产生活性氧等自由基，造成氧化应激即是砒霜可以促进新陈代谢的原因，也是治疗某种白血病的原因。因此相关信号通路的研究非常详细。

上图中能看出三价砷的毒性主要是和硫醇结合，影响丙酮酸脱氢酶 pyruvate dehydrogenase、硫解酶 thiolase、谷胱甘肽还原酶 glutathione reductase 等。具体的结构比如前面提过的含有硫辛酸结构（左）的丙酮酸脱氢酶，砷的作用如下（右）。

所以砒霜中毒也可以用 BAL 救治，把被三价砷破坏的线粒体中的丙酮酸脱氢酶救出来。BAL 就是电影《为了六十一个阶级弟兄》中的“神药”二巯基丙醇。

除了 BAL，我国药物化学家谢毓元^[14]开发的 2,3- 二巯基丁二酸（DMSA）也是目前常用的重金属解毒剂。

之前讲锑的毒性时曾经提过锑和砷的化学性质相近，只不过锑对很难通过消化道进入血液循环。所以砷的半径对它的毒性影响很大，锑一般只能做慢性毒药和催吐剂，而有放射性的铋现在还在做胃药使用。

生物在进化的过程中，选择了磷元素作为遗传物质元素基础的时候，砷就注定有毒了，而且它还非常亲硫。虽然一般情况我们学到的关于砷的化学性质都是类比磷的，但氮族元素性质的周期性非常不规律，上图是酸碱溶液中砷元素电极电势和价态的关系，和倾向形成五价磷酸的磷元素不同，砷的心思明显更多。

现在，砷在哪里？

除了还在使用雄黄雌黄的药物、半导体和合金等会出现砷的场合，国内土壤砷含量超标很常见，前面说过一个台湾的例子。而当发现某地区皮肤癌发病率高时往往会检测当地土壤是否砷超标。

如何看待湖南一村庄用土泡水喝了 200 年，村民称「土泡茶喝能治百病」？

至于教材，现在中学化学还会谈到砷的地方可能就是用锌粒制备氢气时的注意事项。这也是从血的教训中总结出来的，砷化氢（AsH₃）非常容易与红细胞中的血红素结合，是无机砷化物中毒性最大的。酸处理含砷合金导致砷化氢的事故非常多。而这个在气体在砷镜反应中会出现。

1815 年，德国化学家 A. F. 格伦(Adolph Ferdinand Gehlen , 1775 -1815)在利用三氧化二砷、锌和硫酸制备了砷化氢气体。他在吸入这种气体后不到一个小时就病倒了，并出现了呕吐和颤抖的症状。他立即卧床休息，但是身体状况越来越差，在九天之后去世，享年 40 岁。这个化合物首次制备是在 1775 年，前面提过的舍勒制备的，但他没有闻这种气体，因此是格伦让化学家们第一次知道了这种气体的毒性。现在的锌粒纯度很高，不必过害怕。一些含砷的合金和涂料，其中的砷元素被细菌等还原形成三甲基胂 / 二甲基胂等化合物造成中毒的事件也有报道，但不如锑涂料事件著名。

看了这么多，不知道大家对砷的好感度是多少呢？

补充：为了完整性去掉了很多物理和化学结构的讨论。有一些问题没展开，比如砷的金属性。毒理学里砷的化合物被归为“金属毒物”，因为砷的性质（亲硫性）和检测方法都接近金属；而半导体材料学里有准金属（metalloid）、半金属（semimetal）的概念，这是一个定义混乱的漩涡。现在的化学教材为了照顾读者，把很多争议性的内容删掉了，砷的金属性争议就是其一。这导致“把砷看成金属”令很多人难以接受，“三观都碎了”。争议一直存在，只不过纯属定义问题，厘清的意义不大，就放在那儿了。一些书籍甚至把碱金属和碱土金属的砷化物也归为金属互化物，即使这类物质的性质非常接近离子化合物，或者说有类盐的性质。

过去的书还会把砷的强烈毒性归结于和磷相似，后来才知道这只是一部分。

参考：

1. [新知文库]致命元素：毒药的历史[英]约翰·埃姆斯利(著).毕小青(译).生活·读书·新知三联书店(2012)
2. Handbook of Arsenic Toxicology，by Swaran Jeet Singh Flora
3. 毒物简史[M]. 史志诚. 科学出版社,（2012）
4. 《自然的音符:118 种化学元素的故事》由 Nature 科研译自《自然 - 化学》(Nature Chemistry)In Your Element 专栏