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鉈的應(yīng)用以及對人體的危害

文檔作者：周清平胡勁姚順忠文檔來源： 1．昆明理工大學(xué)材料與冶金工程學(xué)院 2．西南林學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2025年06月15日
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總第168期
2009年6月
南方金屬
S0UTHERN METALS
Sum．168
June 2009
文章編號：1009—9700(2009)03—0014—04
鉈的應(yīng)用以及對人體的危害
周清平 ，胡 勁 ，姚順忠
(1．昆明理工大學(xué)材料與冶金工程學(xué)院，云南昆明650093；2．西南林學(xué)院，云南，昆明650224)
摘要：論述了鉈在現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用．我國有著豐富的鉈資源，是目前世界上唯一發(fā)現(xiàn)鉈獨(dú)
立成礦的國家．阻礙鉈大量應(yīng)用的主要因素是鉈劇毒引起的環(huán)境問題以及對人的毒害作用，因此了解鉈對人體的
毒害機(jī)理和鉈中毒的治療方法及如何去預(yù)防鉈污染就顯得尤為重要．
關(guān)鍵詞：鉈；應(yīng)用；危害；毒性
中圖分類號：TG 146．4 31 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
Application of thallium and its harms to human being
ZHOU Qing—ping，HU Jin，YAO Shun—zhong ．
(1．School of Materials and Matallurgy Engineering，Kunming University of Science and Technology，Kunming
650093，Yunnan；2．Southwest University of Forestry，Kunming 650224，Ytmnan)
Abstract：The roles of thallium in modern industry，agriculture，and medicine are summarized．Being reach in thallium re—
sources，China is the unique country in the world wherein independently mineralized thallium is discovered．As well known，
the principal factors retarding a de use of thallium are associated with its strong poisonousness which hrings about environ—
mental problems，and does harms to human being．Th erefore，understanding the mechanism by which thallium poisons human
being，the therapy for thallium poisoning，and precautions against thallium pollution has become very crucial in using thalli—
um materials．
Key words：thallium ；application；harm；poisonousness
，
1861年，英國物理化學(xué)家W．Creokes(克魯克
斯)在研究硫酸廠的殘渣時，由光譜發(fā)現(xiàn)一種具有
特殊綠色譜線的元素，第二年制出了少量金屬鉈，根
據(jù)拉丁文thallus(綠色的嫩枝)，命名Thallium．鉈是
自然界存在的典型的稀有分散元素，天然豐度為8 x
10～，地殼中的平均含量僅為1 g／T．鉈是一種伴生
元素，幾乎不單獨(dú)成礦物，目前只在貴州省興仁縣境
內(nèi)發(fā)現(xiàn)了世界上唯一的主要由紅鉈礦組成的獨(dú)立富
鉈礦體，其他大多以分散狀態(tài)同晶形雜質(zhì)存在于鉛、
鋅、鐵、銅等金屬的硫礦中，常作為這些金屬冶煉的
副產(chǎn)品來回收和提?。?
1 鉈及其化合物在工業(yè)中的作用
起初，鉈化物是被當(dāng)作脫發(fā)劑來使用，也曾被作
為滅鼠藥，后來又用作特效殺蟲劑來消滅白蟻．這期
間也曾使許多患者中毒．隨著以后對鉈毒副作用的
更深入研究和了解．自1945年后，世界各國為了避
免鉈化物對環(huán)境造成污染，紛紛取消了鉈在這些方
面的使用．
現(xiàn)在，鉈及鉈化合物則廣泛用在軍事工業(yè)、現(xiàn)代
高科技以及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，主要體現(xiàn)在以下幾方
面 一 ．
1)在工業(yè)中鉈合金用途非常重要，用鉈制成的
合金具有提高合金強(qiáng)度、改善合金硬度、增強(qiáng)合金抗
腐蝕性能等多種特性．鉈鉛合金多用于生產(chǎn)特種保
險絲和高溫錫焊的焊料；鉈鉛錫3種金屬的合金能
夠抵抗酸類腐蝕，非常適用于酸性環(huán)境中機(jī)械設(shè)備
的關(guān)鍵零件；鉈汞合金熔點(diǎn)低達(dá)一60℃ ，用于填充
收稿日期：2007—11—21
基金項目：真空冶金國家工程實(shí)驗(yàn)室項目
作者簡介：周清平(1983一)，男，昆明理工大學(xué)材料學(xué)碩士研究生，研究方向：用真空冶金的方法提取鉈
總第168期 周清平等：鉈的應(yīng)用以及對人體的危害 15
低溫溫度計，可以在極地等高寒地區(qū)和高空低溫層
中使用；鉈錫合金可作超導(dǎo)材料；鉈鎘合金是原子能
工業(yè)中的重要材料．
2)鉈可以作為高溫超導(dǎo)材料．鉈系高溫超導(dǎo)體
是繼釔系、鉍系之后于1988年發(fā)現(xiàn)的第三種高溫超
導(dǎo)體．目前己合成出Tl一1212、1"1—1223(，I1一
Ba2Ca2Cu3O8，T。=110 K)、TI-2212(I"12Ba2CaCu208+ ，
T =85 K)和Tl一2223(112Ba2Ca2Cu3010，T。=125
K)4種超導(dǎo)相的粉末．近年來對鉈系高溫超導(dǎo)材料
的研究表明，用它們有希望獲得高T 的薄膜、多晶、
厚膜和帶材．
3)鉈化合物己經(jīng)成為現(xiàn)代電子工業(yè)中的重要
材料，在國防軍事方面的作用更不可輕視．鉈的硫化
物對肉眼看不到的紅外線特別敏感，用其制作的光
敏光電管，可在黑夜或濃霧大氣接受信號和進(jìn)行偵
察工作，還可用于制造紅外線光敏電池；鹵化鉈的晶
體可制造各種高精密度的光學(xué)棱鏡、透鏡和特殊光
學(xué)儀器零件．在第二次世界大戰(zhàn)期間，氯化鉈的混合
晶體就曾被用來傳送紫外線，在深夜進(jìn)行偵察敵情
或自我內(nèi)部聯(lián)絡(luò)；近年來，應(yīng)用溴化鉈與碘化鉈制成
的光纖對CO 激光的透過濾比石關(guān)光纖要好許多，
非常適合于遠(yuǎn)距離、無中斷、多路通訊．
4)碘化鉈填充的高壓汞鉈燈為綠色光源，在信
號燈的生產(chǎn)和化學(xué)工業(yè)的光反應(yīng)的特殊發(fā)光光源方
面廣泛應(yīng)用；在玻璃生產(chǎn)過程中，添加少量的硫酸鉈
或碳酸鉈，其折射率會大幅度提高，完全可以與寶石
相媲美．
5)在醫(yī)學(xué)方面鉈的使用也得到重視．例如鉈矧
作為放射核元素，在核醫(yī)學(xué)和一些疾病的診斷上得
到廣泛了應(yīng)用．
6)目前，鉈化物還是生產(chǎn)高壓硒整流片、電阻
溫度計、無線電傳真、原子鐘表等的脈沖傳送器的重
要材料．在化工、電子、醫(yī)學(xué)、航天、高能物理、超導(dǎo)和
光學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用日益增多．
2 鉈對人體的危害
鉈對人體的毒性超過了鉛和汞，近似于砷，一般
認(rèn)為鉈的最小致死劑量是12 mg／kg，5—7．5 mg／kg
的劑量即可引起兒童死亡．鉈是人體非必需微量元
素，可以通過飲水、食物、呼吸而進(jìn)入人體并富集起
來，鉈的化合物具有誘變性、致癌性和致畸性 ]，導(dǎo)
致食道癌、肝癌、大腸癌等多種疾病的發(fā)生，使人類
健康受到極大的威脅．
鉈還可以與細(xì)胞膜表面的Na—K—ATP(三磷酸腺
苷)酶競爭結(jié)合進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，與線粒體表面含巰基
團(tuán)結(jié)合，抑制其氧化磷酸化過程，干擾含硫氨基酸代
謝，抑制細(xì)胞有絲分裂和毛囊角質(zhì)層生長．同時，鉈
可與維生素B：及維生素B 輔助酶作用，破壞鈣在
人體內(nèi)的平衡 ]．
2．1 鉈中毒的生理機(jī)制
鉈及鉈化物的中毒機(jī)制很復(fù)雜，通常認(rèn)為人體
鉈中毒的生理機(jī)制主要有兩方面，一是rI1 代替K
使生物體內(nèi)由K 驅(qū)動的生理過程受到影響，造成
代謝紊亂；一是，I1 與含硫基團(tuán)(如巰基等)鰲合，改
變含硫化合物(主要是蛋白質(zhì)和酶)的結(jié)構(gòu)和功能，
從而影響代謝過程 J引．
2．2 鉈的中毒特性
2．2．1 鉈的急性中毒癥狀
經(jīng)口急性中毒者，胃腸道癥狀非常明顯，短期內(nèi)
可出現(xiàn)類似急性胃腸炎癥狀，惡心、陣發(fā)性腹絞痛、
胃腸道出血 ’ ]．神經(jīng)系統(tǒng)癥狀也十分明顯，患者
起初感覺下肢麻木酸疼，兩腿無力，由腳底開始，逐
漸擴(kuò)展到兩腿，以后涉及到軀干．當(dāng)中樞神經(jīng)受損
時，病人陷入譫妄、驚厥或是昏迷狀態(tài)，類似癲癇病
樣發(fā)作，出現(xiàn)癡呆及植物神經(jīng)紊亂等癥狀[1‘J剛．中
毒后lO天左右，開始出現(xiàn)脫發(fā)，起初為斑禿，以后逐
漸發(fā)展為全禿．皮膚也可出現(xiàn)干燥脫屑并伴有皮癥
出現(xiàn) 14,16]．
2．2．2 鉈的慢性中毒癥狀
鉈的慢性中毒者，早期僅有輕度神經(jīng)衰弱癥狀，
口感有金屬味，呼吸有蒜臭味，四肢無力，下肢麻木、
食欲不振，伴有腹瀉腹疼．隨后出現(xiàn)慢性脫發(fā)，開始
為斑禿，以后逐漸發(fā)展為全禿．脫發(fā)前頭發(fā)有搔癢的
灼熱感．視力減退，嚴(yán)重者視物模糊不清，甚至失
明 引．
2．2．3 鉈的致突、致畸及致癌性
鉈具有明顯的細(xì)胞毒作用．鉈離子進(jìn)人細(xì)胞后，
在細(xì)胞核的濃度最高．鉈離子能取代鉀離子，與某些
酶的親和力比鉀大10倍．鉈不僅作用于體細(xì)胞．也
能損傷生硫細(xì)胞染色體．碳酸鉈能增加胚胎的死亡
率，其致突變活性大于有明顯致突變作用的氯化
汞[17】．
鉈還能誘導(dǎo)基因突變．在10 moL／L時，硝酸
鉈在大腸桿菌WP：try和wP：hcrtry菌株回變試驗(yàn)中
16
南方金屬
S0UTHERN METALS 2009年第3期
呈陽性，說明鉈可能是堿基置換型誘變劑．在V79
細(xì)胞誘變試驗(yàn)中．鉈能使次黃嘌呤鳥嘌呤轉(zhuǎn)磷酸核
糖基酶(HGPRT)的基因發(fā)生突變，使(HGPRT )細(xì)
胞變成(HGPRT一)細(xì)胞．鉈可能是直接致突變物質(zhì)．
鉈的致畸性早有文獻(xiàn)報道，1969年Curry就報
告鉈離子對人體有致畸作用．慢性鉈中毒患者在懷
孕的頭3個月可引起胎兒畸形，如果中毒發(fā)生在懷
孕3個月以后，嬰兒的中樞神經(jīng)系統(tǒng)會被破壞．
鉈可能是潛在致癌物．碳酸鉈誘導(dǎo)細(xì)胞形態(tài)學(xué)
惡性轉(zhuǎn)化試驗(yàn)表明，當(dāng)碳酸鉈濃度為10 moWL時
即出現(xiàn)明顯的惡性轉(zhuǎn)化集落，提示碳酸鉈有致癌的
可能性．另外從突變與癌變的關(guān)系推論，鉈很可能是
潛在致癌物質(zhì)．
3 鉈中毒的治療方法及如何去預(yù)防鉈
污染
3．1 鉈中毒的治療方法
從鉈被發(fā)現(xiàn)至今，尚未找到理想的治療鉈中毒
藥物，臨床上曾使用過大量的藥物和方法 。¨]，
包括活性碳吸附、金屬絡(luò)合劑(普魯士藍(lán)、二硫代氨
基甲酸鹽、二苯卡巴腙、雙硫腙等)、巰基化合物(二
巰基丙醇、青霉胺等)、含硫氨基酸(半胱氨酸、甲硫
氨酸等)、氯化鉀和鈣鹽等等．但各種藥物都有不足
之處．
2003年lO月．美國FDA正式批準(zhǔn)將普魯士藍(lán)
(Radiogardase)用于鉈中毒 ．
總體來說，治療鉈中毒的原則在于：脫離接觸，
其中包括阻止消化道的繼續(xù)吸收，加快毒物由尿液
或其他途徑的排泄．具體可采取下列措施：
1)普魯士藍(lán)給藥．每天250 mg／kg，分為4次．
每次都溶解在50ml 20％的甘露醇中，再輔以硫酸鎂
導(dǎo)瀉，以促進(jìn)鉈隨膽汁經(jīng)糞便排泄，減少毒性．
2)持續(xù)性進(jìn)行血液濾過或血液透析，促進(jìn)血鉈
的排出．
3)口服15％氯化鉀，加速腎臟對鉈的清除作
用．
4)肌注二巰基丙酸鈉、雙硫腙、硫代硫酸鈉等
金屬絡(luò)合劑，絡(luò)合血液中的鉈，從而降低毒性和利于
鉈的清除．
5)采取利尿方法，加快腎臟排鉈，減輕毒性．
上述方法適應(yīng)綜合使用，尤其是對于急性、重度
患者，更應(yīng)如此．
3．2 鉈污染的預(yù)防措施
鉈污染主要來源有(含)鉈礦床、礦山廢水、含
鉈工業(yè)生產(chǎn)廢水、大氣中鉈沉降以及含鉈化肥等．對
鉈污染的預(yù)防措施主要有：
1)對(含)鉈礦床的開采、選礦過程進(jìn)行嚴(yán)格控
制．降低可能產(chǎn)生含鉈廢石和廢水生產(chǎn)量．對礦山含
鉈廢石進(jìn)行處理，防止鉈進(jìn)入水體．對鉈生產(chǎn)企業(yè)的
工業(yè)廢水集中進(jìn)行處理，去除鉈后再進(jìn)行達(dá)標(biāo)排放．
含鉈礦床的開采、選礦和加工企業(yè)應(yīng)遠(yuǎn)離城市和人
口密集區(qū)．
2)對產(chǎn)生含鉈煙塵的冶煉廠、發(fā)電廠的煙囪加
裝過濾網(wǎng)以及鉈回收裝置，降低煙塵中鉈的含量，阻
隔含鉈煙塵直接排人大氣，并對這些企業(yè)附近大氣
中的鉈含量進(jìn)行監(jiān)控．
3)在鉈高背景值地區(qū)進(jìn)行普查，對暴露在地表
的巖石單元釋放鉈的潛力進(jìn)行評價，確定鉈從巖石
遷移進(jìn)入水、上壤、植物等環(huán)境介質(zhì)的潛力．建筑工
程(如道路等)應(yīng)避開含鉈高的地區(qū)和地質(zhì)體．同
時，減少直至停止嚴(yán)重鉈污染區(qū)糧食和蔬菜等的
種植．
4)加強(qiáng)對接觸含鉈物質(zhì)工作人員的勞動保護(hù)．
因慢性鉈中毒不易被發(fā)現(xiàn)，對工作場所進(jìn)行勞動保
護(hù)，對工作人員應(yīng)及時定期進(jìn)行體檢．此外，還應(yīng)減
少含鉈化肥的生產(chǎn)量等．
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(上接第7頁)
時，提高了合金的耐腐蝕性能，而加入較高含量Bi
時，卻降低了合金的耐腐蝕性能；比較Al、A3、A4數(shù)
據(jù)可以看出，cu對鉛鈣錫合金腐蝕性能的影響比較
大，cu的加入，提高了合金的腐蝕速率，大大降低了
合金的耐腐蝕性能．
3 總結(jié)
1)添加Cu、Bi對鉛鈣錫合金可以起到晶粒細(xì)
化作用，但Bi含量增加時，晶粒尺寸變大．
2)析氣實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Bi的加入降低了鉛鈣錫
合金的析氧過電位，過多的Bi降低鉛酸蓄電池的免
維護(hù)性能；而cu的加入對鉛鈣錫合金析氧過電位
影響不大．
3)陽極極化曲線的測定表明了在鉛鈣錫合金
中添加cu、Bi，增加了合金的極化電位．
4)腐蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Bi的添加量與陽極鉛鈣
錫合金腐蝕量間不是線性關(guān)系，而呈現(xiàn)具有最小值
的拋物線關(guān)系，即Bi含量在0．06％時，提高鉛鈣錫
合金的耐腐蝕性能，而隨Bi含量的增加，合金的耐
腐蝕性能降低；而添加cu時，對合金的耐腐蝕性能
影響較大，隨Cu含量的增加，鉛鈣錫合金的耐腐蝕
性顯著降低．
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