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钒的毒性研究

一、钒污染的来源

钒是地球上广泛分布的微量元素，其含量约占地壳构成的0.02%，环境中钒污染主要来自

石油、化工、炼钢、钒矿开采等领域，含钒合金的生产,玻璃和陶瓷制造,纺织、电子、颜料、印染、油漆、皮革、国防等工业生产过程，一般由废气排出污染大气,经扩散后可沉降,进而污染水源、农作物和牧草等。此外,煤和石油的燃烧,也可在废气、灰渣、烟尘中排出钒,成为居民区最重要的钒污染源。

二、钒的理化性质

钒，英文名称：Vanadium，银白色金属，元素符号是V，在元素周期表中属VB族，原子序数23，原子量50.9414，属于过渡金属。钒的熔点很高（1890℃），沸点为3380℃，密度为6.110 g/cm3。与铌（Nb）、钽（Ta）、钨（W）、钼（Mo）并称为难熔金属。有延展性，质坚硬，无磁性。在空气中不易氧化，可溶于氢氟酸、硝酸和王水。不易腐蚀，在碱、硫酸和盐酸中也相当稳定。钒常以钒铁、钒化合物和金属钒的形式广泛应用于冶金、宇航、化工和电池等行业。自然界中，钒很少形成独立的矿物，主要赋存于钒钛磁铁矿、磷酸盐岩、含铀砂岩和粉砂岩中，此外还有大量的钒赋存于铝土矿和含碳物质中（如石油、煤）。

三、钒的代谢

钒无论是以阳离子或阴离子形态出现时都具有明显的毒性。作用规律与一般毒物相似,随化合价的增高其毒性增大,以五价态钒的毒性最大。然而,钒又是人体的必需元素,据Schroeder估计,人体内约有1,380微克的钒存在于血清之中。

钒是人体必需的微量元素，对维持机体生长发育，促进骨骼及牙齿生长，促进造血功能，增加身体免疫力等有重要作用。适量的钒，还能降低血糖、血压、血脂，增加心肌收缩力，预防心脏病的发生。目前研究者们最为关注的是其降糖功能，胰岛素是人体内唯一降低血糖的激素，钒不仅具有胰岛素作用，还可保护胰岛细胞，降低体内血糖。

钒的吸收、转运、分布和排出

钒进人体内的途径有两种：其一是饮食摄人。动物的胃肠道对钒的吸收程度，与钒化合物的溶解度和化学性质有关。一般来说，水溶性阳离子钒易吸收，吸收率达10%；而阴离子钒则不易吸收。人日服100mg钒（可溶性酒石钒酸二胺），从胃肠道吸收仅0.1-1%。给成年雄性大鼠饲以钒的硫酸盐，平均吸收约0.5%。其吸收部位主要在上消化道。钒的吸收率常与胃肠道中氯、碘、铬、铜、微生素C、半胧氮酸、核黄素及某些蛋白质的代谢情况相互影响。其二是环境中的钒经肺和皮肤吸收进人体内。从呼吸道吸入可溶性钒的络合物，易吸收并沉积于肺。用近饱和偏钒酸钠溶液（20%）涂在兔的皮肤上，可从皮肤吸收。钒虽然存在于血清，但从未分离出载体。钒通过脂类运输，在血清蛋白中没有钒；在健康人的红细胞中也未检出钒。但发现由口腔摄入酒石钒酸二胺，其红细胞内钒水平升高，相当于血清中的含量，表明血清内过量的钒可被红细胞吸附或吸收。

在人类，钒主要储存在脂肪及血清脂类中。人通过饮食摄取的钒主要经肠道排出，正常人由口控摄入钒，其中81%从粪中排出，17%经尿液排出。大鼠静脉注射钒，96h后，46%钒从尿中排出，9%从粪排出。当血浆中钒含量过高时，胆汁可以促进钒在肠道释放。

四、钒的毒性作用

急性钒中毒常由短时间内吸入高浓度含钒化合物的粉尘或烟雾引起，以眼和呼吸道粘膜刺激症状为主要临床表现。中毒症状一般较轻，重者亦可致心、肾、胃肠及中枢神经系统功能损害。钒在人体内不易蓄积（但每天摄入10mg以上或每克食物中含钒10-20微克，可发生中毒），故临床上钒中毒多为急性中毒。

金属钒的毒性很低，但是钒的化合物对人和动物有中度和高度毒性，常见的钒化合物有三氧化二钒(V2O3)、五氧化二钒(V2O5)、三氯化钒(VCl3)、偏钒酸铵(NH4VO3)等。其毒性作用与钒的价态、溶解度、摄取的途径等有关。价态越高，毒性越大，如5价钒的毒性比3价钒的毒性大3~5倍。五氧化二钒与它的盐类毒性最大，食物中锌的浓度增高，增加钒的毒性。反而，维生素C可减轻钒的毒性，这可能是由于维生素C使毒性高的五价钒还原成三价钒所致。对人或动物的毒性程度以及摄入途径的不同而不同，毒性最大的是注射，毒性最低的是经口摄入，呼吸道摄入的毒性在两者之间。注射液的pH值越高，其毒性也随之增加。关于中毒的发生机制尚无定论。

（一）急性中毒

1. 钒主要用于制造铁钒合金、特种钢。在炼钢厂提钒、混铁炉操作中可接触大量含钒烟雾蒸气，对钒渣破碎、精选时可吸入含钒尘，在锅炉清扫、检修时可因吸入高浓度五氧化二钒而发生急性中毒。

2. 化工合成硫酸、硝酸、邻苯二甲酸酐、乙烯、丙烯中，使用五氧化二钒作催化剂，在其粉碎研磨、过筛时可接触五氧化二钒粉尘。石油及其分馏后的重油中均含有钒，燃烧后的渣垢中含钒可达10%~60%，在油燃烧器清洗时，若无防护，可发生急性中毒。

3. 含钒矿石开采、粉碎及包装时，持续吸入高浓度钒粉尘也可有急性中毒发生，并且钒矿原矿石一般带有放射性元素，通常钒矿是与铀伴生的，矿渣里的铀对人体而言更是潜在的杀手。

一般人连续吸入空气浓度为0.3~5.7 mg/m3的五氧化二钒5~8h即可引起急性钒中毒。浓度达5.3~7.4 mg/m3时，可出现明显的急性中毒症状。

实验案例：