氟、玻璃和人体健康
——从一起疑似吃猪肝致死事件说起
马英仁
有关部门曾对83名工人职业危害的调查,发现氟化物对工人骨骼、心脏等确有一定危害。诊断工业性氟病,主要依据确切的职业史以及骨骼的X射线表现,同时也参考其他临床表现。为了一探究竟,研究人员下定决心,认真严格对69名氟作业工人和60名普通工人进行长达十年的动态对比观察,分析了氟化物对作业工人健康的影响。结果,与普通工人相比,氟作业工人尿氟、发氟率高,骨骼发生改变,并有神经衰弱、四肢麻木、腰酸背痛。得出两点结论:第一,工业性氟中毒是以骨骼为主的全身性疾病;第二,尿氟、发氟率增高。
2010年11月,郑州一起疑似吃猪肝致人中毒身亡事件,将全氟化合物与环境保护敲起了警钟。郑州一居民在小区流动车上买了四元钱猪肝,一家三口吃后,怀孕9个月的吕女士不幸中毒身亡,她的母亲和丈夫也中毒。这叫“一盘猪肝毁了一家”。中科院环境化学所的研究结果,猪肝中的全氟化合物的浓度最高(3.435纳克/克湿重),其次是肾、心。全氟化物是一类新型持久性有机污染物。环化所曾对北京市场上销售的猪肉中其污染情况进行调查,发现猪肝污染最重,全氟化物有疏水、疏油特性,很难在自然界中降解,广泛用于纺织、食品包装不粘锅涂层、电子产品等领域。2004年的杜帮特氟龙事件引起人们对该化合物的关注。2009年5月,全氟化物中的全氟辛烷磺酸及其盐类被斯德哥尔摩公约大会正式增列为持久性污染物。
氟是瑞典化学家社勤于1771年发现的,然而,由于它的化学性质是所有元素中最活泼的元素,难以制得,直到1886年,由法国学者莫瓦桑首次制得游离态氟。它是周期表中第VII类主族元素之首,常温下是淡黄色气体,有刺激性气味,有剧毒!氟能分解水,生成臭氧和氟化氢,在暗中能与氢直接化合,并能与多种金属元素和非金属元素化合,碱金属和许多非金属元素(硫、磷、硅等)能在氟气中燃烧。
在所有的氟化物中,最重要的莫过于氟化氢,它在空气中发烟,易溶于水,其水溶液叫氢氟酸,犹如氯化氢的水溶液叫盐酸一样。即使在零下30℃,也不“结冰”,能侵蚀玻璃。值得指出,氢氟酸几乎对所有金属(除铂)都有强烈的腐蚀性。笔者曾在0.5毫米厚的不锈钢环表面涂复玻璃熔体后浸于氢氟酸,翌日发现,它们全都溶解,未见残骸。利用这个特性,大量利用于器皿玻璃,做成刻花器皿。其制法是在玻璃制品表面先涂上石腊,然后根据图案蚀刻,浸于氢氟酸中若干时间,暴露部分就被腐蚀成美丽的图案,然后把制品浸入热水(高于石腊熔点)中,石腊迅速化解,即可取出玻璃制品。
正因为氢氟酸能溶解玻璃,所以不可用玻璃瓶盛放氢氟酸,常盛放在聚氯乙烯的塑料瓶中。玻璃生产中,能够使玻璃产生不透明的乳白色物质,称为乳浊剂。当玻璃熔体温度降低时,乳浊剂析出大小为数十纳米的结晶或无定形微粒,与周围玻璃的折射率不同,使光线散射,从而使玻璃产生不透明的乳浊态。其乳浊程度与所加乳浊剂的种类、浓度及温度有关,氟化物便是常用的乳浊剂,例如萤石、氟硅化钠。它们还可用作玻璃熔炼过程中的脱色剂,其作用是形成挥发性的氟化铁,或成为无色氟铁化钠。
在光学玻璃中,有氟冕玻璃,属于低折射、低色散无色光学玻璃。氟化物玻璃的缺点是化学稳定性较差,易失透,只有加少量氧化物才能适当改善。
奇怪的是,利用HF通过有机聚合反应,制成的聚四氟乙烯具有极强的耐蚀性,它能抵御最强的酸和最强的碱。聚四氟乙烯号称塑料王,即把它浸入王水中也不会被侵蚀,还能耐250℃的高温和耐零下269℃的低温,因而它在宇宙火箭、原子能工业和半导体等领域具有很重要的应用。在电冰箱和空调中使用的氟里昂,便是迄今常用的致冷剂。
萤石又称氟石,常呈灰、黄色,有时无色,是致密块状集合体。透明,有玻璃光泽,条痕白色,比重≥3,硬度4级,它有显著的萤光现象。
话得说回来,氟是人体中的一种必须的微量元素。在人体必须的微量元素中,人体对氟含量最为敏感。从满足人体对氟的需要到由于氟过多而导致中毒的量之间相差不多,因此氟对人体的安全范围比其他微量元素窄得多,为此要更加注意自然界、饮水及食物中氟含量对人体健康的影响。
氟在人体中主要分布在骨骼、牙齿、指甲和毛发中,尤以牙釉质中含量多,氟的摄入量或多或少地最先表现在牙齿上。当人体缺氟时,会患龋齿,氟多了又会患斑釉齿,如果再多,会患氟骨症等系列病症。
人体氟的主要来源是饮水,市场上出售的加氟牙膏中,含有氟化钠、氟化锶等氟化物,有一定的防龋作用,适用于缺氟地区。
自然界中氟的分布很广,占地壳总量约为万分之二。大自然中的无机氟化物,包括氟化氢、四氟化硅等,它们主要是由于火山气体、含氟岩石风化,以及炼钢、玻璃、水泥、搪瓷等工业部门的废气产生的。氟可以和人体内的钙、镁、锰等离子结合,抑制许多酶(如琥珀酸脱氢酶),使羧酸循环发生障碍,醣原合成受阻,使骨细胞能量供应不足,造成骨细胞营养不良。人体摄入的氟中,65%来自饮水,35%来自食物。饮水中含氟0.5毫克/升以下,龋齿发病率高;而含氟0.5-1.0毫克/升是龋齿和斑釉发病率低的范围,无氟骨病发生。在1.0毫克/升以上时,随氟的增高,斑釉齿发病上升,超过4毫克/升时,氟骨病增多。迄今为止,世界卫生组织(WHO)对氟元素的评价如下:“氟是人体可能必须的、然而它是有潜在毒性的微量元素”。