重金属

　　重金属指比重大于5的金属(一般指密度大于4.55g/ cm³的金属)，其原子量大于55。重金属约有54种，一般都是属于过渡元素，如铜、铅、锌、铁、钴、镍、锰、镉、汞、钨、钼、金、银等。尽管锰、铜、锌等重金属是生命活动所需要的微量元素，但是大部分重金属(如汞、铅、镉等)并非生命活动所必需，而且所有重金属超过一定浓度都对人体有害。

重金属有哪些

　　有色金属是指除铁、铬、锰和钒以外的金属。有色金属又分轻金属、重金属、贵金属和稀有金属四大类。重金属是指铜、铅、锌、镍、钴、锡、锑、汞、镉和铋等金属，它们的共同点是密度均在6g/cm³左右。重金属元素及其共伴生元素在元素周期表中的位置见下图。

　　图中，黑线框内画底线的元素为重金属元素，其余均为它们的共伴生元素。可见，与重金属共伴生的金属主要是贵金属和稀散金属。

重金属的发展历史

　　铜是人类Z早发现和使用的重金属，距今8000年前，人类就已经使用铜。

　　铅也是人类史前重金属，炼铅术和炼铜术大致始于同一历史时期。至公元前1600-1400年，铅已成为常见重金属。我国约在公元前2000年已用铅造币，称为铅刀。

　　锡也是古老重金属，Z初是在熔炼自然铜和锡矿石或处理锡铜矿石的混合物偶然获得锡铜合金(锡青铜)，构成了人类古代文明的青铜器时代。

　　锌在古代被人类制成黄铜作装饰品应用，我国是Z早掌握炼锌技术的国家。

　　贵金属中金和银是被人类发现和使用Z早的，早在新石器时代人类就已识别黄金。ZG在商代中期(公元前13-14世纪)已掌握制造金器的技能。约在公元前3000年，人类掌握了炼银技术。

　　伴随重金属发展历史，人类接触和使用重金属的种类、数量和机会也急剧增加。人类接触重金属的机会分为职业接触和非职业接触。职业接触主要指重金属的开采、冶炼、加工和使用等生产过程中，其作业人员因职业活动而接触重金属。非职业接触主要指因环境污染、日常生活、饮食习惯等原因接触重金属。

重金属的性质

　　一般来说，密度在5.5g/cm³以上的金属被称为重金属。常见的重金属元素有铜、铅、锌、铁、钴、镍、锰、镉、汞、金、银等约45种。其中有少部分是生命活动所必需的元素，如铁、锰、锌、铜等，虽然其含量微小，却在机体的新陈代谢中起着至关重要的作用。

　　有些重金属是酶的组成部分，例如过氧化酶中有铁元素，碳酸酐酶中有锌元素等;有些重金属还参与体内物质的输送，例如铁是血红蛋白的组成成分，并且参与了氧的运送;还有些重金属元素与遗传有着密切的关系，例如铬、锌、铜、锰等，他们存在于核酸中。这些生命活动所必需的重金属一旦缺少，就会使人体的生理功能受到损害。

　　重金属也是一把双刃剑。虽是人体必需，可如果使用过量就会体现出毒性。而且除了必须元素以外，其他大部分重金属不但不被机体所需要，还会严重危害动植物的正常生命活动。

　　重金属的作用和毒性不但与其含量和种类有关，更与其存在形态有十分密切的关系，不同形态的重金属在毒性、迁移及生态系统循环的过程中存在很大差异。比如Cr³⁺是人体的必需元素，而Cr⁶⁺则对人体有明显的毒性;shen元素能以四种价态(As^3-、As^2-、As³⁺、As⁵⁺)存在，大多数无机shen化物的毒性比有机shen化物大，pi霜的主要成分就是三氧化二shen。

　　pi霜Z早是用来ZL肺结核和梅毒的一种辅助药物，后被开发用来制杀虫剂或灭鼠药。但由于其毒性强，外观属白色粉末，没有特殊气味，与面粉、淀粉外观很相似，不仅容易误食中毒，而且无色无味的性质使得它也难以被检验出来。于是两千年来pi霜早已被人们看作是一种声名狼藉的杀人武器。古代人们所说的鹤顶红其实也是pi霜，它的外观之所以呈现红色，是由于其没有提纯。

重金属中毒

　　人体重量的99%是由12种主要元素组成，如氧、碳、氢、氮、钙、磷、钾、硫、钠、氯、镁、铁等。余下的1%为各种微量元素，如铜、锌、锰、钴、钼、铬、镍、锡、钒、铅、shen、硒、硅、氟等。

　　这些微量元素中，有许多为重金属，它们在人体内的含量虽然很少，但生理功能独特，能够调节肌体内的生物酶活动，促进宏量元素在体内的运输，参与激素的合成等，在新陈代谢中起着十分重要的作用，一旦缺少某种或某几种，就会使人体健康受到威胁。

　　重金属的作用具体有以下几个方面：

　　①构成金属酶和酶的活化剂。在几千种已知的酶中大多数含有一个或几个金属原子，如过氧化酶中的铁、碳酸酐酶中的锌、酪氨酸酶中的铜等。当酶中有关的金属元素除去，这些酶就会失去活性。

　　②某些激素和维生素的活性成分，如铬可激活胰岛素，钴为维生素B12的成分。

　　③参与体内物质的输送，如铁为血红蛋白成分，参与了氧的运送;锌为碳酸酐酶的成分，参与了二氧化碳的排出。

　　④在体液内与钾、钠、钙、镁等离子协同，调节渗透压、离子平衡和体液酸碱度的作用，以保持人体正常的生理功能。

　　⑤若干重金属元素与遗传有着密切的关系，特别是铬、锌、铜、锰等，它们存在于携带遗传信息的核酸中，在维护核酸立体结构、维持核酸代谢等方面起着重要作用。

　　过量的重金属进入人体后与体内有机成分结合成金属络合物或金属螯合物，使这些物质丧失或改变了原来的生理化学功能而产生病变，从而对人体产生危害。

　　重金属中毒危害主要表现为：

　　①神经系统损害，如铅、汞、锰、ta等;

　　②肝、肾功能损害，如镉、汞、铜等;

　　③心血管与血液系统损害，如铅、铜、shen、ta、镉等;

　　④生殖生理和生殖器官损害，如铅、汞等;

　　⑤骨骼系统损害，如镉、钼、ta等;

　　⑥消化系统损害，如铅、汞、ta等;

　　⑦呼吸系统损害，如镉、铬、锌;

　　⑧其他影响，如shen、镉等具有致癌作用。

　　重金属中毒是指重金属及其化合物进入人体内，产生一系列病理生理变化，使组织细胞功能遭受损害的过程，包括常见的铅中毒、汞中毒、锰中毒、锑中毒、ta中毒、钡中毒等。中毒的主要表现为神经系统和心血管系统的功能紊乱及造血系统、肝肾功能损害等。

重金属的应用

　　在统计有色金属产量时，往往仅统计十种有色金属，即铜、铅、锌、钴、镍、锑、锡、镁、铝和钛。这十种有色金属中，有七种为重金属。重金属对于国民经济、国防、科学技术和日常生活均具有举足轻重的作用。

　　1、铜的应用：铜的用途非常广泛，主要应用于电气设备(包括输电线、导电棒、发电机、电动机和变压器)和通讯设备。铜也是轻工、交通、运输、电子、邮电、和机械制造等领域的重要原材料。铜能与锌、锡、铝、镍和铍等形成多种重要合金，广泛应用于制造业。铜的化合物是电镀、原电池、农药、染料和催化剂等行业的重要原料。

　　2、铅的应用：铅主要用作蓄电池的原材料，约占70%;铅的第二个用途是作为汽油的添加剂(四乙铅);铅还用于x射线、核辐射的屏蔽材料。铅合金用于轴承合金、低熔合金和长寿电池材料等。

　　3、锌的应用：锌在电化序中位置较高，不容易被腐蚀，故广泛将锌镀在铁件上以防止铁生锈。镀锌消耗的锌量占总耗锌量的40%以上，用于生产合金的耗锌量约占35%。锌及化合物还广泛用于航天、汽车、船舶、机械、建筑、电子及日用品工业等领域。

　　4、镍的应用：镍主要用于制备各种合金，其中不锈钢占镍消费量的50%以上。不锈钢、镍基合金和耐高温合金通常含镍8%以上，用于耐蚀部件。目前含镍合金已达3000种以上，广泛用于宇航、火箭、航空、航海、原子能和石油化工等领域。镍及化合物还用于电镀、催化剂和电池等行业。

　　5、钴的应用：钴主要用作耐热及耐腐蚀材料、切削刀具、高强度材料、永磁材料和电池材料等，其次是作为工具钢、模具钢和硬质合金的添加元素，还广泛用于化学工业中的添加剂。

　　6、锡的应用：在近代科技领域，如电子工业、原子能工业、超导材料以及宇宙飞船等都需要高纯锡及其特种合金，如锡锆合金用作原子能工业的包装材料，锡钛合金用于喷气飞机、火箭、原子能、造船、化学和YL器械等领域。