《化学与健康》之毒物专题讲座.doc

校本课程：《化学与健康》之毒物专题讲座
主题一 烟草化学
课时：2课时
内容提要：1、烟草的化学成分
2、烟草燃吸过程中的变化
3、烟雾中的有害物质
4、吸烟对青少年的危害

我国是世界上最大的烟草消费大国。据调查，12亿人中估计有3.2亿烟民（占世界吸烟人的1/4），其中男性3亿，女性2000万。我国烟草制品中最大的种类是卷烟，即纸烟、香烟。另外还有雪茄烟、皮丝烟、斗烟丝、鼻烟和嚼烟等几种。据调查，吸烟者中有89.1%的人吸香烟。文化程度越高，吸香烟或带过滤嘴香烟的比例也越高。
众所周知，吸烟有害健康！据报道，全球每年因吸烟死亡的人竟达300万！吸烟为什么有害健康，必须从烟草的化学组成、性质及其变化情况来考察。

一、烟草的化学成分
　　烟草的化学成分极为复杂，若按化学组成分类，可分为：
　　1．碳水化合物
　　烟草中碳水化合物约占50%。按分子结构含基本单位糖分子数的不同，可分为单糖、双糖和多糖。我国烤烟烟叶含有相当丰富的单糖，一般含量在10～25%。单糖含量是烟叶质量的重要标志，通常品质好的烤烟烟叶含有较多单糖。烟叶中只含少量双糖，但含相当数量的多糖，如淀粉、纤维素等。
2．含氮化合物
　　烟叶中含有许多含氮化合物，主要有：蛋白质、氨基酸和酰胺化合物、烟草生物碱。
　　蛋白质是烟草植物体的主要营养物之一。烟叶中一般含蛋白质5～15%，随蛋白质含量增加烟叶等级下降。蛋白质燃烧后会产生臭氧，因此，烟叶中含蛋白质过多就使烟气质量低劣。烟草中含氨基酸、酰胺等虽然不多，但经燃烧以及烟叶加工过程都产生氨，对吸食的品质影响很大。
烟叶中另一种含氮化合物为烟草生物碱。各种烟草含烟草生物碱量差别很大，低的只含0.5%以下，高的可达10%以上。烟草生物碱的存在，是烟草有别于其他植物的主要标志。烟草生物碱中，烟碱（即尼古丁，Nicotine）约占95%以上。
我国卷烟用烟叶一般含烟碱2%以下，含量超过3%的很少见。烟草生物碱及其盐类具有强烈的水化作用，能在呈酸性反应条件下随水蒸气挥发出来。这样挥发出的游离态烟碱量虽不多，但对烟叶吸食品质影响很大，易使成品吸味辛辣、呛喉。烟草之所以能成为人类最普遍之嗜好品，主要是由于它含有烟碱。当吸食烟草时，部分烟碱进入烟气，被人体器官吸收，吸入适量会使人感到兴奋。但烟碱毒性较大。吸入过量会引起头痛、呕吐等中毒症状。烟碱对心脏也有毒害。吸烟者的机能虽然逐渐习惯于这种毒性刺激，但仍然可能会引起慢性中毒。
3．有机酸
　　烟叶中含有不少酸性物质，含量较多的有机酸是柠檬酸，其次是苹果酸和草酸。有机酸可以增加烟气酸性，醇化烟气，使烟味甜润舒适。一部分有机酸与烟碱结合成可溶性钠、钾盐存在于细胞液中，或以钙盐形式沉积于细胞中。
4．苷及多酚
烟叶中含有一种由单糖与酚类组成的化合物，称之为苷。它们是组成烟叶色素和树脂物质的成分。苷类性质都不安定，易被催化分解。当烟叶成熟之后，或在干制、发酵过程中，由于酶催化的结果，烟叶中的苷类物质发生强烈水解。苷类物质的分解产物往往具有令人快慰的香气。因此，苷类物质被认为是产生烟芳香气味的重要物质之一。
5．脂肪、挥发油和树脂物
　　烟叶一般含2～7%的脂肪，通常上等烟叶含脂肪较多。烟叶中还含有具芳香特性的挥发油及树脂物。上等烟叶表面均有香气，这是因为它们含有较多的挥发油。通常，树脂物不具香味，但是经燃烧被氧化分解后，大多能产生特殊的芳香气味。因此，树脂物也被认为是产生烟草吸食芳香的重要物质之一。
6．灰分元素
　　烟叶中含灰分元素约10%。灰分元素对烟叶的吸食品质并无直接关系。但是因为某些元素对烟叶燃烧特性有影响，故间接地影响烟叶吸食品质。例如：烟叶中含钾适量时，其燃烧性、保火力均较好，灰色也好；烟叶中含镁量高时，烟叶的灰色变得灰暗；如果镁含量适中，则既能保持烟灰完整、又不易散落。灰分中氯元素含量与烟叶的燃烧性质至关重要。当氯元素含量超过3%时，会导致烟叶燃烧性质变坏，引起熄火。

二、烟草在燃吸过程中的变化
　　烟草制品在燃吸过程中，靠近火中心的温度可高达800～900℃，由于燃烧而发生干馏作用和氧化分解等化学作用，使烟草中的各种化学成分都发生了不同程度的变化。有的成分被破坏，有的则又合成了新物质。其中各主要成分的变化大致如下：
烟草生物碱：它在燃烧过程中除了一部分经干馏作用进入烟气之外，其中大部分（60%以上）则受氧化分解为亚硝胺、菸酸、吡啶、吡啉、吡咯、胺以及二氧化碳等物质。
蛋白质：高分子含氮化合物经燃烧产生强烈氧化作用后，分解为一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氰氢酸、氨、简单胺化物和脂肪等化合物。
糖和植物酸：糖和有机酸经氧化作用生成一氧化碳、二氧化碳、挥发酸、酚的衍生物、烯烃、醇、醛和酮等物质。
树脂物、多酚和苷类：经氧化后生成挥发性芳香油、醛、酮、醇和酸类物质。
以上物质均进入烟气中，故烟草制品经燃烧后所产生的烟气，化学成分更为复杂。据检测，一支香烟燃烧后可产生4000多种化学成分，其中气态物质占烟气总量的92%，颗粒状物质占8%。气态物质中主要是氮气（58%）和氧气（12%），其余为一氧化碳（3.5%）、二氧化碳（13%）、一氧化氮、二氧化氮、氨、挥发性N－亚硝胺、氰化氢、挥发性碳水化合物以及挥发性烯烃、醇、醛、酮和烟碱等类物质。颗粒状物质中包括烟草生物碱、焦油和水分以及70多种金属和放射性元素。焦油是不挥发性N－亚硝胺、芳香族胺、链烯、苯、萘、多环芳烃、N－杂环烃、酚、羧酸等物质总的浓缩物。在数千种烟气组分中，被认为对人体健康最有害的是焦油、烟碱、一氧化碳、醛类等物质。

三、烟雾中的有害物质
　　1．焦油
烟气中焦油是威胁人体健康的罪魁祸首，烟焦油中的多环芳烃是致癌物质。其中具有强力致癌作用的苯并芘是其代表。致癌物质改变细胞的遗传结构，使正常细胞变为癌细胞。苯并芘在烟气中的含量大约为2～122μg/1000支。若以每千支100μg计算。日吸烟20支，年吸入苯并芘700μg，此剂量仅次于煤焦炉前的空气污染量，而大于一般城市空气中的含量。
烟焦油中的酚类及其衍生物则是一种促癌物质。促癌物质本身虽不能改变细胞的遗传结构，但能刺激被激发的细胞，导致癌瘤发展。两阶段发癌说认为：第一阶段，正常细胞在致癌物质作用下成为潜在癌细胞；第二阶段，潜在癌细胞在促癌物质作用下发展成癌瘤。因此，烟焦油被认为是诱发各种癌症的首要因素。
2．放射性物质
　　烟草中的放射性物质也是吸烟者肺癌发病率增加的因素之一。卷烟中最有害的放射性物质是210Po，它放出的α射线能把原子转变成离子，后者很容易损害活细胞的基因，或是杀死它们，或者把它们转变为癌细胞。据估计，一个吸烟者一天平均接触了比非吸烟者多约30倍210Po的放射剂量。每天吸一包半卷烟的人，全年肺脏接受的放射剂量相当于其皮肤接触了约300次胸部X线照射。有人认为，吸烟者肺癌的半数是由放射性物质引起的。
3．尼古丁(烟碱)
　　尼古丁是烟草的特征性物质。它在人体内的作用十分复杂。吸烟时，尼古丁很快被吸入血，仅7.5秒即可到达大脑，其作用快于静脉注射。尼古丁主要作用于大脑而影响全身。它可刺激交感神经节、副交感神经节和肾上腺，使心肌和其他组织释放出强的刺激物--儿茶酚胺，从而使心率加速，血压升高，排血时加大，心脏负荷加重，促使冠心病发作。尼古丁还可使胃平滑肌收缩而引起胃痛。有人认为，长期吸烟的人发生慢性气管炎、心悸、脉搏不整、冠心病、血管硬化、消化不良、震颤、视觉障碍等都与尼古丁有关。
医学界还认为，尼古丁最大的危害在于其成瘾性，其作用相当于鸦片中的吗啡和可卡因。烟民对烟草产生需求愿望的决定因素是尼古丁。尼古丁在人体内无累积性，不会长久停留人体中，吸烟后2小时，尼古丁通过呼吸和汗腺绝大数量即被排除，故它进入血液后只停留几小时。但长期吸烟，身体会习惯于血液内存在一定浓度尼古丁的状态。当血液中尼古丁下降时，便会渴望要求尼古丁浓度恢复原来的水平，于是得再吸一支，所以加强了吸烟愿望，形成烟瘾，从而增加其危害性。
4．一氧化碳
　　一氧化碳是烟草不完全燃烧的产物，一支卷烟烟雾中一氧化碳的含量约为1～5%。烟气中一氧化碳经吸入肺内，与血液中的血红蛋白迅速结合，形成碳氧血红蛋白（CO对血红蛋白的亲和力比O2大250倍），削弱血红蛋白与氧的结合，使血液携氧能力降低，减少心脏所能利用氧的数量，从而加快心跳，甚至带来心脏功能的衰竭。一氧化碳与尼古丁协同作用，危害吸烟者的心血管系统，对冠心病、心绞痛、心肌梗塞、缺血性心血管病、脑血管病以及血栓性闭塞性脉管炎都有直接影响，由此造成的死亡率是十分惊人的。与不吸烟者相比，冠心病要高5～10倍，猝死病高3～5倍，心肌梗塞高20倍，大动脉瘤高5～7倍。
5．醛类
　　主要是甲醛和丙烯醛。甲醛是一种无色有强烈刺激性的气体，对呼吸道黏膜有刺激作用，长期慢性刺激可引进黏膜充血，诱发呼吸道炎症。丙烯醛可破坏支气管黏膜上的纤毛，促进黏液腺分泌更多的黏液，从而带来呼吸困难，发展成慢性支气管炎和肺气肿。一旦得了感冒，就有得肺心病、甚至有死亡的危险。且气管、支气管的粘膜上皮细胞为了对付长期不断的刺激，还会发生一定的改变，病理学上称作"化生"，这很可能就是向肺癌方向迈出的第一步。

四、对青少年的危害
　　经调查，我国3亿多烟民中15岁以上的人总的吸烟率达33.88%。其中男性高达61%，有3/4是男性中青年，目前有向女性及低龄化方向发展的趋势。吸烟对青少年的危害性更大。青少年正处于迅速生长发育的阶段，身体各系统、各器官还未成熟或正趋于成熟，因而对有毒有害物质比成人更容易吸收，受的毒害也更深。医学研究证明，烟草中的有害物质对呼吸器官的天然防病机能有很大的破坏作用。在青春期，大支气管比较直，烟尘中的有害物质，容易长驱直入地进入细支气管及肺泡，麻痹呼吸道粘膜上的纤毛，使纤毛失去排除异物的能力和抑制肺内巨噬细胞对异物的吞噬能力。结果，呼吸道的防御力量被削弱，各种疾病也会接踵而来。吸烟对青少年中枢神经系统损害也比较明显。调查证实，吸烟可使学生记忆力和嗅觉灵敏性降低，课堂听课注意力不能持久，理解力差，成绩明显低于不吸烟的学生。而且长期吸烟会引起视力下降，视野缺损。严重者可引起视神经萎缩，最终将导致失明。医学上称“烟中毒视神经病变"。女青年吸烟会使月经初潮推迟、月经紊乱、发生痛经。还可引起子宫颈增生不良和子宫颈癌。吸烟开始越早，各种疾病发病的年龄也随之提早，而且发病率更高。例如15岁以前吸烟的，就比成人发病率高17倍，以后的死亡率也就越高。
烟草及烟气中有害物质的毒害作用，现在已逐渐为人们所认识，世界上几乎所有国家都意识到吸烟对健康带来和危害。许多国家的政府都通过立法措施控制有害物质在卷烟中的含量。这包括开展从烟草中脱除有害物质的研究，生产过滤咀卷烟以减低烟气中焦油及尼古丁的含量，减少一氧化碳的可能产生量，以维护人类健康。但是目前一般醋酸纤维过滤咀卷烟的过滤效率只有59%，加活性碳后效率也只有66%。因此，采用带过滤咀的方法尚不能根除致病危险，所以卷烟生产正面临划时代变革。开发安全卷烟应该引进足够的重视。若能研制出既能防病又能治病的保健卷烟，将是对人类健康很可贵的贡献。

校本课程：《化学与健康》之毒物专题讲座
主题二 毒品化学
课时：1课时
内容提要：1.毒品的种类
2.毒品的危害

据统计《人民公安报》1996年4月8日报道，1995年我国公安机关共破获毒品案件57524起，缴获鸦片1110kg、大麻466kg、海洛因2376kg。截至1995年底，全国开办强制戒毒所500多个，登记在册吸毒人员52万。调查表明，吸毒者中青少年占有一定的比例。吸毒的品种则由传统的鸦片向精制品海洛因或混合毒品发展。因此戒毒的形势十分严峻，宣传毒品的危害及禁毒已经引起社会各界的广泛关注。

一、毒品的种类
根据联合国公约规定，国际上管制使用的麻醉品和精神药品有200多种。如鸦片、海洛因、大麻、美沙酮、杜冷丁、苯丙胺、可卡因、安定、三唑安定、巴比妥类催眠药及苯环已哌啶等麻醉镇静剂、中枢神经系统兴奋剂、镇静催眠药及致幻剂等。中华人民共和国刑法中第257条称："毒品，是指鸦片、海洛因、甲基苯丙胺（冰毒）、吗啡、大麻、可卡因以及国家规定管制的其他能够使人形成瘾癖的麻醉药品和精神药品。

1．鸦片

亦称阿片，俗称大烟，它是从未成熟的罂粟蒴果上划破后渗出的乳汁经干燥而成的，生鸦片呈褐色至黑色膏状块，味苦、有毒，并具有特殊的臭味。经加工成鸦片，褐色膏状，软硬如橡皮泥。缅甸的金三角专门从事罂粟花的种植和鸦片的生产，年产鸦片2500～3000吨。鸦片中含有罂粟碱等20多种生物碱，可制麻醉药。可提取吗啡（5.6％～12.83％）、可待因（0.63％～2.13％）。罂粟果汁中主要的有毒物质是罂粟碱，它的分子式为C20H21NO4，是一种异喹啉生物碱，分子结构如图所示。罂粟碱为无色针状或棱状结晶，熔点147～148℃，易溶于苯、丙酮、热乙醇、冰醋酸，稍溶于乙醚、氯仿，不溶于水，溶于浓硫酸；加热到110℃变为玖瑰红色，至200℃变为紫色，它与多种无机酸和有机酸结合生成结晶盐。 鸦片最早用作药物，有止痛、止泻、止咳等作用。但长期服用会成瘾，使人体质衰弱、精神颓废、寿命缩短。过量服用会使人急性中毒死亡。

2．吗啡与海洛因

吗啡也是一种异喹啉生物碱，分子式是C17H19NO3，结构简式如图。吗啡是从鸦片中提取制成的最重要的生物碱，含量约10%。吗啡为无色棱柱状晶体，熔点254～256℃。味苦、有毒，其颜色因纯度而异，粗制品多为咖啡色或灰色粉末，纯品为白色。在多数溶剂中均难溶解，在碱性水溶液中较易溶解。它可与多种酸（如盐酸、硫酸等）和多种有机酸（如酒石酸等）生成易溶于水的盐。吗啡盐的PH平均值为4.68。吗啡在医疗上有镇痛等作用。但非法吸食、注射吗啡，严重危害吸食者的身心健康，导致精神不振、消沉，思维和记忆力衰退，并可引起精神失常、肝炎等综合症。其毒性比鸦片强10～20倍，超剂量吸食和注射吗啡会导致呼吸停止而死亡。吗啡对人的致死量为0.2～0.3g。
海洛因，又称二乙酚吗啡，俗称"白面"、"白粉"。海洛因是吗啡的二乙酰衍生物。纯净物是白色晶体、味苦、有毒，其毒性相当于吗啡的2～3倍，它是毒品之王。颜色因制作程序和方法不同而异，一般呈白色或淡灰色，有的也呈棕黄色、淡棕黄色、灰竭色或淡灰褐色等，纯品海洛因为白色柱状结晶或结晶性粉末。

3．可卡因
又名古柯碱，从古柯树叶中提取的一种莨菪烷型生物碱，分子式为C17H21NO4, 分子量为303.36，结构简式如图 。古柯碱是无色无臭的单斜形晶体，味先苦而后麻，熔点98℃，几乎不溶于水，可溶于一般的有机溶剂。但其盐酸盐易溶于水。古柯碱为酯类，用酸或碱水解时，生成苯甲酸、甲醇等。纯净的古柯碱是白色结晶性粉末，在医疗上可作为局部麻醉药，也是一种能导致神经兴奋的兴奋剂和欣快剂。但毒性较大。超量服用即成为毒品。最早是在1859年由奥地利的化学家从南非灌木中一种叫做古柯植物的叶子中提炼出来的。当地居民从生活经验中得知，嚼食这种植物的叶子可以起到消除疲劳，提高情绪的作用，因此很早开始使用。

4．大麻
大麻，别名火麻，系一年生草本植物。大麻的叶、花、茎中含有多种大麻酚类衍生物，目前已能分离出15种以上，较重要的有大麻酚、大麻二酚、四氢大麻酚、大麻酚酸、大麻二酚酸、四氢大麻酚酸。大麻酚的分子式为C21H26O2，其结构简式如图。大麻酚及它的衍生物都属麻醉药品，且毒性较强。世界上最大的大麻产地是哥伦比亚，因此哥伦比亚的毒枭是世界闻名的，它的年产量在7500-9000吨，其次是墨西哥和美国。由于种植和加工比较方便，价格便宜，故被称为穷人的毒品。它的毒性仅次于鸦片，可以口服，吸烟，也可以咀嚼。根据试验表明：人一般吸入7毫克即可引起欣快感。它有生理的依赖性，会使人上瘾。吸食大麻的形式主要有：①把大麻的花、叶和细小的茎枝进行加工后吸食；②吸食从大麻中提取的大麻脂；③吸食从大麻脂中提取的大麻油。大麻油的颜色为琥珀色、深绿色、棕色或黑色浓稠液体。
5．咖啡因和安钠咖
咖啡因又称咖啡碱。系质轻、柔韧、有光泽的针状结晶，无臭、味苦。具有兴奋中枢神经系统、心脏和骨胳肌及舒张血管、松驰平滑肌和利尿等作用。咖啡因在医疗上用作中枢神经兴奋药。但滥用就会成瘾，成为毒品。
安钠咖，又名苯甲酸钠咖啡因。为白色结晶性粉末。在医疗上用作中枢神经兴奋药，主要用于对抗中枢性抑制和调节大脑皮质活动等。但滥用就会成瘾，成为毒品。
6. 摇头丸
摇头丸，其主要成分是ＭＤＡ（３，４－亚甲二氧基安非他明）。主要作用于神经系统，食用后引起颈部运动神经兴奋，使头颈摇摆不停，对中枢神经的破坏相当严重。正像俗语所说："摇头丸，摇断头"。

二、毒品的危害
吸毒严重地危害人体健康与社会安定，是社会的一大公害。关于毒品的毒性机理尚不完全清楚，但科学研究表明，毒品进入人体后，会使机体发生生理变化，产生一种新的机能。
吸毒一次以上者，随着毒品在其体内代谢速度的加快而降低血液中的有效成分，使之作用减弱，有效时间缩短，从而被迫增加吸毒次数和毒品数量，以求得欣快感。同时，神经细胞已适应吸毒后的生理、生化变化。毒品在体内浓度不高时，会出现精神、身体上的不适而造成人体对毒品的依赖性，而且越吸越多，越吸需要量越大。
经实验证明，人体内存在一种叫脑啡肽的物质，它是一种内源性吗啡样活性物质。当毒物进入机体后，即与体内脑啡肽结合，模拟脑啡肽发挥作用。因此毒品可起镇痛和欣快作用，并会引起适应性和成瘾性。
吸毒可以导致多种疾病。如造成血压降低、造血功能受损、新陈代谢减退、体内循环和呼吸减弱，引发肺炎等肺部疾病。如用注射方式吸毒者会使皮肤感染，形成脓肿、糜烂等疾病。长期吸毒者普遍出现反应迟钝、思维记忆功能减退、眼神痴呆、视力下降等症状。吸毒还会引发身体其他器官的许多疾病，如心脏、生殖、免疫等系统的疾病，使吸毒者免疫功能下降，造成吸毒者体质衰弱。
吸毒者对毒品的依赖性极强，如果中止毒源，马上便引起一系列的生理变化和生物化学变化，从而出现过敏、震颤、周身无力、精神恍惚、打哈欠、涕流泪淌、恶心、呕吐、周身发凉、骨头发痒等。严重者有痉孪性腹痛、血压升高、心动过速、瞳孔放大、白细胞增多、体液丢失、电解质紊乱而危及生命。此时，吸毒者往往无法自拔，或抱头乱窜，或发疯自杀等。
吸毒者成瘾后对毒品有一种极为强烈的渴求，为了满足毒瘾，会不择手段，诈骗、偷盗、卖淫，伤天害理地去获取毒品，严重地扰乱社会治安，造成国家和民族的危机。因此，我们必须深刻认识吸毒的危害性，坚决制止吸毒、贩毒。