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最危險化學物之一「二甲基汞」——女科學家因它而喪命


曼走莊園:體育領域創作者最危險的化學品是什麼?氰化物、沙林、VX、二噁英、金屬鉈還是金屬鎘氧化物?這些極度危險的化學品都需要在攝入、暴露、吸...

- 2021年11月25日18時55分
- 科學文摘 /

曼走莊園19:01體育領域創作者

最危險的化學品是什麼?氰化物、沙林、VX、二噁英、金屬鉈還是金屬鎘氧化物?這些極度危險的化學品都需要在攝入、暴露、吸入或者注入以後才能使人體中毒,但有一種化學物卻不用那麼“麻煩”,你只要衣服或者手套、皮鞋接觸到一滴後就有可能致命,因為它的滲透性極強而且特別迅速,簡直可以說是“無孔不入”,戴著普通實驗室乳膠手套、口罩根本就防不住,瞬間就穿透普通材料並進入人體內並造成死亡…這就是世界上最危險的化學物二甲基汞!而人們也是直到1997年,因為一起意外事故、因為一位女科學家的死亡才知道這個物品的可怕之處。

1997年1月20日,美國新罕布什爾州的達特茅斯-希區柯克醫學研究中心被送來一位48歲的女病人凱倫-伊麗莎白-韋特哈恩(Karen Elizabeth Wetterhahn),這是一位出生於紐約普拉茨堡的女科學家,擁有聖勞倫斯和哥倫比亞大學學位,1976年進入達特茅斯大學後幫助建立了婦女參與科學研究項目(WIPS),也是達特茅斯大學有毒金屬超級基金研究項目的創始主任,專門從事各種有毒金屬暴露對機體的毒性研究,尤其在重金屬鎘的相關氧化物(劇毒)、鉻和鎳對人體致癌原理等領域有著舉足輕重的地位。或許正是因為一直從事著相關健康領域的研究吧,反正根據凱倫的丈夫裏昂-韋伯(Leon Webb)表示,打從自己認識妻子後的20多年來她就沒有生過病…

然而自1996年10月底開始,這位幾乎“從不生病”的女博士身體卻突然出現了一些可怕的變化:

剛開始她只是覺得嗓子幹癢、惡心、胃不適,並在兩個月的時間裏瘦了10幾斤,但同事們都覺得她應該是去馬來西亞旅行時得了胃病,所以也沒有太在意;可慢慢的她發現自己走路時經常會撞到障礙物、出現搖晃等現象,更是在一次開車時因注意力不集中出了車禍,不過她依然覺得是自己沒有休息好繼續堅持工作,只是從這天開始都由丈夫裏昂接送上下班;隨著時間的推移,她又發現自己有書寫障礙,同事和丈夫也感覺凱倫總是口齒不清、語言表達能力出現了問題,另外她的雙手指尖還伴有刺痛感,平衡能力也越來越差;到1997年1月初,凱倫更是出現幻視、幻聽等症狀,無法測距、定位物品、辨別方向,上肢也開始變得不協調…

作為一位科學家,並且是相關化學毒物領域的研究人員,凱倫開始意識到自己是汞中毒,同事戴維-尼倫伯格(David Nierenberg)博士得知情況後更是建議裏昂立即帶凱倫去醫院進行治療。

醫院的血檢報告很快就出來了,凱倫果然是急性汞中毒,初步報告中顯示她的全血汞含量超過了1000微克/升,這是正常人體血汞含量的1000倍(人體血汞正常含量是1~8微克/升)!

這是急性汞中毒情況,但根據凱倫與實驗室同事表示,他們已經有大半年時間沒有接觸汞了,最近一次還要追溯到5個月前的1996年8月14日,那天實驗室正在研究汞離子對DNA修複蛋白的影響,而當時被用來實驗的基准物是二甲基汞,一種易揮發、易燃、無色的液體劇毒有機汞化學物。據回憶,實驗過程中凱倫確實因為在吸取二甲基汞時不小心滴出了一兩滴,不過只落在了她的乳膠手套上並沒有直接接觸到皮膚,而且由於知道該物質有劇毒,她當即就采取了一切可行的建議性預防措施,怎麼可能會在沒有“直接接觸”的情況下中毒呢?

然而這個問題還不是當下的重點,前面說了二甲基汞和所有的有機汞一樣具有高度的親脂性,根據科學家們的研究表明,它們被人體吸收後只有5%會存在於血液中,剩餘的95%可以輕易通過細胞膜和血腦屏障聚集在人體脂肪含量最為豐富的各個器官、組織,所以血液中的5%含量已經超過了正常值的1000倍,那剩下的95%呢?

最重要的是人體解毒器官肝髒對於二甲基汞完全沒有任何作用,因為它們被肝髒降解後會轉化為另一種有機汞——甲基汞,這玩意同樣具有親脂性,而且還會產生大量造成自由基損傷的複合物,凱倫之前被記錄的唯一一位二甲基汞中毒者、一位捷克化學家同樣在實驗室接觸了二甲基汞後經過各種搶救依然沒能挽救他的性命(其實凱倫之前共有3位二甲基汞中毒者,但只有1972年這起被記錄治療,之前的兩人因年代太久都沒有任何相關治療報道),所以要怎麼治療呢?

很快,紐約羅切斯特大學的托馬斯-克拉克森(Thomas Clarkson)教授等權威專家們也紛紛趕到研究中心商議救治方案,經過權衡,最終他們決定用傳統的重金屬中毒螯合劑療法進行治療。簡單的理解這種方法就是使用外層具有水溶性的分子(他們選用的據說是二巰丁二酸,Succimer)把汞給包裹住,再通過腎髒將包裹著汞的這個“新結合體”從尿液中排出,於是就在暴露後的第168天,凱倫開始口服螯合液,每8小時一劑。

第二天,醫院對凱倫進行了血尿檢,數據顯示全血汞4000微克/升,尿汞234微克/升,其中每24小時的尿汞排泄量從257微克提高到了39800微克,排泄量整整提高了155倍。

看來這個方法應該是有效的?但很明顯只是通過這個方式排毒太慢了,所以為了加快汞的排泄,專家們又決定為凱倫換血,於是她被轉院到波士頓的馬塞諸塞州總院進行換血手術。

這個手術差點讓凱倫死掉,不過幸運的是手術成功後2小時她的全血汞濃度就從之前的2230微克/升迅速下降到了1630微克/升!

正當大家都在為此感到興奮之際可怕的事情卻接踵而至,首先就在換血手術成功後不到20個小時,凱倫的全血汞濃度又飆升到了2070微克/升,膽汁汞含量為30~99微克/升,2月6日精神科醫生檢查後更是發現凱倫出現中度的耳鳴現象,其視覺、語言功能也出現了明顯的下降,甚至對於輕觸刺激也沒有任何反應,最重要的是這個時候她的尿汞排泄量也迅速下降(如上圖所示第176天開始)…

為什麼看似成功的治療方式卻沒有取得真正的成功呢?因為那些數據只是數據,即便她血液中的汞含量下降到0也沒有任何意義,要知道還有95%的汞聚集在其他器官中,而這些地方的汞是不會通過血液、尿液被排出的,甚至有可能已經聚集在脂肪含量最高、人體最為重要的器官大腦中侵蝕、殺死凱倫的神經元(大腦的脂肪含量高達60%)!

醫生們立即對凱倫的大腦進行了掃描,果然發現她的大腦中聚集了大量的有機汞,尤其是額葉裏,大部分的神經元都已經被殺死,而且這種損傷是“不可逆”的!同時他們還對凱倫的頭發進行分析顯示汞含量已經達到了每毫克1100納克,正常範圍是每毫克小於0.26納克,超過了正常量4230倍!

專家們對此真的是毫無辦法,就連成功救治過100多位急性汞中毒患者的托馬斯-克拉克森教授都束手無策,沒有人能夠想象到二甲基汞中毒竟然會如此可怕,接下來的日子,盡管螯合劑療法依然進行著,但凱倫的狀況卻越來越差,她的視覺、聽覺、觸覺已經完全喪失,劇烈的疼痛刺激導致肢體萎縮,角膜和瞳孔反射緩慢,生命的最後階段她還時常出現不自主的興奮、流淚、顫抖等亢奮狀態,每天都需要服用大劑量的氯丙嗪和氯硝西泮…1997年6月8日,在暴露後298天,凱倫在希區柯克醫學研究中心去世。

根據法醫的解剖後發現:

凱倫的小腦呈彌漫性萎縮;初級視覺和聽覺皮層大量神經元丟失,雙側膠質化;運動和感覺皮層神經元少量丟失和膠質化;小腦顆粒細胞神經元、浦肯野細胞、籃狀細胞神經元大量丟失;分子層中的平行纖維丟失;額葉和視皮層汞含量極高,達到了3100ppb,是正常人的1500倍;肝髒汞含量為20.1微克/克,腎皮質汞含量為34.8微克/克,這些數據也都是正常人的幾百倍以上…

為什麼她就滴了兩滴二甲基汞身體中卻會有如此高含量的汞呢?她究竟又攝入了多少二甲基汞?凱倫去世後專家們重新評估了她體內的汞含量:

根據螯合劑療法第二天數據顯示其全血汞含量為4000微克/升,而她的血液總容量是4.2升,那麼她的血液中汞含量就是16.8毫克,由於二甲基汞在血液中的含量又只占5%,所以當初估測她全身的汞含量是336毫克,然而事後發現這個數據是錯誤的。因為二甲基汞在頭發中的半衰期為75天,專家們研究頭發與研究血液時間間隔了150天,因此推斷剛開始體內汞含量是336的四倍即1344毫克。再由於二甲基汞的密度是每毫升3.2克,那麼她就吸收了0.44毫升的液態二甲基汞,而這是二甲基汞致死量的4.4倍!

(上圖左邊為凱倫去世後小腦半球切片,右邊為正常人切片)

有可能在她生命的最後階段已經感覺不到疼痛了,她真的就像是一個“活死人”,還有殘留的意識但身體已經“不屬於”自己…

這個化學物真的非常可怕,事故發生後各國實驗室開始重視科研人員的安全保護措施,規定在研究此類危險化學品的時候必須佩戴特制的高強度層壓手套,外面還得再套一層普通的丁腈手套或乳膠手套,因為這是已知的最危險化學品之一,它的可怕之處不僅僅在於無法醫治、不可逆、毒性強,更主要的是那“無孔不入”的特性,它的分子個頭小,穿啥都跟過清晨的馬路一樣,據科學家後來的研究發現它從接觸到一次性乳膠手套或聚氯乙烯手套的那一刻開始算,15秒以內就可以到達人體血液中!

文章主要數據資料來源《新英格蘭醫學雜志》1998.06.04期《Delayed Cerebellar Disease and Death after Accidental Exposure to Dimethylmercury》


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