藏在屁中的毒——硫化氢，离我们最近的剧毒气体

在本周放送的新番《石纪元》第十二集中，有这样一个情节：主角他们要去天然的硫酸湖取硫酸，而那里聚集着足以在瞬间致人死亡的毒气，只要吸入一口就会性命难保。

勾引他们的湖中仙女突然露出凶相

当时看到这里我就非常兴奋，大自然中竟然还存在着这么厉害的毒气吗，到底是什么呢？但是随后揭晓的答案却让我非常震惊：是硫化氢。

它有那么强的毒性吗？高中化学中介绍过硫化氢，并不是什么新鲜玩意儿：分子式H2S，有臭鸡蛋味，有些微生物发酵会产生，溶于水会形成氢硫酸，可燃易爆，能让银变黑，当然了还有比较重要的一点就是——硫化氢离我们的生活特别近，它就藏在屁中，那难闻的味道也有它的一份功劳。

除此之外好像就没有什么特别的了，而且我记得有没有毒性一般老师都会详细介绍。比如氯气那个章节老师还详细地介绍了它在二战中被用于化学武器，还说了猪拱土防御氯气给了人类防毒面具的灵感。说到氟化氢时还特意强调了这种气体极度危险，当年研究它的化学家就有多人中毒身亡。

这种看似非常寻常的“非网红”气体有这么厉害？在这一集中说起了这么一个故事，某个科考队来到一片天然硫酸湖附近，领队者蹲下系了个鞋带，然后就一直没有站起来——没错，他已经死了！这毒性可真是非同小可啊！在人类接触到的常见毒物中，大概就只有氰化物可以有这么快的致死效率了吧？事实证明我的直觉还真比较准，硫化氢各氰化物之间真的有着不解之缘，今天就让我来讲一个化学故事——硫化氢的简史。

人类第一次记录下和它有关的故事就伴随着伤害：1713年，一位名叫为圣贝纳迪诺·拉马齐尼（BernardinoRamazzini）的意大利医生出版了一本书——《DiaMorbisArtificumDiatriba》，翻译一下就是《工人之病》。在第十四章“厕所和粪坑清洁工的疾病”中，他记录了这些工人的眼睛常会发生炎症。炎症又会导致继发性的细菌感染，甚至最终导致失明。这位医生有着相当准确的直觉，他推测这是因为工人们在搅动粪坑时，产生了一种未知的挥发性酸，这种酸会刺激眼睛。而且他还推测，这种酸可能就是导致工人们随身携带的铜币和银币变黑的幕后凶手。

圣贝纳迪诺·拉马齐尼和他的著作

1777年左右，法国巴黎的下水道出现了一系列的事故，都是因为清理不及时而累积的大量沼气释放造成的。有一些和上面记载的一样，只是刺激；而有一些则是严重程度完全不可同日而语的急性窒息、死亡。这可能是目前明确的硫化氢致人死亡的记载了，难怪大作家雨果说过这么一句话：“巴黎的下水道是利维坦的肠子！”

在咱们中国，大家好像喜欢叫它“鲲”？

大约在1750年，一位名叫卡尔·威廉·舍勒（CarlWilhelmScheele）的年轻瑞典人应聘成为了药剂师，非常有意思的是他的导师从来不给他多少活干，所以他有大量的时间用来阅读和实验。最终，他终于成功地成长为了一名——化学家！？好吧，反正就是这样了。他们那个年代的化学家对于毒性还没有很好的认识，常常还会干一些“神农尝百草”之类的事情，他也不例外。

舍勒和他的实验（有点像在做蛋糕？）

某一天，他在用硫酸蒸馏亚铁氰化钾时，注意到了一种“强烈，奇特且不难闻的气味。”他还用舌头尝了一下这种气体，据他记录是一种“略带甜味，但还有点儿辣嘴的味道。”今天我们一般会用“苦杏仁味”来描述这种气体——没错，他当时闻的是氰化氢……

看来这哥们是有幸运女神保护的，确实不简单，不过一次还不算什么，之后的某一天他在用一种无机酸处理硫化亚铁（黄铁矿）时，好像又闻到了什么，于是他凑近一闻……好臭！他形容这种气体是“一股硫腥味，恶臭”，没错这就是硫化氢，看来此刻幸运女神再次伴他左右，他还是没事！第一个发现氰化氢和硫化氢的是同一人，而且还都闻了，且安然无恙的狠人就此诞生！所以前面我说了，氰化物和硫化氢之间有着不解之缘。而且这种缘分不仅体现在故事中，还体现在毒性上，它们都使用了同样的杀人手法。

硫化氢到底有多毒呢？在下面这份《中华人民共和国安全生产行业标准含硫化氢天然气井公众危害程度分级方法AQ2017-2008》中我们可见一斑

可以看到，在空气中的体积比例只需要达到：

这就是所谓的剧毒，有的同学可能会觉得如果屏住呼吸就能从毒气中穿过，天真！你有没有试过在路过吸烟者时憋气加速穿过，是不是仍然能闻到烟味？

最可怕的地方就在这里，硫化氢只要从你的鼻孔漏进去一点点，就会刺激鼻窦神经，引发不可控制的深呼吸！好吧……这也行？不仅吸了会死，还会强迫你大口吸，空手情况下几乎没有任何反应和逃生的机会。

鼻窦指的是这几个副鼻腔的统称

可能有的同学又会说了：既然如此那就躲远点就好了呀，只要一闻到臭味就赶紧逃走。嗯…这个说法看似有道理，不过我要告诉你一个非常糟糕的事实：如果你能闻到臭味说明硫化氢的浓度还不足以致人死地；如果已经到了足以杀人的浓度了，很抱歉，硫化氢会麻痹你的嗅觉神经，你什么也闻不到……

我的天哪！这种恶毒的气体每一个角度都简直是专门为杀人而生的，难怪前面的故事里说到只要系个鞋带就会真实“当场死亡”，这还真不是老奶奶为了骗小朋友编的怪谈，我们真的是在安全的环境里呆太久了，完全忘记了什么叫“剧毒”。

正如同我在上面提到的那样，它的毒性原理和氰化物系出同源，核心都是内窒息。

硫化氢可以从很多角度对人类产生杀伤，比较重要的有两条：一个是刺激引发急性呼吸窘迫综合征（ARDS）；另一个则是内窒息。

为什么一种毒气可以如此神速地起效果？按道理来说人这么大的一个动物，要想让毒气生效就必须要经过血液循环让有毒物质运送到身体各处才是啊，其实并非如此，人体的构造比想象中的要复杂。

动脉体化学感受器就是中间那个小球

呼吸暂停倒是不算太严重的问题，它的真正杀人王牌在于内窒息，和氰化物同样的手法。

所谓的内窒息自然就是指不同于一般的窒息了，通常我们所认识的窒息都是没法氧气而已，有的是因为呼吸受阻（比如异物卡住气管），有的是因为氧气缺乏（山洞、深井窒息）。而内窒息则是指从生物化学的角度发生的窒息现象，我们最常见的内窒息案例就是煤气中毒了。煤气就是一氧化碳，它可以与红细胞中的血红蛋白结合，把本来属于氧气的位置给占了，这样血液就失去了运送氧的能力，中毒者就会逐渐失去行动能力乃至意识，最终因脑细胞缺氧死亡。

人类血液红色的根源，血红蛋白

但是很明显，就算不能吸收新的氧气，人依然可以坚持至少3~10分钟，不可能在呼吸之间就死亡，那么硫化氢到底是用了什么手段，可以一下子让人失去意识呢？

其实失去意识这个体验很多人都有过，就是深蹲久了，突然站起来，眼前会一黑。那是因为大脑对氧气的需求量非常变态，只要有一瞬间供不上氧，就会立刻停止工作，所以压迫大脑供血的裸绞可以在2~3秒内让人失去意识。我们过度发达的大脑是人体最大的能耗单元，仅占2%体重的大脑消耗了超过20%的氧，而且因为脑的功耗过大，一但停止供氧就会在神经元中累积大量有毒的代谢中间物（被氧分子氧化后才会释放最后的能量变成无毒废物），这会导致脑细胞高速大量死亡，因此大脑也是人体最脆弱的器官。

大脑特别需要氧

所谓的呼吸不只是一呼一吸而已，是从氧吸入身体开始，到变成细胞内的ATP（腺嘌呤核苷三磷酸，是细胞中每一个耗能工作都可以直接使用的基本储能单元）的一整套流程。呼吸作用的最后阶段是在细胞器线粒体中完成的，氧分子进入线粒体中后通过一系列的反应获得电子，让氢变成质子和电子，再由一个名为细胞色素C氧化酶(cytochromeoxidase,COX)的大分子蛋白质把质子像水泵一样吸到线粒体膜外，让化学能变成电势能，再让电势能通过ATP酶变成机械能（是的你没有看错，是机械能！），机械能再变成ATP中的化学能。

机械能变为化学能，分子层面的磨坊

硫化氢中毒时，大多数分子在体内解离成HS-离子,可与COX中的Fe3+离子结合,阻碍其还原为含Fe2+离子的还原型COX，这样COX酶就失去了功能，不能泵质子了；接下来自然就是失去了生产ATP的电势能，没了ATP，细胞里的一切生化反应全部停机（包括呼吸作用），脑细胞的神经反射也立即停止，人立即失去意识。

细胞色素C氧化酶

这个过程和氰化物中毒如出一辙，所以它们的中毒速度都极其惊人；这可是釜底抽薪式的断供，细胞的个头极小，它们里面的生化反应原料根本没有库存，一但中断就会在一瞬间停机。

人在失去意识和呼吸后，暂时的停机就会变成真正的没有氧气供应，而就像我上面所说的，这会导致脑细胞因代谢毒性而大量死亡，脑细胞这个东西是几乎不能复制和修复的，所以伤害是永久且不可逆的，很多抢救回来的人变成了脑死亡（俗称的植物人）就是这个原因。