在本周放送的新番《Dr.stone石紀元》第十二集中，有這樣一個情節：主角他們要去天然的硫酸湖取硫酸，而那裡聚集着足以在瞬間緻人死亡的毒氣，隻要吸入一口就會性命難保。

勾引他們的湖中仙女突然露出兇相

當時看到這裡我就非常興奮，大自然中竟然還存在着這麼厲害的毒氣嗎，到底是什麼呢？但是随後揭曉的答案卻讓我非常震驚：是硫化氫。

它有那麼強的毒性嗎？高中化學中介紹過硫化氫，并不是什麼新鮮玩意兒：分子式H2S，有臭雞蛋味，有些微生物發酵會産生，溶于水會形成氫硫酸，可燃易爆，能讓銀變黑，當然了還有比較重要的一點就是——硫化氫離我們的生活特别近，它就藏在屁中，那難聞的味道也有它的一份功勞。

除此之外好像就沒有什麼特别的了，而且我記得有沒有毒性一般老師都會詳細介紹。比如氯氣那個章節老師還詳細地介紹了它在二戰中被用于化學武器，還說了豬拱土防禦氯氣給了人類防毒面具的靈感。說到氟化氫時還特意強調了這種氣體極度危險，當年研究它的化學家就有多人中毒身亡。

這種看似非常尋常的“非網紅”氣體有這麼厲害？在這一集中說起了這麼一個故事，某個科考隊來到一片天然硫酸湖附近，領隊者蹲下系了個鞋帶，然後就一直沒有站起來——沒錯，他已經死了！這毒性可真是非同小可啊！在人類接觸到的常見毒物中，大概就隻有氰化物可以有這麼快的緻死效率了吧？事實證明我的直覺還真比較準，硫化氫各氰化物之間真的有着不解之緣，今天就讓我來講一個化學故事——硫化氫的簡史。

人類第一次記錄下和它有關的故事就伴随着傷害：1713年，一位名叫為聖貝納迪諾·拉馬齊尼（Bernardino Ramazzini）的意大利醫生出版了一本書——《Dia Morbis Artificum Diatriba 》，翻譯一下就是《工人之病》。在第十四章“廁所和糞坑清潔工的疾病”中，他記錄了這些工人的眼睛常會發生炎症。炎症又會導緻繼發性的細菌感染，甚至最終導緻失明。這位醫生有着相當準确的直覺，他推測這是因為工人們在攪動糞坑時，産生了一種未知的揮發性酸，這種酸會刺激眼睛。而且他還推測，這種酸可能就是導緻工人們随身攜帶的銅币和銀币變黑的幕後兇手。

聖貝納迪諾·拉馬齊尼和他的著作

1777年左右，法國巴黎的下水道出現了一系列的事故，都是因為清理不及時而累積的大量沼氣釋放造成的。有一些和上面記載的一樣，隻是刺激；而有一些則是嚴重程度完全不可同日而語的急性窒息、死亡。這可能是目前明确的硫化氫緻人死亡的記載了，難怪大作家雨果說過這麼一句話：“巴黎的下水道是利維坦的腸子！”

在咱們中國，大家好像喜歡叫它“鲲”？

大約在1750年，一位名叫卡爾·威廉·舍勒（Carl Wilhelm Scheele）的年輕瑞典人應聘成為了藥劑師，非常有意思的是他的導師從來不給他多少活幹，所以他有大量的時間用來閱讀和實驗。最終，他終于成功地成長為了一名——化學家！？好吧，反正就是這樣了。他們那個年代的化學家對于毒性還沒有很好的認識，常常還會幹一些“神農嘗百草”之類的事情，他也不例外。

舍勒和他的實驗（有點像在做蛋糕？）

某一天，他在用硫酸蒸餾亞鐵氰化鉀時，注意到了一種“強烈，奇特且不難聞的氣味。”他還用舌頭嘗了一下這種氣體，據他記錄是一種“略帶甜味，但還有點兒辣嘴的味道。”今天我們一般會用“苦杏仁味”來描述這種氣體——沒錯，他當時聞的是氰化氫……

看來這哥們是有幸運女神保護的，确實不簡單，不過一次還不算什麼，之後的某一天他在用一種無機酸處理硫化亞鐵（黃鐵礦）時， 好像又聞到了什麼，于是他湊近一聞……好臭！他形容這種氣體是“一股硫腥味，惡臭”，沒錯這就是硫化氫，看來此刻幸運女神再次伴他左右，他還是沒事！第一個發現氰化氫和硫化氫的是同一人，而且還都聞了，且安然無恙的狠人就此誕生！所以前面我說了，氰化物和硫化氫之間有着不解之緣。而且這種緣分不僅體現在故事中，還體現在毒性上，它們都使用了同樣的殺人手法。

硫化氫到底有多毒呢？在下面這份《中華人民共和國安全生産行業标準含硫化氫天然氣井公衆危害程度分級方法AQ2017-2008 》中我們可見一斑

可以看到，在空氣中的體積比例隻需要達到：

萬分之五就會讓人“短期暴露後就會不省人事，如不迅速處理就會停止呼吸”。

萬分之七就會讓人“意識快速喪失，如果不迅速營救，呼吸就會停止并導緻死亡”。

千分之一就會“立即喪失知覺，結果将會産生永久性的腦傷害或腦死亡”

這就是所謂的劇毒，有的同學可能會覺得如果屏住呼吸就能從毒氣中穿過，天真！你有沒有試過在路過吸煙者時憋氣加速穿過，是不是仍然能聞到煙味？

最可怕的地方就在這裡，硫化氫隻要從你的鼻孔漏進去一點點，就會刺激鼻窦神經，引發不可控制的深呼吸！好吧……這也行？不僅吸了會死，還會強迫你大口吸，空手情況下幾乎沒有任何反應和逃生的機會。

鼻窦指的是這幾個副鼻腔的統稱

可能有的同學又會說了：既然如此那就躲遠點就好了呀，隻要一聞到臭味就趕緊逃走。嗯…這個說法看似有道理，不過我要告訴你一個非常糟糕的事實：如果你能聞到臭味說明硫化氫的濃度還不足以緻人死地；如果已經到了足以殺人的濃度了，很抱歉，硫化氫會麻痹你的嗅覺神經，你什麼也聞不到……

我的天哪！這種惡毒的氣體每一個角度都簡直是專門為殺人而生的，難怪前面的故事裡說到隻要系個鞋帶就會真實“當場死亡”，這還真不是老奶奶為了騙小朋友編的怪談，我們真的是在安全的環境裡呆太久了，完全忘記了什麼叫“劇毒”。

雙殺神器：窒息和内窒息

正如同我在上面提到的那樣，它的毒性原理和氰化物系出同源，核心都是内窒息。

硫化氫可以從很多角度對人類産生殺傷，比較重要的有兩條：一個是刺激引發急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）；另一個則是内窒息。

為什麼一種毒氣可以如此神速地起效果？按道理來說人這麼大的一個動物，要想讓毒氣生效就必須要經過血液循環讓有毒物質運送到身體各處才是啊，其實并非如此，人體的構造比想象中的要複雜。

人在脖子上有一個名為動脈體化學感受器的結構，它可以在一定程度上調控呼吸，而它又受到鼻窦神經的反饋刺激，硫化氫可以麻痹神經，這種麻痹被稱為“電擊式麻痹”，神經就像觸電一樣，失去控制瘋狂地輸出着電信号，于是動脈體化學感受器的功能就會被擾亂，對肺部的呼吸肌發出不正常的信号，于是就會出現肺部肌肉先是出現痙攣（深呼吸），随後出現抑制（停止呼吸）的現象。

動脈體化學感受器就是中間那個小球

呼吸暫停倒是不算太嚴重的問題，它的真正殺人王牌在于内窒息，和氰化物同樣的手法。

所謂的内窒息自然就是指不同于一般的窒息了，通常我們所認識的窒息都是沒法氧氣而已，有的是因為呼吸受阻（比如異物卡住氣管），有的是因為氧氣缺乏（山洞、深井窒息）。而内窒息則是指從生物化學的角度發生的窒息現象，我們最常見的内窒息案例就是煤氣中毒了。煤氣就是一氧化碳，它可以與紅細胞中的血紅蛋白結合，把本來屬于氧氣的位置給占了，這樣血液就失去了運送氧的能力，中毒者就會逐漸失去行動能力乃至意識，最終因腦細胞缺氧死亡。

人類血液紅色的根源，血紅蛋白

但是很明顯，就算不能吸收新的氧氣，人依然可以堅持至少3~10分鐘，不可能在呼吸之間就死亡，那麼硫化氫到底是用了什麼手段，可以一下子讓人失去意識呢？

硫化氫對我們的細胞做了什麼

其實失去意識這個體驗很多人都有過，就是深蹲久了，突然站起來，眼前會一黑。那是因為大腦對氧氣的需求量非常變态，隻要有一瞬間供不上氧，就會立刻停止工作，所以壓迫大腦供血的裸絞可以在2~3秒内讓人失去意識。我們過度發達的大腦是人體最大的能耗單元，僅占2%體重的大腦消耗了超過20%的氧，而且因為腦的功耗過大，一但停止供氧就會在神經元中累積大量有毒的代謝中間物（被氧分子氧化後才會釋放最後的能量變成無毒廢物），這會導緻腦細胞高速大量死亡，因此大腦也是人體最脆弱的器官。

大腦特别需要氧

所謂的呼吸不隻是一呼一吸而已，是從氧吸入身體開始，到變成細胞内的ATP（腺嘌呤核苷三磷酸，是細胞中每一個耗能工作都可以直接使用的基本儲能單元）的一整套流程。呼吸作用的最後階段是在細胞器線粒體中完成的，氧分子進入線粒體中後通過一系列的反應獲得電子，讓氫變成質子和電子，再由一個名為細胞色素C氧化酶 (cytochromeoxidase, COX)的大分子蛋白質把質子像水泵一樣吸到線粒體膜外，讓化學能變成電勢能，再讓電勢能通過ATP酶變成機械能（是的你沒有看錯，是機械能！），機械能再變成ATP中的化學能。

機械能變為化學能，分子層面的磨坊

硫化氫中毒時，大多數分子在體内解離成 HS-離子, 可與 COX中的 Fe3 離子結合, 阻礙其還原為含 Fe2 離子的還原型 COX，這樣COX酶就失去了功能，不能泵質子了；接下來自然就是失去了生産ATP的電勢能，沒了ATP，細胞裡的一切生化反應全部停機（包括呼吸作用），腦細胞的神經反射也立即停止，人立即失去意識。

細胞色素C氧化酶

這個過程和氰化物中毒如出一轍，所以它們的中毒速度都極其驚人；這可是釜底抽薪式的斷供，細胞的個頭極小，它們裡面的生化反應原料根本沒有庫存，一但中斷就會在一瞬間停機。

人在失去意識和呼吸後，暫時的停機就會變成真正的沒有氧氣供應，而就像我上面所說的，這會導緻腦細胞因代謝毒性而大量死亡，腦細胞這個東西是幾乎不能複制和修複的，所以傷害是永久且不可逆的，很多搶救回來的人變成了腦死亡（俗稱的植物人）就是這個原因。

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沒想到我們居然都已經吸這種緻命毒氣這麼多回了！想想還真是可怕，不過其實沒關系，抛開劑量談毒性就是耍流氓，屁的硫化氫濃度非常低，從來沒有人因為屁中毒而死的，不是嗎？我是酋知魚，想要看到更多有趣有用的科學知識就關注我吧，咱們下一篇再見！

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