1,2 云南省 保山市 第一中学 云南 保山 678000
摘 要:相传诸葛亮南征云南时,士兵不慎饮哑泉变哑。现实中,是否真有哑泉?它引起中毒的成分是什么?该如何解毒?本文就此问题展开社会调查,并结合化学相关原理解密哑泉。
关键词:瓦窑镇;哑泉;重晶石厂;钡离子;硫酸铁
在《三国演义》中,诸葛亮擒南王孟获,率军南征至云南西洱河。时逢天气炎热,人马皆渴。遇一泉,争饮此水,皆不能言。后得一智者指教,复饮安乐泉水,转危为安[1]。那么,在现实生活中,是否真存在能使人变哑的“哑泉”呢?事实上,现代科学考察已经证明,在云南的泉水中确实有哑泉,分别位于禄劝县、凤庆县、巧家县和保山瓦窑。哑泉为何有毒?化学源于生活,为了理论联系实际,用相关科学解释现实中的问题,我们决定前往瓦窑一探究竟。
1.探寻哑泉
我们于2020年11月29日从保山市区出发,约二小时的车程到瓦窑。经过艰辛的探访,终于确定哑泉位于保山市瓦窑镇媳姑坝功果桥附近。此处东西两面是高山,位于一个峡谷里,虽是冬天却异常炎热。路途的当天恰逢遇到一位放羊的向南光大叔。问起哑泉,他顿时两眼放光,谈起这哑泉就在他自家的山地里。我们沿着山坡找到了哑泉,看到了这里历史的苍桑,四周石头已经被磨平,泉的三面用石头围住,唯独没有看到泉水,顿时大失所望。向大叔介绍说:此处先前一直有泉水流淌,自从2007年功果桥电站动工后,泉就干涸了。当时在雨季来临时,泉水的水质发白,毒性更大,其余季节则澄清。有一次向大叔的外婆因为到地里干活,无奈口太渴,便饮了此泉,回到家后出现腹痛、不能讲话的症状。后来在泉水周围取了一点土,捏成团在火上烧红,放在水里和铁扫帚[注]一起煨水喝了,才得以解毒。我们回到村里后,又寻访了许多人,说的情形与向大叔所言差不多。90多岁高龄的老人张继先讲述了小时候的情形:“在1940年前后,泉水旁立着一块石碑,书写着‘毒泉’,下面还有一串小字,因为年代久远无法识别,可惜因为后来修路,这石碑被毁了。”
经过对村里多人的调查,我们得到的结论是此处曾经有哑泉。离开村子,看到不远处就有一个重晶石加工厂,名叫云龙俊王矿业,更加让我们确信了这一结论。
据向大叔的介绍,哑泉周边的土可以解毒。这是什么原因?
于是,我们从哑泉中取了一部分石块,在周边取了一些土壤样品,希望通过做实验揭开谜底。
2.揭密哑泉
2·1 瓦窑哑泉所处得地理位置的特殊性
瓦窑哑泉所在的地区,地处瓦窑-核桃箐-老挝成矿带,目前发现的矿产有铜、铁、铅(锌)、镍(铜)、锡(钨)、铍、钡等矿种,这里的地下岩层中,含有丰富的金属矿。当泉水在地下流动时,会溶解一些岩石矿物的化学成分,将钙、铜、钡等矿物质混合在水中,从而使泉水成为对人体有害的“矿泉水”。我们猜测泉水中含有铜、钡等重金属离子。铜离子中毒表现为:①出现肌痛、腹痛、腹泻,可并发酸中毒、胰腺炎、休克等;②肾脏表现:血红蛋白尿、肾小管坏死所致的急性肾功能衰竭。人口服硫酸铜的致死量约为10g[3]。钡离子中毒早期表现为胃肠刺激症状,以后也可能产生麻痹,并有面部青紫,四肢发冷、出冷汗、肌肉震颤、抽搐、舌肌及咽喉麻痹而发生语言障碍等。口服氯化钡中毒剂量为0.2~0.5g,致死量为0.8~0.9g[4]。目前广泛流传的哑泉有毒是因为泉水中含有Cu2+,为了鉴别真伪,我们小组进行了实验探究。
2·1·1 探寻“哑泉”周围石块的成分
取哑泉里的石块,敲碎后将粉末放于小烧杯中,加入适量1mol/L的HCl,发现粉末迅速溶解,并伴随产生无色无味的气泡,该气体能使澄清石灰水变浑浊。通过实验现象可判断该石块是碳酸盐。阳离子是什么呢?反应完全后过滤,将所得滤液进行如下实验。
2·1·1·1 猜测可能是铜离子
为检测是否含有铜离子,做了对照性实验。取1支试管加入硫酸铜溶液,滴入几滴KI溶液,看到溶液变黄并产生沉淀,反应为:2Cu2+ +4I- = 2CuI ↓+I2 。另取1支试管,取待测液并加入KI溶液,没有看到任何现象,确定哑泉中无铜离子。
2·1·1·2猜测可能是钡离子
已加过盐酸后的溶液,排除了Ag+,CO32-、SO32-的存在。取少量待测液加入1mol/L的稀硫酸,结果产生了大量白色的沉淀(如图实验1)。
出乎意料的是把试管倒转过来,沉淀像果冻般附着在试管底部不会脱落,可见钡离子浓度很大。
2·1·1·3实验结论
通过实验可以确定哑泉的有毒成分是钡离子,并不是网传的铜离子。哑泉里的石块主要成分是碳酸钡,在哑泉周边有一个重晶石加工厂,也充分说明了这一事实。当泉水流经矿脉时,碳酸钡在水中形成了饱和溶液,如果是泉水呈弱酸性,碳酸钡的溶解度更大。
查阅资料,常温下KSP(BaCO3)=5.1×10-9 [5],通过计算可得知在纯水中Ba
2+的物质的量浓度为7.14×10-5mol/L,每升水中含 有Ba2+的质量约为9.77mg。根据国家饮用水标准的规定,Ba2+的极限值为0.7 mg/L[6] 。哑泉中Ba2+浓度超过了标准值约14倍。
2·3 探寻亚泉周围土壤的成分
取哑泉周边的土壤样品,放入小烧杯中,加入稀盐酸溶解。一段时间后过滤,得到了黄色的溶液。
根据颜色猜测可能是含有三价铁离子。当取少量试液加入KSCN溶液后,溶液呈现血红色,证实了土壤中含三价铁盐。三价铁离子能够发生水解:Fe3+ +3H2O
Fe(OH)3+3H+ ,导致水呈弱酸性。当雨季来临时,大量的三价铁离子溶入水中,促使碳酸钡的溶解平衡:BaCO3(s)
Ba2+(aq) +CO32-(aq) 正向移动,加剧了泉水的毒性。
另取少量试液加入氯化钡,在黄色的溶液中析出了白色的硫酸钡沉淀(如图实验2)。
结论是土壤中含有硫酸铁。
3.喝了哑泉水可用周边土壤解毒原理分析
由于硫酸根离子与有毒的钡离子反应生成难被人体吸收的硫酸钡,所以该土壤可降低人体内钡离子的浓度,实现解毒。
大自然的神奇之处是万事万物相生相克,哑泉中毒,而解毒的良药就在身旁。
【参考文献】
[1] 罗贯中著.三国演义[M].河南:郑州大学出版社,2016:422
[2] 崔恒敏、陈怀涛、邓俊良等.实验性雏鸭铜中毒症的病理学研究[J].畜牧兽医学报,2005,36(7)
[3]北京师范大学无机化学教研室编.无机化学[M].北京:高等教育出版社,1992:696
[4] 武汉大学主编.分析化学[M].北京:高等教育出版社,2000:338
[5] 生活饮用水水质卫生规范[S].WHO Guidelines for Drinking Quality,1993
李建军1 男 汉族 大学本科 中学高级教师 云南省保山第一中学高中化学教师
通讯地址:云南省保山市隆阳区堡城北路保山第一中学 邮箱:511820189@qq.com
【注解】铁扫帚,正名:长虫草。功能:消食除积,祛痰止咳,利尿通淋。用于小儿疳积,消化不良,胃肠炎,细菌性痢疾,胃痛,黄疸型肝炎,胃炎水肿等。