法医毒理学趣谈

编译 吴青

法医毒理学是应用毒理学及相关学科的理论和技术,研究与法律有关的自杀、他杀和意外或灾害事故引起中毒的一门学科。1815年，一个被送上绞刑架的英国女厨在无意中推动了现代法医毒理学的发展。而在今天，在震慑投毒和毒品犯罪方面，法医毒理学正起着越来越重要的作用。

①毒面团谜案

一个英国女厨在无意中推动了现代法医毒理学的发展。

1815年6月26日早晨，伦敦西门纽盖特监狱外的绞刑台上，20岁的厨娘埃丽萨·芬宁弓着身子向监狱牧师耳语。一些旁观者以为，发自她灵魂的恐惧最终迫使她承认了自己所犯下的死罪。然而，事实恰恰相反。监狱牧师后来透露，芬宁当时其实是在为自己的清白做最后一辩。

芬宁案的案情是：芬宁是当地的法律文件代书人罗伯特·特纳雇佣的厨娘。一天夜晚，罗伯特夫妇、罗伯特的父亲、一名女佣，以及两名学徒在吃了芬宁做的布丁（一种英国传统食品，以蛋、面粉和牛奶等为原料制作）后，出现剧烈的胃痉挛和呕吐。法庭上，证人作证说，案发当天，在芬宁制作布丁期间，没有其他人进过厨房。证人还作证说，芬宁看起来不喜欢自己的老板。法庭最终认定芬宁是投毒者，尽管她自己也有中毒症状（这被法庭解读为，她为了避免被怀疑，也吃了一点点有毒的布丁）。芬宁被送上了绞刑架。

把芬宁送上绞刑架的关键人物是此案的专家证人——马歇尔。从一开始，他就笃信此案受害者遭到了砒霜的毒害。砒霜是最古老的毒物之一，正规名字是三氧化二砷，无臭无味，外观为白色霜状粉末，致人死命的剂量很微小。

1815年时被用来鉴别砒霜的方法主要有三种。其中最古老（也最可疑）的方法是，把被怀疑为砒霜的物质投进火炉中，闻一闻有没有大蒜味。第二种方法是还原法，其原理是砒霜受热后会失去氧，还原为砷，留下一层镜面似的沉积物。第三种方法是沉淀测试法，即向可疑溶液中添加特定的化合物，然后观察溶液颜色的改变情况。

马歇尔称，他从清洗芬宁和面用的盘子的水中得到了半茶匙白色沉积物，当他把其中一些投入火炉后，闻到了明显的蒜味。他还把芬宁做布丁剩下的一点面团置于一枚半便士的铜币上，用蜡烛加热铜币，结果也闻到了“几乎无可辩驳” 的蒜味。冷却后，铜币表面呈现“银白色”。马歇尔还称，他还请科芬园（伦敦中部一个花卉蔬菜市场）的一名化学家对他提供的样本进行了两次沉淀测试。

马歇尔向法庭提供了他的结论：这是一桩“确定无疑”的砒霜中毒案。然而，当时英国少有的几名真正的专家之一——罗伯特·克里斯蒂森提醒说，对这类测试要多加小心，尤其是所谓的颜色改变实际上远远不明确。

当时的作家约翰·沃特金斯也对马歇尔的结论提出了质疑。他指出，如果从清洗和面的盘子中残留的少许生面团的水中真能产生半茶匙的砒霜，那么，当晚被吃掉的四个半布丁必定包含1800个砒霜颗粒，只需其中5个砒霜颗粒就足以杀死一个人。当晚仅罗伯特的妻子所吃的四分之一个布丁就能杀死10个人，而罗伯特所吃的一个半布丁足以杀死120个人。可是，此案中并没有一人死亡。沃特金斯认为，对此唯一的解释是：砒霜粉末是在面团和好之后撒进去的。芬宁并非唯一有机会作案的人，在她和面期间无人进过厨房这一点并不重要，因为砒霜完全有可能是后来被人加进面团里的。

沃特金斯还提出了几个问题：马歇尔是否检验过用于煮面团的盆子？是否检验过和面所用的水和煮面团所用的水？是否检验过烹饪所用的酱料？是否检验过牛奶罐（制作面团布丁需要加奶）？而这些问题的答案都是“否”。

埃丽萨·芬宁案在一定程度上标志着法医毒理学的开端。

马歇尔还犯了一个严重错误。法庭上，罗伯特作证说，他家的刀叉在这次事件后严重变污。法庭问马歇尔：砷是否会让铁变黑？马歇尔回答：“毫无疑问。”

事实上，19世纪初期，法庭在断案时所依赖的“专家证据”的质量大多数都很差，当时法医毒物学尚处在启蒙阶段，而大多数所谓的“专家”其实只是诊治过受害人的医生。投毒案审理尤其如此。还有一个例子。1821年，当安·巴伯因谋杀丈夫詹姆斯·巴伯的罪名受审时，当地医生詹姆斯·辛多在对詹姆斯·巴伯的胃内物进行检验后宣称：詹姆斯·巴伯死于砷中毒。然而，在“很有学问”地与人讨论了自己的发现之后，辛多又愉快地承认：“此前我从未进行过这样的检测，也从未见过他人运用过这样的检验手段。我对砷这种毒物实际上很不熟悉。”尽管如此，陪审团最终还是判处安·巴伯绞刑。

在芬宁被处决后，马歇尔成为众矢之的。为了证明自己的无辜，马歇尔出版手册宣称，他发现了许多相关事实，能够证明芬宁的罪名成立。然而，他所说的“事实”要么是道听途说，要么是造谣污蔑。

马歇尔在公众面前大丢其脸，但对芬宁来说，一切已经太晚。不过，这个女厨却在无意中推动了现代法医学尤其是法医毒理学的发展。

②砷中毒研究

到今天，砷中毒已经发展成为法医毒理学中的一个重要分支。

有关芬宁有罪与否的争论持续了至少20年之久。这桩闹得满城风雨的诉讼案引发了一场学术征战，其发起者是约翰·戈登·史密斯，前英国陆军外科医生，1828年被任命为英格兰首位法医学教授。

史密斯在伦敦大学履职后不久，就请求政府把法医学列为所有医学专业学生的必修课。在他看来，在医院里倍受信赖的医生们，对法庭的贡献却令人相当不满意。他举例说，在臭名昭著的“伯克和哈尔案”（发生在芬宁案之前几个月）中，有多达30人被杀害，他们的尸体被卖给医学院用于解剖，如果这些尸体的买家——解剖学的教师们能够从尸体识别遇害者，类似的惨案就可能不会发生了。

历史上著名的砷中毒

纵观历史，古今中外死于偶然或故意的砷中毒的名人不在少数。

1871，美国探险家查尔斯·佛朗西斯·霍尔（1821-1871）在乘坐“北极星号”探险船第三次远征北极期间离奇死亡。当时，他在一次雪橇探险后回到船上，喝了一杯咖啡，随后突然暴病，呕吐不止，精神错乱。这种症状持续了一个星期，然后好转了几天。他指控多名船员毒杀他，其中包括与他一向不和的随船医生埃米尔·贝塞尔斯。不久，霍尔再遭相同的症状折磨，并最终死亡。他死后被葬于岸上。远征船回国后，美国海军的调查结果认为：霍尔死于中风。

1968年，霍尔的传记作者乔叟·鲁米斯前往格陵兰发掘霍尔的尸体。由于永久性冻土的缘故，霍尔的尸体、裹尸布、衣物和棺材都保存完好。对骨骼、指甲和头发样本的检测都显示，霍尔死于生命最后两星期里的高剂量砷中毒，这与船员报告的霍尔症状相符。有可能是霍尔服下的假药中含有砒霜，但也有可能是贝塞尔斯医生或其他某个远征团成员谋杀了他。

2008年，中国科学家在运用多种高科技手段对光绪皇帝的头发和衣物等进行检测后证实，这位中国历史上倒数第二个皇帝死于大剂量砒霜中毒，谋害他的人可能是慈禧太后（光绪和慈禧的死亡时间间隔不到20个小时）、铁腕人物袁世凯或者大太监李莲英，杀人目的无非是争权夺利和政治斗争。

英国国王乔治三世（1738-1820）的个人健康在他漫长的统治期间一直是令人关注的问题。他罹患周期性的生理和精神疾病，其中五次发病都害得这位国王无法履职。1969年，科学家宣布，乔治三世的周期性发疯和其他身体症状与卟啉症相当吻合，而他的直系亲属和非直系亲属中的一些人也患有这种病。2004年的一项研究，从乔治三世的头发样本中检出了极高含量的砷，它有可能诱发了乔治三世的疾病症状。2005年的一项研究则暗示，乔治三世身上的砷可能与他一直服用的药物中含有锑有关，因为锑和砷常常共存于相同的土壤中，而当时提取矿物质的技术不够精确，因而无法从包含锑的化合物中排除砷。

对史密斯来说，芬宁案就像是一个厚礼。在一次讲座中，他向听众展示了两个盒子：在一个盒子里，有一把暴露在砷中10小时的刀；在另一个盒子里，有一把在腌核桃旁边放了一些时辰的刀。前一把刀没有变黑，后一把刀变黑了。两年后，英国药剂师学会宣布，任何欲获得法医执业证者都必修为期三个月的砷中毒课程。英国皇家内科大学和皇家外科大学随即跟风。

芬宁案促进了法医毒理学研究的发展。到今天，砷中毒已经成为法医毒理学中的一个重要分支。那么，砷是怎么一回事？砷中毒又是怎么一回事？导致砷中毒的原因有哪些？怎样检测和治疗砷中毒？

长期以来，砷除了被用作毒药，也被用作药物。在传统医疗中，砷的使用时间已超过2400年。在青霉素发明之前的西方世界，砷的化合物例如撒尔佛散是广泛用于治疗梅毒的特效药（它最终被磺胺制剂和其他抗生素取代）。在许多所谓的补药里，砷也是成分之一。

在英国伊丽莎白时期，一些妇女使用醋、白垩（粉笔）和砷的混合物来美白皮肤。其中，砷的使用目的是阻止衰老和除皱。但一些砷不可避免地被吸收进入血流中。此外，在当时人们使用的颜料中，最受欢迎的蓝宝石绿是以砷为基础的化合物。对某些颜料的过度使用，常常导致早期的艺术家和工匠偶然中毒。

在中世纪和文艺复兴时期，砷成为一种流行的谋杀方法，在当时的意大利统治阶层使用最为频繁。由于砷中毒的症状与霍乱相似，而当时霍乱频发，砷中毒常被忽略。到19世纪，砷尤其是砒霜有了一个绰号——“遗产粉”，这或许是因为等得不耐烦的继承人常使用砒霜来确保或加速自己得到遗产。在古代朝鲜，砷和硫的化合物一直是“赐药”的一种主要成分，而赐药被用来对职位高的政治人物或王室成员执行死刑。由于这些死者的社会地位和政治地位都很高，在王朝编年史中对这类赐死事件有准确的记载。这类事件通常极富戏剧性，在现在的一些韩国电视剧中也时有描述。

在今天，砷中毒已不再限于砒霜杀人或药物中毒，而是泛指由人体内砷的高含量带来的医学问题。如今砷中毒的主要形式是由天然包含高浓度砷的地下水所导致的中毒。2007年的一项研究发现，全球超过70个国家的总共超过1.37亿人可能因为饮水而受到砷中毒的影响。

下面是现代毒理学对砷中毒现象的描述。

砷中毒症状 砷中毒的最初症状是头痛、意识不清、严重腹泻和眩晕。随着中毒加深，可能会发生痉挛和指甲颜色改变。急性中毒的症状可能包括腹泻、呕吐、血尿、痉挛、脱发、胃痛等。常被砷中毒累及的人体器官是肺、皮肤、肾和肝脏。砷中毒的最终结果是昏迷和死亡。砷中毒与心脏病、癌症、中风、慢性下呼吸道疾病和糖尿病都有关。慢性砷中毒与维生素A缺乏有关，而维生素A缺乏与心脏病和夜盲症有关。饮用水中的非有机亚砷酸盐的急性毒性比有机的砷酸盐大得多。

砷中毒原因 许多地下蓄水层中都包含有高浓度的砷酸盐，长时间饮用，有可能导致慢性砷中毒。世界卫生组织认为，每升长期饮用水中0.01克砷浓度导致皮肤癌的风险为6/10000。在孟加拉国，由于复杂的地质原因，许多地区的砷含量近年来急剧增加。2000年5月，孟加拉国农业发展部部长拉赫曼称：“全国大约7000万人正受到砷污染的严重威胁……7000人已被证实砷中毒，2000万人正在饮用受砷污染的井水。”当年8月，联合国儿童基金会官员表示，砷中毒让2500万孟加拉人面临死亡或致残危险。

由于具有强毒性，砷在发达国家已经很少使用。但在一些发展中国家，砷依然是一种受欢迎的杀虫剂。此外，冶炼锌的工人和开采铜矿的工人所面临的砷中毒风险较大。近年来受到公众关注的一个问题是：大米尤其容易遭到来自土壤的砷的污染。

“伯克和哈尔案”中的凶手之一伯克被执行绞刑，引发大量公众围观。此案被认为也推动了现代法医学的发展。

马什试验

马什试验是检测砒霜的一种高度敏感技术，在把砒霜作为毒杀手段的法医毒理学领域尤其有用。它由英国化学家詹姆斯·马什于1836年首次发布。

在砒霜投毒检测方面的首个突破出现在1755年，当时德国人卡尔·威赫姆·斯齐勒发现了一种能把砒霜转化为有蒜臭味的砷化氢气体的方法：用硝酸处理砒霜，并与锌化合。

1787年，德国人约翰尼·梅茨杰发现，如果在焦炭中加热砒霜，会生成亮黑色粉末（砷镜）。这是碳还原砒霜的结果。

1806年，德国人瓦伦丁·罗斯提取了一名疑似被砒霜夺命者的胃，用碳酸钾、氧化钙和硝酸处理它。如果有砷存在，其形式一定是砒霜，这样就能进行梅茨杰试验。

最常见的、至今仍在使用的砒霜试验是由德国人萨繆尔·哈亨曼发现的，即在存在盐酸的情况下让样本液体与硫化氢化合，如果有砷，就会出现黄色沉淀物——三硫化二砷。

然而，这些试验被证明灵敏度不够。1832年，英国人约翰·博多因涉嫌在祖父的咖啡里投放砒霜而受审。皇家化学家詹姆斯·马什被法庭征召以测试此案中砒霜的存在。马什进行了标准试验，即让硫化氢通过可疑液体。尽管马什检测到了砒霜，但黄色沉淀物未保存好，在被呈交给陪审团时已经坏了，陪审团不予采信，博多被无罪释放。

马什对此大失所望，尤其是在博多后来承认自己的确杀死了祖父之后，他决定设计更好的试验来证明砒霜的存在。他最终构建了一个简单的玻璃装置，它不仅能检测出微量的砒霜，而且能确定砒霜的数量。具体来说就是，把人体组织或体液样本加入到有锌和酸的玻璃容器中，如果有砷存在，就会产生砷化氢气体，此外还有锌和酸反应生成的氢。点燃这种气体混合物会氧化任何存在的砷化三氢，把它转变成砒霜和水蒸气，而这会导致一只置于火焰中的冷瓷碗上出现银黑色的砒霜污渍，其性质与梅茨杰反应相仿。接着，把这种污渍的密度与已知数量的砒霜产生的膜做比较，就能检测到数量低至0.02毫克的微量砒霜。这种试验对砒霜有很强的特异性。尽管锑也能在这种试验中形成类似的黑色沉积物，但它不溶于次氯酸钠溶液，而砒霜却会。

不过，直到1840年，马什的试验方法才首次得到有公开记载的使用（也是法医毒理学证据首次被引入）。当时，在法国中部蒂勒地区，铸造厂老板查尔斯·拉法基疑被其妻玛丽用砒霜杀死。间接证据很多：她以除掉猖獗的老鼠为名，从当地一个商人那里购买了砒霜；她家的佣人发誓说，看见她把一种白色粉末放进了其丈夫的饮料中……但是，用旧方法和马什试验对食物及拉法基的尸体进行的测试都未检测到砒霜。后来，知名毒理学家马修·奥非拉重新进行了马什试验，结果在拉法基体内检出了砒霜，而之前马什试验的结果是试验人员操作不当所致。玛丽被判终身监禁。

此案引起了很大的争议，它把法国人分成了信服判决和反对判决的两大派别。然而，马什试验还是大大威慑了砒霜投毒者，这类案件数量从此剧减。

法医毒理学家进行马什试验。

③法医毒理学

法医毒理学对震慑投毒和毒品犯罪正起着越来越重要的作用。

砷中毒诊断 通过测量血液、尿液、头发和指甲的砷含量，可以诊断是否发生了砷中毒，有助于砷中毒死亡案例的法医调查，以及环境或职业性砷污染事件调查。其中，尿液测试对于检测过去几天里的砷中毒最为可靠（对于急性砷中毒，要想获得准确的结果，需要在24～48小时内进行检测），头发和指甲测试能够反映过去6～12个月中高剂量的砷暴露。头发能储存来自血液里的微量元素，因而有可能成为砷暴露的一个生物指针。由于进入头发的元素在头发生长期间会保持自己的位置，因此化验一根头发的组成就能对砷暴露水平进行临时性评估。通过基于x射线荧光光谱学的同步加速器辐射和微粒子诱导x射线发射等较新的技术，这类生物监测就能够实现。

砷中毒治疗 化学方法能治疗砷中毒，但其重要的副作用是高血压。补充钾能降低由砒霜导致的致命心脏病风险。另外，有研究认为，大蒜中的含硫物质能清除组织和血液中的砷。因此科学家建议，生活在饮用水中砷含量高的地区的人们每天应该吃1～3瓣大蒜以预防砷中毒。

毒杀手段和毒品演变至今，已变得越发多样和狡猾。但魔高一尺道高一丈，今天的法医毒理学对震慑投毒和毒品犯罪正起着越来越重要的作用。以下是两个法医毒理学奇案。

拿破仑并非死于砷中毒

拿破仑的死因是历史学家长期争论不休的话题。他于1821年在大西洋南部的圣赫勒拿岛上去世，这里是他在生命最后几年里待的地方。关于他的死因，有人说他死于胃癌，更多的人则推测是砷中毒要了他的命。在2008年进行的一项研究中，科学家对比了拿破仑还是科西嘉岛上一名男孩时期的头发样本、他在厄尔巴岛上流亡期间的头发样本、1821年5月5日他在圣赫勒拿岛上死亡当天和次日的头发样本，1812年、1816年、1821年和1826年提取的他的儿子的头发样本，1814年在他的皇后约瑟芬死亡时提取的她的头发样本，以及10名同时代活人的头发样本（这些样本均由意大利和法国的博物馆提供）。科学家把这些样本装进微型容器，放入一座小型核反应堆内部。这项被称为“中子活化”的检测技术有两个优点：它不会破坏样本，还能对很小的样本（例如人类头发样本）提供相当准确的结果。科学家在上述所有头发样本中都发现了微量砷，这让他们大吃一惊。首先，那些大约200年前的头发样本中的砷含量都比今天人们的这一平均含量高100倍。事实上，拿破仑头发中的平均砷含量高达大约百万分之十，而今天人们的这一含量仅为千万分之一左右。换句话说，19世纪初的人们明显生活在今天看来砷含量高得吓人的环境中。另一个惊人发现是，拿破仑还是孩童时的头发中砷含量与他在圣赫勒拿岛上最后日子里的这一含量并无显著差异。科学家由此判断，拿破仑并非死于砷中毒，只不过他长期都在摄入砷。至于拿破仑的确切死因，科学家现在倾向于认为是消化性溃疡和胃癌。

从1994年6月直到1年后死亡，美国俄克拉何马州小城佩里的妇女卡罗尔·赫拉（死时53岁）因相同症状——脱水、意识不清、肾功能障碍以及慢性代谢性酸毒症（血液酸性的异常下降），到不同的医院和诊所就诊31次，住院超过12次，有23位医生为她进行过诊治。但是，所有医生都无法对她做出确切的诊断，他们只能根据她是一位具有双重极端性格障碍的狂躁－抑郁症患者，推测她服用的药物（其中包括锂）的副作用是导致她死亡的原因。

对赫拉之死的调查长达两年半之久。最终，法医毒理学家通过解剖尸体，发现赫拉的双肾和大脑里的草酸钙晶体数量很多，而这只可能是遗传性疾病或乙二醇中毒的结果。法医毒理学家最终确定：赫拉死于慢性乙二醇中毒。乙二醇常被称为抗冻剂，本身无毒，但被人体分解后的代谢产物却能致人死命。乙二醇中毒通常是事故或自杀所致。调查人员在走访赫拉的亲朋好友后，排除了她自杀的可能性。他们在调查中发现，赫拉是在1994年6月嫁给丹尼斯·赫拉之后才开始出现中毒症状的，而且在婚后一年里，只要丹尼斯外出做生意，她的身体就好转，一当他返家，她的身体很快就变差。调查人员对丹尼斯·赫拉进行了质询。几周后，他被控谋杀妻子。还没等到此案开审，他就承认了自己毒杀妻子的罪行。根据他的供述，他把少量抗冻剂放进妻子的饮料和汤里，目的是让她慢慢走向死亡，他毒杀妻子的目的是为了得到她的财产。

再来看一桩20世纪初发生在美国密歇根州的离奇案例。在婚礼举行前的一个早晨，一名年轻男子和他的未婚妻被发现死于后者家中的一张沙发上。两人的尸体僵直，脸通红，男子口中轻微出血。化学分析师怀疑两人死于氢化钾中毒。

调查人员在该男子口中发现了一块口香糖，稍后又在他家中找到了剩下的口香糖。对这块口香糖和两名死者胃内物的化学检测，发现了致命剂量的氰化钾。法庭最终认为，该男子原本只想杀死未婚妻，却低估了氰化钾的致命性，他在吻未婚妻以传递毒药的过程中误吞了一些氰化钾，结果让自己也丢了性命。

现代的法医毒理学家运用毒物学（毒理学）及其他学科（分析化学、药物学和临床化学等）来帮助对死亡、中毒、吸毒进行医学或法学调查。法医毒理学可以对不同类型的样本进行毒理学分析，确定存在什么毒物、毒物浓度如何，以及毒物可能对人造成什么后果。下面以胃内物样本分析为例。

胃内物可能提供死者最后一餐的定性信息，有助于确定死者在死前的行踪和行为。在一个案例中，一名年轻妇女被刺杀身亡，目击者报告说她在一家快餐店中吃了最后一餐。但解剖发现，她的胃内物与这家饭店的食谱并不匹配。调查人员最终确定，她在其他地方吃了最后一顿饭。一名男子被捕——他和受害人在一起吃了她的最后一餐。

通过对胃内物的消化状态的分析，可以大致估计死亡的时间。食物通常要花几小时才会从胃到达小肠。因此，大部分还停留在胃里的饭菜，暗示受害者吃饭后不久即死亡；而排空或接近排空的胃，则暗示受害者吃最后一餐的时间距离死亡时间比较长。不过，有许多干扰因素需要考虑：食物被咀嚼的程度，食物中的脂肪和蛋白质的数量，受害人死前的生理活动，受害人死前的心情，人与人之间的生理差异，等等。所有这些因素都会影响食物通过消化道的速度。因此，病理学家通常都不愿意仅仅依据胃内物来决定死亡的确切时间。

法医毒理学常用样本

尿液 指来自于膀胱、由活人提供或在人死后提取的尿液。尿液用于定性分析，尿液中存在的药物或毒物不能表明伤害，只能表明先前的感染。

血液 血样能提供对血样采集时影响人体的物质的简要描述。正因此，在醉驾案例中要当场测试血液中的酒精浓度。

毛发 毛发能记录从中期到长期或大剂量药物滥用的情况。血液中的化学物质可能被传输给毛发并储存在发囊中，从而提供药物（毒物）摄入事件的时间线。

头发 头发每月生长1～1.5厘米，因此发囊不同部分的横截面能提供对药物摄入时间的估计。不过，检测整个人群毛发中的药物量并不标准化。毛发越黑越粗糙，吸收的药量也越多。如果两个人摄入了同样多的药物，那么同一时间测试时，毛发较黑、较粗糙者被检出的毛发中的药量就会高于发色较浅者。这可能引起毛发测试中的种族偏见。

其他 其他体液和器官或许也能提供样本。一种常见的解剖样本是死者的胃内物（它可被用于探查死者在死前摄入的药丸或液体），此外还有大脑、肝脏和脾等。对于高度腐烂的尸体来说，或许能采集眼球玻璃体作为样本——眼球的纤维层和眼窝能保护眼球玻璃体免遭创伤和掺假。细菌、蛆虫及其他生物体在吃掉死者的一部分组织后，也可能摄入了受害人体内的任何毒物，因而它们也可以作为样本。