Отравления тяжелыми металлами на производстве
Отравления тяжелыми металлами на производстве
Тяжелые металлы относятся к приоритетным загрязняющим
веществам, наблюдения за которыми обязательны во всех средах.
Термин тяжелые металлы, характеризующий широкую группу
загрязняющих веществ, получил в последнее время значительное распространение. В
различных научных и прикладных работах авторы по-разному трактуют значение этого
понятия. В связи с этим количество элементов, относимых к группе тяжелых
металлов, изменяется в широких пределах. В качестве критериев принадлежности
используются многочисленные характеристики: атомная масса, плотность,
токсичность, распространенность в природной среде, степень вовлеченности в
природные и техногенные циклы. В некоторых случаях под определение тяжелых
металлов попадают элементы, относящиеся к хрупким (например, висмут) или
металлоидам (например, мышьяк).
В работах, посвященных проблемам загрязнения окружающей
природной среды и экологического мониторинга, на сегодняшний день к тяжелым
металлам относят более 40 металлов периодической системы Д.И. Менделеева с
атомной массой свыше 50 атомных единиц: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn,
Hg, Pb, Bi и др. При этом немаловажную роль в категорировании тяжелых металлов
играют следующие условия: их высокая токсичность для живых организмов в
относительно низких концентрациях, а также способность к биоаккумуляции и
биомагнификации. Практически все металлы, попадающие под это определение (за
исключением свинца, ртути, кадмия и висмута, биологическая роль которых на
настоящий момент не ясна), активно участвуют в биологических процессах, входят
в состав многих ферментов. По классификации Н.Реймерса, тяжелыми следует
считать металлы с плотностью более 8 г/см3. Таким образом, к тяжелым
металлам относятся Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg.
Формально определению тяжелые металлы соответствует большое
количество элементов. Однако, по мнению исследователей, занятых практической
деятельностью, связанной с организацией наблюдений за состоянием и загрязнением
окружающей среды, соединения этих элементов далеко не равнозначны как
загрязняющие вещества. Поэтому во многих работах происходит сужение рамок группы
тяжелых металлов, в соответствии с критериями приоритетности, обусловленными
направлением и спецификой работ. Так, в ставших уже классическими работах Ю.А.
Израэля в перечне химических веществ, подлежащих определению в природных средах
на фоновых станциях в биосферных заповедниках, в разделе тяжелые металлы
поименованы Pb, Hg, Cd, As. С другой стороны, согласно решению Целевой группы
по выбросам тяжелых металлов, работающей под эгидой Европейской Экономической
Комиссии ООН и занимающейся сбором и анализом информации о выбросах
загрязняющих веществ в европейских странах, только Zn, As, Se и Sb были
отнесены к тяжелым металлам. По определению Н. Реймерса отдельно от тяжелых
металлов стоят благородные и редкие металлы, соответственно, остаются только Pb,
Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg.
СВИНЕЦ
В
настоящее время свинец занимает первое место среди причин промышленных
отравлений. Это вызвано широким применением его в различных отраслях
промышленности. Воздействию свинца подвергаются рабочие, добывающие свинцовую
руду, на свинцово-плавильных
заводах, в производстве аккумуляторов, при пайке, в типографиях, при
изготовлении хрустального стекла или керамических изделий, этилированного
бензина, свинцовых красок и др. Загрязнение свинцом атмосферного воздуха, почвы
и воды в окресности таких производств, а также вблизи крупных автомобильных
дорог создает угрозу поражения свинцом населения, проживающего в этих районах,
и прежде всего детей, которые более чувствительны к воздействию тяжелых
металлов.
С
сожалением надо отметить, что в России отсутствует государственная политика по
правовому, нормативному и экономическому регулированию влияния свинца на
состояние окружающей среды и здоровье населения, по снижению выбросов (сбросов,
отходов) свинца и его соединений в окружающую среду, полному прекращению
производства свинецсодержащих бензинов.
Вследствие
чрезвычайно неудовлетворительной просветительной работы по разъяснению
населению степени опасности воздействия тяжелых металлов на организм человека,
в России не снижается, а постепенно увеличивается численность контингентов,
имеющих профессиональный контакт со свинцом. Случаи хронической свинцовой
интоксикации зафиксированы в 14 отраслях промышленности России. Ведущими
являются электротехническая промышленность (производство аккумуляторов),
приборостроение, полиграфия и цветная металлургия, в них интоксикация
обусловлена превышением в 20 и более раз предельно допустимой концентрации
(ПДК) свинца в воздухе рабочей зоны.
Отравление свинцом (сатурнизм) – представляет собой пример
наиболее частого заболевания, обусловленного воздействием окружающей среды. В
большинстве случаев речь идет о поглощении малых доз и накопление их в
организме, пока его концентрация не достигнет критического уровня необходимого
для доксического проявления.
Существует острая и хроническая форма болезни . Острая форма
возникает при попадании значительных его доз через желудочно-кишечный тракт или
при вдыхании паров свинца, или при распылении свинцовых красок. Хроническое
отравление наиболее часто возникает у детей, лижущих поверхность предметов,
окрашенных свинцовой краской. Дети в отличие от взрослых гораздо легче
абсорбируют свинец. Хроническое отравление может развиваться при использовании
плохо обоженной керамической посуды, покрытой эмалью, содержащей свинец, при
употреблении зараженной воды, особенно в старых домах, где канализационные
трубы содержат свинец, при злоупотреблении алкоголем, изготовленным в
перегонном аппарате, содержащим свинец. Проблема хронической интоксикации
связана также с наличием паров свинца при применени тетраэтилсвинца при ожогах
в качестве антишокового препарата.
Выбросы газа отравляют не только атмосферу, но ипочву, и
воду, и продукты питания. Только в Северной Америке такие выбросы в атмосферу составляют
200 тыс. тон свинца ежегодно. Отравление атмосферы повсеместно и в среднем
взрослый человек получает примерно от 150 до 400 мгр свинца и его концентрация
в крови и в тканях составляет до 25 мгр/100 мл. Для возникновения клинических
признаков болезни необходимо около 80 мгр/100 мл.
Попадая оральным путем, свинец абсорбируется в кишечнике и
достигает печени, откуда с желчью вновь попадает в 12-ти перстную кишку. Одна
часть свинца реабсорбируется, другая удаляется с испражнениями. Если свинец
попадает через дыхательные пути, он быстро достигает кровотока и тогда его
действие максимально. Из крови свинец экскретируется почками, часть его
депонируется в костях. Свинец ингибирует действие многих энзимов, а также
инкорпорацию железа в организме, в результате чего в моче резко увеличивается
количество свободного протопорфирина. Его увеличение в моче является четким
клиническим признаком сатурнизма .
Органами — мишенями при отравлении свинцом являются
кроветворная и нервная системы, почки. Менее значительный ущерб сатурнизм
наносит желудочно-кишечному тракту. Один из основных признаков болезни —
анемия, возникающая в результате усиленного гемолиза. Эта анемия
характеризуется “точечным крапом” эритроцитов в виде базофильных гранул, хорошо
выявляемых при окраске метиленовым синим. На уровне нервной системы отмечается
поражение головного мозга и периферических нервов. Сатурнизм-обусловленная
энцефалопатия чаще наблюдается у детей, реже- у взрослых. В головном мозге
выражен диффузный отек серого и белого вещества в сочетании с дистрофическими
изменениями кортикальных и ганглионарных нейронов, демиэлинизация белого
вещества. В капиллярах и артериолах отмечается пролиферация эндотелиоцитов.
Мозговые поражения клинически сопровождаются конвульсиями и бредом, иногда
приводят к сонливости и коме. Из периферических нервов чаще всего поражаются
наиболее “активные” двигательные нервы мышц. Морфологически наблюдается их
демиэлинизация с последующим повреждением осевых цилиндров. Тяжелее всего
страдают мышцы – разгибатели кисти, которая приобретает вид “рогов оленя”.
Паралич m. peroneus приводит к положению “согнутой ноги”.
Признаки, свидетельствующие о почечных нарушениях при
сатурнизме, менеее очевидны, чем выше описанные. Обычно это проявляется в
дисфункции, обусловленная повреждением проксимальных извитых канальцев почек в
виде аминоацидурии, глликозурии и гиперфосфатурии, то есть в том, что
составляет синдром Фанкони (Fanconi). Причина этой дисфункции пока еще не
совсем ясна, но экспериментально на животных и в культуре ткани доказано, что
соли свинца аккумулируются в митохондриях и нарушают митохондриальное дыхание.
При хроническом сатурнизме характерно появление кислотоустойчивых внутриядерных
включений в эпителиальных клетках проксимальных канальцах нефрона. Эти включения
содержат магний, кальций, свинец и протеины. Каково бы ни было их
происхождение, выявление этих включений является важным морфологическим
признаком сатурнизма. У некоторых больных может наблюдаться развитие
хронического тубуло-интерстициального нефрита и хронической почечной
недостаточности.
Для хронического сатурнизма характерно развитие хронического
гингивита и появление в полости рта темной каемки на десне, так называемой,
“свинцовой десны”. Аналогичные изменения выявляются при отравлении ртутью и
висмутом. Скопление свинца в эпифизарных концах трубчатых костей у детей, имеют
характерный вид на рентгенограммах.
Интоксикация свинцом может быть, по большей части
предупреждена, особенно у детей. Законы запрещают использовать краски на основе
свинца, равно как и его присутствие в них. Соблюдение этих законов может хоть
частично решить проблему этих “тихих эпидемий”.
РТУТЬ
Отравление ртутью, основные его проявления в качестве
профессиональной болезни, описанные Льюисом Кэроллом как “безумие шляпника” и
до настоящего времени остаются классическими. Раньше этот металл иногда
применялся для серебрения зеркал и производства фетровых шляп. У рабочих часто
наблюдались психические нарушения токсического характера, называвшиеся
“безумием”. Хлористая ртуть когда-то “популярная” среди самоубийц до сих пор
используется в фотогравюрах. Она также применяется в некоторых инсектицидах и
фугицидах, что представляет опасность для жилых помещений. В наши дни
отравления ртутью редки, но тем не менее эта проблема заслуживает внимания.
Несколько лет тому назад в г. Минимата (Японии) была зарегистрирована эпидемия
отравления ртутью. Ртуть была обнаружена в консервированном тунце, который в
качестве пищи употребляли жертвы этого отравления. Выяснилось, что один из
заводов сбрасывал в Японское море отходы ртути как раз в том районе откуда
появились отравленные люди. Поскольку ртуть использовалась в краске для судов,
ее и раннее постоянно обнаруживали в мировом Океане в небольших количествах.
Однако японская трагедия позволила привлечь внимание общественности к этой
проблеме. Маленькие дозы, которые и сейчас обнаруживаются в рыбе, в расчет не
принимались, так как в маленьких концентрациях ртуть не аккумулируется. Она
выделяется через почки, толстую кишку, желчь, пот и слюну. Между тем ежедневное
поступление этих доз может иметь токсические последствия.
Острая интоксикация ртутью. Она возникает при массивном
поступлении ртути или ее соединений в организм. Пути поступления:
желудочно-кишечный тракт, дыхательные пути, кожа. Морфологически она может виде
массивных некрозов в желудке, толстой кишке, а также острого тубулярного
некроза почек. В головном мозге никаких характерных повреждений не отмечается.
Резко выражен отек.
Хроническая интоксикация ртутью. Хроническая интоксикация
ртутью сопровождается более характерными изменениями. В ротовой полости из-за
выделения ртути усиленно функционирующими слюнными железами возникает обильное
слюноотделение. Ртуть скапливается по краям десен и вызывает гингивит и окраску
десен, похожую на “свинцовую каемку”. Могут расшатываться зубы. Часто возникает
хронический гастрит, который сопровождается изъязвлениями слизистой. Поражение
почек характеризуется диффузным утолщением базальной мембраны клубочкового аппарата,
протеинурией, а иногда развитием нефротического синдрома. В эпителии извитых
канальцев развивается гиалиново-капельная дистрофия. В коре головного мозга,
преимущественно затылочных долей и в области задних рогов боковых желудочков,
выявляются диссеминированные очаги атрофии.
Прежде чем закончить разговор о ртути, следует уточнить, что
металлическая ртуть, находящаяся, например, в термометрах, сама по себе редко
бывает опасной. Лишь ее испарение и вдыхание паров ртути могут привести к
развитию фиброза легких. Более того, жидкий металл раньше использовался для
лечения упорных запоров, так как его плотность и законы тяжести способствовали
мощному терапевтическому эффекту. При этом признаков ртутной интоксикации не
наблюдалось.
МЫШЬЯК
Арсенизм, или отравление мышьяком, столь распространенное и
любимое в эпоху средневековья, к счастью в наше время – очень редкая болезнь.
Соли, оксилы и пары мышьяка чрезвычайно опасны. Препараты на
основе мышьяка используются в качестве гербицидов для опрыскивания фруктов, в
качестве инсектицидов, яда для крыс и во многих промышленных процессах.
Различают острый и хронический арсенизм .
Острое отравление, обычно, наблюдаемое при суициде или
гомициде, редко, но хроническое отравление из-за продолжительного контакта с мышьяковой
пылью, парами как в промышленности, так и в сельском хозяйстве является нередко
причиной смерти и в наши дни.
Механизм воздействия на клетку еще полностью неясен. Однако
известно, что мышьяк соединяется с сульфгидрильными группами (SH – группами).
Вот почему при хронической интоксикации мышьяк скапливается в волосах, ногтях,
эпидермисе и может там обнаруживаться. Возможно, что мышьяк может
инактивировать энзимы, содержащие SH – группы и, таким образом, являться
ингибитором дыхательных ферментов.
Проявления арсенизма зависят от дозы. Довольно маленькая
доза в 30 мгр триоксида мышьяка может быть смертельной. Значительные дозы этого
сильнейшего яда могут убить в течение 1-2 часов, вызывая обычно выраженную
периферическую вазодиллятацию, резкое уменьшение объема циркулирующей крови и
шок. Предполагают, что мышьяк действует как депрессор центральной нервной
системы и ведет к параличу вазомоторных центров. Если отравление менее
значительно, то после первых суток основные морфологические изменения обнаруживаются
в сосудах, в головном мозге, пищеварительном тракте и коже. Множественные
петехии выявляются на коже и в серозной оболочках внутренних органов, что
связано с деструкцией базальной мембраны капилляров. Если больной пережил два
или три дня, в желудке и в кишечнике можно наблюдать выраженное полнокровие,
отек, участки геморрагии и очаги коагуляционного некроза. В головном мозге
выявляется диффузная геморрагическая инфильтрация, обусловленная фибриноидным
некрозом стенок капилляров, отек. В сосудах микроциркуляторного русла
формируются тромбы, которые могут быть причиной инфарктов мозга.
Если больной пережил 4-5 дней, в паренхиматозных органах,
таких как почки, печень и сердце выявляется жировая дистрофия. У этих больных
быстро развивается кардиоваскулярный коллапс, депрессия ЦНС, приводящие к коме
и смерти через несколько часов. При подостром течении болезни наблюдается
рвота, бесконечный профузный понос.
Клинически для хронического отравления мышьяком характерно
быстро развивающиеся недоиагание и мышечная слабость. Затем появляются анемение
и периферические параличи. Нередко первичный диагноз связан с появлением кожных
пигментных пятен, характерных для хронической интоксикации. Если установлен
источник отравления и он вовремя обезврежен, то прогноз благоприятен при
условии адекватно проведенного лечения. При хроническом течении заболевания
основные повреждения локализуются в пищеварительном тракте, нервной системе и
коже. Они немного напоминают таковые при острой форме отравления, но менее
тяжелые. Петехии на коже не столь многочисленны и менее выражены. В желудке и
тонкой кишке имеют место полнокровие, отек и мелкие эррозии. Повреждения
головного мозга редки. Больше страдают периферические нервы, в которых резко
выражены явления демиэлинизации вплоть до деструкции осевых цилиндров.
Характерны темно-коричневые пигментации в виде изолированных или сливающихся
пятен на коже. На ладонях и стопах развивается гиперкератоз. В этих участках
часто возникают эпидермоидные карциномы. В почках и в печени морфологические
изменения сходные с теми, что наблюдаются при остром отравлении. В настоящее
время внимание ученых привлекли случаи развития рака легких и ангиосарком
печени, которые развиваются у виноградарей, имеющих контакт с пестицидами,
содержащими мышьяк.
Использованная
литература:
1)
Руководство по профессиональным заболеваниям, под ред. Н.Ф. Измерова,
Моосква, “Медицина”, 1983.
2)
Вигдорчик Н.А., Профессиональная патология: Руководство для врачей и
студентов, M. – Л., 1930.