Гуннар Нордберг

Магний (Mg) — самый легкий из известных конструкционных металлов. Он на 40% легче алюминия. Металлический магний можно прокатывать и волочить при нагревании от 300 до 475 ºC, но ниже этой температуры он становится хрупким и склонен к возгоранию при нагревании выше нее. Он растворим в ряде кислот и образует соединения с ними, но не подвергается воздействию плавиковой или хромовой кислот. В отличие от алюминия, он устойчив к щелочной коррозии.

Возникновение и использование

Магний не существует в чистом виде в природе, но обычно встречается в одной из следующих форм: доломит (CaCO₃· MgCO₃), магнезит (MgCO₃), брусит (Mg(OH)₂), периклаз (MgO), карналлит (KClMgCl₂· 6H₂O) или кизерит (MgSO₄· Н₂О). Кроме того, он содержится в виде силиката в асбесте и тальке. Магний настолько широко распространен на земле, что средства для обработки и транспортировки руды часто являются определяющими факторами при выборе места добычи.

Магний используется, в основном, в форме сплава, для компонентов самолетов, кораблей, автомобилей, машин и ручных инструментов, для которых требуется как легкость, так и прочность. Он используется в производстве прецизионных инструментов и оптических зеркал, а также при восстановлении титана. Магний также широко используется в военной технике. Поскольку магний горит с таким интенсивным светом, он широко используется в пиротехнике, сигнальных ракетах, зажигательных и трассирующих пулях, а также в лампах-вспышках.

Оксид магния имеет высокую температуру плавления (2,500 ºC) и часто входит в состав футеровки огнеупоров. Он также входит в состав кормов для животных, удобрений, изоляции, стеновых панелей, нефтяных добавок и электрических нагревательных стержней. Оксид магния используется в целлюлозно-бумажной промышленности. Кроме того, он служит ускорителем в резиновой промышленности и отражателем в оптических приборах.

Другие важные соединения включают хлорид магния, гидроксид магния, нитрат магния и сульфат магния. Хлорид магния входит в состав огнетушителей и керамики. Это также средство для огнезащиты дерева, текстиля и бумаги. Хлорид магния является химическим промежуточным продуктом для оксихлорид магния, который используется для цемента. Смесь оксида магния и хлорида магния образует пасту, пригодную для полов. Гидроксид магния полезен для нейтрализации кислот в химической промышленности. Он также используется при переработке урана и при рафинировании сахара. Гидроксид магния служит в качестве остаточного присадки к мазуту и ​​ингредиента зубной пасты и желудочного антацидного порошка. Нитрат магния применяется в пиротехнике и в качестве катализатора в нефтехимическом производстве. Сульфат магния имеет множество функций в текстильной промышленности, включая взвешивание хлопка и шелка, огнезащитные ткани, крашение и набивку ситца. Он также находит применение в удобрениях, взрывчатых веществах, спичках, минеральной воде, керамике и косметических лосьонах, а также в производстве перламутра и матовой бумаги. Сульфат магния усиливает отбеливающее действие хлорной извести и действует как водорегулирующий агент в пивоваренной промышленности, слабительное и болеутоляющее средство в медицине.

Сплавы. Когда магний сплавляется с другими металлами, такими как марганец, алюминий и цинк, это повышает их ударную вязкость и устойчивость к деформации. В сочетании с литием, церием, торием и цирконием получают сплавы, обладающие повышенной удельной прочностью, а также значительными жаропрочными свойствами. Это делает их бесценными в авиационной и аэрокосмической промышленности для создания реактивных двигателей, ракетных пусковых установок и космических аппаратов. Большое количество сплавов, все из которых содержат более 85% магния, известны под общим названием металлов Доу.

опасности

Биологические роли. В качестве основного ингредиента хлорофилла потребности человеческого организма в магнии в значительной степени удовлетворяются за счет потребления зеленых овощей. В среднем человеческое тело содержит около 25 г магния. Это четвертый по распространенности катион в организме после кальция, натрия и калия. Окисление пищи высвобождает энергию, которая хранится в высокоэнергетических фосфатных связях. Считается, что этот процесс окислительного фосфорилирования осуществляется в митохондриях клеток и что для этой реакции необходим магний.

Экспериментально созданный дефицит магния у крыс приводит к расширению периферических сосудов, а в дальнейшем к повышенной возбудимости и судорогам. Тетания, аналогичная той, что связана с гипокальциемией, наблюдалась у телят, которых кормили только молоком. У пожилых животных с дефицитом магния развилось «шатание травы», состояние, которое, по-видимому, связано с нарушением всасывания, а не с недостатком магния в корме.

Случаи тетании магния, напоминающие случаи, вызванные дефицитом кальция, были описаны у людей. Однако в зарегистрированных случаях в дополнение к неадекватному питанию присутствовал «обусловливающий фактор», такой как чрезмерная рвота или потеря жидкости. Поскольку эта тетания клинически напоминает тетанию, вызванную дефицитом кальция, диагноз можно поставить только путем определения уровня кальция и магния в крови. Нормальный уровень в крови колеблется от 1.8 до 3 мг на 100 см³, и было обнаружено, что люди склонны впадать в коматозное состояние, когда концентрация в крови приближается к 17 мг%. «Аэроформные опухоли» из-за выделения водорода были получены у животных путем введения в ткани мелкоизмельченного магния.

Токсичность. Магний и сплавы, содержащие 85% металла, можно рассматривать вместе по их токсикологическим свойствам. В промышленности их токсичность оценивается как низкая. Наиболее часто используемые соединения, магнезит и доломит, может раздражать дыхательные пути. Однако дым от оксид магния, как и некоторые другие металлы, может вызвать лихорадку металлического дыма. Некоторые исследователи сообщают о более высокой частоте расстройств пищеварения у рабочих завода по производству магния и предполагают, что может существовать связь между абсорбцией магния и гастродуоденальными язвами. В литейно-разливочных магниевых или высокомагнезиальных сплавах применяют фторидные флюсы и серосодержащие ингибиторы, чтобы отделить расплавленный металл от воздуха слоем сернистого ангидрида. Это предотвращает возгорание во время операций литья, но пары фторидов или диоксида серы могут представлять большую опасность.

Наибольшую опасность при обращении с магнием представляет опасность возгорания. Мелкие осколки металла, полученные в результате шлифовки, полировки или механической обработки, легко воспламеняются от случайной искры или пламени, а так как они горят при температуре 1,250°С, то эти осколки могут вызывать глубокие деструктивные поражения кожи. Несчастные случаи такого типа происходили при заточке инструмента на круге, который ранее использовался для шлифовки отливок из магниевого сплава. Кроме того, магний реагирует с водой и кислотами, образуя горючий газообразный водород.

Осколки магния, проникающие через кожу или проникающие в глубокие раны, могут вызывать «аэроформные опухоли» уже упомянутого типа. Это было бы скорее исключением; однако раны, загрязненные магнием, заживают очень медленно. Мелкая пыль от полировки магния может раздражать глаза и дыхательные пути, но она не является специфически токсичной.

Меры безопасности и охраны здоровья

Как и в случае любого потенциально опасного промышленного процесса, при обращении и работе с магнием требуется постоянная осторожность. Лица, занимающиеся разливкой металла, должны носить фартуки и защитные средства для рук из кожи или другого подходящего материала для защиты от «разбрызгивания» мелких частиц. В качестве защиты лица также следует носить прозрачные лицевые щитки, особенно для глаз. Там, где рабочие подвергаются воздействию магниевой пыли, нельзя носить контактные линзы, а средства для промывания глаз должны быть доступны немедленно. Рабочие, обрабатывающие или полирующие металл, должны носить спецодежду, к которой не прилипают мелкие фрагменты металла. Достаточная местная вытяжная вентиляция также важна в местах, где могут образовываться пары оксида магния, в дополнение к хорошей общей вентиляции. Режущие инструменты должны быть острыми, так как тупые могут нагреть металл до точки воспламенения.

Здания, в которых отливается или обрабатывается магний, должны быть построены, по возможности, из негорючих материалов и без уступов или выступов, на которых может скапливаться магниевая пыль. Следует предотвращать накопление стружки и «металлической стружки», желательно путем влажной уборки. До окончательного удаления соскобы следует собирать в небольшие контейнеры и размещать их друг от друга через безопасные промежутки времени. Вероятно, наиболее безопасным методом утилизации отходов магния является замачивание и закапывание.

Поскольку случайное воспламенение магния представляет серьезную опасность возгорания, необходимы пожарная подготовка и соответствующие средства пожаротушения. Рабочие должны быть обучены тому, чтобы никогда не использовать воду для тушения такого пожара, потому что это просто разбрасывает горящие осколки и может распространить огонь. Среди материалов, которые были предложены для борьбы с такими пожарами, — уголь и песок. Также доступны промышленно приготовленные огнетушащие пыли, одна из которых состоит из порошкообразного полиэтилена и бората натрия.

Назад

Гуннар Нордберг

Адаптировано из ATSDR 1995 г..

Возникновение и использование

Свинцовые руды находятся во многих частях мира. Самой богатой рудой является галенит (сульфид свинца), который является основным коммерческим источником свинца. Другие свинцовые руды включают церуссит (карбонат), англезит (сульфат), коркоит (хромат), вульфенит (молибдат), пироморфит (фосфат), мутлокит (хлорид) и ванадинит (ванадат). Во многих случаях свинцовые руды могут также содержать другие токсичные металлы.

Минералы свинца отделяют от пустой породы и других материалов в руде путем сухого дробления, мокрого измельчения (для получения шлама), гравитационной классификации и флотации. Выделившиеся свинцовые минералы выплавляются в ходе трехстадийного процесса подготовки шихты (смешивание, кондиционирование и т. д.), доменного спекания и восстановления в доменной печи. Затем доменный слиток очищают путем удаления меди, олова, мышьяка, сурьмы, цинка, серебра и висмута.

Металлический свинец используется в виде листов или труб там, где требуется гибкость и устойчивость к коррозии, например, на химических заводах и в строительной промышленности; он также используется для покрытия кабелей, как ингредиент припоя и как наполнитель в автомобильной промышленности. Это ценный экранирующий материал для ионизирующих излучений. Он используется для металлизации для получения защитных покрытий, в производстве аккумуляторных батарей и в качестве ванны для термообработки при волочении проволоки. Свинец присутствует в различных сплавах, его соединения получают и используют в больших количествах во многих отраслях промышленности.

Около 40 % свинца используется в виде металла, 25 % — в сплавах и 35 % — в химических соединениях. Оксиды свинца используются в пластинах электрических батарей и аккумуляторов (PbO и Pb₃O₄), в качестве компаундирующих агентов в производстве резины (PbO), в качестве ингредиентов для красок (Pb₃O₄) и как составные части глазурей, эмалей и стекла.

Соли свинца составляют основу многих красок и пигментов; карбонат свинца и сульфат свинца используются в качестве белых пигментов, а хроматы свинца дают хромовый желтый, хромовый оранжевый, хромовый красный и хромовый зеленый. Арсенат свинца является инсектицидом, сульфат свинца используется в составе резиновых смесей, ацетат свинца имеет важное применение в химической промышленности, нафтенат свинца широко используется в качестве осушителя, а тетраэтилсвинец используется в качестве антидетонационной добавки к бензину, если это разрешено законом.

Свинцовые сплавы. Другие металлы, такие как сурьма, мышьяк, олово и висмут, могут быть добавлены в свинец для улучшения его механических или химических свойств, а сам свинец может быть добавлен в сплавы, такие как латунь, бронза и сталь, для получения определенных желаемых характеристик.

Неорганические соединения свинца. Недостаточно места для описания очень большого количества органических и неорганических соединений свинца, встречающихся в промышленности. Однако распространенные неорганические соединения включают монооксид свинца (PbO), диоксид свинца (PbO₂), четырехокись свинца ( Pb₃O₄), полуторный оксид свинца ( Pb₂O₃), карбонат свинца, сульфат свинца, хроматы свинца, арсенат свинца, хлорид свинца, силикат свинца и азид свинца.

Максимальная концентрация органический (алкил) свинец содержание соединений в бензине регулируется законодательными предписаниями во многих странах и ограничивается производителями с согласия правительства в других странах. Многие юрисдикции просто запретили его использование.

опасности

Основной опасностью свинца является его токсичность. Клиническое отравление свинцом всегда было одним из самых серьезных профессиональных заболеваний. Медико-техническая профилактика привела к значительному снижению числа зарегистрированных случаев, а также менее серьезных клинических проявлений. Однако в настоящее время очевидно, что неблагоприятные последствия возникают при уровнях воздействия, которые до сих пор считались приемлемыми.

Промышленное потребление свинца растет, и традиционные потребители дополняются новыми потребителями, такими как пластмассовая промышленность. Таким образом, опасное воздействие свинца происходит во многих профессиях.

При добыче свинца значительная часть всасывания свинца происходит через пищеварительный тракт, и, следовательно, степень опасности в этой отрасли зависит в некоторой степени от растворимости обрабатываемых руд. Сульфид свинца (PbS) в галените нерастворим, и абсорбция из легких ограничена; однако в желудке некоторое количество сульфида свинца может превратиться в малорастворимый хлорид свинца, который затем может всасываться в умеренных количествах.

При выплавке свинца основными опасностями являются свинцовая пыль, образующаяся при дроблении и сухом помоле, а также пары свинца и оксид свинца, возникающие при агломерации, доменном восстановлении и рафинировании.

Свинцовые листы и трубы используются главным образом для изготовления оборудования для хранения и обработки серной кислоты. Использование свинца для водопроводных и городских газовых труб в настоящее время ограничено. Опасность работы со свинцом возрастает с повышением температуры. Если свинец работает при температуре ниже 500 °C, как при пайке, риск воздействия дыма намного меньше, чем при сварке свинцом, где используются более высокие температуры пламени и опасность выше. Напыление металлов расплавленным свинцом опасно, так как при высоких температурах образует пыль и дым.

Снос стальных конструкций, таких как мосты и корабли, окрашенные красками на основе свинца, часто приводит к случаям отравления свинцом. При нагревании металлического свинца до 550 °C пары свинца выделяются и окисляются. Это условие, которое может присутствовать при рафинировании металлов, плавке бронзы и латуни, распылении металлического свинца, сжигании свинца, сантехнике химических заводов, разборке судов и сжигании, резке и сварке стальных конструкций, покрытых красками, содержащими четырехокись свинца.

Пути входа

Основной путь проникновения в промышленность – дыхательные пути. Некоторое количество может абсорбироваться в дыхательных путях, но основная часть попадает в легочный кровоток. Степень поглощения зависит от доли пыли, приходящейся на частицы размером менее 5 мкм, и минутного объема дыхания работающего. Таким образом, увеличение рабочей нагрузки приводит к более высокому поглощению свинца. Хотя дыхательные пути являются основным путем проникновения, плохая гигиена труда, курение во время работы (загрязнение табака, загрязнение пальцев во время курения) и плохая личная гигиена могут значительно увеличить общее воздействие, главным образом оральным путем. Это одна из причин, почему корреляция между концентрацией свинца в воздухе рабочего помещения и уровнем свинца в крови часто бывает очень слабой, особенно на индивидуальной основе.

Другим важным фактором является уровень расхода энергии: произведение концентрации в воздухе и минутного объема дыхания определяет поглощение свинца. Эффект сверхурочной работы заключается в увеличении времени воздействия и сокращении времени восстановления. Общее время воздействия также намного сложнее, чем указано в официальных записях персонала. Только анализ времени на рабочем месте может дать соответствующие данные. Рабочий может перемещаться по цеху или по фабрике; работа с частой сменой позы (например, повороты и наклоны) приводит к воздействию большого диапазона концентраций. Репрезентативный показатель потребления свинца практически невозможно получить без использования личного пробоотборника, применяемого в течение многих часов и многих дней.

Размер частицы. Поскольку наиболее важным путем поглощения свинца являются легкие, размер частиц промышленной свинцовой пыли имеет большое значение, и это зависит от характера операции, в результате которой образуется пыль. Мелкая пыль с размерами частиц, пригодных для вдыхания, образуется в результате таких процессов, как измельчение и смешивание свинцовых красок, абразивная обработка наполнителей на основе свинца в автомобильных кузовах и сухое втирание свинцовой краски. Выхлопные газы бензиновых двигателей выделяют частицы хлорида свинца и бромида свинца диаметром 1 микрон. Однако более крупные частицы могут быть проглочены и всасываться через желудок. Более информативную картину опасности, связанной с образцом свинцовой пыли, можно получить, включив распределение по размерам, а также определение общего содержания свинца. Но эта информация, вероятно, более важна для исследователя, чем для полевого гигиениста.

Биологическая судьба

В организме человека неорганический свинец не метаболизируется, а непосредственно всасывается, распределяется и выводится из организма. Скорость поглощения свинца зависит от его химической и физической формы, а также от физиологических характеристик человека, подвергшегося воздействию (например, от статуса питания и возраста). Вдыхаемый свинец, оседающий в нижних дыхательных путях, полностью всасывается. Количество свинца, абсорбируемого из желудочно-кишечного тракта взрослых, обычно составляет от 10 до 15% проглоченного количества; для беременных женщин и детей поглощенное количество может увеличиться до 50%. Поглощенное количество значительно увеличивается натощак и при дефиците железа или кальция.

Попадая в кровь, свинец распределяется в основном между тремя отделами: кровью, мягкими тканями (почки, костный мозг, печень и головной мозг) и минерализующими тканями (кости и зубы). Минерализующая ткань содержит около 95% всего содержания свинца в организме взрослых.

Свинец в минерализующихся тканях накапливается в субкомпартментах, различающихся скоростью резорбции свинца. В кости имеется как лабильный компонент, легко обменивающийся с кровью свинцом, так и инертный пул. Свинец в инертном пуле представляет особый риск, поскольку он является потенциальным эндогенным источником свинца. Когда организм находится в состоянии физиологического стресса, такого как беременность, кормление грудью или хроническое заболевание, этот обычно инертный свинец может мобилизоваться, повышая уровень свинца в крови. Из-за этих мобильных хранилищ свинца значительное снижение уровня свинца в крови человека может занять несколько месяцев, а иногда и лет, даже после полного удаления от источника воздействия свинца.

Свинца в крови 99% связано с эритроцитами; оставшийся 1% находится в плазме, где он доступен для транспорта в ткани. Неудерживаемый в крови свинец выводится либо почками, либо путем желчного клиренса в желудочно-кишечный тракт. В исследованиях с однократным воздействием на взрослых период полураспада свинца в крови составляет примерно 25 дней; в мягких тканях около 40 дней; а в нелабильной части кости - более 25 лет. Следовательно, после однократного воздействия уровень свинца в крови человека может начать возвращаться к норме; общая нагрузка на организм, тем не менее, может быть повышена.

Для развития отравления свинцом не обязательно иметь серьезные острые воздействия свинца. Организм накапливает этот металл на протяжении всей жизни и медленно высвобождает его, поэтому даже небольшие дозы со временем могут вызвать отравление свинцом. Это общее содержание свинца в организме связано с риском побочных эффектов.

Физиологические эффекты

Независимо от того, попадает ли свинец в организм при вдыхании или проглатывании, биологические эффекты одинаковы; нарушается нормальная функция клеток и ряд физиологических процессов.

Неврологические эффекты. Наиболее чувствительной мишенью отравления свинцом является нервная система. У детей были зарегистрированы неврологические нарушения при уровнях воздействия, которые, как считалось ранее, не вызывали вредных последствий. В дополнение к отсутствию точного порога токсичность свинца в детстве может иметь необратимые последствия. Одно исследование показало, что повреждение центральной нервной системы (ЦНС), которое произошло в результате воздействия свинца в возрасте 2 лет, привело к сохраняющимся нарушениям неврологического развития, таким как более низкие показатели IQ и когнитивные нарушения, в возрасте 5 лет. общая нагрузка на организм, дети начальной школы с высоким уровнем содержания свинца в зубах, но без известной истории отравления свинцом, имели больший дефицит психометрических показателей интеллекта, речи и языковой обработки, внимания и успеваемости в классе, чем дети с более низким уровнем свинца. В последующем отчете 1990 года о детях с повышенным уровнем свинца в зубах было отмечено семикратное увеличение шансов не окончить среднюю школу, более низкая успеваемость в классе, большее количество прогулов, больше нарушений чтения и дефицит словарного запаса, мелкой моторики, реакции. время и зрительно-моторную координацию 11 лет спустя. Сообщаемые эффекты, скорее всего, вызваны длительной токсичностью свинца, чем недавним чрезмерным воздействием, поскольку уровни свинца в крови, обнаруженные у молодых людей, были низкими (менее 10 микрограммов на децилитр (мкг/дл)).

Было обнаружено, что острота слуха, особенно на более высоких частотах, снижается с увеличением уровня свинца в крови. Потеря слуха может способствовать очевидной неспособности к обучению или плохому поведению в классе у детей с интоксикацией свинцом.

Взрослые также испытывают воздействие на ЦНС при относительно низком уровне свинца в крови, что проявляется незначительными изменениями в поведении, усталостью и нарушением концентрации внимания. Поражение периферической нервной системы, в первую очередь двигательной, наблюдается в основном у взрослых. Сообщалось о периферической невропатии с легким замедлением скорости нервной проводимости у бессимптомных работников, занимающихся свинцовой тканью. Считается, что свинцовая невропатия является поражением двигательных нейронов, заболеванием клеток переднего рога с периферическим отмиранием аксонов. Выраженное падение запястья происходит только как поздний признак интоксикации свинцом.

Гематологические эффекты. Свинец подавляет способность организма вырабатывать гемоглобин, вмешиваясь в несколько ферментативных стадий пути гема. Феррохелатаза, катализирующая встраивание железа в протопорфирин IX, весьма чувствительна к свинцу. Снижение активности этого фермента приводит к увеличению содержания в эритроцитах субстрата - эритроцитарного протопорфирина (ЭП). Недавние данные показывают, что уровень EP, который в прошлом использовался для скрининга токсичности свинца, недостаточно чувствителен при более низких уровнях свинца в крови и, следовательно, не является таким полезным скрининговым тестом на отравление свинцом, как считалось ранее.

Свинец может вызывать два типа анемии. Острое сильное отравление свинцом связано с гемолитической анемией. При хроническом отравлении свинцом свинец вызывает анемию, нарушая эритропоэз и снижая выживаемость эритроцитов. Однако следует подчеркнуть, что анемия не является ранним проявлением отравления свинцом и проявляется только при значительном повышении уровня свинца в крови в течение длительного времени.

Эндокринные эффекты. Существует сильная обратная корреляция между уровнями свинца в крови и уровнями витамина D. Поскольку витамин D-эндокринная система в значительной степени отвечает за поддержание вне- и внутриклеточного гомеостаза кальция, вполне вероятно, что свинец нарушает рост и созревание клеток. и развитие зубов и костей.

Почечные эффекты. Непосредственным воздействием на почки длительного воздействия свинца является нефропатия. Нарушение функции проксимальных канальцев проявляется аминоацидурией, глюкозурией и гиперфосфатурией (синдром Фанкони). Имеются также данные о связи между воздействием свинца и гипертонией, эффект, который может быть опосредован почечными механизмами. Подагра может развиться в результате индуцированной свинцом гиперурикемии с селективным снижением фракционной экскреции мочевой кислоты до снижения клиренса креатинина. На почечную недостаточность приходится 10% смертей больных подагрой.

Репродуктивные и развивающие эффекты. Материнские запасы свинца легко проникают через плаценту, подвергая плод риску. Повышение частоты выкидышей и мертворождений среди женщин, работающих в свинцовых промыслах, отмечалось еще в конце 19 века. Хотя данные об уровнях воздействия являются неполными, эти последствия, вероятно, были результатом гораздо более сильных воздействий, чем те, которые в настоящее время наблюдаются в свинцовой промышленности. До сих пор отсутствуют надежные данные о влиянии дозы на репродуктивную функцию у женщин.

Все больше данных указывает на то, что свинец влияет не только на жизнеспособность плода, но и на его развитие. Последствия внутриутробного воздействия низких концентраций свинца на развитие включают снижение массы тела при рождении и преждевременные роды. Свинец является тератогеном для животных; однако в большинстве исследований на людях не удалось показать взаимосвязь между уровнями свинца и врожденными пороками развития.

Влияние свинца на мужскую репродуктивную систему человека изучено недостаточно. Имеющиеся данные подтверждают предварительный вывод о том, что эффекты на яички, включая снижение количества и подвижности сперматозоидов, могут быть результатом хронического воздействия свинца.

Канцерогенные эффекты. Неорганический свинец и неорганические соединения свинца были классифицированы Международным агентством по изучению рака (IARC) как группа 2B, возможные канцерогены для человека. Сообщения о случаях указывают на то, что свинец является потенциальным канцерогеном для почек у людей, но связь остается неопределенной. Сообщалось, что растворимые соли, такие как ацетат свинца и фосфат свинца, вызывают опухоли почек у крыс.

Континуум признаков и симптомов, связанных с отравлением свинцом

Легкая токсичность, связанная с воздействием свинца, включает следующее:

• миалгия или парестезия

• легкая усталость

• раздражительность

• вялость

• периодический дискомфорт в животе.

Признаки и симптомы, связанные с умеренной токсичностью, включают:

• артралгия

• общая усталость

• сложность концентрации

• мышечная истощаемость

• тремор

• Головная боль

• диффузная боль в животе

• рвота

• потеря в весе

• запор.

Признаки и симптомы тяжелой интоксикации включают:

• парез или паралич

• энцефалопатия, которая может внезапно привести к судорогам, изменениям сознания, коме и смерти

• ведущая линия (сине-черная) на ткани десны

• колики (периодические, сильные спазмы в животе).

Некоторые гематологические признаки отравления свинцом имитируют другие заболевания или состояния. При дифференциальной диагностике микроцитарной анемии отравление свинцом обычно можно исключить путем определения концентрации свинца в венозной крови; если уровень свинца в крови ниже 25 мкг/дл, анемия обычно отражает дефицит железа или гемоглобинопатию. Два редких заболевания, острая перемежающаяся порфирия и копропорфирия, также приводят к аномалиям гема, сходным с отравлением свинцом.

Другие последствия отравления свинцом могут ввести в заблуждение. Пациентов с неврологическими симптомами, вызванными отравлением свинцом, лечили только по поводу периферической невропатии или синдрома запястного канала, что откладывало лечение интоксикации свинцом. Неспособность правильно диагностировать желудочно-кишечные расстройства, вызванные свинцом, привела к неадекватной абдоминальной хирургии.

Лабораторная оценка

При подозрении на пикацизм или случайное проглатывание содержащих свинец предметов (таких как грузила для штор или рыболовные грузила) следует сделать рентгенографию брюшной полости. Анализ волос обычно не является подходящим тестом на токсичность свинца, потому что не было обнаружено корреляции между количеством свинца в волосах и уровнем воздействия.

Вероятность загрязнения лабораторного образца свинцом из окружающей среды и непоследовательная подготовка образца затрудняют интерпретацию результатов анализа волос. Предлагаемые лабораторные тесты для оценки интоксикации свинцом включают следующее:

• ОАК с периферическим мазком

• уровень свинца в крови

• уровень протопорфирина эритроцитов

• АМК и уровень креатинина

• анализ мочи.

ОАК с периферическим мазком. У пациентов с отравлением свинцом значения гематокрита и гемоглобина могут быть слегка или умеренно низкими. Дифференциальный и общий подсчет белых могут казаться нормальными. Мазок периферической крови может быть либо нормохромным и нормоцитарным, либо гипохромным и микроцитарным. Базофильная зернистость обычно наблюдается только у пациентов, которые были сильно отравлены в течение длительного периода. Эозинофилия может появиться у пациентов с интоксикацией свинцом, но не имеет четкого дозозависимого эффекта.

Важно отметить, что базофильная зернистость не всегда наблюдается у пациентов с отравлением свинцом.

Уровень свинца в крови. Уровень свинца в крови является наиболее полезным скрининговым и диагностическим тестом на воздействие свинца. Уровень свинца в крови отражает динамическое равновесие свинца между абсорбцией, экскрецией и отложением в мягких и твердых тканях. При хроническом воздействии уровни свинца в крови часто недооценивают общую нагрузку на организм; тем не менее, это наиболее широко принятый и широко используемый показатель воздействия свинца. Уровни свинца в крови относительно быстро реагируют на внезапные или прерывистые изменения в потреблении свинца (например, проглатывание детьми кусочков свинцовой краски) и в ограниченном диапазоне имеют линейную зависимость от этих уровней потребления.

Сегодня средний уровень свинца в крови населения США, например, ниже 10 мкг/дл по сравнению со средним значением 16 мкг/дл (в 1970-х годах) — уровнем до законодательного удаления свинца из бензина. Уровень свинца в крови 10 мкг/дл примерно в три раза выше, чем средний уровень, обнаруженный в некоторых отдаленных населенных пунктах.

Уровни, определяющие отравление свинцом, постепенно снижаются. В совокупности эффекты проявляются в широком диапазоне концентраций свинца в крови без указания порога. Безопасный уровень для детей пока не найден. Даже у взрослых эффекты обнаруживаются на все более и более низких уровнях по мере разработки более чувствительных анализов и мер.

Уровень протопоририна эритроцитов. До недавнего времени тестом выбора для скрининга бессимптомных групп риска был протопорфирин эритроцитов (EP), обычно определяемый как протопорфирин цинка (ZPP). Повышенный уровень протопорфирина в крови является результатом его накопления на фоне дисфункции фермента в эритроцитах. Он достигает устойчивого состояния в крови только после того, как вся популяция циркулирующих эритроцитов перевернется, примерно через 120 дней. Следовательно, он отстает от уровня свинца в крови и является косвенным показателем длительного воздействия свинца.

Основным недостатком использования EP (ZPP) тестирования в качестве метода скрининга свинца является то, что он не чувствителен при более низких уровнях отравления свинцом. Данные второго Национального обследования здоровья и питания США (NHANES II) показывают, что 58% из 118 детей с уровнем свинца в крови выше 30 мкг/дл имели уровни EP в пределах нормы. Это открытие показывает, что значительное число детей со свинцовой интоксикацией будет упущено, если полагаться только на тестирование EP (ZPP) в качестве инструмента скрининга. Уровень EP (ZPP) по-прежнему полезен при скрининге пациентов на железодефицитную анемию.

Нормальные значения ZPP обычно ниже 35 мкг/дл. Гипербилирубинемия (желтуха) вызывает ложно завышенные показания при использовании гематофлюорометра. ЭП повышается при железодефицитной анемии, серповидно-клеточной и других гемолитических анемиях. При эритропоэтической протопорфирии, чрезвычайно редком заболевании, уровень ЭП заметно повышен (обычно выше 300 мкг/дл).

АМК, креатинин и анализ мочи. Эти параметры могут выявить лишь позднее значительное влияние свинца на функцию почек. Функцию почек у взрослых также можно оценить путем измерения фракционной экскреции мочевой кислоты (нормальный диапазон от 5 до 10 %; менее 5 % при сатурниновой подагре; более 10 % при синдроме Фанкони).

Интоксикация органическим свинцом

Всасывание достаточного количества тетраэтилсвинца, кратковременно с высокой скоростью или в течение длительного времени с меньшей скоростью, вызывает острую интоксикацию ЦНС. К более легким проявлениям относятся бессонница, вялость и нервное возбуждение, проявляющееся в мрачных сновидениях и тревожных состояниях, подобных сновидениям, в сочетании с тремором, гиперрефлексией, судорожными мышечными сокращениями, брадикардией, сосудистой гипотонией и гипотермией. Более тяжелые реакции включают повторяющиеся (иногда почти непрерывные) эпизоды полной дезориентации с галлюцинациями, искажениями лица и интенсивной общей соматической мышечной активностью с устойчивостью к физическим ограничениям. Такие эпизоды могут резко переходить в маниакальные или сильные судорожные припадки, которые могут закончиться комой и смертью.

Болезнь может сохраняться в течение нескольких дней или недель, при этом периоды покоя легко переходят в чрезмерную активность при любых нарушениях. В этих менее острых случаях обычны падение артериального давления и потеря массы тела. Когда появление такой симптоматики следует быстро (в течение нескольких часов) после кратковременного тяжелого воздействия тетраэтилсвинца и когда симптоматика развивается быстро, следует опасаться раннего летального исхода. Однако, когда интервал между прекращением кратковременного или длительного воздействия и появлением симптомов задерживается (до 8 дней), прогноз сдержанно обнадеживает, хотя частичная или рецидивирующая дезориентация и угнетение функции кровообращения могут сохраняться в течение нескольких недель.

Первоначальный диагноз предполагается на основании достоверного анамнеза значительного воздействия тетраэтилсвинца или на основании клинической картины настоящего заболевания. Это может быть подтверждено дальнейшим развитием болезни и подтверждено данными о значительной степени всасывания тетраэтилсвинца, обеспечиваемыми анализами мочи и крови, которые обнаруживают типичные признаки (т. е. резкое повышение скорости экскреции свинца в моча) и одновременно незначительное или незначительное повышение концентрации свинца в крови.

Ведущий контроль в рабочей среде

Клиническое отравление свинцом исторически было одним из самых серьезных профессиональных заболеваний и остается серьезным риском сегодня. Значительный объем научных знаний о токсическом воздействии свинца с 1980-х годов пополнился значительными новыми знаниями, касающимися более тонких субклинических эффектов. Точно так же в ряде стран было сочтено необходимым пересмотреть или модернизировать рабочие защитные меры, принятые за последние полвека и более.

Так, в ноябре 1979 г. в США Окончательный стандарт по воздействию свинца на рабочем месте был выпущен Управлением по безопасности и гигиене труда (OSHA), а в ноябре 1980 г. лидировать на работе.

Основные черты законодательства, правил и кодексов практики, появившихся в 1970-х годах в отношении защиты здоровья рабочих, заключались в создании комплексных систем, охватывающих все рабочие условия, в которых присутствует свинец, и уделяющих одинаковое внимание гигиеническим мерам, мониторингу окружающей среды и охране здоровья. эпиднадзор (включая биологический мониторинг).

Большинство кодексов практики включают следующие аспекты:

• оценка работы, которая подвергает людей

• информация, инструктаж и обучение

• меры контроля для материалов, оборудования и процессов

• использование и поддержание мер контроля

• средства защиты органов дыхания и защитная одежда

• стирка и переодевание и уборка

• отдельные зоны для еды, питья и курения

• обязанность избегать распространения загрязнения свинцом

• мониторинг воздуха

• медицинское наблюдение и биологические тесты

• ведение записей.

Некоторые правила, такие как стандарт OSHA по свинцу, определяют допустимый предел воздействия (PEL) свинца на рабочем месте, частоту и степень медицинского контроля, а также другие обязанности работодателя. На момент написания этой статьи, если мониторинг крови выявляет уровень свинца в крови выше 40 мкг/дл, работник должен быть уведомлен об этом в письменной форме и пройти медицинское обследование. Если уровень свинца в крови работника достигает 60 мкг/дл (или в среднем 50 мкг/дл или более), работодатель обязан отстранить работника от чрезмерного воздействия с сохранением трудового стажа и заработной платы до тех пор, пока уровень свинца в крови работника не упадет ниже 40. мкг/дл (29 CFR 91 O.1025) (преимущества защиты от медицинского удаления).

Меры безопасности и охраны здоровья

Целью мер предосторожности является, во-первых, предотвращение вдыхания свинца и, во-вторых, его проглатывание. Эти цели наиболее эффективно достигаются путем замены соединения свинца менее токсичным веществом. Одним из примеров является использование полисиликатов свинца в гончарном деле. Отказ от использования свинцово-карбонатных красок для окраски интерьеров зданий оказался очень эффективным средством уменьшения колик у маляров; эффективные заменители свинца для этой цели стали настолько доступными, что в некоторых странах сочли разумным запретить использование свинцовых красок для внутренней отделки зданий.

Даже если невозможно избежать использования самого свинца, все же можно избежать использования пыли. Распылители воды можно использовать в больших количествах, чтобы предотвратить образование пыли и предотвратить ее попадание в воздух. При выплавке свинца руда и лом могут обрабатываться таким образом, а полы, на которых они лежат, могут оставаться влажными. К сожалению, в таких обстоятельствах всегда существует потенциальный источник пыли, если обработанный материал или полы когда-либо будут оставаться сухими. В некоторых случаях принимаются меры для обеспечения того, чтобы пыль была крупной, а не мелкой. Другие конкретные инженерные меры предосторожности обсуждаются в других разделах этого руководства. Энциклопедия.

Рабочие, подвергающиеся воздействию свинца в любой его форме, должны быть обеспечены средствами индивидуальной защиты (СИЗ), которые следует регулярно мыть или обновлять. Защитная одежда из некоторых искусственных волокон задерживает пыль гораздо меньше, чем хлопчатобумажный комбинезон, и ее следует использовать там, где это позволяют условия труда; следует избегать подворотов, складок и карманов, в которых может скапливаться свинцовая пыль.

Для данного СИЗ должны быть предусмотрены гардеробные с отдельными помещениями для одежды, снимаемой в рабочее время. Должны быть предоставлены и использованы помещения для мытья, в том числе купальные помещения с теплой водой. Перед едой должно быть предусмотрено время для умывания. Должны быть приняты меры, запрещающие прием пищи и курение вблизи процессов, связанных со свинцом, и должны быть обеспечены подходящие помещения для приема пищи.

Очень важно, чтобы помещения и оборудование, связанные со свинцовыми процессами, содержались в чистоте путем непрерывной уборки либо с помощью мокрого процесса, либо с помощью пылесосов. Там, где, несмотря на эти меры предосторожности, рабочие все еще могут подвергаться воздействию свинца, необходимо обеспечить средства защиты органов дыхания и поддерживать их в надлежащем состоянии. Надзор должен обеспечивать, чтобы это оборудование поддерживалось в чистом и эффективном состоянии и чтобы оно использовалось по мере необходимости.

Органический свинец

Как токсические свойства органических соединений свинца, так и их легкость всасывания требуют тщательного предотвращения контакта кожи рабочих с этими соединениями, отдельно или в концентрированных смесях в коммерческих составах, бензине или других органических растворителях. Важен как технологический, так и управленческий контроль, а также необходима соответствующая подготовка рабочих безопасным методам работы и использованию СИЗ. Крайне важно, чтобы атмосферные концентрации соединений алкилсвинца в воздухе рабочих мест поддерживались на крайне низком уровне. Персоналу не разрешается есть, курить или хранить незапечатанные продукты или напитки на рабочем месте. Должны быть обеспечены хорошие санитарно-технические помещения, включая душевые, и работников следует поощрять к соблюдению правил личной гигиены, особенно к принятию душа или умыванию после рабочей смены. Для рабочей и личной одежды должны быть предусмотрены отдельные шкафчики.

Назад

Гуннар Нордберг

Иридий (Ir) принадлежит к семейству платиновых. Его название происходит от цвета его соли, напоминающего радугу (ирис). Хотя это очень твердый и наиболее устойчивый к коррозии из известных металлов, он подвергается воздействию некоторых солей.

Возникновение и использование

Иридий встречается в природе в металлическом состоянии, обычно в сплаве с осмием (осмиридием), платиной или золотом, и производится из этих минералов. Металл используется для изготовления тиглей для химических лабораторий и для закалки платины. Недавний в пробирке исследования указывают на возможное воздействие иридия на Лейшмания доновани и трипаноцидная активность иридия в отношении Трипаносома брюцей. Ir используется в промышленной радиологии и является гамма-излучателем (0.31 МэВ при 82.7%) и бета-излучателем (0.67 МэВ при 47.2%). ¹⁹²Ir представляет собой радиоизотоп, который также использовался для клинического лечения, особенно для лечения рака. Это один из наиболее часто используемых изотопов при интерстициальном облучении головного мозга.

опасности

О токсичности иридия и его соединений известно очень мало. Было мало возможностей отметить какие-либо неблагоприятные последствия для человека, поскольку он используется только в небольших количествах. Все радиоизотопы потенциально опасны, и при обращении с ними необходимо соблюдать соответствующие меры предосторожности, необходимые для обращения с радиоактивными источниками. Растворимые соединения иридия, такие как трибромид иридия и тетрабромид и трихлорид иридия могут проявляться как токсические эффекты иридия, так и галогена, но данные о его хронической токсичности отсутствуют. Сообщалось, что трихлорид иридия вызывает легкое раздражение кожи и дает положительный результат в тесте на раздражение глаз. Ингаляционный аэрозоль металлического иридия осаждается в верхних дыхательных путях крыс; затем металл быстро выводится через желудочно-кишечный тракт, и примерно 95% его можно обнаружить в фекалиях. Единственными сообщениями о людях являются радиационные поражения в результате случайного воздействия ¹⁹²Идти

Меры безопасности и охраны здоровья

Для лиц, ответственных за уход за больными во время внутритканевой брахитерапии, должна быть предусмотрена программа радиационной безопасности и медицинского наблюдения. Принципы радиационной безопасности включают снижение облучения по времени, расстоянию и экранированию. Медсестры, ухаживающие за пациентами, прошедшими брахитерапию, должны носить устройства радиационного контроля для регистрации степени облучения. Во избежание несчастных случаев в промышленной радиографии, работать с радионуклидами следует только обученным промышленным рентгенологам.

Назад

Гуннар Нордберг

Возникновение и использование

В природе Индий (In) широко распространен и чаще всего встречается вместе с минералами цинка (сфалерит, марматит, кристофит) — его основным промысловым источником. Он также содержится в рудах олова, марганца, вольфрама, меди, железа, свинца, кобальта и висмута, но обычно в количествах менее 0.1%.

Индий обычно используется в промышленности для защиты поверхности или в сплавах. Тонкий слой индия повышает стойкость металлов к коррозии и износу. Он продлевает срок службы подвижных частей подшипников и находит широкое применение в авиационной и автомобильной промышленности. Он используется в стоматологических сплавах, а его «смачиваемость» делает его идеальным для покрытия стекла. Из-за своей устойчивости к коррозии индий широко используется в производстве киноэкранов, электронно-лучевых осциллографов и зеркал. При соединении с сурьмой и германием в чрезвычайно чистом сочетании он широко используется в производстве транзисторов и других чувствительных электронных компонентов. Радиоизотопы индия в таких соединениях, как трихлорид индия и коллоидный гидроксид индия используются при органическом сканировании и лечении опухолей.

Помимо металла, наиболее распространенными промышленными соединениями индия являются трихлорид, используемый в гальванике; полуторный оксид, используемый в производстве стекла; сульфат; и антимонид и арсенид, используемые в качестве полупроводникового материала.

опасности

О случаях системного воздействия индия на людей не сообщалось. Вероятно, наибольшая текущая потенциальная опасность исходит от использования индия вместе с мышьяком, сурьмой и германием в электронной промышленности. Это связано в первую очередь с дымом, выделяемым в процессе сварки и пайки при производстве электронных компонентов. Любая опасность, возникающая при очистке индия, вероятно, связана с присутствием других металлов, таких как свинец, или химических веществ, таких как цианид, используемых в процессе гальванического покрытия. Воздействие индия на кожу не представляет серьезной опасности. Распределение индия в различных химических формах в тканях изучалось путем введения его лабораторным животным.

Местами наибольшей концентрации были почки, селезенка, печень и слюнные железы. После вдыхания наблюдались распространенные изменения в легких, такие как интерстициальный и десквамативный пневмонит с последующей дыхательной недостаточностью.

Результаты исследований на животных показали, что более растворимые соли индия очень токсичны, летальный исход наступает при парентеральном введении в дозе менее 5 мг/кг. Однако после введения через желудочный зонд индий плохо абсорбировался и практически нетоксичен. Гистопатологические исследования показали, что смерть наступила в основном из-за дегенеративных поражений печени и почек. Отмечены также незначительные изменения в крови. При хроническом отравлении хлоридом индия основным изменением является хронический интерстициальный нефрит с протеинурией. Токсичность более нерастворимой формы, полуторного оксида индия, была от умеренной до легкой, для летального эффекта требовалось до нескольких сотен мг/кг. После введения хомякам арсенида индия поглощение в различных органах отличалось от распределения ионных соединений индия или мышьяка.

Меры безопасности и охраны здоровья

Предотвращение вдыхания паров индия с помощью правильной вентиляции представляется наиболее практичной мерой безопасности. При обращении с арсенидом индия следует соблюдать меры предосторожности, подобные тем, которые применяются при работе с мышьяком. В области ядерной медицины необходимо соблюдать правильные меры радиационной безопасности при обращении с радиоактивными изотопами индия. Интоксикация крыс от индий-индуцированного некроза печени значительно уменьшалась при введении декстрана железа, действие которого, по-видимому, очень специфично. Использование декстрана трехвалентного железа в качестве профилактического средства для людей было невозможно из-за отсутствия серьезных случаев промышленного воздействия индия.

Назад

Гуннар Нордберг

Возникновение и использование

Германий (Ge) всегда находится в сочетании с другими элементами и никогда в свободном состоянии. Среди наиболее распространенных германийсодержащих минералов аргиродит (Ag₈GeS₆), содержащий 5.7% германия, и германит (CuS·FeS·GeS₂), содержащие до 10% Ge. Обширные месторождения минералов германия редки, но этот элемент широко распространен в структуре других минералов, особенно в сульфидах (чаще всего в сульфиде цинка и силикатах). Небольшие количества также содержатся в различных видах угля.

Крупнейшее конечное использование германия - производство инфракрасных систем обнаружения и идентификации. Его использование в волоконно-оптических системах увеличилось, в то время как потребление полупроводников продолжало снижаться из-за достижений в технологии кремниевых полупроводников. Германий применяют также в гальванике и в производстве сплавов, один из которых, германий-бронза, отличается высокой коррозионной стойкостью. тетрахлорид германия (GeCl₄) является промежуточным продуктом при получении диоксида германия и германийорганических соединений. Диоксид германия (ГеО₂) используется в производстве оптического стекла и в катодах.

опасности

Проблемы с гигиеной труда могут возникнуть из-за рассеивания пыли при загрузке германиевого концентрата, дробления и загрузки двуокиси для восстановления до металлического германия и загрузки порошкообразного германия для переплавки в слитки. В процессе получения металла при хлорировании концентрата, перегонке, ректификации и гидролизе тетрахлорида германия также могут представлять опасность для здоровья пары тетрахлорида германия, хлор и продукты пиролиза хлорида германия. Другими источниками опасности для здоровья являются производство лучистого тепла от трубчатых печей для GeO.₂ восстановление и при плавке порошка германия в слитки, а также образование окиси углерода при GeO₂ восстановление углеродом.

Производство монокристаллов германия для изготовления полупроводников сопряжено с высокими температурами воздуха (до 45 ºC), электромагнитным излучением с напряженностью поля более 100 В/м и магнитным излучением более 25 А/м, загрязнением окружающей среды. воздух рабочего места с гидридами металлов. При сплавлении германия с мышьяком в воздухе может образовываться мышьяк (от 1 до 3 мг/м³), а при легировании его сурьмой может присутствовать стибин или гидрид сурьмы (от 1.5 до 3.5 мг/м³). гидрид германия, который используется для производства высокочистого германия, также может быть загрязнителем воздуха на рабочем месте. Часто необходимая очистка вертикальных печей вызывает образование пыли, содержащей, кроме германия, двуокись кремния, сурьму и другие вещества.

При механической обработке и шлифовке кристаллов германия также образуется пыль. Концентрации до 5 мг/м³ были измерены во время сухой обработки.

Абсорбированный германий быстро выводится из организма, преимущественно с мочой. Информации о токсичности неорганических соединений германия для человека мало. тетрахлорид германия может вызвать раздражение кожи. В клинических испытаниях и при другом длительном пероральном воздействии кумулятивных доз, превышающих 16 г спирогерманийБыло показано, что германийорганический противоопухолевый агент или другие соединения германия нейротоксичны и нефротоксичны. Такие дозы обычно не поглощаются на рабочем месте. Эксперименты на животных по изучению действия германия и его соединений показали, что пыль металлический германий и двуокись германия вызывает общее ухудшение состояния здоровья (торможение прибавки массы тела) при вдыхании в высоких концентрациях. В легких животных представлены морфологические изменения по типу пролиферативных реакций в виде утолщения альвеолярных перегородок и гиперплазии лимфатических сосудов вокруг бронхов и сосудов. Двуокись германия не раздражает кожу, но при попадании на влажную конъюнктиву образует германиевую кислоту, раздражающую глаза. Длительное внутрибрюшное введение в дозах 10 мг/кг приводит к изменениям периферической крови.

Воздействие пыли германиевого концентрата связано не с германием, а с рядом других составляющих пыли, в частности с кремнеземом (SiO₂). Пыль концентрата оказывает выраженное фиброгенное действие, приводящее к развитию соединительной ткани и образованию узелков в легких, подобных наблюдаемым при силикозе.

Наиболее вредными соединениями германия являются гидрид германия (ГэХ₄) и расширение хлорид германия. Гидрид может спровоцировать острое отравление. При морфологическом исследовании органов животных, павших в остром периоде, выявлены нарушения кровообращения и дегенеративно-клеточные изменения в паренхиматозных органах. Таким образом, гидрид является мультисистемным ядом, который может воздействовать на нервную систему и периферическую кровь.

Тетрахлорид германия сильно раздражает органы дыхания, кожу и глаза. Его порог раздражения составляет 13 мг/м.³. В этой концентрации он угнетает легочную клеточную реакцию у экспериментальных животных. В более высоких концентрациях вызывает раздражение верхних дыхательных путей и конъюнктивит, а также изменение частоты и ритма дыхания. У животных, переживших острое отравление, через несколько дней развиваются катарально-десквамативный бронхит и интерстициальная пневмония. Хлорид германия оказывает также общетоксическое действие. Морфологические изменения наблюдались в печени, почках и других органах животных.

Меры безопасности и охраны здоровья

Основные мероприятия при производстве и использовании германия должны быть направлены на предотвращение загрязнения воздуха пылью или парами. При производстве металла целесообразна непрерывность процесса и ограждение аппарата. В местах рассеивания пыли металлического германия, двуокиси или концентрата должна быть обеспечена достаточная вытяжная вентиляция. Местная вытяжная вентиляция должна быть предусмотрена вблизи плавильных печей при производстве полупроводников, например на зонально-рафинировочных печах, и при очистке печей. Процесс изготовления и сплавления монокристаллов германия следует проводить в вакууме с последующей откачкой образовавшихся соединений при пониженном давлении. Местная вытяжная вентиляция необходима при таких операциях, как сухая резка и шлифовка кристаллов германия. Важное значение имеет вытяжная вентиляция и в помещениях для хлорирования, ректификации и гидролиза тетрахлорида германия. Приборы, соединения и арматура в этих помещениях должны быть выполнены из нержавеющего материала. Рабочие должны носить кислотоупорную одежду и обувь. Во время чистки приборов следует надевать респираторы.

Рабочие, контактирующие с пылью, концентрированной соляной кислотой, гидридом и хлоридом германия и продуктами его гидролиза, должны проходить регулярные медицинские осмотры.

Назад

Гуннар Нордберг

Химически галлий (Ga) подобен алюминию. Он не подвергается воздействию воздуха и не реагирует с водой. На холоде галлий реагирует с хлором и бромом, а при нагревании — с йодом, кислородом и серой. Известно 12 искусственных радиоактивных изотопов с атомным весом от 64 до 74 и периодом полураспада от 2.6 минуты до 77.9 часа. При растворении галлия в неорганических кислотах образуются соли, переходящие в нерастворимый гидроксид Ga(OH)₃ с амфотерными свойствами (т. е. как кислотными, так и основными), когда рН выше 3. Три оксида галлия - это GaO, Ga₂О и Га₂O₃.

Возникновение и использование

Самым богатым источником галлия является минерал германит, медная сульфидная руда, которая может содержать от 0.5 до 0.7% галлия и находится в юго-западной Африке. Он также широко распространен в небольших количествах вместе с цинковыми обманками, в алюминиевых глинах, полевых шпатах, углях и в рудах железа, марганца и хрома. В относительно небольших масштабах металл, сплавы, оксиды и соли используются в таких отраслях, как машиностроение (покрытия, смазки), приборостроение (припои, шайбы, наполнители), производство электроники и электрооборудования (диоды, транзисторы, лазеры, покрытия проводников) и в вакуумной технике.

В химической промышленности галлий и его соединения используются в качестве катализаторов. Арсенид галлия широко используется для полупроводниковых приложений, включая транзисторы, солнечные элементы, лазеры и микроволновую генерацию. Арсенид галлия используется в производстве оптоэлектронных приборов и интегральных схем. Другие приложения включают использование ⁷²Ga для изучения взаимодействия галлия в организме и ⁶⁷Ga как агент для сканирования опухолей. Из-за высокого сродства макрофагов лимфоретикулярной ткани к ⁶⁷Ga, его можно использовать для диагностики болезни Ходжкина, саркоидоза Бека и лимфатического туберкулеза. Сцинтография с галлием — это метод визуализации легких, который можно использовать в сочетании с начальной рентгенограммой грудной клетки для оценки состояния работников, подверженных риску развития профессионального заболевания легких.

опасности

Работники электронной промышленности, использующие арсенид галлия, могут подвергаться воздействию таких опасных веществ, как мышьяк и арсин. Ингаляционное воздействие пыли возможно при производстве оксидов и порошкообразных солей (Ga₂(ТАК₄)₃, Га₃Cl) и при производстве и переработке монокристаллов полупроводниковых соединений. Брызги или разлив растворов металла и его солей могут воздействовать на кожу и слизистые оболочки рабочих. При измельчении фосфида галлия в воде образуются значительные количества фосфина, что требует профилактических мер. Соединения галлия могут попасть в организм через грязные руки, а также во время еды, питья и курения на рабочем месте.

Профессиональные заболевания, вызванные галлием, не описаны, за исключением сообщения о петехиальной сыпи с последующим лучевым невритом после кратковременного воздействия небольшого количества паров, содержащих фторид галлия. Биологическое действие металла и его соединений изучено экспериментально. Токсичность галлия и его соединений зависит от способа поступления в организм. При пероральном введении кроликам в течение длительного времени (4—5 мес) его действие было незначительным и заключалось в нарушении белковых реакций и снижении активности ферментов. Низкая токсичность в данном случае объясняется относительно неактивным всасыванием галлия в пищеварительном тракте. В желудке и кишечнике образуются нерастворимые или трудноусвояемые соединения, такие как галлаты и гидроксиды металлов. Пыль оксида, нитрида и арсенида галлия в целом была токсична при введении в дыхательную систему (внутритрахеальные инъекции белым крысам), вызывая дистрофию печени и почек. В легких это вызвало воспалительно-склеротические изменения. В одном исследовании делается вывод о том, что воздействие на крыс частиц оксида галлия в концентрациях, близких к пороговому значению, вызывает прогрессирующее повреждение легких, аналогичное повреждению, вызванному кварцем. Нитрат галлия оказывает сильное едкое действие на конъюнктиву, роговицу и кожу. Показана высокая токсичность ацетата, цитрата и хлорида галлия при внутрибрюшинном введении, приводящем к гибели животных от паралича дыхательного центра.

Меры безопасности и охраны здоровья

Во избежание загрязнения атмосферы рабочих мест пылью диоксида галлия, нитрида и полупроводниковых соединений меры предосторожности должны включать ограждение пылеобразующего оборудования и эффективную местную вытяжную вентиляцию (ЛВВ). Меры индивидуальной защиты при производстве галлия должны предотвращать проглатывание и попадание соединений галлия на кожу. Следовательно, важны соблюдение правил личной гигиены и использование средств индивидуальной защиты (СИЗ). Национальный институт безопасности и гигиены труда США (NIOSH) рекомендует контролировать воздействие арсенида галлия на рабочих, соблюдая рекомендуемый предел воздействия неорганического мышьяка, и советует оценивать концентрацию арсенида галлия в воздухе путем определения мышьяка. Рабочие должны быть осведомлены о возможных опасностях, а во время производства микроэлектронных устройств, где вероятно воздействие арсенида галлия, должны быть установлены надлежащие технические средства контроля. Ввиду токсичности галлия и его соединений, как показали опыты, все лица, привлекаемые к работе с этими веществами, должны проходить периодические медицинские осмотры, при которых особое внимание следует обращать на состояние печени, почек, органов дыхания и кожных покровов. .

Назад

Гуннар Нордберг

Возникновение и использование

Железо занимает второе место среди металлов и четвертое среди элементов, уступая только кислороду, кремнию и алюминию. Наиболее распространенными железными рудами являются: гематит или красная железная руда (Fe₂O₃), который на 70% состоит из железа; лимонит или бурая железная руда (FeO(OH)·nH₂О), содержащий 42% железа; магнетит, или магнитная железная руда (Fe₃O₄), который имеет высокое содержание железа; сидерит или шпатовая железная руда ( FeCO₃); пирит (FeS₂), наиболее распространенный сульфидный минерал; и пирротин, или магнитный пирит (FeS). Железо используется в производстве чугунных и стальных отливок, а также в сплавах с другими металлами для получения сталей. Железо также используется для увеличения плотности растворов для бурения нефтяных скважин.

Сплавы и соединения

Железо само по себе не очень прочное, но его прочность значительно увеличивается, когда его сплавляют с углеродом и быстро охлаждают для получения стали. Его присутствие в стали объясняет ее важность как промышленного металла. Определенные характеристики стали, то есть, является ли она мягкой, мягкой, средней или твердой, в значительной степени определяются содержанием углерода, которое может варьироваться от 0.10 до 1.15%. Около 20 других элементов используются в различных сочетаниях и пропорциях при производстве стальных сплавов с самыми разными качествами — твердостью, пластичностью, коррозионной стойкостью и т. д. Наиболее важными из них являются марганец (ферромарганец и шпигелейзен), кремний (ферросилиций) и хром, о котором речь пойдет ниже.

Наиболее важными промышленными соединениями железа являются оксиды и карбонаты, которые составляют основные руды, из которых получают металл. Меньшее промышленное значение имеют цианиды, нитриды, нитраты, фосфиды, фосфаты и карбонил железа.

опасности

Промышленные опасности возникают при добыче, транспортировке и обогащении руд, при производстве и использовании металлов и сплавов на металлургических и литейных заводах, при производстве и использовании некоторых соединений. Вдыхание железной пыли или паров происходит при добыче железной руды; дуговая сварка; шлифовка, полировка и обработка металлов; и в масштабировании котла. При вдыхании железо вызывает местное раздражение легких и желудочно-кишечного тракта. В сообщениях указывается, что длительное воздействие смеси железа и другой металлической пыли может ухудшить функцию легких.

Несчастные случаи могут произойти во время добычи, транспортировки и подготовки руд из-за тяжелого оборудования для резки, транспортировки, дробления и просеивания, которое используется для этой цели. Травмы также могут возникнуть в результате обращения со взрывчатыми веществами, используемыми при добыче полезных ископаемых.

Вдыхание пыли, содержащей кремнезем или оксид железа, может привести к пневмокониозу, однако однозначных выводов о роли частиц оксида железа в развитии рака легких у человека нет. На основании экспериментов на животных предполагается, что пыль оксида железа может служить «коканцерогенным» веществом, тем самым усиливая развитие рака при одновременном воздействии канцерогенных веществ.

Исследования смертности добытчиков гематита показали повышенный риск рака легких, как правило, среди курильщиков в нескольких горнодобывающих районах, таких как Камберленд, Лотарингия, Кируна и Кривой Рог. Эпидемиологические исследования рабочих чугунолитейных и сталелитейных заводов обычно отмечают повышение риска рака легких в 1.5–2.5 раза. Международное агентство по изучению рака (IARC) классифицирует литье чугуна и стали как канцерогенный процесс для человека. Конкретные химические агенты (например, многоядерные ароматические углеводороды, диоксид кремния, пары металлов) не были идентифицированы. Сообщалось также о росте заболеваемости раком легких, но менее значительно, среди шлифовщиков металлов. Выводы о раке легких у сварщиков противоречивы.

В экспериментальных исследованиях не было обнаружено, что оксид железа является канцерогенным; однако опыты с гематитом не проводились. Предполагается, что наличие радона в атмосфере гематитовых рудников является важным канцерогенным фактором.

Серьезные аварии могут произойти при обработке железа. При работе с расплавленным металлом возможны ожоги, как описано в других разделах настоящего руководства. Энциклопедия. Мелкоизмельченный свежевосстановленный порошок железа пирофорен и воспламеняется на воздухе при нормальной температуре. Возникли пожары и взрывы пыли в воздуховодах и сепараторах пылеулавливающих установок, связанных со шлифовальными и полировальными кругами и отделочными лентами, когда искры от процесса шлифования воспламенили мелкую стальную пыль в пылеулавливающей установке.

Опасные свойства остальных соединений железа обычно обусловлены радикалом, с которым связано железо. Таким образом арсенат железа (FeAsO₄) и расширение железистый арсенит (FeAsO₃· Fe₂O₃) обладают ядовитыми свойствами соединений мышьяка. Железо карбонил (FeCO₅) является одним из наиболее опасных карбонилов металлов, обладающих как токсичными, так и огнеопасными свойствами. Карбонилы обсуждаются более подробно в других разделах этой главы.

Сульфид железа (FeS), помимо того, что он встречается в природе в виде пирита, иногда непреднамеренно образуется при обработке материалов, содержащих серу, в чугунных и стальных емкостях, например, на нефтеперерабатывающих заводах. Если завод открыт и месторождение сульфида железа находится на воздухе, его экзотермическое окисление может привести к повышению температуры месторождения до температуры воспламенения газов и паров в непосредственной близости. На такие отложения следует направлять тонкую струю воды до тех пор, пока горючие пары не будут удалены путем продувки. Аналогичные проблемы могут возникнуть в пиритных рудниках, где температура воздуха повышается из-за непрерывного медленного окисления руды.

Меры безопасности и охраны здоровья

Меры предосторожности для предотвращения механических аварий включают ограждение и дистанционное управление машинами, проектирование завода (которое в современном сталеплавильном производстве включает компьютеризированное управление) и обучение рабочих технике безопасности.

Опасности, исходящей от токсичных и легковоспламеняющихся газов, паров и пыли, противостоят местная вытяжка и общая вентиляция в сочетании с различными формами дистанционного управления. Должна быть обеспечена защитная одежда и средства защиты глаз для защиты рабочего от воздействия горячих и агрессивных веществ, а также тепла.

Особенно важно, чтобы воздуховоды на шлифовально-полировальных станках и на отделочных лентах обслуживались через равные промежутки времени для поддержания эффективности вытяжной вентиляции, а также для снижения риска взрыва.

Ферросплавы

Ферросплав представляет собой сплав железа с элементом, отличным от углерода. Эти металлические смеси используются в качестве средства для введения определенных элементов в производство стали для производства сталей с определенными свойствами. Элемент может сплавляться со сталью в растворе или нейтрализовать вредные примеси.

Сплавы обладают уникальными свойствами, зависящими от концентрации их элементов. Эти свойства напрямую зависят от концентрации отдельных компонентов и частично зависят от присутствия следовых количеств других элементов. Хотя биологический эффект каждого элемента в сплаве можно использовать в качестве ориентира, существует достаточно доказательств модификации действия смеси элементов, чтобы гарантировать крайнюю осторожность при принятии важных решений, основанных на экстраполяции эффекта от одного элемента.

Ферросплавы представляют собой широкий и разнообразный список сплавов с множеством различных смесей в каждом классе сплавов. Торговля обычно ограничивает количество типов ферросплавов, доступных в одном классе, но металлургические разработки могут привести к частым добавлениям или изменениям. Вот некоторые из наиболее распространенных ферросплавов:

• ферробор - 16.2% бора

• феррохром - от 60 до 70% хрома, который также может содержать кремний и марганец.

• ферромарганец - от 78 до 90% марганца; от 1.25 до 7% кремния

• ферромолибден - молибден от 55 до 75 %; 1.5% кремния

• феррофосфор - от 18 до 25% фосфора

• ферросилиций - от 5 до 90% кремнезема

• ферротитан - от 14 до 45 % титана; от 4 до 13% кремния

• ферровольфрам - от 70 до 80% вольфрама

• феррованадий - 30-40% ванадия; 13% кремния; 1.5% алюминия.

опасности

Хотя некоторые ферросплавы имеют неметаллургическое применение, основные источники опасного воздействия возникают при производстве этих сплавов и при их использовании в производстве стали. Некоторые ферросплавы производятся и используются в виде мелких частиц; переносимая по воздуху пыль представляет собой потенциальную опасность токсичности, а также пожаро- и взрывоопасность. Кроме того, профессиональное воздействие паров некоторых сплавов связано с серьезными проблемами со здоровьем.

Ферробор. Воздушная пыль, образующаяся при очистке этого сплава, может вызывать раздражение носа и горла, что, возможно, связано с наличием на поверхности сплава пленки оксида бора. Некоторые исследования на животных (собаки, подвергшиеся воздействию атмосферного ферробора с концентрацией 57 мг/м³ в течение 23 недель) побочных эффектов не обнаружено.

Феррохром. Одно исследование, проведенное в Норвегии по общей смертности и заболеваемости раком среди рабочих, производящих феррохром, показало повышенную заболеваемость раком легких в причинно-следственной связи с воздействием шестивалентного хрома вблизи печей. У нескольких рабочих также была обнаружена перфорация носовой перегородки. В другом исследовании сделан вывод о том, что повышенная смертность от рака легких среди рабочих сталелитейной промышленности связана с воздействием полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) при производстве феррохрома. Еще одно исследование, изучающее связь между профессиональным воздействием дыма и раком легких, показало, что у рабочих, занимающихся производством феррохрома, было повышенное количество случаев рака легких и простаты.

Ферромарганец может быть получен путем восстановления марганцевых руд в электрической печи коксом с добавлением доломита и известняка в качестве флюса. При транспортировке, хранении, сортировке и дроблении руд образуется мараганцевая пыль в концентрациях, которые могут быть опасны. Патологические эффекты, возникающие в результате воздействия пыли, как руды, так и сплава, практически неотличимы от описанных в статье «Марганец». в этой главе. Наблюдаются как острые, так и хронические интоксикации. Ферромарганцевые сплавы, содержащие очень большое количество марганца, реагируют с влагой с образованием карбид марганца, который при соединении с влагой выделяет водород, создавая пожаро- и взрывоопасность.

Ферросилиций производство может привести к образованию как аэрозолей, так и пыли ферросилиция. Исследования на животных показывают, что пыль ферросилиция может вызывать утолщение альвеолярных стенок с редким исчезновением альвеолярной структуры. Сырье, используемое в производстве сплавов, также может содержать свободный кремнезем, хотя и в относительно низких концентрациях. Существуют некоторые разногласия относительно того, может ли классический силикоз представлять потенциальную опасность при производстве ферросилиция. Однако нет сомнений в том, что хроническое заболевание легких, независимо от его классификации, может быть результатом чрезмерного воздействия пыли или аэрозолей, встречающихся на заводах по производству ферросилиция.

феррованадия. Загрязнение атмосферы пылью и парами также представляет опасность при производстве феррованадия. В нормальных условиях аэрозоли не вызывают острой интоксикации, но могут вызвать бронхит и легочный интерстициальный пролиферативный процесс. Сообщалось, что ванадий в сплаве феррованадия значительно более токсичен, чем свободный ванадий, в результате его большей растворимости в биологических жидкостях.

Освинцованная сталь используется для автомобильной листовой стали с целью повышения пластичности. Он содержит примерно 0.35% свинца. Всякий раз, когда освинцованная сталь подвергается воздействию высокой температуры, например, при сварке, всегда существует опасность образования свинцовых паров.

Меры безопасности и охраны здоровья

Контроль дыма, пыли и аэрозолей при производстве и использовании ферросплавов имеет важное значение. При транспортировке и обработке руд и сплавов требуется хороший контроль запыленности. Рудные отвалы следует увлажнять, чтобы уменьшить пылеобразование. В дополнение к этим основным мерам по борьбе с пылью необходимы особые меры предосторожности при обращении с конкретными ферросплавами.

Ферросилиций реагирует с влагой с образованием фосфина и арсина; следовательно, этот материал нельзя грузить во влажную погоду, и следует принимать особые меры предосторожности, чтобы гарантировать, что он останется сухим во время хранения и транспортировки. Всякий раз, когда ферросилиций отгружается или обрабатывается в количествах любой важности, должны быть размещены уведомления, предупреждающие рабочих об опасности, и должны проводиться процедуры обнаружения и анализа с частыми интервалами для проверки наличия фосфина и арсина в воздухе. Для защиты органов дыхания требуется хороший контроль пыли и аэрозолей. На случай чрезвычайных ситуаций должно быть в наличии подходящее респираторное защитное оборудование.

Рабочие, занятые производством и использованием ферросплавов, должны находиться под тщательным медицинским наблюдением. Их рабочая среда должна контролироваться постоянно или периодически, в зависимости от степени риска. Токсическое воздействие различных ферросплавов значительно отличается от воздействия чистых металлов, что требует более интенсивного медицинского наблюдения до тех пор, пока не будет получено больше данных. Там, где ферросплавы образуют пыль, пары и аэрозоли, рабочие должны проходить периодическое рентгенологическое обследование органов грудной клетки для раннего выявления респираторных изменений. Также может потребоваться тестирование функции легких и мониторинг концентрации металлов в крови и/или моче подвергшихся воздействию рабочих.

Назад

Гуннар Нордберг

Медь (Cu) податлива и пластична, чрезвычайно хорошо проводит тепло и электричество, и ее функциональные возможности очень мало изменяются под воздействием сухого воздуха. Во влажной атмосфере, содержащей углекислый газ, он покрывается зеленым карбонатом. Медь является важным элементом в метаболизме человека.

Возникновение и использование

Медь встречается главным образом в виде минеральных соединений, в которых ⁶³Cu составляет 69.1% и ⁶⁵Cu, 30.9% элемента. Медь широко распространена на всех континентах и ​​присутствует в большинстве живых организмов. Хотя были обнаружены некоторые природные месторождения металлической меди, обычно она добывается либо в виде сульфидных руд, включая ковеллит (CuS), халькозин (Cu₂S), халькопирит (CuFeS₂) и борнит (Cu₃ФеС₃); или в виде оксидов, включая малахит (Cu₂CO₃(ОЙ)₂); хризоколла
(CuSiO₃· 2H₂O) и халькантит (CuSO₄· 5H₂O).

Благодаря своим электрическим свойствам более 75 % производимой меди используется в электротехнической промышленности. Другие области применения меди включают водопроводные трубы, кровельные материалы, кухонную утварь, химическое и фармацевтическое оборудование, а также производство медных сплавов. Металлическая медь также используется в качестве пигмента и в качестве осадителя селена.

Сплавы и соединения

Наиболее широко используемыми цветными медными сплавами являются сплавы меди и цинка (латунь), олова (бронза), никеля (монель-металл), алюминия, золота, свинца, кадмия, хрома, бериллия, кремния или фосфора.

Сульфат меди используется как альгицид и моллюскоцид в воде; с известью, как фунгицид для растений; как морилка; в гальванике; как пенный флотоагент для разделения сульфидно-цинковой руды; и как средство для дубления кожи и консервации шкур. Медный купорос, нейтрализованный гашеной известью, известный как бордоская смесь, используется для профилактики милдью на виноградниках.

Оксид меди использовался в качестве компонента краски для днищ кораблей и в качестве пигмента в стекле, керамике, эмалях, глазури для фарфора и искусственных драгоценных камнях. Он также используется в производстве искусственного шелка и других соединений меди, а также в качестве средства для полировки оптического стекла и растворителя для руд хромового железа. Оксид меди является компонентом флюса в металлургии меди, пиротехнических составов, сварочных флюсов для бронзы и сельскохозяйственных продуктов, таких как инсектициды и фунгициды. Черная окись меди используется для исправления почв с дефицитом меди и в качестве кормовой добавки.

Хроматы меди пигменты, катализаторы жидкофазного гидрирования и фунгициды для картофеля. Раствор гидроксида меди в избытке аммиака является растворителем целлюлозы, используемой при производстве искусственного шелка (вискозы). Гидроксид меди используется в производстве аккумуляторных электродов, а также для обработки и окрашивания бумаги. Это также пигмент, кормовая добавка, протрава при окрашивании и ингредиент фунгицидов и инсектицидов.

опасности

Аминовые комплексы хлората меди, дитионата меди, азида меди и ацетилида меди взрывоопасны, но не представляют опасности для промышленности или здравоохранения. Было обнаружено, что ацетилид меди является причиной взрывов на ацетиленовых заводах и стал причиной отказа от использования меди при строительстве таких заводов. Фрагменты металлической меди или медных сплавов, которые попадают в глаз, состояние, известное как халькоз, может привести к увеиту, абсцессу и потере глаза. Рабочие, обрабатывающие виноградники бордоской жидкостью, могут страдать от легочных поражений (иногда называемых «легкие опрыскивателя виноградников») и печеночных гранулем, содержащих медь.

Случайное проглатывание растворимых солей меди, как правило, безвредно, поскольку вызванная рвота избавляет пациента от большей части меди. Возможность индуцированной медью токсичности может возникнуть в следующих ситуациях:

• Пероральное введение солей меди иногда используется в терапевтических целях, особенно в Индии.

• Было показано, что медь, растворенная в проволоке, используемой в некоторых внутриматочных противозачаточных средствах, системно всасывается.

• Значительная часть меди, растворенной в трубках, обычно используемых в оборудовании для гемодиализа, может оставаться в организме пациента и может привести к значительному увеличению содержания меди в печени.

• Медь, нередко добавляемая в корма для скота и птицы, концентрируется в печени этих животных и может значительно увеличить потребление элемента при употреблении в пищу печени. Медь также добавляется в больших количествах по сравнению с нормальным потреблением пищи человеком в ряд кормов для домашних животных, которые иногда потребляются людьми. Навоз от животных с добавками меди в рацион может привести к чрезмерному количеству меди в овощах и фуражном зерне, выращенном на почве, обработанной этим навозом.

Острая токсичность

Хотя некоторые химические справочники содержат утверждения о том, что растворимые соли меди ядовиты, на практике это верно только в том случае, если такие растворы используются с ошибочными или суицидальными намерениями или в качестве местного лечения обширных обожженных участков. Когда сульфат меди, известный как медный купорос или медный купорос, попадает внутрь в количестве грамма, он вызывает тошноту, рвоту, диарею, потливость, внутрисосудистый гемолиз и возможную почечную недостаточность; редко возможны судороги, кома и смерть. Употребление газированной воды или цитрусовых соков, которые контактировали с медными сосудами, трубами, трубками или клапанами, может вызвать раздражение желудочно-кишечного тракта, которое редко бывает серьезным. Такие напитки достаточно кислые, чтобы растворить раздражающие уровни меди. Есть сообщения о язвах роговицы и раздражении кожи, но о небольшой другой токсичности у рабочего медного рудника, который упал в электролитическую ванну, но причиной могла быть кислотность, а не медь. В некоторых случаях, когда соли меди применялись для лечения ожогов, наблюдались высокие концентрации меди в сыворотке крови и токсические проявления.

Вдыхание пыли, паров и туманов солей меди может вызвать заложенность носа и слизистых оболочек и изъязвление с перфорацией перегородки носа. Пары от нагревания металлической меди могут вызвать лихорадку, тошноту, желудочные боли и диарею.

Хроническая токсичность

Хронические токсические эффекты на человека, связанные с медью, по-видимому, обнаруживаются только у лиц, которые унаследовали определенную пару аномальных аутосомно-рецессивных генов и у которых, как следствие, развивается гепатолентикулярная дегенерация (болезнь Вильсона). Это редкое явление. Большинство ежедневных рационов человека содержат от 2 до 5 мг меди, почти ничего из которой не сохраняется. Содержание меди в организме взрослого человека довольно постоянно и составляет от 100 до 150 мг. У нормальных людей (без болезни Вильсона) почти вся медь присутствует в виде неотъемлемого и функционального фрагмента одного из примерно дюжины белков и ферментных систем, включая, например, цитохромоксидазу, дофа-оксидазу и сывороточный церулоплазмин.

Десятикратное и более увеличение суточного потребления меди может произойти у людей, которые едят большое количество устриц (и других моллюсков), печени, грибов, орехов и шоколада — все они богаты медью; или у шахтеров, которые могут работать и принимать пищу в течение 20 лет и более в атмосфере, содержащей от 1 до 2% пыли медных руд. Тем не менее доказательства первичной хронической интоксикации медью (четко определяемые по наблюдениям за пациентами с наследственным хроническим медным токсикозом — болезнью Вильсона — как дисфункция и структурные повреждения печени, центральной нервной системы, почек, костей и глаз) никогда не были обнаружены ни у одного человека. кроме больных болезнью Вильсона. Однако избыточные отложения меди, обнаруживаемые в печени пациентов с первичным билиарным циррозом, холестазом и индийским детским циррозом, могут быть одним из факторов, способствующих тяжести заболевания печени, характерного для этих состояний.

Меры безопасности и охраны здоровья

Рабочие, подвергающиеся воздействию медной пыли или тумана, должны быть обеспечены соответствующей защитной одеждой для предотвращения повторного или длительного контакта с кожей. Там, где условия запыленности невозможно контролировать в достаточной степени, необходимы соответствующие респираторы и средства защиты глаз. Ведение домашнего хозяйства и обеспечение надлежащих санитарно-гигиенических условий имеют важное значение, поскольку прием пищи, питье и курение на рабочем месте должны быть запрещены. В шахтах, где есть водорастворимые руды, такие как халькантит, рабочие должны особенно тщательно мыть руки водой перед едой.

Предотвращение лихорадки паров металлов заключается в поддержании воздействия ниже уровня концентрации, который в настоящее время считается удовлетворительным для работы с медью в промышленности. Использование местной вытяжной вентиляции (ЛВВ) является необходимой мерой для сбора паров меди у источника.

Людям с болезнью Вильсона следует избегать работы в медной промышленности. Концентрация церулоплазмина в сыворотке является скринингом этого состояния, поскольку у здоровых людей его уровни колеблются от 20 до 50 мг/100 смXNUMX.³ этого белка меди, тогда как 97% пациентов с болезнью Вильсона имеют менее 20 мг/100 см³. Это относительно дорогая процедура для широкомасштабных программ скрининга.

Назад

Гуннар Нордберг

Возникновение и использование

Элементарный хром (Cr) не встречается в природе в свободном виде, и единственной важной рудой является шпинельная руда, хромит или хромистый железняк, представляющий собой хромит железа (FeOCr).₂O₃), широко распространены на земной поверхности. Помимо хромовой кислоты, эта руда содержит переменные количества других веществ. Только руды или концентраты, содержащие более 40% оксида хрома (Cr₂O₃) используются в коммерческих целях, а странами, имеющими наиболее подходящие месторождения, являются Российская Федерация, Южная Африка, Зимбабве, Турция, Филиппины и Индия. Основными потребителями хромитов являются США, Российская Федерация, Германия, Япония, Франция и Великобритания.

Хромит можно добывать как из подземных, так и из открытых рудников. Руда корковая и при необходимости обогащается.

Наиболее широко чистый хром используется для гальванического покрытия широкого спектра оборудования, такого как автомобильные детали и электрооборудование. Хром широко используется для легирования с железом и никелем для получения нержавеющей стали, а также с никелем, титаном, ниобием, кобальтом, медью и другими металлами для образования сплавов специального назначения.

Соединения хрома

Хром образует ряд соединений в различных степенях окисления. Наиболее важны состояния II (хромовые), III (хромовые) и VI (хроматные); состояние II является основным, состояние III является амфотерным, а состояние VI является кислым. Коммерческие применения в основном касаются соединений в состоянии VI, с некоторым интересом к соединениям хрома в состоянии III.

Хромовое состояние (Cr^II) нестабилен и легко окисляется до хромового состояния ( Cr^III). Эта нестабильность ограничивает использование соединений хрома. Соединения хрома очень стабильны и образуют множество соединений, имеющих коммерческое применение, основными из которых являются оксид хрома и основной сульфат хрома.

Хром в степени окисления +6 (Cr^VI) имеет наибольшее промышленное применение благодаря своим кислотным и окислительным свойствам, а также способности образовывать ярко окрашенные и нерастворимые соли. Наиболее важные соединения, содержащие хром в Cr^VI состояние дихромат натрия, дихромат калия и триоксид хрома. Большинство других хроматных соединений производятся промышленным способом с использованием дихромата в качестве источника Cr.^VI.

Производство

Моно- и дихромат натрия являются исходными материалами, из которых производится большинство соединений хрома. Хромат и бихромат натрия получают непосредственно из хромовой руды. Хромовая руда дробится, сушится и измельчается; добавляется кальцинированная сода, а также может быть добавлена ​​известь или выщелоченный огарок. После тщательного перемешивания смесь обжигают во вращающейся печи при оптимальной температуре около 1,100°С; окислительная атмосфера необходима для превращения хрома в Cr^VI государство. Расплав из печи охлаждают и выщелачивают, а хромат или дихромат натрия выделяют из раствора обычными способами.

Chromium^III соединений

Технически, оксид хрома (Cr,₂O₃или оксид хрома), получают восстановлением дихромата натрия древесным углем или серой. Восстановление серой обычно применяется, когда оксид хрома используется в качестве пигмента. Для металлургических целей обычно используется углеродное восстановление.

Коммерческий материал обычно представляет собой основной сульфат хрома [Cr (OH) (H₂O)₅]ТАК₄, который получают из бихромата натрия восстановлением углеводом в присутствии серной кислоты; реакция сильно экзотермическая. Альтернативно, восстановление диоксидом серы раствора дихромата натрия даст основной сульфат хрома. Он используется при дублении кожи, а материал продается на основе Cr.₂O₃ содержание, которое колеблется от 20.5 до 25%.

Chromium^VI соединений

Дихромат натрия можно превратить в безводную соль. Это отправная точка для получения соединений хрома.

Триоксид хрома or ангидрид хрома (иногда называемая «хромовой кислотой», хотя настоящую хромовую кислоту нельзя выделить из раствора) образуется при обработке концентрированного раствора дихромата сильным избытком серной кислоты. Это сильный окислитель, и раствор является основным компонентом хромирования.

Нерастворимые хроматы

Хроматы слабых оснований имеют ограниченную растворимость и более яркую окраску, чем оксиды; отсюда их использование в качестве пигментов. Они не всегда являются отдельными соединениями и могут содержать смеси других материалов для обеспечения правильного цвета пигмента. Их готовят добавлением бихромата натрия или калия к раствору соответствующей соли.

Хромат свинца триморфен; устойчивая моноклинная форма — оранжево-желтая, «хромовая желтая», а неустойчивая орто- мбическая форма — желтая, изоморфная сульфату свинца и стабилизированная им. Оранжево-красная тетрагональная форма аналогична и изоморфна молибдату свинца (VI) PbMoO.₄ и стабилизируется им. От этих свойств зависит универсальность хромата свинца как пигмента при производстве различных желто-оранжевых пигментов.

Пользы

Соединения, содержащие Cr^VI используются во многих промышленных операциях. Производство важных неорганических пигментов, таких как свинцовые хромы (которые сами по себе используются для получения хромовой зелени), молибдатные апельсины, хромат цинка и окись хрома зелени; консервация древесины; ингибирование коррозии; и цветные стекла и глазури. Основные сульфаты хрома широко используются для дубления.

Окрашивание текстиля, приготовление многих важных катализаторов, содержащих оксид хрома, и производство светочувствительных дихромированных коллоидов для использования в литографии также являются хорошо известными промышленными применениями хромсодержащих химических веществ.

Хромовая кислота используется не только для «декоративного» хромирования, но и для «жесткого» хромирования, где она наносится гораздо более толстыми слоями, что дает чрезвычайно твердую поверхность с низким коэффициентом трения.

Из-за сильного окислительного действия хроматов в кислых растворах существует множество промышленных применений, особенно с использованием органических материалов, таких как окисление тринитротолуола (ТНТ) с получением флороглюцина и окисление пиколина с получением никотиновой кислоты.

Оксид хрома также используется для производства чистого металлического хрома, пригодного для включения в жаропрочные жаропрочные сплавы, а также в качестве тугоплавкого оксида. Он может с успехом входить в состав ряда огнеупорных составов, например, в магнетит и магнетит-хроматные смеси.

опасности

Соединения с Cr^III степени окисления значительно менее опасны, чем Cr^VI соединения. Соединения Cr^III плохо всасываются из пищеварительной системы. Эти Кр^III соединения могут также соединяться с белками в поверхностных слоях кожи с образованием стабильных комплексов. Соединения Cr^III не вызывают изъязвления хрома и обычно не вызывают аллергический дерматит без предварительной сенсибилизации хромом^VI соединения.

В Кр^VI степени окисления соединения хрома легко всасываются как после приема внутрь, так и при вдыхании. Поглощение через неповрежденную кожу менее изучено. Раздражающее и разъедающее действие Cr^VI легко возникают после проникновения через слизистые оболочки, где они легко всасываются. Воздействие Cr на работе^VI соединения могут вызывать раздражение или коррозию кожи и слизистых оболочек, кожные аллергические реакции или изъязвления кожи.

Неблагоприятное воздействие соединений хрома обычно наблюдается среди рабочих на рабочих местах, где Cr^VI встречается, в частности, во время производства или использования. Последствия часто затрагивают кожу или дыхательную систему. Типичными производственными опасностями являются вдыхание пыли или паров, возникающих при производстве бихромата из хромитовой руды и производстве хроматов свинца и цинка, вдыхание туманов хромовой кислоты при гальванике или обработке поверхности металлов, а также контакт кожи с Cr.^VI соединения в производстве или использовании. Воздействие Cr^VI-содержащие пары могут также возникать при сварке нержавеющих сталей.

Язвы хрома. Такие поражения раньше были обычным явлением после связанного с работой воздействия Cr.^VI соединения. Язвы возникают в результате разъедающего действия Cr.^VI, который проникает в кожу через порезы или ссадины. Поражение обычно начинается с безболезненной папулы, обычно на кистях, предплечьях или ступнях, что приводит к изъязвлениям. Язва может проникать глубоко в мягкие ткани и достигать подлежащей кости. Заживление идет медленно, если язву не лечить на ранней стадии, и остаются атрофические рубцы. Сообщений о раке кожи после таких язв нет.

Дерматит. Кр^VI соединения могут вызывать как первичное раздражение кожи, так и сенсибилизацию. На предприятиях, производящих хроматы, у некоторых рабочих может появиться раздражение кожи, особенно на шее или запястьях, вскоре после начала работы с хроматами. В большинстве случаев это быстро проходит и не повторяется. Однако иногда может возникнуть необходимость порекомендовать сменить работу.

Многочисленные источники воздействия Cr^VI были перечислены (например, контакт с цементом, гипсом, кожей, графические работы, работа на спичечных фабриках, работа на кожевенных заводах и различные работы по металлу). Сообщалось также о случаях аллергии у рабочих, занимающихся мокрой наждачной бумагой кузовов автомобилей. Пораженные субъекты положительно реагируют на патч-тест с 0.5% дихроматом. У некоторых пострадавших субъектов была только эритема или рассеянные папулы, а у других поражения напоминали дисгидротический помфоликс; нуммулярная экзема может привести к неправильной диагностике истинных случаев профессионального дерматита.

Было показано, что Cr^VI проникает в кожу через потовые железы и восстанавливается до Cr^III в кориуме. Показано, что Cr^III затем вступает в реакцию с белком, образуя комплекс антиген-антитело. Это объясняет локализацию поражений вокруг потовых желез и то, почему очень небольшие количества дихромата могут вызывать сенсибилизацию. Хронический характер дерматита может быть связан с тем, что комплекс антиген-антитело удаляется медленнее, чем это было бы в случае, если бы реакция происходила в эпидермисе.

Острые респираторные эффекты. Вдыхание пыли или тумана, содержащего Cr^VI раздражает слизистые оболочки. При высоких концентрациях такой пыли документально подтверждены чихание, ринорея, поражение носовой перегородки и покраснение горла. Сообщалось также о сенсибилизации, приводящей к типичным астматическим приступам, которые могут повториться при последующем воздействии. При воздействии в течение нескольких дней тумана хромовой кислоты в концентрации от 20 до 30 мг/м³, после воздействия также сообщалось о кашле, головной боли, одышке и боли за грудиной. Возникновение бронхоспазма у человека, работающего с хроматами, должно свидетельствовать о химическом раздражении легких. Лечение только симптоматическое.

Изъязвления носовой перегородки. В предыдущие годы, когда уровни воздействия Cr^VI соединения могут быть высокими, у подвергшихся воздействию рабочих часто наблюдались изъязвления носовой перегородки. Этот неблагоприятный эффект является результатом отложения Cr^VI-содержащие частицы или капельки тумана на носовой перегородке, что приводит к изъязвлению хрящевой части с последующей, во многих случаях, перфорацией в месте изъязвления. Частое ковыряние в носу может усилить образование перфорации. Слизистая оболочка, покрывающая нижнюю переднюю часть перегородки, известная как зона Киссельбаха и Литтла, относительно лишена сосудов и плотно сращена с нижележащим хрящом. Корки, содержащие некротические остатки хрящей перегородки, продолжают формироваться, и в течение недели или двух перегородка перфорируется. Периферия изъязвления остается активной до нескольких месяцев, в течение которых перфорация может увеличиваться в размерах. Он заживает путем образования сосудистой рубцовой ткани. Обоняние почти никогда не нарушается. Во время активной фазы неприятными симптомами могут быть ринорея и носовое кровотечение. При полном заживлении симптомы проявляются редко, и многие люди не подозревают о перфорации перегородки.

Эффекты в других органах. Сообщалось о некрозе почек, начиная с канальцевого некроза, оставляя клубочки неповрежденными. Также сообщалось о диффузном некрозе печени и последующей потере архитектуры. Вскоре после начала века появилось несколько сообщений о проглатывании человеком Cr.^VI соединения, приводящие к большим желудочно-кишечным кровотечениям из-за изъязвлений слизистой оболочки кишечника. Иногда такие кровотечения приводили к сердечно-сосудистому шоку как возможное осложнение. Если пациент выживает, может возникнуть канальцевый некроз почек или некроз печени.

Канцерогенные эффекты. Увеличение заболеваемости раком легких среди рабочих, занятых в производстве и использовании Cr.^VI о соединениях сообщалось в большом количестве исследований, проведенных во Франции, Германии, Италии, Японии, Норвегии, Соединенных Штатах и ​​Соединенном Королевстве. Хроматы цинка и кальция, по-видимому, относятся к числу наиболее сильнодействующих канцерогенных хроматов, а также к наиболее сильнодействующим канцерогенам для человека. Сообщалось также о повышенной заболеваемости раком легких среди субъектов, подвергшихся воздействию хроматов свинца и паров триоксидов хрома. Сильное воздействие Cr^VI соединения привели к очень высокой заболеваемости раком легких у подвергшихся воздействию рабочих через 15 или более лет после первого воздействия, о чем сообщалось как в когортных исследованиях, так и в отчетах о случаях заболевания.

Таким образом, хорошо известно, что увеличение заболеваемости раком легких у рабочих, занятых в производстве хромата цинка и производстве моно- и дихроматов из хромитовой руды, является долгосрочным эффектом тяжелого воздействия Cr на рабочем месте.^VI соединения. В некоторых когортных исследованиях сообщалось об измерении уровней воздействия среди подвергавшихся воздействию когорт. Кроме того, небольшое количество исследований показало, что воздействие дыма, образующегося при сварке стали, легированной хромом, может привести к повышению заболеваемости раком легких среди этих сварщиков.

Не существует твердо установленного «безопасного» уровня воздействия. Однако большинство сообщений об ассоциации между Cr^VI воздействие и рак органов дыхания, а также уровни воздействия сообщают об уровнях в воздухе, превышающих 50 мг Cr^VI/m³ воздуха.

Симптомы, признаки, течение, рентгенологическая картина, метод диагностики и прогноз рака легкого, возникающего в результате воздействия хроматов, ничем не отличаются от рака легкого, вызванного другими причинами. Установлено, что опухоли чаще возникают на периферии бронхиального дерева. Опухоли могут быть всех гистологических типов, но большинство опухолей представляют собой анапластические овсяноклеточные опухоли. Водорастворимый, кислоторастворимый и водонерастворимый хром в различных количествах содержится в тканях легких рабочих-хроматиков.

Хотя это не было точно установлено, некоторые исследования показали, что воздействие хроматов может привести к повышенному риску развития рака в носовых пазухах и пищеварительном тракте. Исследования, которые указывают на избыточный рак пищеварительного тракта, представляют собой отчеты о случаях из 1930-х годов или когортные исследования, отражающие воздействие на более высоких уровнях, чем обычно встречаются сегодня.

Меры безопасности и охраны здоровья

С технической стороны предотвращение воздействия хрома зависит от надлежащего проектирования процессов, включая адекватную вытяжную вентиляцию и подавление пыли или тумана, содержащего хром в шестивалентном состоянии. Также необходимы встроенные меры контроля, требующие минимально возможных действий со стороны операторов процесса или обслуживающего персонала.

По возможности следует использовать влажные методы очистки; на других объектах единственной приемлемой альтернативой является очистка пылесосом. Пролитые жидкости или твердые вещества должны быть удалены, чтобы предотвратить их рассеивание в виде переносимой по воздуху пыли. Концентрацию хромосодержащей пыли и паров в рабочей среде желательно измерять через равные промежутки времени путем индивидуального и районного отбора проб. В случае обнаружения неприемлемых уровней концентрации любым из этих методов следует идентифицировать и контролировать источники пыли или дыма. Пылезащитные маски, предпочтительно с эффективностью более 99 % в удержании частиц размером 0.5 мкм, следует носить в ситуациях, превышающих неопасные уровни, и может быть необходимо предоставить средства защиты органов дыхания с подачей воздуха для работ, которые считаются опасными. . Администрация должна обеспечить удаление отложений пыли и других поверхностных загрязнений путем промывки или всасывания до начала работ такого типа. Ежедневная стирка спецодежды может помочь избежать загрязнения кожи. Обычно рекомендуется защита рук и глаз, а также ремонт и замена всех средств индивидуальной защиты (СИЗ).

Медицинское наблюдение за рабочими за процессами, в которых Cr^VI соединений, которые могут встретиться, должно включать образование токсических и канцерогенных свойств как Cr^VI и Кр^III соединений, а также на различиях между двумя группами соединений. Характер опасности воздействия и последующего риска различных заболеваний (например, рака легких) следует сообщать при поступлении на работу, а также через регулярные промежутки времени во время работы. Следует подчеркнуть необходимость соблюдения высоких стандартов личной гигиены.

Всех неблагоприятных последствий воздействия хрома можно избежать. Хромовые язвы на коже можно предотвратить, устранив источники контакта и предотвратив повреждение кожи. Кожные порезы и ссадины, какими бы незначительными они ни были, следует немедленно очистить и обработать 10%-ной мазью с ЭДТА. Вместе с использованием часто обновляемой непроницаемой повязки это ускорит заживление любой язвы, которая может развиться. Хотя ЭДТА не хелатирует Cr^VI соединений при комнатной температуре, он уменьшает Cr^VI к Cr^III быстро, а избыток ЭДТА хелатирует Cr^III. Как прямое раздражающее, так и разъедающее действие Cr^VI соединения и образование белка/Cr^III Таким образом предотвращаются комплексы. После случайного проглатывания Cr^VI соединений, немедленное проглатывание аскорбиновой кислоты также может быстро снизить уровень Cr^VI.

Тщательное мытье кожи после контакта и осторожность во избежание трения и потоотделения важны для предотвращения и контроля первичного раздражения, вызванного хроматами. В предыдущие годы мазь, содержащая 10% натрия ЭДТА, регулярно наносили на носовую перегородку перед экспозицией. Это профилактическое лечение может помочь сохранить перегородку неповрежденной. Болезненность носа и раннее изъязвление также лечили регулярным применением этой мази, и заживление могло быть достигнуто без перфорации.

Результаты исследований показывают, что рабочие, подвергающиеся воздействию высоких концентраций Cr в воздухе^VI можно успешно контролировать, контролируя экскрецию хрома с мочой. Однако такие результаты не имеют никакого отношения к опасности кожной аллергии. На сегодняшний день при очень длительном латентном периоде Cr^VIсвязанный с раком легкого, вряд ли можно что-либо сказать об опасности рака на основании содержания Cr в моче.

Назад

Гуннар Нордберг

Возникновение и использование

Кадмий (Cd) имеет много химических и физических сходств с цинком и встречается вместе с цинком в природе. В минералах и рудах кадмий и цинк обычно имеют соотношение от 1:100 до 1:1,000.

Кадмий обладает высокой устойчивостью к коррозии и широко используется для гальванического покрытия других металлов, в основном стали и железа. Винты, гайки, замки и различные детали самолетов и автомобилей часто обрабатывают кадмием для защиты от коррозии. Однако в настоящее время только 8% всего рафинированного кадмия используется для гальваники и покрытий. Соединения кадмия (30% использования в развитых странах) используются в качестве пигментов и стабилизаторов в пластмассах, а также кадмий используется в некоторых сплавах (3%). Перезаряжаемые небольшие портативные кадмийсодержащие батареи, используемые, например, в мобильных телефонах, представляют собой быстро растущее использование кадмия (55% всего кадмия в промышленно развитых странах в 1994 г. использовалось в батареях).

Кадмий встречается в различных неорганических солях. Самое главное кадмия стеарат, который используется в качестве термостабилизатора в поливинилхлоридных (ПВХ) пластмассах. Сульфид кадмия и сульфоселенид кадмия используются в качестве желтых и красных пигментов в пластмассах и красках. Сульфид кадмия также используется в фото- и солнечных элементах. Хлорид кадмия действует как фунгицид, ингредиент гальванических ванн, краситель для пиротехники, добавка к раствору для лужения и протрава при крашении и печати на текстиле. Он также используется в производстве некоторых фотопленок и в производстве специальных зеркал и покрытий для электронных вакуумных ламп. Оксид кадмия является гальванопокрытием, исходным материалом для термостабилизаторов ПВХ и компонентом серебряных сплавов, люминофоров, полупроводников, стеклянных и керамических глазурей.

Кадмий может представлять опасность для окружающей среды, и многие страны приняли законодательные меры, направленные на сокращение использования и последующего распространения кадмия в окружающей среде.

Метаболизм и накопление

Желудочно-кишечная абсорбция проглоченного кадмия составляет от 2 до 6% в нормальных условиях. Лица с низкими запасами железа в организме, что отражается в низких концентрациях ферритина в сыворотке, могут иметь значительно более высокую абсорбцию кадмия, до 20% от данной дозы кадмия. Значительные количества кадмия могут также всасываться через легкие при вдыхании табачного дыма или при профессиональном воздействии атмосферной кадмиевой пыли. Легочная абсорбция вдыхаемой респирабельной пыли кадмия оценивается от 20 до 50%. После всасывания через желудочно-кишечный тракт или легкие кадмий транспортируется в печень, где инициируется выработка кадмий-связывающего низкомолекулярного белка металлотионеина.

Считается, что от 80 до 90% общего количества кадмия в организме связано с металлотионеином. Это предотвращает токсическое действие свободных ионов кадмия. Вполне вероятно, что небольшие количества металлотионеин-связанного кадмия постоянно покидают печень и транспортируются в почки через кровь. Металлотионеин со связанным с ним кадмием фильтруется через клубочки в первичную мочу. Подобно другим низкомолекулярным белкам и аминокислотам, комплекс металлотионеин-кадмий впоследствии реабсорбируется из первичной мочи в клетки проксимальных канальцев, где пищеварительные ферменты расщепляют поглощенные белки на более мелкие пептиды и аминокислоты. Свободные ионы кадмия в клетках образуются в результате деградации металлотионеина и инициируют новый синтез металлотионеина, связывая кадмий и тем самым защищая клетку от высокотоксичных свободных ионов кадмия. Считается, что дисфункция почек возникает при превышении способности канальцевых клеток продуцировать металлотионеин.

Почки и печень имеют самые высокие концентрации кадмия, вместе содержащие около 50% кадмия в организме. Концентрация кадмия в корковом веществе почек до того, как происходит вызванное кадмием повреждение почек, обычно примерно в 15 раз превышает его концентрацию в печени. Выведение кадмия происходит очень медленно. В результате этого кадмий накапливается в организме, его концентрация увеличивается с возрастом и продолжительностью воздействия. На основании концентрации в органах в разном возрасте биологический период полураспада кадмия у человека оценивается в диапазоне от 7 до 30 лет.

Острая токсичность

Вдыхание соединений кадмия в концентрациях выше 1 мг Cd/м³ в воздухе в течение 8 часов или в более высоких концентрациях в течение более коротких периодов времени может привести к химическому пневмониту и, в тяжелых случаях, к отеку легких. Симптомы обычно проявляются в течение 1–8 часов после воздействия. Они похожи на грипп и похожи на лихорадку металлического дыма. Более тяжелые симптомы химического пневмонита и отека легких могут иметь латентный период до 24 часов. Смерть может наступить через 4-7 дней. Воздействие кадмия в воздухе в концентрациях, превышающих 5 мг Cd/м³ чаще всего возникает при плавке, сварке или пайке сплавов кадмия. Употребление напитков, загрязненных кадмием в концентрациях, превышающих 15 мг Cd/л, вызывает симптомы пищевого отравления. Симптомами являются тошнота, рвота, боли в животе и иногда диарея. Источниками загрязнения пищевых продуктов могут быть кастрюли и сковороды с кадмийсодержащей глазурью и кадмиевые напайки, используемые в автоматах по продаже горячих и холодных напитков. У животных парентеральное введение кадмия в дозах, превышающих 2 мг Cd/кг массы тела, вызывает некроз семенников. О таком эффекте у людей не сообщалось.

Хроническая токсичность

Сообщалось о хроническом отравлении кадмием после длительного профессионального воздействия паров оксида кадмия, пыли оксида кадмия и стеаратов кадмия. Изменения, связанные с хроническим отравлением кадмием, могут быть локальными, в этом случае они затрагивают дыхательные пути, или могут быть системными, возникающими в результате всасывания кадмия. Системные изменения включают поражение почек с протеинурией и анемией. Заболевание легких в форме эмфиземы является основным симптомом при интенсивном воздействии кадмия в воздухе, тогда как дисфункция и повреждение почек являются наиболее заметными проявлениями после длительного воздействия более низких уровней кадмия в воздухе рабочего помещения или через продукты, загрязненные кадмием. Легкая гипохромная анемия часто встречается у рабочих, подвергающихся воздействию высоких концентраций кадмия. Это может быть связано как с повышенным разрушением эритроцитов, так и с дефицитом железа. Пожелтение шеек зубов и потеря обоняния (аносмия) также могут наблюдаться в случаях воздействия очень высоких концентраций кадмия.

Эмфизема легких считается возможным следствием длительного воздействия кадмия в воздухе в концентрациях, превышающих 0.1 мг Cd/мXNUMX.³. Сообщалось, что воздействие концентраций около 0.02 мг Cd/м³ течение более 20 лет может вызывать определенные легочные эффекты. Кадмий-индуцированная эмфизема легких может снижать работоспособность, быть причиной инвалидности и сокращения жизни. При длительном воздействии кадмия в низких концентрациях почки являются критическим органом (т. е. органом, поражаемым в первую очередь). Кадмий накапливается в корковом веществе почек. Ранее предполагалось, что концентрации, превышающие 200 мкг Cd/г сырого веса, вызывают канальцевую дисфункцию со снижением реабсорбции белков из мочи. Это вызывает канальцевую протеинурию с повышенной экскрецией низкомолекулярных белков, таких как
α,α-1-микроглобулин (белок HC), β-2-микроглобулин и ретинол-связывающий белок (RTB). Однако недавние исследования показывают, что повреждение канальцев может происходить при более низких уровнях кадмия в коре почек. По мере прогрессирования почечной дисфункции аминокислоты, глюкоза и минералы, такие как кальций и фосфор, также теряются с мочой. Повышенное выделение кальция и фосфора может нарушить костный метаболизм, а у работников, работающих с кадмием, часто возникают камни в почках. После длительного воздействия кадмия от среднего до высокого уровня могут также поражаться почечные клубочки, что приводит к снижению скорости клубочковой фильтрации. В тяжелых случаях может развиться уремия. Недавние исследования показали, что дисфункция клубочков необратима и зависит от дозы. Сообщалось об остеомаляции в случаях тяжелого хронического отравления кадмием.

В целях профилактики почечной дисфункции, проявляющейся β-2-микроглобулинурией, особенно если профессиональное воздействие паров и пыли кадмия может продолжаться в течение 25 лет (при 8-часовом рабочем дне и 225 рабочих днях в году), рекомендуется средняя концентрация вдыхаемого кадмия в рабочем помещении должна поддерживаться на уровне ниже 0.01 мг/м³.

Чрезмерное воздействие кадмия на население в целом происходило при употреблении зараженного риса и других пищевых продуктов и, возможно, питьевой воды. Болезнь итай-итаи, болезненный тип остеомаляции, с множественными переломами, появляющимися вместе с почечной дисфункцией, возникла в Японии в районах с высоким воздействием кадмия. Хотя патогенез болезни итаи-итаи все еще обсуждается, общепризнано, что кадмий является необходимым этиологическим фактором. Следует подчеркнуть, что вызванное кадмием поражение почек необратимо и может ухудшиться даже после прекращения воздействия.

Кадмий и рак

В нескольких эпидемиологических исследованиях на рабочих, подвергшихся воздействию кадмия, имеются убедительные доказательства зависимости доза-реакция и повышения смертности от рака легких. Интерпретация усложняется одновременным воздействием других металлов, которые известны или предположительно являются канцерогенами. Однако продолжающиеся наблюдения за рабочими, подвергавшимися воздействию кадмия, не дали доказательств увеличения смертности от рака предстательной железы, как первоначально предполагалось. IARC в 1993 году оценил риск развития рака в результате воздействия кадмия и пришел к выводу, что его следует рассматривать как канцероген для человека. С тех пор появились дополнительные эпидемиологические данные с несколько противоречивыми результатами, и поэтому возможная канцерогенность кадмия остается неясной. Тем не менее ясно, что кадмий обладает сильными канцерогенными свойствами в экспериментах на животных.

Меры безопасности и охраны здоровья

Кора почек является критическим органом при длительном воздействии кадмия через воздух или пищу. Критическая концентрация оценивается примерно в 200 мкг Cd/г сырого веса, но может быть ниже, как указано выше. Чтобы концентрация кадмия в коре почек оставалась ниже этого уровня даже после пожизненного облучения, средняя концентрация кадмия в воздухе рабочего помещения (8 часов в день) не должна превышать 0.01 мг Cd/мXNUMX.³.

Рабочие процессы и операции, которые могут привести к выбросу паров кадмия или пыли в атмосферу, должны быть разработаны таким образом, чтобы свести уровни концентрации к минимуму, и, если это возможно, должны быть ограждены и снабжены вытяжной вентиляцией. Когда невозможно обеспечить достаточную вентиляцию (например, во время сварки и резки), следует иметь при себе респираторы и брать пробы воздуха для определения концентрации кадмия. В зонах с опасностью разлетающихся частиц, брызг химикатов, лучистого тепла и т. д. (например, рядом с гальваническими емкостями и печами) рабочие должны носить соответствующие средства защиты, такие как средства защиты глаз, лица, рук и рук, а также непроницаемую одежду. Должны быть обеспечены надлежащие санитарно-технические помещения, и работников следует поощрять к мытью перед едой и тщательному мытью и переодеванию перед уходом с работы. Курение, прием пищи и питье в рабочих зонах должны быть запрещены. Табак, загрязненный кадмиевой пылью из рабочих помещений, может быть важным путем воздействия. Сигареты и трубочный табак нельзя носить в рабочем помещении. Загрязненный отработанный воздух должен фильтроваться, а лица, ответственные за пылеуловители и фильтры, при работе на оборудовании должны носить респираторы.

Во избежание чрезмерного накопления кадмия в почках следует регулярно проверять уровень кадмия в крови и моче. Уровни кадмия в крови в основном указывают на воздействие в течение последних нескольких месяцев, но его можно использовать для оценки нагрузки на организм через несколько лет после прекращения воздействия. Значение 100 нмоль Cd/л цельной крови является приблизительным критическим уровнем, если воздействие является регулярным в течение длительного времени. Показатели кадмия в моче можно использовать для оценки содержания кадмия в организме при условии, что не произошло повреждения почек. По оценкам ВОЗ, 10 нмоль/ммоль креатинина — это концентрация, ниже которой дисфункция почек не возникает. Однако недавние исследования показали, что дисфункция почек может возникнуть уже при уровне креатинина около 5 нмоль/ммоль.

Поскольку указанные уровни в крови и моче являются уровнями, при которых наблюдается действие кадмия на почки, рекомендуется применять меры контроля всякий раз, когда отдельные концентрации кадмия в моче и/или в крови превышают 50 нмоль/л цельной крови или
3 нмоль/ммоль креатинина соответственно. Медицинские осмотры перед приемом на работу должны проводиться для рабочих, которые будут подвергаться воздействию пыли или паров кадмия. Людям с респираторными или почечными заболеваниями следует избегать такой работы. Медицинский осмотр работников, подвергающихся воздействию кадмия, должен проводиться не реже одного раза в год. У рабочих, подвергающихся длительному воздействию кадмия, следует регулярно проводить количественные измерения ß-2-микроглобулина или других соответствующих низкомолекулярных белков в моче. Концентрация β-2-микроглобулина в моче в норме не должна превышать 34 мкг/ммоль креатинина.

Лечение отравления кадмием

Людей, проглотивших соли кадмия, следует вызвать рвоту или промыть желудок; лица, подвергшиеся острому вдыханию, должны быть удалены из зоны воздействия и, при необходимости, подвергнуты кислородной терапии. Специфического лечения хронического отравления кадмием не существует, и приходится полагаться на симптоматическое лечение. Как правило, введение хелатирующих агентов, таких как БАЛ и ЭДТА, противопоказано, поскольку они нефротоксичны в сочетании с кадмием.

Назад