Бериллиоз представляет собой системное заболевание, поражающее несколько органов, с наиболее выраженными и частыми легочными проявлениями. Это происходит при воздействии бериллия в форме его сплава или в одном из его различных химических соединений. Путь воздействия – вдыхание, заболевание может быть острым или хроническим. В настоящее время острое заболевание встречается крайне редко, и со времени первого широкого промышленного использования бериллия в 1940-х годах, когда были приняты меры промышленной гигиены для ограничения воздействия высоких доз, не было зарегистрировано ни одного случая. Продолжают поступать сообщения о хронической бериллиевой болезни.

Бериллий, сплавы и соединения

Бериллий, промышленное вещество, предположительно обладающее канцерогенным потенциалом, отличается легким весом, высокой прочностью на разрыв и коррозионной стойкостью. В таблице 1 приведены свойства бериллия и его соединений.

Таблица 1. Свойства бериллия и его соединений

¹ Фторид бериллия получают декомпенсацией при 900–950 °С бериллийфторида аммония. Его основное использование - производство металлического бериллия путем восстановления магнием.
² Хлорид бериллия получают путем пропускания хлора над смесью оксида бериллия и углерода.
³ Нитрат бериллия получают действием азотной кислоты на оксид бериллия. Используется как химический реагент и как отвердитель газовой оболочки.
⁴ Нитрид бериллия получают нагреванием порошка металлического бериллия в бескислородной атмосфере азота при температуре 700–1,400 °С. Он используется в атомно-энергетических реакциях, включая производство радиоактивного изотопа углерода углерод-14.
⁵ Гидрат сульфата бериллия получают путем обработки оплавленной руды концентрированной серной кислотой. Он используется в производстве металлического бериллия сульфатным способом.

Источники

Берилл (3BeO·Al₂O₃· 6 SiO₂) является основным коммерческим источником бериллия, наиболее распространенным из минералов, содержащих высокие концентрации оксида бериллия (от 10 до 13%). Основные источники берилла находятся в Аргентине, Бразилии, Индии, Зимбабве и Южно-Африканской Республике. В Соединенных Штатах берилл встречается в Колорадо, Южной Дакоте, Нью-Мексико и Юте. Бертрандит, бедная руда (от 0.1 до 3%) с содержанием растворимого в кислоте бериллия, сейчас добывается и перерабатывается в Юте.

Производство

Двумя наиболее важными методами извлечения бериллия из руды являются сульфатный и фторидный процессы.

В сульфатном процессе измельченный берилл плавится в дуговой печи при температуре 1,65°C и выливается в высокоскоростной поток воды, образуя фритту. После термической обработки фритта измельчается в шаровой мельнице и смешивается с концентрированной серной кислотой с образованием суспензии, которая распыляется в виде струи во вращающуюся сульфатную мельницу прямого нагрева. Бериллий, находящийся теперь в водорастворимой форме, выщелачивается из шлама, а гидроксид аммония добавляется к выщелачивающему раствору, который затем подается в кристаллизатор, где выкристаллизовываются аммонийные квасцы. К раствору добавляют хелатирующие агенты, чтобы удерживать железо и никель в растворе, затем добавляют гидроксид натрия, и образовавшийся таким образом бериллат натрия гидролизуют с образованием осадка гидроксида бериллия. Последний продукт может быть превращен во фторид бериллия для восстановления магнием до металлического бериллия или в хлорид бериллия для электролитического восстановления.

Во фторидном процессе (рис. 1) брикетированная смесь измельченной руды, кремнефторида натрия и кальцинированной соды спекается в печи с вращающимся подом. Спеченный материал измельчают, измельчают и выщелачивают. К полученному таким образом раствору фторида бериллия добавляют гидроксид натрия и фильтруют осадок гидроксида бериллия на ротационном фильтре. Металлический бериллий получают, как и в предыдущем процессе, восстановлением фторида бериллия магнием или электролизом хлорида бериллия.

Рисунок 1. Производство оксида бериллия фторидным процессом.

Пользы

Бериллий используется в сплавах с рядом металлов, включая сталь, никель, магний, цинк и алюминий, причем наиболее широко используется сплав бериллий-медь, правильно называемый «бронзой», который обладает высокой прочностью на растяжение и способностью к закалке. путем термической обработки. Бериллиевые бронзы используются в искробезопасных инструментах, деталях электрических переключателей, часовых пружинах, диафрагмах, прокладках, кулачках и втулках.

Одним из самых больших применений металла является замедлитель тепловых нейтронов в ядерных реакторах и отражатель для уменьшения утечки нейтронов из активной зоны реактора. В качестве источника нейтронов часто используется смешанный уран-бериллиевый источник. В качестве фольги бериллий используется в качестве оконного материала в рентгеновских трубках. Его легкость, высокий модуль упругости и термостойкость делают его привлекательным материалом для авиационной и аэрокосмической промышленности.

Оксид бериллия получают путем нагревания нитрата или гидроксида бериллия.

Он используется в производстве керамики, огнеупорных материалов и других соединений бериллия. Он использовался для производства люминофоров для люминесцентных ламп до тех пор, пока распространение бериллиевой болезни в промышленности не заставило его использовать для этой цели (в 1949 году в США).

опасности

Пожароопасность и опасность для здоровья связаны с процессами с участием бериллия. Мелкоизмельченный порошок бериллия будет гореть, причем степень горючести зависит от размера частиц. Возникли пожары на пылефильтровальных установках и при сварке вентиляционных каналов, в которых присутствовал мелкодисперсный бериллий.

Бериллий и его соединения являются высокотоксичными веществами. Бериллий может поражать все системы органов, хотя в первую очередь поражаются легкие. Бериллий вызывает системные заболевания при вдыхании и может широко распространяться по всему телу после всасывания из легких. Небольшое количество бериллия всасывается из желудочно-кишечного тракта. Бериллий может вызывать раздражение кожи, а его травматическое введение в подкожную клетчатку может вызвать местное раздражение и образование гранулем.

Патогенез

Бериллий во всех его формах, за исключением бериловой руды, связан с болезнями. Путь проникновения – ингаляционный, при остром заболевании наблюдается прямое токсическое действие как на слизистую носоглотки, так и всего трахеобронхиального дерева, вызывая отек и воспаление. В легких вызывает острый химический пневмонит. На данный момент основной формой токсичности бериллия является хроническая бериллиевая болезнь. Бериллий-специфический гиперчувствительность замедленного типа является основным путем хронического заболевания. Поступление бериллия в систему через легкие приводит к пролиферации специфических БК⁺ лимфоциты, при этом бериллий действует как специфический антиген либо сам по себе, либо в виде гаптена через путь рецептора интерлейкина-2 (IL2). Таким образом, индивидуальную восприимчивость к бериллию можно объяснить на основе индивидуального КД.⁺ отклик. Затем высвобождение лимфокинов из активированных лимфоцитов может привести к образованию гранулемы и привлечению макрофагов. Бериллий может транспортироваться вне легких, где он может вызвать образование гранулемы. Бериллий медленно высвобождается из разных мест и выводится почками. Это медленное высвобождение может происходить в течение 20–30 лет. Хронический характер и латентность заболевания, вероятно, можно объяснить феноменом медленного метаболизма и высвобождения. Иммунные механизмы, участвующие в патогенезе бериллиевой болезни, также допускают специфические подходы к диагностике, которые будут обсуждаться ниже.

гистопатология

Первичным патологическим признаком бериллиевой болезни является образование неказеозных гранулем в легких, лимфатических узлах и других местах. Гистопатологические исследования легких у больных с острым бериллиозом выявили неспецифическую картину острого и подострого бронхита и пневмонита. При хронической бериллиозной болезни имеют место лимфоцитарная инфильтрация интерстиция легкого различной степени и образование неказеозных гранулем (рис. 2).

Рис. 2. Легочная ткань больного хроническим бериллиозом

Видны как гранулемы, так и круглоклеточная инфильтрация.

Многие гранулемы располагаются в перибронхиолярных областях. Кроме того, могут быть гистиоциты, плазматические клетки и гигантские клетки с кальцинированными тельцами-включениями. Если речь идет исключительно о формировании гранулемы, долгосрочный прогноз лучше. Гистология легкого при хронической бериллиевой болезни неотличима от таковой при саркоидозе. Неказеозные гранулемы также обнаруживаются в лимфатических узлах, печени, селезенке, мышцах и коже.

Клинические проявления

Травмы кожи

Кислые соли бериллия вызывают аллергический контактный дерматит. Такие поражения могут быть эритематозными, папулезными или папуловезикулярными, обычно сопровождаются зудом и обнаруживаются на открытых участках тела. Обычно от первого контакта до возникновения дерматита проходит 2 недели, за исключением случаев сильного воздействия, когда реакция раздражения может быть немедленной. Эта задержка рассматривается как время, необходимое для развития гиперчувствительного состояния.

Случайная имплантация металлического бериллия или кристаллов растворимого соединения бериллия в ссадину, трещину на коже или под ногтем может вызвать уплотнение области с центральным нагноением. На таких участках также могут образовываться гранулемы.

Конъюнктивит и дерматит могут возникать по отдельности или вместе. В случаях конъюнктивита периорбитальный отек может быть тяжелым.

Острое заболевание

Бериллиозный назофарингит характеризуется отеком и гиперемией слизистых оболочек, очагами кровотечения, трещинами и изъязвлениями. Описана перфорация носовой перегородки. Удаление из зоны воздействия приводит к купированию этого воспалительного процесса в течение 3-6 недель.

Поражение трахеи и бронхиального дерева после воздействия более высоких концентраций бериллия вызывает непродуктивный кашель, боль за грудиной и умеренную одышку. Могут быть слышны хрипы и/или хрипы, а рентгенография грудной клетки может показать усиление бронховаскулярных отметин. Характер и скорость появления, а также тяжесть этих признаков и симптомов зависят от качества и количества воздействия. Выздоровление следует ожидать в течение 1–4 недель, если рабочий будет удален от дальнейшего воздействия.

Использование стероидов весьма полезно в противодействии острому заболеванию. За последние 30 лет в Регистре случаев бериллия не было зарегистрировано ни одного нового случая острого заболевания. Реестр, созданный Харриет Харди в 1952 году, насчитывает почти 1,000 записей о случаях заболевания, среди которых числятся 212 острых случаев. Почти все они произошли в отрасли производства люминесцентных ламп. У сорока четырех субъектов с острым заболеванием впоследствии развилось хроническое заболевание.

Хроническая бериллиевая болезнь

Хроническая бериллиевая болезнь представляет собой легочное и системное гранулематозное заболевание, вызванное вдыханием бериллия. Латентный период заболевания может составлять от 1 до 30 лет, чаще всего через 10–15 лет после первого заражения. Хроническая бериллиозная болезнь имеет вариабельное течение с обострениями и ремиссиями в клинических проявлениях. Однако заболевание обычно прогрессирует. Было несколько случаев рентгенологических отклонений грудной клетки со стабильным клиническим течением и без выраженных симптомов.

Одышка при физической нагрузке является наиболее частым симптомом хронической бериллиевой болезни. Другими симптомами являются кашель, утомляемость, потеря веса, боль в груди и артралгии. Физикальные признаки могут быть совершенно нормальными или могут включать бибазилярные хрипы, лимфаденопатию, поражения кожи, гепатоспленомегалию и клубообразование. Признаки легочной гипертензии могут присутствовать при тяжелом, длительном течении заболевания.

У некоторых пациентов могут возникать камни в почках и гиперурикемия, а также были редкие сообщения об увеличении околоушной железы и поражении центральной нервной системы. Клинические проявления хронической бериллиевой болезни очень похожи на проявления саркоидоза.

Рентгенологические особенности

Рентгенологическая картина при хронической бериллиевой болезни неспецифична и аналогична той, которая может наблюдаться при саркоидозе, идиопатическом легочном фиброзе, туберкулезе, микозах и пылевой болезни (рис. 3). На ранних стадиях болезни пленки могут иметь зернистую, узловатую или линейную плотность. Эти аномалии могут увеличиваться, уменьшаться или оставаться неизменными, с фиброзом или без него. Вовлечение верхней доли является распространенным явлением. Прикорневая лимфаденопатия, наблюдаемая примерно у трети пациентов, обычно бывает двусторонней и сопровождается пятнистостью легочных полей. Отсутствие изменений в легких при аденопатии является относительным, но не абсолютным отличительным признаком в пользу саркоидоза по сравнению с хронической бериллиевой болезнью. Сообщалось об односторонней внутригрудной лимфаденопатии, но она встречается довольно редко.

Рисунок 3. Рентгенограмма грудной клетки пациента с хронической бериллиозной болезнью, показывающая диффузные фиброзно-узелковые инфильтраты и выступающие ворота.

Рентгеновская картина плохо коррелирует с клиническим статусом и не отражает конкретных качественных или количественных аспектов причинного воздействия.

Функциональные тесты легких

Данные Реестра случаев бериллиевой болезни показывают, что при хронической бериллиевой болезни можно обнаружить 3 типа нарушений. Из 41 пациента, обследованного в течение в среднем 23 лет после первоначального воздействия бериллия, у 20 % был рестриктивный дефект, у 36 % был интерстициальный дефект (нормальные объемы легких и скорость воздушного потока, но сниженная диффузионная способность для монооксида углерода), 39 % имели обструктивный дефект и 5% были нормальными. Обструктивный паттерн, встречающийся как у курильщиков, так и у некурящих, был связан с гранулемами в перибронхиальной области. Это исследование показало, что характер нарушений влияет на прогноз. Пациенты с интерстициальным дефектом чувствовали себя лучше всего с наименьшим ухудшением состояния в течение пятилетнего интервала. У пациентов с обструктивными и рестриктивными дефектами отмечалось ухудшение состояния, несмотря на кортикостероидную терапию.

Исследования функции легких у рабочих, занимающихся добычей бериллия, у которых не было симптомов, показали наличие легкой артериальной гипоксемии. Обычно это происходило в течение первых 10 лет воздействия. У рабочих, подвергшихся воздействию бериллия в течение 20 лет и более, отмечалось снижение форсированной жизненной емкости легких (ФЖЕЛ) и объема форсированного выдоха за одну секунду (ОФВ).₁). Эти данные свидетельствуют о том, что первоначальная легкая гипоксемия может быть связана с ранним альвеолитом и что при дальнейшем воздействии и с течением времени снижение ОФВ₁ и ФЖЕЛ может представлять собой образование фиброза и гранулемы.

Другие лабораторные тесты

Сообщалось о неспецифических аномальных лабораторных тестах при хроническом бериллиозе, которые включают повышенную скорость оседания, эритроцитоз, повышенный уровень гаммаглобулина, гиперурикемию и гиперкальциемию.

Кожная проба Квейма отрицательна при бериллиевой болезни, тогда как при саркоидозе она может быть положительной. Уровень ангиотензинпревращающего фермента (АПФ) обычно нормальный при бериллиевой болезни, но может быть повышен у 60% или более пациентов с активным саркоидозом.

Диагноз

Диагностика хронической бериллиевой болезни в течение многих лет основывалась на критериях, разработанных с помощью Реестра случаев бериллиевой болезни, которые включали:

1. история значительного воздействия бериллия
2. признаки заболевания нижних дыхательных путей
3. аномальный рентген грудной клетки с интерстициальным фиброзно-нодулярным заболеванием
4. аномальные функциональные тесты легких со сниженной диффузионной способностью угарного газа (DLCO)
5. патологические изменения, соответствующие воздействию бериллия в легких или грудных лимфатических узлах
6. наличие бериллия в тканях.

Четыре из шести критериев должны были быть соблюдены и должны были включать либо (1), либо (6). С 1980-х годов достижения в области иммунологии позволили поставить диагноз бериллиевой болезни, не требуя образцов ткани для гистологического исследования или анализа бериллия. Трансформация лимфоцитов в крови в ответ на воздействие бериллия (как в тесте трансформации лимфоцитов, LTT) или лимфоцитов в результате бронхоальвеолярного лаважа (БАЛ) была предложена Newman et al. (1989) как полезный диагностический инструмент для постановки диагноза бериллиевой болезни у подвергшихся воздействию субъектов. Их данные свидетельствуют о том, что положительный результат LTT в крови свидетельствует о сенсибилизации. Однако последние данные показывают, что LTT в крови плохо коррелирует с заболеванием легких. Трансформация лимфоцитов БАЛ намного лучше коррелирует с аномальной функцией легких и плохо коррелирует с одновременными аномалиями в LTT крови. Таким образом, для постановки диагноза бериллиевой болезни необходимо сочетание клинических, рентгенологических и легочных нарушений, а также положительный результат LTT в БАЛ. Положительный LTT крови сам по себе не является диагностическим. Микрозондовый анализ небольших образцов ткани на бериллий — еще одна недавняя инновация, которая может помочь в диагностике заболевания в небольших образцах ткани легких, полученных при трансбронхиальной биопсии легкого.

Саркоидоз является заболеванием, наиболее близким к хронической бериллиевой болезни, и его дифференциация может быть затруднена. До сих пор при хроническом бериллиозе не было выявлено ни кистозной болезни костей, ни поражения глаз или миндалин. Точно так же тест Квейма отрицателен при бериллиевой болезни. Кожные пробы для демонстрации сенсибилизации бериллием не рекомендуются, поскольку сам тест является сенсибилизирующим, может вызвать системные реакции у сенсибилизированных людей и сам по себе не устанавливает, что присутствующее заболевание обязательно связано с бериллием.

Более сложные иммунологические подходы к дифференциальной диагностике должны обеспечить лучшую дифференциацию от саркоидоза в будущем.

прогноз

Прогноз хронической бериллиевой болезни с годами изменился в лучшую сторону; было высказано предположение, что более длительные задержки в начале заболевания, наблюдаемые у рабочих, работающих с бериллием, могут отражать более низкое воздействие или более низкую нагрузку бериллия на организм, что приводит к более легкому клиническому течению. Клинические данные свидетельствуют о том, что стероидная терапия, если ее применять при первом появлении измеримой инвалидности в адекватных дозах в течение достаточно длительного периода времени, улучшает клиническое состояние многих пациентов, позволяя некоторым из них вернуться к полезной работе. Нет четких доказательств того, что стероиды излечивают хроническое отравление бериллием.

Бериллий и рак

У животных экспериментально введенный бериллий является канцерогеном, вызывающим остеогенную саркому после внутривенного введения у кроликов и рак легких после вдыхания у крыс и обезьян. Вопрос о том, может ли бериллий быть канцерогеном для человека, является спорным. Некоторые эпидемиологические исследования предполагают наличие связи, особенно после острой бериллиевой болезни. Этот вывод был оспорен другими. Можно заключить, что бериллий канцерогенен для животных и может существовать связь между раком легких и бериллием у людей, особенно при остром заболевании.

Меры безопасности и охраны здоровья

Меры безопасности и охраны здоровья должны охватывать опасность возгорания, а также гораздо более серьезную опасность токсичности.

Предупреждение об огне

Должны быть приняты меры для предотвращения возможных источников воспламенения, таких как искрение или искрение электрических аппаратов, трение и т. д., вблизи мелкодисперсного бериллиевого порошка. Оборудование, в котором находился этот порошок, должно быть опорожнено и очищено перед использованием на нем ацетилена или электросварочного аппарата. Не содержащий окислов ультратонкий порошок бериллия, приготовленный в среде инертного газа, может самовозгораться при контакте с воздухом.

Для тушения бериллиевого пожара следует использовать подходящий сухой порошок, а не воду. Следует надеть полный комплект средств индивидуальной защиты, включая средства защиты органов дыхания, а пожарные должны после этого принять ванну и организовать отдельную стирку своей одежды.

Охрана здоровья

Бериллиевые процессы должны проводиться под тщательным контролем, чтобы защитить как рабочих, так и население в целом. Основной риск связан с переносимым по воздуху загрязнением, поэтому процесс и установка должны быть спроектированы так, чтобы образовывалось как можно меньше пыли или дыма. Использовать мокрые процессы вместо сухих, а ингредиенты бериллийсодержащих препаратов унифицировать в виде водных суспензий, а не сухих порошков; по возможности установка должна быть спроектирована как группа отдельных закрытых блоков. Допустимая концентрация бериллия в атмосфере настолько мала, что ограждение необходимо применять даже при мокрых процессах, иначе вытекающие брызги и разливы могут засохнуть, а пыль попасть в атмосферу.

Операции, в результате которых может выделяться пыль, должны проводиться в зонах с максимальной степенью ограждения в соответствии с потребностями манипуляций. Некоторые операции выполняются в перчаточных боксах, но гораздо больше — в помещениях, оборудованных вытяжной вентиляцией, аналогичной той, которая установлена ​​в химико-вытяжных шкафах. Операции механической обработки могут вентилироваться с помощью местных вытяжных систем с высокой скоростью и малым объемом или с помощью кожухов с вытяжной вентиляцией.

Для проверки эффективности этих мер предосторожности следует проводить мониторинг атмосферы таким образом, чтобы можно было рассчитать среднесуточный уровень воздействия на рабочих вдыхаемого бериллия. Рабочая зона должна регулярно очищаться с помощью соответствующего пылесоса или влажной швабры. Бериллиевые процессы должны быть отделены от других операций на заводе.

Рабочие, занимающиеся бериллиевыми процессами, должны быть обеспечены средствами индивидуальной защиты. Там, где они полностью заняты в процессах, связанных с манипуляциями с соединениями бериллия, или в процессах, связанных с извлечением металла из руды, должна быть предусмотрена полная смена одежды, чтобы рабочие не шли домой в одежде, в которой они работают. работал. Должны быть приняты меры для безопасной стирки такой рабочей одежды, и даже работникам прачечных должны быть предоставлены защитные комбинезоны, чтобы они также не подвергались риску. Эти договоренности не должны быть оставлены для обычных процедур домашней стирки. Случаи отравления бериллием в семьях рабочих связаны с тем, что рабочие брали домой зараженную одежду или носили ее дома.

Стандарт гигиены труда 2 мкг/м³, предложенный в 1949 году комитетом, работающим под эгидой Комиссии по атомной энергии США, по-прежнему широко соблюдается. Существующие интерпретации обычно допускают колебания до «потолка» в 5 мкг/м.³ до тех пор, пока не будет превышено среднее значение, взвешенное по времени. Кроме того, «приемлемый максимальный пик концентрации над потолком для восьмичасовой смены» составляет 25 мкг/м.³ также допустимо до 30 мин. Эти рабочие уровни достижимы в текущей производственной практике, и нет никаких свидетельств неблагоприятного воздействия на здоровье людей, работающих в среде, контролируемой таким образом. Из-за возможной связи между бериллием и раком легких было предложено снизить допустимый предел до 1 мкг/м.³, но никаких официальных действий по этому предложению в Соединенных Штатах предпринято не было.

Население, подверженное риску развития бериллиевой болезни, - это те, кто каким-то образом имеет дело с бериллием при его добыче или последующем использовании. Однако было зарегистрировано несколько «соседских» случаев на расстоянии от 1 до 2 км от предприятий по добыче бериллия.

Предварительные и периодические медицинские осмотры рабочих, подвергшихся воздействию бериллия и его соединений, обязательны в ряде стран. Рекомендуемая оценка включает ежегодную респираторную анкету, рентгенографию грудной клетки и тесты функции легких. С развитием иммунологии LTT также может стать рутинной оценкой, хотя в настоящее время недостаточно данных, чтобы рекомендовать ее рутинное использование. При наличии признаков бериллиевой болезни неразумно позволять рабочему подвергаться дальнейшему воздействию бериллия, даже если рабочее место соответствует пороговым критериям концентрации бериллия в воздухе.

Лечение

Важным шагом в терапии является предотвращение дальнейшего воздействия бериллия. Кортикостероиды являются основным методом терапии хронической бериллиевой болезни. Кортикостероиды благоприятно изменяют течение болезни, но не «излечивают» ее.

Кортикостероиды следует начинать ежедневно с относительно высокой дозы преднизолона от 0.5 до 1 мг на кг или более и продолжать до тех пор, пока не наступит улучшение или не произойдет дальнейшее ухудшение клинических показателей или показателей функции легких. Обычно это занимает от 4 до 6 недель. Рекомендуется медленное снижение дозы стероидов, и, в конечном итоге, возможна терапия через день. Стероидная терапия обычно становится необходимостью на всю жизнь.

Другие поддерживающие меры, такие как дополнительный кислород, диуретики, наперстянка и антибиотики (при наличии инфекции), показаны в зависимости от клинического состояния пациента. Следует также рассмотреть возможность иммунизации против гриппа и пневмококка, как и у любого пациента с хроническим респираторным заболеванием.

Назад