Гуннар Нордберг

Существуют три основные группы соединений мышьяка (As):

1. неорганические соединения мышьяка
2. органические соединения мышьяка
3. арсиновый газ и замещенные арсины.

Возникновение и использование

Мышьяк широко распространен в природе и наиболее обилен в сульфидных рудах. Наиболее распространен арсенопирит (FeAsS).

Элементарный мышьяк

Элементарный мышьяк используют в сплавах для повышения их твердости и жаропрочности (например, сплавы со свинцом в дробеструйных и аккумуляторных сетках). Он также используется в производстве некоторых видов стекла, в качестве компонента электрических устройств и в качестве легирующего агента в германиевых и кремниевых твердотельных изделиях.

Трехвалентные неорганические соединения

Трихлорид мышьяка (AsCl₃) используется в керамической промышленности и при производстве хлорсодержащих мышьяков. Триоксид мышьяка (Как₂O₃), или белый мышьяк, полезен при очистке синтез-газа и в качестве основного материала для всех соединений мышьяка. Это также консервант для шкур и древесины, протрава для текстиля, реагент при флотации минералов, а также обесцвечивающий и очищающий агент в производстве стекла. Арсенит кальция (Са(Как₂H₂O₄)) а также ацетоарсенит меди (обычно считается Cu (COOCH₃)₂ 3Cu(AsO₂)₂) являются инсектицидами. Ацетоарсенит меди применяют также для окраски кораблей и подводных лодок. Арсенит натрия (NaAsO₂) используется в качестве гербицида, ингибитора коррозии и осушителя в текстильной промышленности. Трисульфид мышьяка является компонентом стекла, пропускающего инфракрасное излучение, и обезволашивающим средством в кожевенной промышленности. Он также используется в производстве пиротехники и полупроводников.

Пятивалентные неорганические соединения

Мышьяковая кислота (H₃АсО₄·½ ч₂O) встречается в производстве арсенатов, производстве стекла и процессах обработки древесины. Пятиокись мышьяка (Как₂O₅), гербицид и консервант для древесины, также используется в производстве цветного стекла.

Арсенат кальция (Са₃(АсО₄)₂) используется как инсектицид.

Органические соединения мышьяка

Какодиловая кислота ((СН₃)₂AsOOH) используется как гербицид и дефолиант. Арсаниловая кислота (NH₂C₆H₄AsO (ОН)₂) находит применение в качестве приманки для кузнечиков и в качестве добавки в корма для животных. Органические соединения мышьяка в морских организмах встречаются в концентрациях, соответствующих концентрации мышьяка в диапазоне от 1 до 100 мг/кг в морских организмах, таких как креветки и рыба. Такой мышьяк в основном состоит из арсенобетаин и арсенохолин, мышьякорганические соединения малой токсичности.

Газ арсин и замещенные арсины. Газообразный арсин используется в органическом синтезе и при обработке твердотельных электронных компонентов. Газообразный арсин также может непреднамеренно образовываться в промышленных процессах, когда образуется зарождающийся водород и присутствует мышьяк.

Замещенные арсины представляют собой трехвалентные органические соединения мышьяка, которые в зависимости от количества алкильных или фенильных групп, присоединенных к ядру мышьяка, известны как моно-, ди- или тризамещенные арсины. Дихлорэтиларсин (C₂H₅AsCl₂), или этилдихлорарсин, представляет собой бесцветную жидкость с раздражающим запахом. Это соединение, как и следующее, было разработано как потенциальное боевое отравляющее вещество.

Дихлор(2-хлорвинил-)арсин (ClCH:CHasCl₂), или хлорвинилдихлорарсин (люизит) представляет собой оливково-зеленую жидкость с германиевым запахом. Он был разработан как потенциальный боевой агент, но никогда не использовался. В качестве противоядия был разработан агент димеркапрол или британский антилюизит (БАЛ).

Диметил-арсин (СН₃)₂Аш, или какодил гидрид и триметиларсин (СН₃)₃Как) или триметилмышьяк, оба бесцветные жидкости. Эти два соединения могут быть получены после метаболической трансформации соединений мышьяка бактериями и грибами.

опасности

Неорганические соединения мышьяка

Общие аспекты токсичности. Хотя вполне возможно, что очень небольшие количества некоторых соединений мышьяка могут оказывать благотворное воздействие, как показали некоторые исследования на животных, соединения мышьяка, особенно неорганические соединения, считаются очень сильнодействующими ядами. Острая токсичность широко варьирует среди соединений в зависимости от их валентного состояния и растворимости в биологических средах. Растворимые трехвалентные соединения являются наиболее токсичными. Поглощение неорганических соединений мышьяка из желудочно-кишечного тракта почти полное, но поглощение менее растворимых форм, таких как триоксид мышьяка в форме частиц, может быть задержано. Поглощение после ингаляции также почти полное, так как даже менее растворимый материал, оседающий на слизистой оболочке дыхательных путей, будет перенесен в желудочно-кишечный тракт и впоследствии поглощен.

Профессиональное воздействие неорганических соединений мышьяка при вдыхании, проглатывании или контакте с кожей с последующим всасыванием может иметь место в промышленности. При чрезмерном воздействии могут возникать острые эффекты в месте проникновения. Дерматит может возникать как острый симптом, но чаще является результатом токсичности при длительном воздействии, иногда в результате сенсибилизации (см. раздел «Длительное воздействие (хроническое отравление)»).

Острое отравление

Воздействие высоких доз неорганических соединений мышьяка при вдыхании и приеме внутрь может произойти в результате несчастных случаев на производствах, где обрабатываются большие количества мышьяка (например, триоксида мышьяка). В зависимости от дозы могут развиться различные симптомы, а при превышении дозы могут возникнуть смертельные случаи. Симптомы конъюнктивита, бронхита и одышки, за которыми следует дискомфорт со стороны желудочно-кишечного тракта с рвотой, а затем поражение сердца с необратимым шоком, могут проявиться в течение нескольких часов. Сообщалось, что мышьяк в крови был выше 3 мг/л в случае летального исхода.

При воздействии сублетальных доз раздражающих соединений мышьяка в воздухе (например, триоксида мышьяка) могут возникать симптомы, связанные с острым поражением слизистых оболочек дыхательной системы, и острые симптомы от воздействия на кожу. В таких случаях возникает сильное раздражение слизистой носа, гортани и бронхов, а также конъюнктивиты и дерматиты. У некоторых людей перфорация носовой перегородки может наблюдаться только через несколько недель после воздействия. Считается, что при повторном воздействии развивается определенная толерантность к острому отравлению. Однако это явление недостаточно документировано в научной литературе.

В литературе описаны последствия случайного приема внутрь неорганических соединений мышьяка, главным образом триоксида мышьяка. Однако такие инциденты в современной промышленности случаются редко. Случаи отравления характеризуются глубоким поражением желудочно-кишечного тракта, приводящим к сильной рвоте и диарее, которые могут привести к шоку и последующей олигурии и альбуминурии. Другими острыми симптомами являются отек лица, мышечные спазмы и сердечные аномалии. Симптомы могут проявиться в течение нескольких минут после воздействия яда в растворе, но могут проявиться через несколько часов, если соединение мышьяка находится в твердой форме или если его принимают во время еды. При проглатывании в виде частиц токсичность также зависит от растворимости и размера частиц проглоченного соединения. Сообщалось, что смертельная доза проглоченного триоксида мышьяка колеблется от 70 до 180 мг. Смерть может наступить в течение 24 часов, но обычно течение длится от 3 до 7 дней. Острая интоксикация соединениями мышьяка обычно сопровождается анемией и лейкопенией, особенно гранулоцитопенией. У выживших эти эффекты обычно обратимы в течение 2–3 недель. Обратимое увеличение печени также наблюдается при остром отравлении, но функциональные пробы печени и печеночные ферменты обычно в норме.

У лиц, переживших острое отравление, через несколько недель после приема внутрь часто развиваются периферические нервные расстройства.

Длительное воздействие (хроническое отравление)

Общие аспекты. Хроническое отравление мышьяком может возникнуть у рабочих, подвергавшихся длительному воздействию чрезмерных концентраций соединений мышьяка в воздухе. Характерны местные эффекты на слизистых оболочках дыхательных путей и коже. Также может иметь место поражение нервной и кровеносной систем и печени, а также рак дыхательных путей.

При длительном воздействии мышьяка через пищу, питьевую воду или лекарства симптомы частично отличаются от симптомов при вдыхании. В клинической картине преобладают неясные абдоминальные симптомы — диарея или запор, гиперемия кожи, пигментация и гиперкератоз. Кроме того, может быть поражение сосудов, которое, как сообщается, в одной области вызвало периферическую гангрену.

Анемия и лейкоцитопения часто возникают при хроническом отравлении мышьяком. Поражение печени чаще наблюдалось у лиц, длительное время подвергавшихся пероральному воздействию, чем у лиц, подвергавшихся воздействию вдыханием, особенно у рабочих виноградников, которые, как считается, подверглись воздействию в основном через употребление зараженного вина. Рак кожи возникает с избыточной частотой при этом виде отравления.

Сосудистые расстройства. Длительное пероральное воздействие неорганического мышьяка через питьевую воду может вызвать расстройства периферических сосудов с феноменом Рейно. В одном районе Тайваня, Китай, произошла периферическая гангрена (так называемая болезнь черноногих). Такие тяжелые проявления поражения периферических сосудов не наблюдались у лиц, подвергавшихся профессиональному воздействию, но у рабочих, подвергавшихся длительному воздействию переносимого по воздуху неорганического мышьяка (в дозах поглощенного мышьяка приведены ниже.

Дерматологические нарушения. Поражения кожи, вызванные мышьяком, несколько различаются в зависимости от типа воздействия. Встречаются экзематоидные симптомы различной степени тяжести. При профессиональном воздействии мышьяка, переносимого главным образом по воздуху, кожные поражения могут возникать в результате местного раздражения. Могут возникнуть два типа дерматологических заболеваний:

1. экзематозный тип с эритемой (покраснением), отеком и папулами или везикулами
2. фолликулярный тип с эритемой и фолликулярным отеком или фолликулярными пустулами.

Дерматит преимущественно локализуется на наиболее сильно подверженных воздействию участках, таких как лицо, задняя часть шеи, предплечья, запястья и кисти. Однако это может также произойти на мошонке, внутренних поверхностях бедер, верхней части груди и спине, голенях и вокруг лодыжек. Гиперпигментация и кератозы не являются характерными признаками этого типа поражений мышьяком. Патч-тесты показали, что дерматит вызван мышьяком, а не примесями, присутствующими в неочищенном триоксиде мышьяка. Хронические кожные поражения могут следовать за этим типом начальной реакции, в зависимости от концентрации и продолжительности воздействия. Эти хронические поражения могут возникать после многих лет профессионального или экологического воздействия. Характерными признаками являются гиперкератоз, бородавки и меланоз кожи.

Меланоз чаще всего наблюдается на верхних и нижних веках, вокруг висков, на шее, на ареолах сосков и в складках подмышечных впадин. В тяжелых случаях арсеномеланоз наблюдается на животе, груди, спине и мошонке, наряду с гиперкератозом и бородавками. При хроническом отравлении мышьяком также возникает депигментация (т. е. лейкодерма), особенно на пигментированных участках, обычно называемая «каплевидной» пигментацией. Эти хронические поражения кожи, особенно гиперкератозы, могут перерасти в предраковые и раковые поражения. Поперечная исчерченность ногтей (так называемые линии Миса) бывает и при хроническом отравлении мышьяком. Следует отметить, что хронические поражения кожи могут развиваться спустя долгое время после прекращения воздействия, когда концентрации мышьяка в коже возвращаются к норме.

Повреждения слизистых оболочек при хроническом воздействии мышьяка чаще всего описываются как перфорация носовой перегородки после ингаляционного воздействия. Это поражение возникает в результате раздражения слизистых оболочек носа. Такое раздражение также распространяется на гортань, трахею и бронхи. Как при ингаляционном воздействии, так и при отравлениях, вызванных повторным приемом внутрь, дерматиты лица и век иногда переходят в кератоконъюнктивиты.

Периферическая невропатия. Периферические нервные расстройства часто встречаются у перенесших острое отравление. Обычно они начинаются в течение нескольких недель после острого отравления, и восстановление происходит медленно. Нейропатия характеризуется как моторной дисфункцией, так и парестезиями, но в менее тяжелых случаях может возникать только сенсорная односторонняя нейропатия. Часто нижние конечности поражаются больше, чем верхние. У субъектов, выздоравливающих от отравления мышьяком, могут появиться линии Мееса на ногтях. Гистологическое исследование выявило валлерову дегенерацию, особенно в более длинных аксонах. Периферическая невропатия также может возникать при промышленном воздействии мышьяка, в большинстве случаев в субклинической форме, выявляемой только нейрофизиологическими методами. В группе рабочих металлургического завода с длительным воздействием, соответствующим среднему совокупному общему поглощению примерно 5 г (максимальное поглощение 20 г), наблюдалась отрицательная корреляция между совокупным поглощением мышьяка и скоростью нервной проводимости. У этих рабочих также были легкие клинические проявления поражения периферических сосудов (см. выше). Сообщалось о потере слуха у детей, подвергшихся воздействию мышьяка.

Канцерогенные эффекты. Неорганические соединения мышьяка классифицируются Международным агентством по изучению рака (IARC) как канцерогены для легких и кожи. Имеются также некоторые данные, свидетельствующие о том, что лица, подвергшиеся воздействию неорганических соединений мышьяка, чаще страдают ангиосаркомой печени и, возможно, раком желудка. Сообщалось о повышенной частоте рака дыхательных путей среди рабочих, занимающихся производством инсектицидов, содержащих арсенат свинца и арсенат кальция, у виноградарей, распыляющих инсектициды, содержащие неорганические соединения меди и мышьяка, и у рабочих металлургических заводов, подвергающихся воздействию неорганических соединений мышьяка и ряд других металлов. Латентный период между началом воздействия и появлением рака длительный, обычно от 15 до 30 лет. Синергетическое действие курения табака было продемонстрировано при раке легких.

Длительное воздействие неорганического мышьяка через питьевую воду было связано с увеличением заболеваемости раком кожи на Тайване и в Чили. Было показано, что это увеличение связано с концентрацией в питьевой воде.

Тератогенные эффекты. Высокие дозы трехвалентных неорганических соединений мышьяка могут вызывать пороки развития у хомяков при внутривенном введении. Что касается человека, то нет убедительных доказательств того, что соединения мышьяка вызывают пороки развития в промышленных условиях. Некоторые данные, однако, предполагают такой эффект у рабочих в плавильной среде, которые одновременно подвергались воздействию ряда других металлов, а также других соединений.

Органические соединения мышьяка

Органические соединения мышьяка, используемые в качестве пестицидов или лекарств, также могут вызывать токсичность, хотя такие неблагоприятные последствия для человека документированы не полностью.

Сообщалось о токсическом воздействии на нервную систему экспериментальных животных после кормления высокими дозами арсаниловой кислоты, которая обычно используется в качестве кормовой добавки для домашней птицы и свиней.

Органические соединения мышьяка, содержащиеся в пищевых продуктах морского происхождения, таких как креветки, крабы и рыба, состоят из арсинохолина и арсинобетаина. Хорошо известно, что количество органического мышьяка, присутствующего в рыбе и моллюсках, можно употреблять без каких-либо побочных эффектов. Эти соединения быстро выводятся из организма, в основном с мочой.

Арсиновый газ и замещенные арсины. Зарегистрировано много случаев острого отравления арсином, при этом высока смертность. Арсин является одним из самых мощных гемолитических агентов, используемых в промышленности. Его гемолитическая активность обусловлена ​​его способностью вызывать снижение содержания глутатиона, восстановленного в эритроцитах.

Признаки и симптомы отравления мышьяком включают гемолиз, который развивается после латентного периода, который зависит от интенсивности воздействия. Вдыхание 250 частей на миллион арсинового газа мгновенно смертельно. Воздействие от 25 до 50 частей на миллион в течение 30 минут смертельно, а 10 частей на миллион могут быть смертельными при более длительном воздействии. Признаки и симптомы отравления характерны для острого и массивного гемолиза. Вначале наблюдается безболезненная гемоглобинурия, желудочно-кишечные расстройства, такие как тошнота и, возможно, рвота. Также могут быть спазмы и болезненность в животе. В дальнейшем возникает желтуха, сопровождающаяся анурией и олигурией. Могут присутствовать признаки депрессии костного мозга. После острого и тяжелого воздействия может развиться периферическая невропатия, которая может сохраняться через несколько месяцев после отравления. Мало что известно о повторном или хроническом воздействии арсина, но, поскольку газообразный арсин метаболизируется в организме в неорганический мышьяк, можно предположить, что существует риск появления симптомов, сходных с симптомами при длительном воздействии неорганических соединений мышьяка.

Дифференциальный диагноз должен учитывать острые гемолитические анемии, которые могут быть вызваны другими химическими агентами, такими как стибин или лекарства, и вторичные иммуногемолитические анемии.

Замещенные арсины не вызывают гемолиза как своего основного действия, но действуют как сильные местные и легочные раздражители и системные яды. При местном воздействии на кожу у дихлор(2-хлорвинил-)арсина (люизита) образуются резко очерченные волдыри. Пар вызывает выраженный спазматический кашель с мокротой или кровянистой мокротой, прогрессирующий до острого отека легких. Димеркапрол (БАЛ) является эффективным противоядием, если его вводить на ранних стадиях отравления.

Меры безопасности и охраны здоровья

Наиболее распространенным типом профессионального воздействия мышьяка являются неорганические соединения мышьяка, и эти меры безопасности и охраны здоровья в основном связаны с такими воздействиями. Когда существует риск воздействия арсинового газа, особое внимание следует уделять случайным утечкам, поскольку пиковые воздействия в короткие промежутки времени могут вызывать особую озабоченность.

Лучшим средством профилактики является поддержание воздействия значительно ниже допустимых пределов воздействия. Таким образом, важное значение имеет программа измерения концентрации мышьяка в воздухе. В дополнение к ингаляционному воздействию следует наблюдать за оральным воздействием через загрязненную одежду, руки, табак и т. д., а биологический мониторинг неорганического мышьяка в моче может быть полезен для оценки поглощенных доз. Рабочие должны быть обеспечены подходящей защитной одеждой, защитной обувью и, если существует риск превышения предела воздействия переносимого по воздуху мышьяка, средствами защиты органов дыхания. В шкафчиках должны быть предусмотрены отдельные отсеки для рабочей и личной одежды, а примыкающие к ним санузлы высокого стандарта должны быть обеспечены. Нельзя курить, есть и пить на рабочем месте. Медицинские осмотры перед приемом на работу должны проводиться. Не рекомендуется привлекать к работам, связанным с мышьяком, лиц с уже существующим диабетом, сердечно-сосудистыми заболеваниями, анемией, аллергическими или другими кожными заболеваниями, неврологическими, печеночными или почечными поражениями. Следует проводить периодические медицинские осмотры всех сотрудников, подвергшихся воздействию мышьяка, с особым вниманием к возможным симптомам, связанным с мышьяком.

Определение уровня неорганического мышьяка и его метаболитов в моче позволяет оценить общую дозу неорганического мышьяка, полученную при различных путях воздействия. Этот метод полезен только тогда, когда можно специально измерить неорганический мышьяк и его метаболиты. Общий мышьяк в моче часто может давать ошибочную информацию о промышленном воздействии, поскольку даже однократное употребление рыбы или других морских организмов (содержащих значительное количество нетоксичного органического соединения мышьяка) может привести к значительному повышению концентрации мышьяка в моче в течение нескольких дней.

Лечение

Отравление арсиновым газом. Когда есть основания полагать, что имело место значительное воздействие газообразного мышьяка, или при появлении первых симптомов (например, гемоглобинурии и болей в животе), требуется немедленное удаление человека из загрязненной среды и немедленная медицинская помощь. Рекомендуемое лечение при наличии признаков нарушения функции почек состоит в тотально-заместительной гемотрансфузии в сочетании с длительным искусственным диализом. Форсированный диурез оказался полезным в некоторых случаях, тогда как, по мнению большинства авторов, лечение БАЛ или другими хелатирующими агентами имеет лишь ограниченный эффект.

Воздействие замещенных арсинов следует лечить так же, как отравление неорганическим мышьяком (см. ниже).

Отравление неорганическим мышьяком. Если имело место облучение в дозах, которые могут вызвать острое отравление, или если в ходе длительного облучения возникают тяжелые симптомы со стороны дыхательной системы, кожи или желудочно-кишечного тракта, работника следует немедленно вывести из помещения. подвергают воздействию и обрабатывают комплексообразователем.

Классическим агентом, наиболее широко используемым в таких ситуациях, является 2,3-димеркапто-1-пропанол или британский антилюизит (БАЛ, димеркапрол). Быстрое введение в таких случаях имеет жизненно важное значение: для получения максимальной пользы такое лечение следует проводить в течение 4 часов после отравления. Другими фармацевтическими препаратами, которые могут быть использованы, являются 2,3-димеркаптопропансульфонат натрия (DMPS или унитиол) или мезо-2,3-димеркаптоянтарная кислота (DMSA). Эти препараты с меньшей вероятностью вызывают побочные эффекты и считаются более эффективными, чем БАЛ. Сообщалось, что внутривенное введение N-ацетилцистеина в одном случае принесло пользу; кроме того, обязательным является общее лечение, такое как предотвращение дальнейшего всасывания путем устранения воздействия и минимизация всасывания из желудочно-кишечного тракта путем промывания желудка и введения через желудочный зонд хелатирующих агентов или угля. Если возможно, можно использовать общую поддерживающую терапию, такую ​​как поддержание дыхания и кровообращения, поддержание водно-электролитного баланса и контроль воздействия на нервную систему, а также выведение всосавшегося яда посредством гемодиализа и обменного переливания крови.

Острые кожные поражения, такие как контактный дерматит, и легкие проявления поражения периферических сосудов, такие как синдром Рейно, обычно не требуют лечения, кроме исключения из зоны воздействия.

Назад