Гуннар Нордберг
Возникновение и использование
Марганец (Mn) является одним из самых распространенных элементов в земной коре. Он содержится в почвах, отложениях, горных породах, воде и биологических материалах. Не менее сотни минералов содержат марганец. Оксиды, карбонаты и силикаты являются наиболее важными среди марганецсодержащих минералов. Марганец может существовать в восьми степенях окисления, наиболее важными из которых являются +2, +3 и +7. Диоксид марганца (MnO2) является наиболее стабильным оксидом. Марганец образует различные металлоорганические соединения. Большой практический интерес представляет метилциклопентадиенил марганца трикарбонил CH3C5H4Мн (СО)3часто упоминается как MMT.
Наиболее важным коммерческим источником марганца является диоксид марганца (MnO2), который встречается в природе в осадочных отложениях в виде пиролюзита. Можно выделить два других типа месторождений: карбонатные скопления, которые обычно состоят в основном из родокрозита (MnCO3) и стратиформных отложений. Однако значительными являются только осадочные отложения, которые обычно разрабатываются открытым способом. Иногда необходима подземная добыча, причем ведется камерно-столбовая выемка; редко есть какие-либо призывы к методам, используемым в глубокой добыче металлов.
Марганец используется в производстве стали в качестве реагента для восстановления кислорода и серы и в качестве легирующей добавки для специальных сталей, алюминия и меди. Он используется в химической промышленности в качестве окислителя и для производства перманганата калия и других марганцевых химикатов. Марганец используется для покрытия электродов в сварочных стержнях и для камнедробилок, железнодорожных стрелок и переездов. Он также находит применение в керамической, спичечной, стекольной и красильной промышленности.
Несколько солей марганца используются в удобрениях и в качестве осушителей льняного масла. Они также используются для отбеливания стекла и текстиля и для дубления кожи. ММТ использовался в качестве присадки к топливу, ингибитора дыма и в качестве антидетонационной присадки к бензину.
опасности
Всасывание, распределение и выведение
В профессиональных ситуациях марганец в основном всасывается при вдыхании. Двуокись марганца и другие соединения марганца, образующиеся как летучие побочные продукты рафинирования металлов, практически нерастворимы в воде. Таким образом, только частицы, достаточно мелкие, чтобы достичь альвеол, в конечном итоге всасываются в кровь. Крупные вдыхаемые частицы могут быть выведены из дыхательных путей и проглочены. Марганец также может попасть в желудочно-кишечный тракт с загрязненной пищей и водой. На скорость всасывания может влиять уровень марганца и железа в рационе, тип соединения марганца, дефицит железа и возраст. Однако риск интоксикации этим путем невелик. Абсорбция марганца через кожу незначительна.
После вдыхания или после парентерального и перорального воздействия поглощенный марганец быстро выводится из крови и распределяется в основном в печени. Кинетические модели клиренса крови и поглощения марганца печенью сходны, что указывает на то, что эти два пула марганца быстро приходят в равновесие. Избыток металла может распределяться в другие ткани, такие как почки, тонкий кишечник, железы внутренней секреции и кости. Марганец преимущественно накапливается в тканях, богатых митохондриями. Он также проникает через гематоэнцефалический барьер и плаценту. Более высокие концентрации марганца также связаны с пигментированными частями тела, включая сетчатку, пигментированную конъюнктиву и темную кожу. Темные волосы также накапливают марганец. Подсчитано, что общая нагрузка организма марганцем составляет от 10 до 20 мг для мужчины весом 70 кг. Биологический период полураспада марганца составляет от 36 до 41 дня, но для марганца, изолированного в головном мозге, период полураспада значительно больше. В крови марганец связывается с белками.
Органическое соединение ММТ быстро метаболизируется в организме. Распределение похоже на то, что наблюдается после воздействия неорганического марганца.
Отток желчи является основным путем выведения марганца. Следовательно, он почти полностью выводится с фекалиями и только от 0.1 до 1.3% суточного поступления с мочой. По-видимому, билиарная экскреция является основным регуляторным механизмом гомеостатического контроля марганца в организме, что объясняет относительную стабильность содержания марганца в тканях. После воздействия органического соединения ММТ экскреция марганца в значительной степени идет с мочой. Это объясняется биотрансформацией органического соединения в почках. В качестве металлопротеинового соединения некоторых ферментов марганец является важным элементом для человека.
Экспозиция
Отравление марганцем отмечается при добыче и переработке марганцевых руд, при производстве марганцевых сплавов, сухих аккумуляторов, сварочных электродов, лаков и керамической плитки. Добыча руды по-прежнему может представлять серьезные профессиональные риски, а ферромарганцевая промышленность является следующим по важности источником риска. Операции, которые производят самые высокие концентрации пыли диоксида марганца, - это бурение и дробеструйная обработка. Следовательно, наиболее опасной работой является скоростное бурение.
Учитывая зависимость мест осаждения и степени растворимости от размера частиц, опасный эффект воздействия тесно связан с гранулометрическим составом марганцевого аэрозоля. Имеются также данные о том, что аэрозоли, образующиеся при конденсации, могут быть более вредными, чем образующиеся при распаде, что опять-таки может быть связано с различием в гранулометрическом составе. Токсичность различных соединений марганца, по-видимому, зависит от типа присутствующего иона марганца и степени окисления марганца. Чем менее окислено соединение, тем выше токсичность.
Хроническое отравление марганцем (манганизм)
Хроническое отравление марганцем может протекать как в нервной, так и в легочной форме. При поражении нервной системы можно выделить три фазы. В начальный период диагностика может быть затруднена. Однако ранняя диагностика имеет решающее значение, поскольку прекращение воздействия, по-видимому, эффективно останавливает течение болезни. Симптомы включают безразличие и апатию, сонливость, потерю аппетита, головную боль, головокружение и астению. Могут быть приступы возбудимости, трудности при ходьбе и координации, судороги и боли в спине. Эти симптомы могут присутствовать в различной степени и проявляться как вместе, так и изолированно. Они отмечают начало болезни.
Промежуточная стадия характеризуется появлением объективных симптомов. Сначала голос становится монотонным и переходит в шепот, речь медленная и нерегулярная, возможно, с заиканием. Бывают неподвижные и веселые или ошеломленные и пустые лица, что может быть связано с повышением тонуса лицевых мышц. Больной может резко расхохотаться или (реже) расплакаться. Хотя способности сильно ослаблены, жертва, кажется, находится в постоянном состоянии эйфории. Жесты медленные и неуклюжие, походка нормальная, но могут быть размахивающие движения руками. Больной не может бегать и с трудом может ходить назад, иногда с ретропульсией. Может развиться невозможность выполнения быстрых чередующихся движений (адиадохокинез), но при неврологическом обследовании изменений не обнаруживается, за исключением, в некоторых случаях, усиления пателлярных рефлексов.
В течение нескольких месяцев состояние больного заметно ухудшается, а различные расстройства, особенно нарушения походки, неуклонно нарастают. Самым ранним и наиболее очевидным симптомом в этой фазе является мышечная ригидность, постоянная, но различной степени, которая приводит к очень характерной походке (медленной, спазматической и неустойчивой), когда пациент переносит свой вес на плюсну и производит движения, описанные по-разному. как «петушиная походка» или «куриная походка». Жертва совершенно не может идти назад и, если он или она попытается это сделать, упадет; равновесие с трудом сохраняется, даже при попытке встать на обе ноги вместе. Больной может лишь медленно повернуться. Может быть тремор, часто нижних конечностей, даже генерализованный.
Сухожильные рефлексы, редко нормальные, становятся преувеличенными. Иногда отмечаются вазомоторные расстройства с резкой потливостью, бледностью или покраснением лица; иногда бывает цианоз конечностей. Сенсорные функции остаются сохранными. Ум пациента может работать очень медленно; почерк становится неправильным, некоторые слова неразборчивы. Возможны изменения частоты пульса. Это стадия, на которой болезнь становится прогрессирующей и необратимой.
Легочная форма. Сообщения о «марганцевом пневмокониозе» были оспорены ввиду высокого содержания кремнезема в породе на месте воздействия; также была описана марганцевая пневмония. Также существуют разногласия по поводу корреляции между пневмонией и воздействием марганца, если только марганец не действует как отягчающий фактор. Ввиду эпидемического характера и степени тяжести заболевание может представлять собой нетипичную вирусную пневмопатию. Эти марганцевые пневмонии хорошо реагируют на антибиотики.
Патология. Некоторые авторы утверждают, что имеются обширные поражения полосатое телозатем в кору головного мозга, гиппокамп и тела четверохолмия (в задних телах). Однако другие придерживаются мнения, что поражения лобных долей лучше объясняют все наблюдаемые симптомы, чем поражения базальных ганглиев; это будет подтверждено электроэнцефалографией. Поражения всегда двусторонние и более или менее симметричные.
"Курс". Отравление марганцем в конечном итоге становится хроническим. Однако, если заболевание диагностировано еще на ранних стадиях и больной выведен из-под воздействия, течение может быть обратным. Однажды установившись, он становится прогрессирующим и необратимым, даже после прекращения воздействия. Нервные расстройства не имеют тенденции к регрессу и могут сопровождаться деформацией суставов. Хотя тяжесть некоторых симптомов может уменьшиться, походка остается необратимой. Общее состояние больного остается хорошим, и он может жить долго, в конце концов умирая от интеркуррентного недуга.
Диагноз. Это основано в первую очередь на личной и профессиональной истории пациента (работа, продолжительность воздействия и т. д.). Однако субъективный характер начальных симптомов затрудняет раннюю диагностику; следовательно, на этом этапе опрос должен быть дополнен информацией, полученной от друзей, коллег и родственников. В промежуточной и выраженной стадиях интоксикации профессиональный анамнез и объективные симптомы облегчают диагностику; лабораторные исследования могут предоставить информацию для дополнения диагноза.
Гематологические изменения вариабельны; с одной стороны, изменений может не быть вообще, а с другой - лейкопения, лимфоцитоз и инверсия лейкоцитарной формулы в 50% случаев или повышение уровня гемоглобина (рассматривается как первый признак отравления) и легкая полицитемия.
Наблюдается снижение экскреции 17-кетостероидов с мочой, и можно предположить, что нарушена функция надпочечников. Уровень альбумина в спинномозговой жидкости повышен, часто в значительной степени (40—55 и даже 75 мг%). Пищеварительные и печеночные симптомы не показательны; нет признаков гепатомегалии или спленомегалии; однако накопление марганца в печени может привести к метаболическим нарушениям, которые, по-видимому, связаны с эндокринологическим состоянием пациента и могут зависеть от наличия неврологических поражений.
Дифференциальная диагностика. Могут возникнуть трудности в различении отравления марганцем и следующих заболеваний: сифилис нервов, болезнь Паркинсона, рассеянный склероз, болезнь Вильсона, цирроз печени и болезнь Вестфаля-Штрюмпеля (псевдосклероз).
Меры безопасности и охраны здоровья
Профилактика отравления марганцем заключается прежде всего в подавлении марганцевой пыли и паров. В шахтах сухое бурение всегда следует заменять мокрым бурением. Дробеструйную стрельбу следует проводить после смены, чтобы можно было хорошо проветрить выработку перед началом следующей смены. Также важна хорошая общая вентиляция у источника. Средства защиты органов дыхания для авиакомпаний, а также автономные респираторы должны использоваться в определенных ситуациях, чтобы избежать чрезмерного кратковременного воздействия.
Необходим высокий уровень личной гигиены, а личная чистота и соответствующие санитарно-гигиенические условия, одежда и время должны быть обеспечены, чтобы можно было осуществить обязательное принятие душа после работы, смену одежды и запрет на прием пищи на рабочем месте. Курение на работе также должно быть запрещено.
Следует проводить периодические измерения уровней воздействия и уделять внимание размерному распределению переносимого по воздуху марганца. Загрязнение питьевой воды и пищевых продуктов, а также диетические привычки рабочих следует рассматривать как потенциальный дополнительный источник воздействия.
Работникам с психическими или неврологическими расстройствами не рекомендуется привлекать к работам, связанным с воздействием марганца. Состояния дефицита питательных веществ могут предрасполагать к анемии и, таким образом, повышать восприимчивость к марганцу. Поэтому рабочие, страдающие такими недостатками, должны находиться под строгим наблюдением. В состоянии анемии субъекты должны избегать воздействия марганца. То же самое относится и к тем, кто страдает поражением органов выделения или хронической обструктивной болезнью легких. Исследование показало, что длительное воздействие марганца может способствовать развитию хронической обструктивной болезни легких, особенно если воздействие сочетается с курением. С другой стороны, пораженные легкие могут быть более восприимчивы к потенциальному острому воздействию марганцевых аэрозолей.
При периодических медицинских осмотрах работник должен быть обследован на наличие симптомов, которые могут быть связаны с субклинической стадией отравления марганцем. Кроме того, рабочий должен пройти клиническое обследование, в частности, с целью выявления ранних психомоторных изменений и неврологических симптомов. Субъективные симптомы и ненормальное поведение часто могут быть единственными ранними признаками ухудшения здоровья. Марганец можно измерить в крови, моче, стуле и волосах. Оценка степени воздействия марганца по концентрации марганца в моче и крови не имеет большого значения.
Средний уровень марганца в крови у подвергшихся воздействию рабочих, по-видимому, того же порядка, что и у не подвергавшихся воздействию людей. Загрязнение во время отбора проб и аналитических процедур может, по крайней мере, частично объяснить довольно широкий диапазон, обнаруженный в литературе, особенно для крови. Использование гепарина в качестве антикоагулянта все еще довольно распространено, хотя содержание марганца в гепарине может превышать содержание марганца в крови. Средняя концентрация марганца в моче людей, не подвергшихся воздействию, обычно оценивается в пределах от 1 до 8 мг/л, но сообщалось о значениях до 21 мг/л. Ежедневное поступление марганца из рациона человека сильно зависит от количества потребляемых неочищенных злаков, орехов, листовых овощей и чая из-за относительно высокого содержания в них марганца и, таким образом, влияет на результаты нормального содержания марганца в биологических средах.
Предполагается, что концентрация марганца в фекалиях 60 мг/кг и выше свидетельствует о воздействии марганца на рабочем месте. Содержание марганца в волосах обычно не превышает 4 мг/кг. Поскольку часто применяемое на практике определение марганца в моче еще недостаточно валидировано для оценки индивидуальной экспозиции, его можно использовать только как групповой показатель среднего уровня экспозиции. Сбор стула и анализ содержания марганца выполнить непросто. Наши современные знания не включают никаких других надежных биологических параметров, которые можно было бы использовать в качестве индикатора индивидуального воздействия марганца. Таким образом, оценка воздействия марганца на рабочих по-прежнему должна основываться на уровне марганца в воздухе. Также очень мало достоверных сведений о корреляции между содержанием марганца в крови и моче и находками неврологической симптоматики и признаков.
Лица с признаками марганцевой интоксикации должны быть удалены из зоны воздействия. Если рабочий выводится из зоны облучения вскоре после появления симптомов и признаков (до стадии полного развития манганизма), многие симптомы и признаки исчезают. Однако могут быть некоторые остаточные нарушения, особенно речи и походки.