Гуннар Нордберг
Неорганическая ртуть
Ртуть легко соединяется с серой и галогенами при обычных температурах и образует амальгамы со всеми металлами, кроме железа, никеля, кадмия, алюминия, кобальта и платины. Он экзотермически реагирует (выделяет тепло) с щелочными металлами, подвергается воздействию азотной кислоты, но не соляной кислоты, и в горячем состоянии соединяется с серной кислотой.
Неорганическая ртуть встречается в природе в виде сульфида (HgS) в виде киноварной руды, в которой среднее содержание ртути составляет от 0.1 до 4%. Он встречается также в земной коре в виде жеод жидкой ртути (в Альмадене) и в виде вкрапленных сланцев или сланцев (например, в Индии и Югославии).
Добыча. Ртутную руду добывают подземным способом, а металлическую ртуть отделяют от руды обжигом во вращающейся печи или шахтной печи или восстановлением оксидом железа или кальция. Пар уносится с дымовыми газами и конденсируется в вертикальных трубах.
Наиболее важные области применения металлической ртути и ее неорганических соединений включают обработку золотых и серебряных руд; производство амальгам; изготовление и ремонт измерительной или лабораторной аппаратуры; производство электрических ламп накаливания, ртутных трубок, радиоламп, рентгеновских трубок, выключателей, аккумуляторов, выпрямителей и т. д.; как катализатор производства хлора и щелочи и производства уксусной кислоты и ацетальдегида из ацетилена; химические, физические и биологические лабораторные исследования; покрытие золотом, серебром, бронзой и лужением; дубление и карри; изготовление войлока; таксидермия; текстильное производство; фотография и фотогравюра; краски и пигменты на ртутной основе; и производство искусственного шелка. Некоторые из этих видов использования были прекращены из-за токсического воздействия ртути на рабочих.
Органические соединения ртути
Органические соединения ртути можно рассматривать как органические соединения, в которых ртуть химически связана непосредственно с атомом углерода. Связи углерод-ртуть имеют широкий диапазон стабильности; в целом связь углерод-ртуть в алифатических соединениях более стабильна, чем в ароматических соединениях. Согласно одной надежной оценке, было синтезировано более 400 фенилртутных соединений и, по меньшей мере, столько же алкилртутных соединений. Тремя наиболее важными обычно используемыми группами являются алкилы, ароматические углеводороды или арилы и алкоксиалкилы. Примерами арилртутных соединений являются ацетат фенилртути (ФМА), нитрат, олеат, пропионат и бензоат. Наиболее доступная информация относится к PMA.
Пользы. Все важные области применения органических соединений ртути зависят от биологической активности этих веществ. В медицинской практике органические соединения ртути используются в качестве антисептиков, гермицидов, диуретиков и противозачаточных средств. В области пестицидов они служат альгицидами, фунгицидами, гербицидами, слимицидами и консервантами в красках, восках и пастах; они используются для подавления плесени, в красках против обрастания, в латексных красках и для защиты от грибка тканей, бумаги, пробки, резины и дерева для использования во влажном климате. В химической промышленности они выступают в качестве катализаторов в ряде реакций, а алкилы ртути используются в качестве алкилирующих агентов в органическом синтезе.
опасности
Поглощение и воздействие: неорганическая и металлическая ртуть.
Вдыхание паров является основным путем поступления металлической ртути в организм. Около 80% вдыхаемых паров ртути всасывается в легких (альвеолах). Пищеварительная абсорбция металлической ртути незначительна (менее 0.01% введенной дозы). Возможно также попадание металлической ртути под кожу в результате несчастного случая (например, поломки термометра).
Основными путями поступления неорганических соединений ртути (солей ртути) являются легкие (распыление солей ртути) и желудочно-кишечный тракт. В последнем случае абсорбция часто является результатом случайного или произвольного проглатывания. Подсчитано, что от 2 до 10% проглоченных солей ртути всасывается через желудочно-кишечный тракт.
Возможна абсорбция через кожу металлической ртути и некоторых ее соединений, хотя скорость абсорбции невелика. После попадания в организм металлическая ртуть еще короткое время продолжает существовать в металлической форме, чем и объясняется проникновение ее через гематоэнцефалический барьер. В крови и тканях металлическая ртуть быстро окисляется до Hg.2+ ион ртути, который связывается с белками. В крови неорганическая ртуть также распределяется между плазмой и эритроцитами.
Почки и головной мозг являются местами отложения после воздействия паров металлической ртути, а почки - после воздействия неорганических солей ртути.
Острое отравление
Симптомы острого отравления включают раздражение легких (химическая пневмония), которое может привести к острому отеку легких. Также возможно поражение почек. Острые отравления чаще возникают в результате случайного или намеренного приема внутрь солей ртути. Это приводит к тяжелому воспалению желудочно-кишечного тракта, за которым быстро следует почечная недостаточность из-за некроза проксимальных извитых канальцев.
Тяжелая хроническая форма отравления ртутью, которая встречалась в таких местах, как Альмаден, вплоть до начала 20 века и проявлялась выраженными почечными, пищеварительными, психическими и нервными расстройствами и заканчивалась кахексией, была устранена с помощью профилактических мер. Однако у добытчиков ртути все же можно выявить хроническое, «перемежающееся» отравление, при котором периоды активной интоксикации перемежаются периодами латентной интоксикации. В латентные периоды симптомы ослабевают до такой степени, что видны только при внимательном осмотре; сохраняются только неврологические проявления в виде обильного потоотделения, дермографии и в некоторой степени эмоциональной неустойчивости.
Описано также состояние «микромеркуриализма», характеризующееся функциональными неврозами (частые истерия, неврастения, смешанные формы), сердечно-сосудистой лабильностью и секреторным неврозом желудка.
Пищеварительная система. Гингивит является наиболее частым желудочно-кишечным заболеванием, возникающим при отравлении ртутью. Ему способствует плохая гигиена полости рта и сопровождается неприятным металлическим или горьким привкусом во рту. Язвенно-мембранозный стоматит встречается гораздо реже и обычно обнаруживается у лиц, уже страдающих гингивитом, которые случайно вдохнули пары ртути. Этот стоматит начинается с субъективных симптомов гингивита с повышенным слюноотделением (ртутный паралич) и налетом на языке. Прием пищи и питья вызывает жжение и дискомфорт во рту, десны становятся все более воспаленными и отечными, появляются язвы и самопроизвольное кровотечение. В острых случаях отмечается высокая лихорадка, воспаление подчелюстных ганглиев и крайне зловонный запах изо рта. Также наблюдался альвеолодентальный периостит.
На краю десны может быть синеватая полоска, особенно вблизи инфицированных участков; однако эта линия никогда не встречается у людей без зубов. Отмечается также сланцево-серая точечная пигментация слизистых оболочек полости рта — вестибулярной стороны десен (чаще нижней челюсти), неба и даже внутренней стороны щек.
Рецидивирующий гингивит поражает поддерживающие ткани зубов, и во многих случаях зубы приходится удалять или они просто выпадают. Другие желудочно-кишечные расстройства, возникающие при отравлении ртутью, включают гастрит и гастродуоденит.
Неспецифический фарингит встречается относительно часто. Более редким проявлением является фарингит Куссмауля, который проявляется в виде ярко-красного окрашивания глотки, миндалин и мягкого неба с тонкими разветвлениями.
Поражение нервной системы может возникать с желудочно-кишечными симптомами или без них и может развиваться в соответствии с двумя основными клиническими картинами: (а) тремор с тонкими намерениями, напоминающий тремор, встречающийся у лиц, страдающих рассеянным склерозом; и (b) паркинсонизм с тремором в покое и снижением двигательной функции. Обычно в общей клинической картине доминирует одно из этих двух состояний, которое может дополнительно осложняться болезненной раздражительностью и выраженной психической гиперактивностью (ртутная эретия).
Переменчивый паркинсонизм представляет собой картину неустойчивой и шатающейся походки, отсутствия рефлексов восстановления равновесия и гипотонии; вегетативная симптоматика выражена слабо, с маскообразным выражением лица, слюнотечением и др. Однако обычно паркинсонизм встречается в более легких формах, в частности в виде микропаркинсонизма.
Наиболее часто встречающиеся симптомы напоминают симптомы, проявляющиеся у лиц с рассеянным склерозом, за исключением того, что отсутствует нистагм и эти два состояния имеют разную серологию и разное клиническое течение. Наиболее ярким признаком является тремор, который обычно является поздним симптомом, но может развиться до стоматита.
Тремор обычно исчезает во время сна, хотя могут возникать внезапные генерализованные судороги или сокращения; однако при эмоциональном напряжении она всегда возрастает, и это настолько характерная черта, что она дает веские основания для диагноза отравления ртутью. Тремор особенно выражен в ситуациях, когда больной испытывает смущение или стыд; часто ему или ей приходится есть в одиночестве, иначе он не сможет подносить пищу к губам. В самой острой форме тремор может охватывать все произвольные мышцы и быть непрерывным. Еще бывают случаи, когда больного приходится привязывать, чтобы он не упал с кровати; в таких случаях также присутствуют массивные хореоподобные движения, достаточные для того, чтобы пробудить пациента ото сна.
Больной склонен произносить слова стаккато, так что за его предложениями трудно уследить (psellismus mercurialis); когда спазм прекращается, слова произносятся слишком быстро. В случаях, больше напоминающих паркинсонизм, речь замедлена и монотонна, а голос может быть низким или полностью отсутствовать; Однако чаще встречается спазматическое высказывание.
Весьма характерным симптомом является желание спать, и больной часто спит в течение длительного времени, хотя и легко, и его часто беспокоят судороги и спазмы. Однако в некоторых случаях может возникнуть бессонница.
Потеря памяти является ранним, а деменция — терминальным симптомом. Часто встречаются дермография и обильное потоотделение (без видимых причин). При хроническом отравлении ртутью в глазах может наблюдаться картина «mercurialentis», характеризующаяся изменением цвета передней капсулы хрусталика от светло-серого до темного, красновато-серого из-за отложения мелкодисперсных частиц ртути. Mercurialentis можно обнаружить при осмотре с помощью щелевой лампы, он двусторонний и симметричный; обычно оно появляется за значительное время до появления общих признаков отравления ртутью.
Хроническое воздействие
Хроническое отравление ртутью обычно начинается незаметно, что затрудняет раннее выявление начинающегося отравления. Основным органом-мишенью является нервная система. Первоначально можно использовать соответствующие тесты для выявления психомоторных и нервно-мышечных изменений и легкого тремора. Небольшое поражение почек (протеинурия, альбуминурия, энзимурия) может обнаруживаться раньше, чем поражение неврологических органов.
Если чрезмерное воздействие не корректировать, неврологические и другие проявления (например, тремор, потливость, дерматография) становятся более выраженными, связаны с изменениями поведения и расстройствами личности и, возможно, расстройствами пищеварения (стоматит, диарея) и ухудшением общего состояния ( анорексия, потеря веса). После достижения этой стадии прекращение воздействия может не привести к полному выздоровлению.
При хроническом отравлении ртутью преобладают пищеварительные и нервные симптомы, и, хотя первые проявляются раньше, вторые более выражены; могут присутствовать другие значительные, но менее интенсивные симптомы. Продолжительность периода всасывания ртути, предшествующего появлению клинических симптомов, зависит от уровня всасывания и индивидуальных факторов. К основным ранним признакам относятся легкие расстройства пищеварения, в частности потеря аппетита; перемежающийся тремор, иногда в определенных группах мышц; и невротические расстройства различной степени выраженности. Течение интоксикации может значительно различаться от случая к случаю. Если воздействие прекращается сразу после появления первых симптомов, обычно наступает полное выздоровление; однако, если воздействие не прекращается и интоксикация закрепляется, в большинстве случаев можно ожидать лишь облегчения симптомов.
Почка. На протяжении многих лет проводились исследования взаимосвязи между функцией почек и уровнем ртути в моче. Последствия низкоуровневого облучения до сих пор недостаточно документированы или изучены. При более высоких уровнях (выше 50 мкг/г (микрограммов на грамм) наблюдались нарушения функции почек (о чем свидетельствовала N-ацетил-BD-глюкозаминидаза (НАГ), которая является чувствительным индикатором повреждения почек). Уровни НАГ коррелировали как с уровнем ртути в моче, так и с результатами неврологического и поведенческого тестирования.
Нервная система. В последние годы появилось больше данных о низких уровнях содержания ртути, которые более подробно обсуждаются в главе Нервная система В этом Энциклопедия.
Кровь. Хроническое отравление сопровождается легкой анемией, которой иногда предшествует полицитемия, возникающая в результате раздражения костного мозга. Также наблюдались лимфоцитоз и эозинофилия.
Органические соединения ртути
Ацетат фенилртути (ПМА). Абсорбция может происходить при вдыхании аэрозолей, содержащих ПМА, через кожу или при приеме внутрь. Растворимость ртути и размер частиц аэрозолей являются определяющими факторами степени абсорбции. ПМА более эффективно всасывается при приеме внутрь, чем неорганические соли ртути. фенилртуть транспортируется в основном кровью и распределяется в клетках крови (90%), накапливается в печени и там разлагается до неорганической ртути. Некоторое количество фенилртути выводится с желчью. Основная часть абсорбируемой в организме ртути распределяется в тканях в виде неорганической ртути и накапливается в почках. При хроническом воздействии распределение и экскреция ртути следуют схеме, наблюдаемой при воздействии неорганической ртути.
Профессиональное воздействие соединений фенилртути происходит при производстве и обращении с продуктами, обработанными фунгицидами, содержащими соединения фенилртути. Острое вдыхание больших количеств может вызвать повреждение легких. Воздействие на кожу концентрированного раствора соединений фенилртути может вызвать химические ожоги с образованием волдырей. Может возникнуть сенсибилизация к соединениям фенилртути. Проглатывание больших количеств фенилртути может вызвать повреждение почек и печени. Хроническое отравление вызывает поражение почек из-за накопления неорганической ртути в почечных канальцах.
Имеющиеся клинические данные не позволяют делать обширные выводы о зависимости доза-реакция. Однако они предполагают, что соединения фенилртути менее токсичны, чем неорганические соединения ртути или при длительном воздействии. Имеются некоторые свидетельства легкого неблагоприятного воздействия на кровь.
Алкильные соединения ртути. С практической точки зрения короткоцепочечные алкилртутные соединения, такие как метилртуть и этилртуть, являются наиболее важными, хотя некоторые экзотические соединения ртути, обычно используемые в лабораторных исследованиях, приводили к впечатляющим быстрым смертям от острых отравлений. Эти соединения широко использовались при обработке семян, где они стали причиной ряда смертельных исходов. Метилртуть хлорид образует белые кристаллы с характерным запахом, этилртуть хлорид; (хлорэтилртуть) образует белые хлопья. Летучие соединения метилртути, такие как хлорид метилртути, поглощаются примерно на 80% при вдыхании паров. Более 95% короткоцепочечных алкилртутных соединений всасывается при приеме внутрь, хотя абсорбция соединений метилртути кожей может быть эффективной в зависимости от их растворимости и концентрации, а также от состояния кожи.
Транспорт, распределение и выведение. Метилртуть транспортируется в эритроцитах (95%), а небольшая часть связывается с белками плазмы. Распределение по различным тканям организма происходит довольно медленно, и для достижения равновесия требуется около четырех дней. Метилртуть концентрируется в центральной нервной системе и особенно в сером веществе. Около 10% содержания ртути в организме находится в головном мозге. Наибольшая концентрация обнаруживается в затылочной коре и мозжечке. У беременных метилртуть через плаценту передается плоду и особенно накапливается в головном мозге плода.
Опасности органической ртути
Отравление алкилртутью может произойти при вдыхании паров и пыли, содержащих алкилртуть, а также при производстве ртути или при обращении с конечным материалом. Контакт кожи с концентрированными растворами приводит к химическим ожогам и образованию волдырей. В небольших сельскохозяйственных операциях существует риск обмена между обработанными семенами и продуктами, предназначенными для употребления в пищу, с последующим непроизвольным поступлением в организм больших количеств алкилртути. При остром воздействии признаки и симптомы отравления начинаются незаметно и проявляются с латентным периодом, который может варьировать от одной до нескольких недель. Латентный период зависит от размера дозы: чем больше доза, тем короче период.
При хроническом воздействии начало более коварно, но симптомы и признаки, по существу, те же самые, из-за накопления ртути в центральной нервной системе, что вызывает повреждение нейронов в сенсорной коре, такой как зрительная кора, слуховая кора и пре- и постцентральные районы. Признаки характеризуются нарушениями чувствительности с парестезиями в дистальных отделах конечностей, на языке и вокруг губ. При более тяжелых интоксикациях могут появиться атаксия, концентрические сужения полей зрения, нарушение слуха и экстрапирамидные симптомы. В тяжелых случаях возникают хронические судороги.
Периодом жизни, наиболее чувствительным к отравлению метилртутью, является время в утробе матери; плод кажется в 2-5 раз более чувствительным, чем взрослый. Экспозиция в утробе матери приводит к церебральному параличу, отчасти из-за торможения миграции нейронов из центральных отделов в периферические области коры. В менее тяжелых случаях наблюдается задержка психомоторного развития.
Алкоксиалкильные соединения ртути. Наиболее распространенными алкоксиалкильными соединениями являются метоксиэтилртуть соли (например, метоксиэтилацетат ртути), которые заменили короткоцепочечные алкильные соединения при обработке семян во многих промышленно развитых странах, в которых алкильные соединения запрещены из-за их опасности.
Доступная информация очень ограничена. Алкоксиалкильные соединения всасываются при вдыхании и приеме внутрь более эффективно, чем неорганические соли ртути. Распределение и экскреция абсорбированной ртути аналогичны неорганическим солям ртути. Выведение происходит через кишечный тракт и почки. В какой степени неизмененная алкоксиалкилртуть выводится из организма человека, неизвестно. Воздействие алкоксиалкильных соединений ртути может происходить при производстве соединения и при обращении с конечным продуктом (продуктами), обработанными ртутью. Метоксиэтилацетат ртути вызывает нарыв при нанесении на кожу концентрированных растворов. Вдыхание пыли метоксиэтилртутной соли может вызвать повреждение легких, а хроническое отравление вследствие длительного воздействия может привести к повреждению почек.
Меры безопасности и охраны здоровья
Следует предпринять усилия для замены ртути менее опасными веществами. Например, в войлочной промышленности могут использоваться соединения, не содержащие ртуть. При добыче полезных ископаемых следует использовать методы мокрого бурения. Вентиляция является основной мерой безопасности, и если она недостаточна, рабочие должны быть обеспечены средствами защиты органов дыхания.
В промышленности, где это возможно, с ртутью следует обращаться в герметичных системах, а на рабочем месте следует применять чрезвычайно строгие правила гигиены. Когда ртуть проливается, она очень легко проникает в щели, щели в полу и рабочие места. Из-за давления паров может возникать высокая концентрация в атмосфере даже после, казалось бы, незначительного загрязнения. Поэтому важно избегать малейшего загрязнения рабочих поверхностей; они должны быть гладкими, неабсорбирующими и слегка наклоненными в сторону коллектора или, в противном случае, иметь металлическую решетку над желобом, наполненным водой, для сбора любых капель пролитой ртути, которые падают через решетку. Рабочие поверхности следует регулярно очищать, а в случае случайного загрязнения капли ртути, скопившиеся в гидрозатворе, следует как можно быстрее удалять.
Там, где существует опасность улетучивания ртути, должны быть установлены системы местной вытяжной вентиляции (ЛВВ). Правда, это решение не всегда применимо, как в случае с помещениями, производящими хлор ртутным способом, ввиду огромной поверхности испарения.
Рабочие места должны быть спланированы таким образом, чтобы свести к минимуму количество людей, подвергающихся воздействию ртути.
В большинстве случаев воздействие органических соединений ртути связано со смешанным воздействием паров ртути и органического соединения, поскольку органические соединения ртути разлагаются и выделяют пары ртути. Все технические меры, касающиеся воздействия паров ртути, должны применяться в отношении воздействия органических соединений ртути. Таким образом, следует избегать загрязнения одежды и/или частей тела, так как это может быть опасным источником паров ртути вблизи зоны дыхания. Следует использовать специальную защитную рабочую одежду и менять ее после окончания рабочей смены. Для распыления красок, содержащих ртуть, требуются средства защиты органов дыхания и адекватная вентиляция. Короткоцепочечные алкилртутные соединения следует по возможности исключать и заменять. Если невозможно избежать манипуляций, следует использовать закрытую систему в сочетании с адекватной вентиляцией, чтобы свести воздействие к минимуму.
Необходимо проявлять большую осторожность в предотвращении загрязнения источников воды ртутными стоками, поскольку ртуть может попасть в пищевую цепочку, что приведет к бедствиям, подобным тому, что произошло в Минамата, Япония.