三個感官系統被獨特地構造來監測與環境物質的接觸：嗅覺（氣味）、味覺（甜、咸、酸和苦的感覺）和常見的化學感覺（刺激或刺激性的檢測）。 因為它們需要化學物質的刺激，所以它們被稱為“化學感應”系統。 嗅覺障礙包括暫時性或永久性：完全或部分嗅覺喪失（嗅覺喪失或嗅覺減退）和嗅覺異常（變態氣味嗅覺障礙或幻覺氣味幻覺）（Mott 和 Leopold 1991；Mott、Grushka 和 Sessle 1993）。 接觸化學品後，一些人描述了對化學刺激（高滲症）的高度敏感。 風味是食品和飲料的氣味、味道和刺激性成分以及質地和溫度相互作用而產生的感官體驗。 因為大多數味道來自攝入物的氣味或香氣，所以氣味系統的損壞通常被報告為“味道”問題。
化學感覺投訴在職業環境中很常見，可能是由正常感覺系統感知環境化學物質引起的。 相反，它們也可能表明系統受損：與化學物質的必要接觸使這些感覺系統特別容易受到損害。 在職業環境中，這些系統也可能因頭部外傷和化學品以外的物質（例如輻射）而受損。 與污染物相關的環境氣味會加劇潛在的醫療狀況（例如，哮喘、鼻炎），加速氣味厭惡的發展，或導致與壓力相關的疾病。 惡臭已被證明會降低複雜任務的性能（Shusterman 1992）。
早期識別有嗅覺喪失的工人至關重要。 某些職業，如烹飪藝術、釀酒和香水行業，需要良好的嗅覺作為先決條件。 許多其他職業需要正常的嗅覺才能獲得良好的工作表現或自我保護。 例如，父母或日托工作者通常依靠氣味來確定孩子的衛生需求。 消防員需要檢測化學品和煙霧。 如果嗅覺能力差，任何持續接觸化學品的工人都會面臨更高的風險。
嗅覺為許多有害環境物質提供了早期預警系統。 一旦失去這種能力，在藥劑濃度高到足以刺激、損害呼吸組織或致命之前，工人可能不會意識到危險的暴露。 及時檢測可以通過治療炎症和減少後續暴露來防止進一步的嗅覺損傷。 最後，如果損失是永久性的和嚴重的，則可能被視為需要新工作培訓和/或補償的殘疾。
解剖生理學
嗅覺
主要的嗅覺受體位於鼻腔最上部的組織片中，稱為嗅覺神經上皮細胞 (Mott 和 Leopold 1991)。 與其他感覺系統不同，感受器是神經。 嗅覺受體細胞的一部分被送到鼻腔內壁的表面，另一端通過長軸突直接連接到大腦中兩個嗅球之一。 信息從這里傳播到大腦的許多其他區域。 氣味是揮發性化學物質，必須接觸嗅覺感受器才能產生嗅覺。 氣味分子被粘液捕獲，然後通過粘液擴散，附著在嗅覺受體細胞末端的纖毛上。 目前尚不清楚我們如何能夠檢測到一萬多種氣味，從多達 5,000 種中區分出來，並判斷不同的氣味強度。 最近，發現了一個多基因家族，它編碼初級嗅覺神經上的氣味受體（Ressler、Sullivan 和 Buck 1994）。 這使得可以調查氣味是如何被檢測到的以及氣味系統是如何組織的。 每個神經元可能對高濃度的各種氣味有廣泛的反應，但只會對一種或幾種低濃度的氣味有反應。 一旦受到刺激，表面受體蛋白就會激活細胞內過程，將感覺信息轉化為電信號（轉導）。 儘管持續接觸氣味，但尚不清楚是什麼終止了感覺信號。 已發現可溶性氣味結合蛋白，但它們的作用尚未確定。 可能涉及代謝氣味劑的蛋白質，或者載體蛋白可能將氣味劑從嗅覺纖毛轉運或轉運到嗅覺細胞內的催化位點。
直接連接到大腦的嗅覺感受器部分是穿過一塊骨板的細神經絲。 這些細絲的位置和脆弱的結構使它們容易因頭部受到打擊而受到剪切損傷。 此外，由於嗅覺感受器是一種神經，會與氣味物質發生物理接觸，並直接與大腦相連，因此進入嗅覺細胞的物質可以沿著軸突進入大腦。 由於持續暴露於對嗅覺感受器細胞造成損害的物質，如果不是因為一個關鍵屬性，嗅覺能力可能會在生命早期喪失：嗅覺感受器神經能夠再生並且可以被替換，前提是組織尚未完全被毀。 但是，如果對系統的損害位於更集中的位置，則無法恢復神經。
化學常識
常見的化學感覺是通過刺激第五（三叉）腦神經的粘膜、多個、游離神經末梢而啟動的。 它感知吸入物質的刺激特性，並觸發旨在限制接觸危險物質的反射：打噴嚏、粘液分泌、呼吸頻率降低甚至屏氣。 強烈的警告提示迫使人們盡快擺脫刺激。 儘管物質的刺激性不同，但通常在刺激變得明顯之前就檢測到物質的氣味（Ruth 1986）。 然而，一旦檢測到刺激，濃度的小幅增加會比氣味識別更能增強刺激。 刺激性可能是通過與受體的物理或化學相互作用引起的（Cometto-Muñiz 和 Cain 1991）。 氣體或蒸汽的警告特性往往與其水溶性相關（Shusterman 1992）。 嗅覺缺失症似乎需要更高濃度的刺激性化學物質來檢測（Cometto-Muñiz 和 Cain 1994），但檢測閾值並沒有隨著年齡的增長而升高（Stevens 和 Cain 1986）。
寬容和適應
以前的接觸可能會改變對化學品的感知。 當暴露減少對後續暴露的反應時，就會產生耐受性。 當持續或快速重複的刺激引起減弱的反應時，就會發生適應。 例如，短期溶劑暴露會顯著但暫時地降低溶劑檢測能力（Gagnon、Mergler 和 Lapare 1994）。 當長時間暴露於低濃度或快速暴露於極高濃度的某些化學品時，也會發生適應。 後者可導致快速且可逆的嗅覺“麻痺”。 與嗅覺相比，鼻腔刺激性通常表現出較少的適應性和耐受性發展。 化學品的混合物也可以改變感知強度。 通常，當氣味劑混合時，感知到的氣味強度小於將兩種強度加在一起所預期的強度（低加性）。 然而，鼻腔刺激性通常顯示出暴露於多種化學物質的疊加性，以及隨著時間的推移刺激的總和（Cometto-Muñiz 和 Cain 1994）。 對於相同混合物中的氣味劑和刺激物，氣味總是感覺不那麼強烈。 由於耐受性、適應性和低加性，人們必須小心避免依賴這些感覺系統來測量環境中化學物質的濃度。
嗅覺障礙
一般概念
當氣味無法到達嗅覺受體或嗅覺組織受損時，嗅覺就會受到干擾。 鼻炎、鼻竇炎或息肉引起的鼻內腫脹會阻礙氣味的可及性。 損傷可能發生在： 鼻腔發炎； 各種藥物對嗅覺神經上皮細胞的破壞； 頭部外傷； 並通過嗅覺神經將藥劑傳輸到大腦，隨後對中樞神經系統的嗅覺部分造成傷害。 職業環境包含不同數量的潛在破壞性因素和條件（Amoore 1986；Cometto-Muñiz 和 Cain 1991；Shusterman 1992；Schiffman 和 Nagle 1992）。 最近公佈的來自 712,000 名國家地理氣味調查受訪者的數據表明，工廠工作會損害氣味； 男性和女性工廠工人報告嗅覺較差，並在測試中表現出嗅覺下降（Corwin、Loury 和 Gilbert 1995）。 具體而言，與其他職業環境中的工人相比，化學品接觸和頭部外傷的報告更為頻繁。
當懷疑有職業性嗅覺障礙時，可能很難識別緻病因素。 目前的知識主要來源於小編和病例報告。 重要的是很少有研究提到鼻子和鼻竇的檢查。 大多數依靠患者的病史來了解嗅覺狀態，而不是對嗅覺系統的測試。 另一個複雜因素是普通人群中非職業相關嗅覺障礙的高發率，主要是由於病毒感染、過敏、鼻息肉、鼻竇炎或頭部外傷。 然而，其中一些在工作環境中也更為常見，將在此處詳細討論。
鼻炎、鼻竇炎和息肉病
必須首先評估有嗅覺障礙的人是否患有鼻炎、鼻息肉和鼻竇炎。 例如，估計有 20% 的美國人口患有上呼吸道過敏症。 環境暴露可能無關，引起炎症或加劇潛在疾病。 鼻炎與職業環境中的嗅覺喪失有關（Welch、Birchall 和 Stafford 1995）。 一些化學品，例如異氰酸酯、酸酐、鉑鹽和活性染料（Coleman、Holliday 和 Dearman 1994）以及金屬（Nemery 1990）可能會引起過敏。 還有大量證據表明，化學品和顆粒會增加對非化學過敏原的敏感性（Rusznak、Devalia 和 Davies 1994）。 有毒物質會改變鼻粘膜的通透性，使過敏原更容易滲透並加重症狀，因此很難區分過敏引起的鼻炎和接觸有毒或顆粒物質引起的鼻炎。 如果證明鼻子或鼻竇有炎症和/或阻塞，則可以通過治療恢復正常的嗅覺功能。 選項包括局部皮質類固醇噴霧劑、全身性抗組胺藥和減充血劑、抗生素和息肉切除術/鼻竇手術。 如果不存在炎症或阻塞，或者治療不能確保嗅覺功能得到改善，則嗅覺組織可能會受到永久性損傷。 無論原因如何，都必須保護個人免於將來接觸有害物質，否則可能會對嗅覺系統造成進一步傷害。
頭部外傷
頭部外傷可通過以下方式改變嗅覺：(1) 鼻損傷伴有嗅神經上皮瘢痕形成，(2) 鼻損傷伴有氣味的機械阻塞，(3) 嗅絲的剪切，以及 (4) 鼻腔部分的瘀傷或破壞負責嗅覺的大腦（Mott 和 Leopold 1991）。 儘管創傷在許多職業環境中都是一種風險（Corwin、Loury 和 Gilbert 1995），但接觸某些化學品會增加這種風險。
5% 到 30% 的頭部外傷患者會出現嗅覺喪失，並且隨後可能沒有任何其他神經系統異常。 對有氣味物質造成的鼻腔阻塞可以通過手術矯正，除非已發生明顯的鼻內疤痕。 否則，雖然可以自發改善，但無法治療因頭部外傷引起的嗅覺障礙。 隨著受傷區域的腫脹消退，可能會出現快速的初始改善。 如果嗅覺細絲被剪斷，也可能會重新生長並逐漸改善氣味。 雖然這種情況在動物身上會在 60 天內發生，但據報導人類在受傷後長達 XNUMX 年內都有改善。 當患者從受傷中恢復時出現異味可能表明嗅覺組織的再生和一些正常嗅覺功能的恢復。 在受傷時或受傷後不久發生的異味更有可能是由於腦組織損傷所致。 大腦的損傷不會自我修復，嗅覺能力也不會得到改善。 額葉損傷是大腦中與情緒和思維不可或缺的部分，在有嗅覺喪失的頭部外傷患者中可能更常見。 社會化或思維模式的由此產生的變化可能是微妙的，但對家庭和職業有害。 因此，一些患者可能需要進行正式的神經精神病學檢查和治療。
環保劑
環境因素可以通過血流或吸入的空氣進入嗅覺系統，據報導會導致嗅覺喪失、嗅覺異常和嗅覺亢進。 負責任的因素包括金屬化合物、金屬粉塵、非金屬無機化合物、有機化合物、木屑和存在於各種職業環境中的物質，例如冶金和製造過程（Amoore 1986 年；Schiffman 和 Nagle 1992 年（表 1）。傷害可能發生在急性和慢性接觸，可以是可逆的或不可逆的，這取決於宿主敏感性和破壞劑之間的相互作用。重要的物質屬性包括生物活性、濃度、刺激能力、接觸時間、清除率和與其他化學品的潛在協同作用。宿主易感性因遺傳背景和年齡而異。在嗅覺、氣味代謝的激素調節和特定嗅覺缺失方面存在性別差異。煙草使用、過敏、哮喘、營養狀況、既往疾病（例如乾燥綜合徵）、體力消耗暴露時間、鼻腔氣流模式和可能的心理社會因素影響個體差異（Brooks 1994）。 外周組織對損傷的抵抗力和功能性嗅覺神經的存在可以改變易感性。 例如，急性、嚴重的暴露可能會破壞嗅覺神經上皮細胞，從而有效地防止毒素向中央擴散。 相反，長期、低水平的接觸可能會保護周圍組織的功能，並緩慢但穩定地將有害物質輸送到大腦中。 例如，鎘在人體中的半衰期為 15 至 30 年，其影響可能在接觸數年後才會顯現出來（Hastings 1990）。
表 1. 與嗅覺異常相關的藥劑/過程
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經紀人 |
氣味干擾 |
參數支持 |
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乙醛 |
H |
2 |
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苯甲醛 |
H |
2 |
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鎘化合物、灰塵、氧化物 |
哈 |
1 ; Bar-Sela 等人。 1992年； 羅斯、海伍德和科斯坦佐 1992 |
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重鉻酸鹽 |
H |
2 |
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乙酸乙酯 乙醚 環氧乙烷 |
哈 |
1 |
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亞麻 |
H |
2 |
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糧食 |
H或A |
4 |
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鹵素化合物 |
H |
2 |
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碘仿 |
H |
2 |
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領導 |
H |
4 |
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磁鐵生產 |
H |
2 |
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鎳粉、氫氧化物、電鍍和精煉 |
哈 |
1;4; Bar-Sela 等人。 1992 |
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薄荷油 |
哈 |
1 |
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油漆（鉛） |
低正常 H或A |
2 |
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橡膠硫化 |
H |
2 |
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硒化合物（揮發性） |
H |
2 |
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鞣 |
H |
2 |
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釩煙 |
H |
2 |
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廢水 |
低正常 |
2 |
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鋅（煙霧、鉻酸鹽）和生產 |
低正常 |
2 |
H = 嗅覺減退； A = 嗅覺喪失； P = 嗅覺異常； ID =氣味識別能力
1 = 莫特和利奧波德 1991。 2 = Amoore 1986。3 = Schiffman 和 Nagle 1992。4 = Naus 1985。5 = Callendar 等。 1993.
具體的氣味干擾如所引用的文章中所述。
鼻腔每天有 10,000 到 20,000 升空氣流通，其中含有不同數量的潛在有害物質。 上呼吸道幾乎完全吸收或清除高度反應性或可溶性氣體，以及大於 2 毫米的顆粒（Evans 和 Hastings 1992）。 幸運的是，存在許多保護組織損傷的機制。 鼻組織富含血管、神經、具有能夠同步運動的纖毛的特化細胞和產生粘液的腺體。 防禦功能包括過濾和清除顆粒、擦洗水溶性氣體，以及通過嗅覺和粘膜檢測刺激物來及早識別有害物質，這些刺激物可以啟動警報並使個體遠離進一步暴露（Witek 1993）。 少量化學物質被粘液層吸收，被功能纖毛清除（粘液纖毛清除）並被吞嚥。 化學物質可以與蛋白質結合或迅速代謝成破壞性較小的產物。 許多代謝酶存在於鼻粘膜和嗅覺組織中（Bonnefoi、Monticello 和 Morgan 1991；Schiffman 和 Nagle 1992；Evans 等人 1995）。 例如，嗅覺神經上皮含有細胞色素 P-450 酶，這些酶在外來物質的解毒中起著重要作用（Gresham、Molgaard 和 Smith，1993 年）。 該系統可以保護初級嗅覺細胞，還可以解毒可能通過嗅覺神經進入中樞神經系統的物質。 還有一些證據表明，完整的嗅覺神經上皮可以防止某些生物體（例如，隱球菌；參見 Lima 和 Vital 1994）的入侵。 在嗅球層面，可能還存在防止有毒物質集中傳輸的保護機制。 例如，最近表明嗅球含有金屬硫蛋白，這是一種對毒素具有保護作用的蛋白質（Choudhuri 等人，1995 年）。
超出保護能力可能會導致傷害的惡化循環。 例如，嗅覺能力的喪失會停止對危險的早期警告並允許繼續接觸。 鼻腔血流量和血管通透性增加導致腫脹和氣味阻塞。 粘膜纖毛清除和正常氣味所必需的纖毛功能可能受損。 清除率的變化會增加有害物質與鼻粘膜之間的接觸時間。 鼻內粘液異常會改變氣味劑或刺激性分子的吸收。 抑制代謝毒素的能力會導致組織損傷、毒素吸收增加，並可能增強全身毒性。 受損的上皮組織更容易受到後續暴露的影響。 對嗅覺受體也有更直接的影響。 毒素可以改變嗅覺受體細胞的周轉率（通常為 30 至 60 天）、損傷受體細胞膜脂質或改變受體細胞的內部或外部環境。 雖然可以發生再生，但受損的嗅覺組織可能會出現永久性萎縮變化或嗅覺組織被非感覺組織替代。
嗅覺神經提供與中樞神經系統的直接聯繫，並可作為各種外源性物質（包括病毒、溶劑和一些金屬）的進入途徑（Evans 和 Hastings 1992）。 這種機制可能會導致某些與嗅覺相關的癡呆症（Monteagudo、Cassidy 和 Folb，1989 年；Bonnefoi、Monticello 和 Morgan，1991 年），例如，通過中央傳輸鋁。 在同側嗅球中可以檢測到鼻內而非腹膜內或管內應用的鎘（Evans 和 Hastings 1992）。 有進一步的證據表明，物質可能優先被嗅覺組織吸收，而不管最初接觸的部位如何（例如，全身與吸入）。 例如，已經發現汞合金在使用牙科汞合金的受試者的嗅覺大腦區域中濃度很高（Siblerud 1990）。 在腦電圖上，嗅球對許多大氣污染物表現出敏感性，例如丙酮、苯、氨、甲醛和臭氧（Bokina 等人，1976 年）。 由於某些碳氫化合物溶劑對中樞神經系統的影響，接觸過的人可能不容易識別並遠離危險，從而延長接觸時間。 最近，Callender 及其同事 (1993) 獲得了 94% 的異常 SPECT 掃描頻率，該掃描評估了神經毒素暴露和高頻率嗅覺識別障礙的受試者的局部腦血流。 SPECT 掃描異常的位置與毒素通過嗅覺通路的分佈一致。
嗅覺系統內的損傷部位因各種藥劑而異（Cometto-Muñiz 和 Cain 1991）。 例如，丙烯酸乙酯和硝基乙烷選擇性地破壞嗅覺組織，同時保留鼻子內的呼吸組織（Miller 等人，1985 年）。 甲醛會改變鼻粘液的稠度，而硫酸會改變鼻粘液的 pH 值。 許多氣體、鎘鹽、二甲胺和香煙煙霧會改變纖毛功能。 乙醚導致一些分子從細胞間的連接處洩漏（Schiffman 和 Nagle 1992）。 甲苯、苯乙烯和二甲苯等溶劑會改變嗅覺纖毛； 它們似乎也通過嗅覺受體傳送到大腦中（Hotz 等人，1992 年）。 硫化氫不僅刺激粘膜，而且具有高度神經毒性，有效剝奪細胞的氧氣，並引起快速的嗅覺神經麻痺 (Guidotti 1994)。 鎳會直接破壞細胞膜，還會干擾保護酶（Evans 等人，1995 年）。 溶解的銅被認為會直接干擾嗅覺受體水平的不同轉導階段（Winberg 等人，1992 年）。 氯化汞選擇性地分佈到嗅覺組織，並可能通過改變神經遞質水平來干擾神經元功能（Lakshmana、Desiraju 和 Raju 1993）。 注入血液後，農藥被鼻粘膜吸收（Brittebo、Hogman 和 Brandt，1987 年），並可能導致鼻塞。 然而，有機磷殺蟲劑的大蒜氣味不是由於組織受損，而是由於檢測到丁硫醇。
雖然吸煙會使鼻腔發炎並降低嗅覺能力，但它也可以保護鼻子免受其他有害物質的侵害。 煙霧中的化學物質可能會誘導微粒體細胞色素 P450 酶系統（Gresham、Molgaard 和 Smith，1993 年），這會在有毒化學物質傷害嗅覺神經上皮細胞之前加速其代謝。 相反，一些藥物，例如三環類抗抑鬱藥和抗瘧藥，可以抑制細胞色素 P450。
暴露於木材和纖維板灰塵後的嗅覺喪失（Innocenti 等人，1985 年；Holmström、Rosén 和 Wilhelmsson，1991 年；Mott 和 Leopold，1991 年）可能是由多種機制引起的。 過敏性和非過敏性鼻炎可導致氣味物質阻塞或炎症。 粘膜變化可能很嚴重，發育異常已被記錄（Boysen 和 Solberg 1982），並且可能導致腺癌，特別是在靠近嗅神經上皮的篩竇區域。 與硬木相關的癌症可能與高單寧含量有關（Innocenti 等人，1985 年）。 無法有效清除鼻粘液已有報導，這可能與感冒頻率增加有關（Andersen、Andersen 和 Solgaard 1977）； 由此產生的病毒感染可能會進一步損害嗅覺系統。 嗅覺喪失也可能是由於與木工相關的化學物質引起的，包括清漆和污漬。 中密度纖維板含有甲醛，這是一種已知的呼吸道組織刺激物，會損害粘膜纖毛清除，導致嗅覺喪失，並與口腔癌、鼻癌和咽癌的高發病率有關（科學事務委員會 1989 年），所有這些都可能導致了解甲醛引起的嗅覺喪失。
據報導，放射治療會導致嗅覺異常（Mott 和 Leopold，1991 年），但關於職業暴露的信息很少。 預計快速再生的組織（例如嗅覺感受器細胞）很脆弱。 在太空飛行中暴露於輻射的小鼠表現出嗅覺組織異常，而鼻腔的其餘部分保持正常（Schiffman 和 Nagle 1992）。
接觸化學品後，一些人描述了對氣味劑的高度敏感。 “多種化學物質敏感性”或“環境疾病”是用於描述以對多種環境化學物質“超敏反應”為代表的疾病的標籤，通常濃度較低（Cullen 1987 年；Miller 1992 年；Bell 1994 年）。 然而，到目前為止，尚未證明氣味劑的閾值較低。
嗅覺問題的非職業原因
衰老和吸煙會降低嗅覺能力。 上呼吸道病毒損傷、特發性（“未知”）、頭部外傷以及鼻子和鼻竇疾病似乎是美國嗅覺問題的四大主要原因（Mott 和 Leopold 1991），必須被視為任何可能暴露於環境的個體的鑑別診斷。 先天性無法檢測某些物質很常見。 例如，40% 到 50% 的人無法檢測到汗液中發現的一種類固醇雄酮。
化學感應測試
心理物理學是對施加的感官刺激的反應的測量。 經常使用“閾值”測試，即確定可以可靠感知的最低濃度的測試。 可以獲得單獨的閾值以檢測氣味劑和識別氣味劑。 超閾值測試評估系統在高於閾值的水平上運行的能力，並提供有用的信息。 辨別任務，告訴物質之間的差異，可以引起感官能力的細微變化。 識別任務可能會產生與同一個人的閾值任務不同的結果。 例如，患有中樞神經系統損傷的人可能能夠檢測到通常閾值水平的氣味，但可能無法識別常見的氣味。
總結
鼻腔每天要通風10,000至20,000升空氣，可能不同程度地被可能有害的物質污染。 嗅覺系統特別容易受到損害，因為必須直接接觸揮發性化學物質才能感知氣味。 嗅覺喪失、耐受性和適應性會阻止識別危險化學品的接近度，並可能導致局部損傷或全身中毒。 嗅覺障礙的早期識別可以促進保護策略，確保適當的治療並防止進一步的損害。 職業性嗅覺障礙可表現為暫時性或永久性嗅覺喪失或嗅覺減退，以及嗅覺扭曲。 在職業環境中需要考慮的可識別原因包括鼻炎、鼻竇炎、頭部外傷、輻射暴露和金屬化合物、金屬粉塵、非金屬無機化合物、有機化合物、木粉以及冶金和製造過程中存在的物質造成的組織損傷。 物質對嗅覺系統的干擾部位不同。 捕獲、去除和解毒外來鼻腔物質的強大機制有助於保護嗅覺功能，並防止有害物質從嗅覺系統擴散到大腦中。 超出保護能力可能會加速傷害的惡化循環，最終導致更嚴重的損傷和損傷部位的擴大，並將暫時的可逆影響轉化為永久性損傷。