岡納·諾德伯格
改編自 ATSDR 1995.
發生和使用
鉛礦石在世界許多地方都有發現。 最豐富的礦石是方鉛礦（硫化鉛），這是鉛的主要商業來源。 其他鉛礦石包括白鉛礦（碳酸鹽）、角鉛礦（硫酸鹽）、鎳鈷礦（鉻酸鹽）、鎢鉛礦（鉬酸鹽）、磷錳礦（磷酸鹽）、莫洛克石（氯化物）和釩鉛礦（釩酸鹽）。 在許多情況下，鉛礦石還可能含有其他有毒金屬。
通過乾法破碎、濕法研磨（產生礦漿）、重力分級和浮選，將鉛礦物與礦石中的脈石和其他物質分離。 游離出來的鉛礦經過爐料準備（調配、調質等）、鼓風燒結和鼓風爐還原三個階段的過程進行冶煉。 然後通過去除銅、錫、砷、銻、鋅、銀和鉍來精煉高爐金條。
金屬鉛以板材或管道的形式用於需要柔韌性和耐腐蝕性的地方，例如化工廠和建築業； 它還用於電纜護套、焊料的成分和汽車工業的填料。 它是一種有價值的電離輻射屏蔽材料。 它用於金屬化以提供保護塗層，用於製造蓄電池和用作拉絲中的熱處理浴。 鉛存在於多種合金中，其化合物在許多行業中被大量製備和使用。
大約 40% 的鉛用作金屬，25% 用於合金，35% 用於化合物。 鉛氧化物用於電池和蓄電池的極板（PbO 和 Pb3O4), 作為橡膠製造中的配合劑 (PbO), 作為塗料成分 (Pb3O4) 以及作為釉料、搪瓷和玻璃的成分。
鉛鹽是許多油漆和顏料的基礎； 碳酸鉛和硫酸鉛用作白色顏料，鉻酸鉛提供鉻黃、鉻橙、鉻紅和鉻綠。 砷酸鉛是一種殺蟲劑，硫酸鉛用於橡膠複合，醋酸鉛在化學工業中有重要用途，環烷酸鉛是一種廣泛使用的干燥劑，四乙基鉛是汽油的抗爆添加劑，法律仍然允許。
鉛合金. 可以添加銻、砷、錫和鉍等其他金屬來改善鉛的機械或化學性能，並且可以將鉛本身添加到黃銅、青銅和鋼等合金中以獲得某些理想的特性。
無機鉛化合物. 無法使用空間來描述工業中遇到的大量有機和無機鉛化合物。 然而，常見的無機化合物包括一氧化鉛（PbO）、二氧化鉛（PbO2), 四氧化鉛 (Pb3O4), 三氧化二鉛 (Pb2O3)、碳酸鉛、硫酸鉛、鉻酸鉛、砷酸鉛、氯化鉛、矽酸鉛和疊氮化鉛。
最大濃度 有機（烷基）鉛 汽油中的化合物在許多國家受到法律規定的約束，在其他國家則受到政府同意的製造商的限制。 許多司法管轄區只是禁止使用它。
危害性
鉛的主要危害是它的毒性。 臨床上鉛中毒一直是最重要的職業病之一。 醫療技術預防已導致報告病例顯著減少，並且臨床表現也不太嚴重。 然而，現在很明顯，在迄今為止被認為可以接受的接觸水平下會出現不利影響。
鉛的工業消費正在增加，傳統消費者正在被塑料行業等新用戶補充。 因此，在許多職業中都會發生危險的鉛接觸。
在鉛礦開採中，相當一部分鉛通過消化道被吸收，因此該行業的危害程度在某種程度上取決於所開採礦石的溶解度。 方鉛礦中的硫化鉛 (PbS) 是不可溶的，從肺部吸收是有限的； 然而，在胃中，一些硫化鉛可能會轉化為微溶的氯化鉛，然後適量吸收。
在鉛冶煉中，主要的危害是破碎和乾磨過程中產生的鉛塵，以及燒結、高爐還原和精煉過程中產生的鉛煙和氧化鉛。
鉛板和鉛管主要用於建造儲存和處理硫酸的設備。 如今，鉛在水管和城鎮煤氣管中的使用受到限制。 與鉛一起工作的危險隨著溫度的升高而增加。 如果鉛在低於 500 °C 的溫度下工作，如焊接，煙霧暴露的風險遠低於鉛焊接，後者使用更高的火焰溫度且危險更高。 用熔融鉛噴塗金屬是危險的，因為它會在高溫下產生灰塵和煙霧。
拆除塗有含鉛塗料的橋樑、船舶等鋼結構時常發生鉛中毒事件。 當金屬鉛被加熱到 550 °C 時，會放出鉛蒸氣並被氧化。 這是一種容易出現在金屬精煉、青銅和黃銅熔化、金屬鉛噴塗、鉛燃燒、化工廠管道、船舶拆解以及塗有含四氧化鉛。
入境路線
工業上的主要進入途徑是呼吸道。 一定量可能被氣道吸收，但主要部分被肺血流吸收。 吸收程度取決於小於5微米的顆粒佔粉塵的比例和接觸工人的每分鐘呼吸量。 因此，增加的工作量會導致更高的鉛吸收。 雖然呼吸道是主要的進入途徑，但工作衛生差、工作期間吸煙（煙草污染、吸煙時手指被污染）和個人衛生差可能會大大增加主要通過口腔途徑的總暴露量。 這就是為什麼工作室空氣中的鉛濃度與血液中的鉛含量之間的相關性通常很差的原因之一，當然是在個人基礎上。
另一個重要因素是能量消耗水平：空氣中的濃度和每分鐘呼吸量的乘積決定了鉛的吸收。 加班的效果是增加暴露時間和減少恢復時間。 總暴露時間也比官方人事記錄顯示的複雜得多。 只有工作場所的時間分析才能得出相關數據。 工人可以在部門或工廠內走動； 經常改變姿勢（例如，轉動和彎腰）的工作會導致注意力集中在很大範圍內。 如果不使用個人採樣器應用數小時和數天，幾乎不可能獲得鉛攝入量的代表性測量值。
粒度. 由於鉛吸收的最重要途徑是通過肺，因此工業鉛塵的粒徑具有相當大的意義，這取決於產生粉塵的操作性質。 可吸入顆粒大小的細粉塵是由鉛顏料的粉碎和混合、汽車車身中含鉛填料的研磨加工以及含鉛油漆的干磨等過程產生的。 汽油發動機的廢氣會產生直徑為 1 微米的氯化鉛和溴化鉛顆粒。 然而，較大的顆粒可能會被胃攝入和吸收。 通過包括尺寸分佈和總鉛測定，可能會給出與鉛塵樣本相關的危害的更多信息。 但這些信息對研究調查員可能比對現場衛生員更重要。
生物命運
在人體內，無機鉛不被代謝，而是直接被吸收、分佈和排出體外。 鉛被吸收的速度取決於其化學和物理形式以及接觸者的生理特徵（例如，營養狀況和年齡）。 沉積在下呼吸道的吸入鉛被完全吸收。 成人胃腸道吸收的鉛量通常為攝入量的 10% 至 15%； 對於孕婦和兒童，吸收量可增加至 50%。 在禁食條件下以及缺鐵或缺鈣的情況下，吸收量會顯著增加。
一旦進入血液，鉛主要分佈在三個部分——血液、軟組織（腎臟、骨髓、肝臟和大腦）和礦化組織（骨骼和牙齒）。 礦化組織含有約 95% 的成年人體內鉛負荷。
礦化組織中的鉛積聚在鉛吸收速度不同的子隔間中。 在骨骼中，既有易與血液交換鉛的不穩定成分，也有惰性池。 惰性池中的鉛具有特殊風險，因為它是鉛的潛在內源性來源。 當身體處於懷孕、哺乳或慢性疾病等生理壓力下時，這種通常呈惰性的鉛會被調動起來，從而增加血液中的鉛含量。 由於這些移動鉛庫，一個人的血鉛水平顯著下降可能需要數月甚至數年時間，即使在完全去除鉛接觸源之後也是如此。
血液中的鉛，99%與紅細胞有關； 剩下的 1% 在血漿中，可用於運輸到組織。 未保留的血鉛要么由腎臟排泄，要么通過膽道清除進入胃腸道。 在針對成人的單次接觸研究中，鉛在血液中的半衰期約為 25 天； 在軟組織中，大約 40 天； 在骨的非不穩定部分，超過 25 年。 因此，在單次暴露後，一個人的血鉛水平可能會開始恢復正常； 然而，全身負擔可能仍會增加。
對於鉛中毒的發展，不需要發生嚴重的鉛急性暴露。 人體一生都會積累這種金屬並緩慢釋放，因此即使是小劑量，隨著時間的推移，也會導致鉛中毒。 與不良反應風險相關的是鉛的總體負荷。
生理作用
無論鉛是通過吸入還是攝入進入人體，其生物學效應都是相同的； 會干擾正常細胞功能和許多生理過程。
神經系統影響. 鉛中毒最敏感的目標是神經系統。 在曾被認為不會造成有害影響的暴露水平下，兒童神經系統缺陷已被記錄在案。 除了缺乏精確的閾值外，兒童鉛中毒可能會產生永久性影響。 一項研究表明，由於 2 歲時接觸鉛而導致的中樞神經系統 (CNS) 受損會導致 5 歲時神經系統發育持續缺陷，例如 IQ 分數較低和認知缺陷。在另一項研究中，測量與鉛含量較低的兒童相比，牙齒鉛含量高但沒有已知鉛中毒史的小學生總體負擔、心理測量智力分數、言語和語言處理、注意力和課堂表現等方面的缺陷更大。 1990 年一份關於牙齒中鉛含量升高的兒童的後續報告指出，高中畢業失敗的機率增加了七倍、班級地位較低、缺勤率更高、閱讀障礙更多以及詞彙、精細運動技能、反應能力不足11 年後的時間和手眼協調能力。 所報告的影響更可能是由鉛的持久毒性引起的，而不是最近的過度接觸引起的，因為在年輕人中發現的血鉛水平很低（低於 10 微克每分升 (μg/dL)）。
已發現聽力敏銳度，特別是在較高頻率下，會隨著血鉛水平的升高而降低。 聽力損失可能導致鉛中毒兒童表現出明顯的學習障礙或不良課堂行為。
成人在血鉛水平相對較低時也會對中樞神經系統產生影響，表現為細微的行為變化、疲勞和注意力不集中。 周圍神經系統損傷，主要是運動損傷，主要見於成人。 在無症狀的領頭工人中，有報導稱周圍神經病變伴神經傳導速度輕度減慢。 鉛神經病被認為是一種運動神經元、前角細胞疾病，伴有外周軸突的消亡。 弗蘭克的手腕下垂只是鉛中毒的晚期徵兆。
血液學影響. 鉛通過乾擾血紅素途徑中的幾個酶促步驟來抑制身體製造血紅蛋白的能力。 催化鐵插入原卟啉 IX 的亞鐵螯合酶對鉛非常敏感。 這種酶活性的降低導致紅細胞中底物紅細胞原卟啉 (EP) 的增加。 最近的數據表明，過去曾用於篩查鉛中毒的 EP 水平在較低的血鉛水平下不夠敏感，因此不像以前認為的那樣有用的鉛中毒篩查試驗。
鉛可誘發兩種類型的貧血。 急性高濃度鉛中毒與溶血性貧血有關。 在慢性鉛中毒中，鉛通過乾擾紅細胞生成和降低紅細胞存活率而誘發貧血。 然而，應該強調的是，貧血並不是鉛中毒的早期表現，只有當血鉛水平長時間顯著升高時才會明顯。
內分泌影響. 血鉛水平與維生素 D 水平之間存在很強的負相關性。由於維生素 D 內分泌系統在很大程度上負責維持細胞外和細胞內的鈣穩態，鉛很可能會損害細胞的生長和成熟以及牙齒和骨骼的發育。
腎臟影響。 長期接觸鉛對腎臟的直接影響是腎病。 近端腎小管功能受損表現為氨基酸尿症、糖尿症和高磷尿症（範可尼樣綜合徵）。 還有證據表明鉛暴露與高血壓之間存在關聯，這種影響可能通過腎臟機制介導。 痛風可能是鉛誘發的高尿酸血症的結果，在肌酐清除率下降之前尿酸排泄分數選擇性下降。 腎功能衰竭佔痛風患者死亡人數的 10%。
生殖和發育影響。 母體鉛庫很容易穿過胎盤，使胎兒處於危險之中。 早在 19 世紀末就有報導稱，從事鉛行業的婦女流產和死產的頻率有所增加。 儘管有關暴露水平的數據不完整，但這些影響可能是鉛工業中暴露程度遠高於目前發現的程度的結果。 今天仍然缺乏關於女性生殖影響的可靠劑量效應數據。
越來越多的證據表明，鉛不僅會影響胎兒的生存能力，還會影響發育。 產前接觸低水平鉛的發育後果包括出生體重下降和早產。 鉛是一種動物致畸劑； 然而，大多數針對人類的研究未能顯示鉛含量與先天性畸形之間的關係。
鉛對人類男性生殖系統的影響尚未得到很好的表徵。 現有數據支持一個初步結論，即長期接觸鉛可能會導致睾丸效應，包括精子數量和活力減少。
致癌作用. 國際癌症研究機構 (IARC) 將無機鉛和無機鉛化合物歸類為 2B 類可能的人類致癌物。 病例報告表明鉛是一種潛在的人類腎致癌物，但這種關聯仍不確定。 據報導，醋酸鉛和磷酸鉛等可溶性鹽會導致大鼠腎腫瘤。
與鉛中毒相關的連續體徵和症狀
與鉛接觸相關的輕度毒性包括：
- 肌痛或感覺異常
- 輕度疲勞
- 易怒
- 昏睡
- 偶爾腹部不適。
與中度毒性相關的體徵和症狀包括：
- 關節痛
- 一般疲勞
- 困難集中
- 肌肉疲勞
- 震
- 頭痛
- 瀰漫性腹痛
- 嘔吐
- 減肥
- 便秘。
嚴重毒性的體徵和症狀包括：
- 輕癱或癱瘓
- 腦病，可能突然導致癲癇發作、意識改變、昏迷和死亡
- 牙齦組織上的鉛線（藍黑色）
- 絞痛（間歇性、嚴重的腹部絞痛）。
鉛中毒的一些血液學症狀與其他疾病或病症相似。 在小細胞性貧血的鑑別診斷中，通常可以通過獲得靜脈血鉛濃度來排除鉛中毒； 如果血鉛水平低於 25 微克/分升，貧血通常反映缺鐵或血紅蛋白病。 急性間歇性卟啉症和糞卟啉症這兩種罕見疾病也會導致類似於鉛中毒的血紅素異常。
鉛中毒的其他影響可能具有誤導性。 由於鉛中毒而表現出神經症狀的患者僅接受周圍神經病變或腕管綜合徵的治療，延誤了鉛中毒的治療。 未能正確診斷鉛引起的胃腸道不適導致不恰當的腹部手術。
實驗室評估
如果懷疑異食癖或意外攝入含鉛物體（如窗簾重物或魚墜），則應拍攝腹部 X 光片。 頭髮分析通常不是鉛毒性的合適檢測方法，因為頭髮中的鉛含量與暴露水平之間沒有相關性。
實驗室標本受環境鉛污染的可能性和不一致的樣品製備使得頭髮分析的結果難以解釋。 評估鉛中毒的建議實驗室測試包括以下內容：
- CBC 外周血塗片
- 血鉛水平
- 紅細胞原卟啉水平
- BUN 和肌酐水平
- 尿液分析。
CBC 外周血塗片。 在鉛中毒患者中，血細胞比容和血紅蛋白值可能略低至中等偏低。 差異和總白計數可能看起來正常。 外周塗片可以是正色素和正細胞或低色素和小細胞。 嗜鹼性點彩通常只見於長期顯著中毒的患者。 鉛中毒患者可能出現嗜酸性粒細胞增多，但沒有明顯的劑量反應效應。
重要的是要注意，鉛中毒患者並不總是會出現嗜鹼性點彩。
血鉛水平. 血鉛水平是鉛暴露最有用的篩查和診斷測試。 血鉛水平反映了鉛在軟組織和硬組織隔室中吸收、排泄和沈積之間的動態平衡。 對於慢性暴露，血鉛水平通常不能代表全身負荷； 然而，它是最廣泛接受和最常用的鉛暴露量度。 血鉛水平對鉛攝入量的突然或間歇性變化（例如，兒童攝入含鉛油漆碎片）的反應相對較快，並且在有限範圍內與這些攝入量水平呈線性關係。
例如，今天美國人口的平均血鉛水平低於 10 微克/分升，低於 16 微克/分升的平均值（1970 年代），這是立法從汽油中去除鉛之前的水平。 10 微克/分升的血鉛水平比某些偏遠地區的平均水平高出約三倍。
定義鉛中毒的水平一直在逐漸下降。 總之，影響發生在很寬的血鉛濃度範圍內，沒有閾值的跡象。 尚未發現兒童的安全水平。 即使在成年人中，隨著更敏感的分析和措施的發展，在越來越低的水平上也會發現影響。
紅細胞原卟啉水平. 直到最近，篩查無症狀高危人群的首選檢測方法還是紅細胞原卟啉 (EP)，通常檢測為鋅原卟啉 (ZPP)。 血液中原卟啉水平升高是繼發於紅細胞中酶功能障礙的積累的結果。 只有在整個循環紅細胞群都更新後，它才會在血液中達到穩定狀態，大約需要 120 天。 因此，它滯後於血鉛水平，是長期鉛暴露的間接衡量標準。
使用 EP (ZPP) 測試作為鉛篩查方法的主要缺點是它對較低水平的鉛中毒不敏感。 第二次美國國家健康和營養檢查調查 (NHANES II) 的數據表明，在 58 名血鉛水平高於 118 μg/dL 的兒童中，30% 的 EP 水平在正常範圍內。 這一發現表明，僅依靠 EP (ZPP) 測試作為篩查工具會漏掉大量鉛中毒兒童。 EP (ZPP) 水平仍然可用於篩查缺鐵性貧血患者。
ZPP 的正常值通常低於 35 μg/dL。 使用血液熒光計時，高膽紅素血症（黃疸）會導致讀數錯誤升高。 EP 在缺鐵性貧血以及鐮狀細胞和其他溶血性貧血中升高。 在紅細胞生成性原卟啉症（一種極為罕見的疾病）中，EP 顯著升高（通常高於 300 μg/dL）。
BUN、肌酐和尿液分析。 這些參數可能僅揭示鉛對腎功能的晚期顯著影響。 也可以通過測量尿酸排泄分數來評估成人的腎功能（正常範圍為 5% 至 10%；土星型痛風低於 5%；範可尼綜合徵高於 10%）。
有機鉛中毒
吸收足量的四乙基鉛，無論是短暫的高速率吸收還是長時間的低速率吸收，都會引起中樞神經系統的急性中毒。 較溫和的表現是失眠、疲倦和神經興奮，這些表現在可怕的夢境和夢境般的焦慮清醒狀態中，與震顫、反射亢進、痙攣性肌肉收縮、心動過緩、血管性低血壓和體溫過低有關。 更嚴重的反應包括反復發作的（有時幾乎是連續的）完全迷失方向，伴有幻覺、面部扭曲和強烈的全身肌肉活動，對身體束縛有抵抗力。 這種發作可能會突然轉變為瘋狂或劇烈的抽搐發作，最終可能會以昏迷和死亡告終。
疾病可能會持續數天或數週，任何類型的干擾都容易引發過度活動。 在這些不太嚴重的病例中，血壓下降和體重減輕很常見。 如果在短暫、嚴重接觸四乙基鉛後立即（數小時內）出現此類症狀，並且症狀發展迅速，則可能會出現早期致命後果。 然而，當短暫或長時間暴露的終止與症狀發作之間的間隔被延遲（最多 8 天）時，預後是充滿希望的，儘管部分或反復出現的定向障礙和循環功能低下可能會持續數週。
初步診斷可根據顯著接觸四乙基鉛的有效病史，或根據當前疾病的臨床模式進行。 它可能得到疾病進一步發展的支持，並得到四乙基鉛顯著吸收程度的證據的證實，尿液和血液分析揭示了典型的發現（即鉛排泄率顯著升高）尿液）和血液中鉛濃度的同時可忽略不計或輕微升高。
工作環境中的鉛控制
臨床鉛中毒在歷史上一直是最重要的職業病之一，今天仍然是一個主要風險。 自 1980 年代以來，關於更微妙的亞臨床影響的重要新知識豐富了有關鉛毒性作用的大量科學知識。 同樣，許多國家認為有必要重新起草或更新過去半個多世紀以來頒布的工作保護措施。
因此，1979 年 1980 月，在美國，職業安全與健康管理局 (OSHA) 發布了關於鉛職業暴露的最終標準，XNUMX 年 XNUMX 月，英國發布了關於控制鉛的全面批准的操作規範領導工作。
1970 年代出現的關於保護工作人員健康的立法、條例和行為守則的主要特點包括建立涵蓋所有存在鉛的工作環境的綜合系統，並同等重視衛生措施、環境監測和健康監測（包括生物監測）。
大多數行為守則包括以下方面：
- 評估使人處於領導地位的工作
- 信息、指導和培訓
- 材料、工廠和過程的控制措施
- 控制措施的使用和維護
- 呼吸防護設備和防護服
- 洗滌和更衣設施以及清潔
- 獨立的飲食區和吸煙區
- 避免鉛污染擴散的責任
- 空氣監測
- 醫學監測和生物測試
- 保存記錄。
一些法規，如 OSHA 鉛標準，規定了工作場所鉛的允許暴露限值 (PEL)、醫療監測的頻率和範圍，以及雇主的其他責任。 在撰寫本文時，如果血液監測顯示血鉛水平高於 40 微克/分升，則必須以書面形式通知工人並提供體檢。 如果工人的血鉛水平達到 60 微克/分升（或平均 50 微克/分升或更高），雇主有義務將僱員從過度接觸中解僱，並維持資歷和工資，直到僱員的血鉛水平低於 40 μg/dL (29 CFR 91 O.1025)（醫療移除保護福利）。
安全衛生措施
預防措施的目的首先是防止吸入鉛，其次是防止攝入鉛。 通過用毒性較小的物質代替先導化合物可以最有效地實現這些目的。 在陶器中使用聚矽酸鉛就是一個例子。 事實證明，在建築物內部的油漆中避免使用碳酸鉛油漆對減少油漆工的絞痛非常有效； 為此目的，有效的鉛替代品已經變得如此容易獲得，以至於一些國家認為禁止在建築物內部使用含鉛塗料是合理的。
即使無法避免使用鉛本身，但仍然可以避免灰塵。 可以大量使用噴水以防止形成灰塵並防止其在空氣中傳播。 在鉛冶煉中，礦石和廢料可能會以這種方式處理，並且其所在的地板可能會保持濕潤。 不幸的是，如果允許處理過的材料或地板變乾，在這些情況下總會有潛在的灰塵來源。 在某些情況下，會進行一些安排以確保灰塵是粗的而不是細的。 其他具體的工程預防措施在本文的其他地方討論 百科全書.
應為接觸任何形式的鉛的工人提供個人防護裝備 (PPE)，並應定期清洗或更新。 由某些人造纖維製成的防護服比棉製工作服保留的灰塵少得多，應在工作條件允許的情況下使用； 應避免可能積聚鉛塵的翻邊、褶皺和口袋。
應為該 PPE 提供衣帽間住宿，並為工作時間脫下的衣服提供單獨的住宿。 應提供和使用盥洗室，包括帶溫水的沐浴室。 進食前應留出時間清洗。 應作出安排，禁止在鉛工藝附近飲食和吸煙，並應提供合適的飲食設施。
重要的是，與鉛工藝相關的房間和工廠應通過濕法工藝或真空吸塵器的連續清潔來保持清潔。 如果儘管採取了這些預防措施，工人仍可能接觸鉛，則應提供呼吸防護設備並妥善維護。 監督應確保該設備保持清潔和有效的狀態，並在必要時使用。
有機鉛
有機鉛化合物的毒性和它們的易吸收性都要求工人必須小心避免皮膚接觸這些化合物，無論是單獨的還是在商業配方或汽油或其他有機溶劑中的濃縮混合物中。 技術和管理控制都是必不可少的，需要對工人進行安全工作實踐和個人防護裝備使用方面的適當培訓。 工作場所空氣中烷基鉛化合物的大氣濃度應保持在極低水平，這一點至關重要。 不得允許員工在工作場所進食、吸煙或存放未密封的食品或飲料。 應提供良好的衛生設施，包括淋浴，並應鼓勵工人養成良好的個人衛生習慣，尤其是在輪班後淋浴或清洗。 應為工作服和私人衣物提供單獨的儲物櫃。