首页>疾病百科> 铍中毒

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2009-12-02 cbme.hrbeu.edu.cn A +

1.化学性质
  铍是一种毒性的轻金属,具有高的熔点,2800.7K,具有高的比强度和尺寸稳定性。它的宽点阵和窄的横截面使它成为热和电的良导体,也使它radioluscent,减速和反射中子而不吸收它们。铍在地壳中的浓度是6ppm。它在地球上的含量在所有元素中排35。总的可开采的铍大约是200000吨。氧化铍(BeO),熔点2530(±30)℃,相当稳定,它的稳定性主要是由于含有结合水(hydrogenformation)。氢化铍(BeH2)是一种非常轻的、高能的固体燃料。BeF2,BeCl2,BeO4(CH3COO)6和乙酰丙酮化铍等溶于水的提纯铍的中间产物。唯一一种含大量铍的合金是lockalloy(含38wt%的铝)。它具有高的弹性,低的密度,在室温下有非常有用的形变性能。类似的性质可以归因于Cu,Ni,Co和/或Fe合金中含有少量的铍(0.5-4%)。
2.技术
2.1铍及其化合物、合金的应用
  铍和铍零件的可用性由于它的难于使用,它强烈的各相异性的变形,以及相对较高的价格,都使它的应用受到限制。良好的抗热性能和导热性使铍成为热接收器的材料,如铍在飞机的刹车系统中的应用。由于铍具有出色的散射中子的能力,铍单晶可以用于中子的单色化。由于铍对X射线高的透明度,铍用于X射线管中的反射物质。最后,对热中子的缓和和反射使铍用于原子能技术(如,辐射探测器)。
  氧化铍(BeO)具有重要的商业价值。它能抗使大多数金属熔化的高温,是一种优秀的坩埚材料。BeO是绝缘物质,具有良好的导热性。它在被压紧和烧结后会形成坚固的陶瓷材料。因此它可以作为晶体管,硅片,线圈核心,激光管的底层物质而用于电子工业。
  铜-铍和镍-铍合金,都含有0.5-4%的铍,具有优异的机械和铸造性能,特殊的铜合金可以用作弹簧材料。这些材料良好的电学性质使它们成为良好的载流材料。所以,电子工业是这些材料最大的使用者,主要是连接器和载流弹簧。这些材料更广泛的应用是用来制造塑料工业的模具,轴承的套子,弹簧纽扣,水下电缆的转接器盒子。
  直到20世纪60年代晚期,铍还是主要从绿玉中提取,绿玉中含有4%的铍。在1969年出现一个新的,到现在仍是最重要的提纯铍的方法,这种方法从羟硅铍石中提取铍。提取过程使用硫酸,HF和HCl,生产氢氧化铍,生产纯金属、合金、陶瓷制品的常见的物质。
  铍的生产和消费数据还不完全,主要是部分铍被应用于军事。但是,1982年世界上绿玉的大约是3300吨。
2.2潜在的危险
  由于对铍的有害影响认识不足,在二次世界大战之间铍的化合物的大量生产导致了工厂周围含有大量的铍(100ngBe/m3)和工人严重的暴露(1-100ngBe/m3)。由于管理上的规定,从1949年开始,许多地区的环境好转。作为每月环境中空气中平均铍含量标准0.01?g/m3,和对工厂中提取,生产铍的工人用的工作服的使用和清洗要求,政府防止了在铍生产工厂附近的人们进一步的铍中毒。
  现在铍的空气污染主要是由于矿物油和含沥青的煤的燃烧,而后者含有0.1-3mg/kg的铍。1951年大城市的空气中铍含量如下:波士顿0.3,纽约0.7,克里夫兰1.3,匹兹堡3.0ng/m3。联邦德国1980年的测量值是0.3ng/m3。
  铍暴露可能由工作中接触铍合金,绿玉,BeCl2,BeO,Be(NO3)2,BeBr2,BeSO4,Be-borocarbide,硅酸铍和其它铍化合物而引起。
2.3中毒的预防
  现在显著改进的控制技术已经使保持铍浓度在限定浓度或限定浓度以下容易多了,但是并不能放松警惕。提取、基本的生产和制造过程(如铍金属、合金、氧化物的轧制,钻孔,和抛光)以及熔化、焊接、或铍合金的抛光需要密切注意。在烟尘源头采取有效的通风措施很有必要。建议使用一个附加的预防手套盒或高功率通风橱,对于高风险的任务如在排气管或熔炉中工作,应使用呼吸器。
3.生理学
3.1摄入和疾病
  最危险的进入人体的方式是通过呼吸道进入,这主要影响肺部。从肠胃摄入入的铍及其化合物很少被吸收,在pH为7.0时形成不溶的沉淀。溶于水的BeSO4或BeCl2在动物实验中在pH为3.0时通过皮肤被吸收,也被肠粘膜吸收,但是对人来说这种吸收的量很小。但是,在接触溶于水的铍盐或大剂量的微火BeO会造成急性皮炎和对眼睛的伤害,尤其是在引入严格的卫生措施以前。铍金属、合金或氧化物会伤害皮肤,这需要外科措施来清除外类的物质;然后没有吸收现象发生,然后可能进行没有肉芽肿病的愈合。皮肤长时期的接触铍及其化合物可能会导致皮肤过敏和接触皮炎。
  肺部的铍接触疾病有两种形式:急性的、化学的tracheobronchopneumonia,和慢性的、伴随着肉芽肿病灶的肺紊乱。急性铍接触疾病是由于吸入大剂量的、分散良好的铍或铍化合物。尤其是可溶性铍化合物,如BeF2,BeSO4和BeCl2以及微火BeO是强烈的刺激物并且会造成急性的炎性的呼吸道反应和肺炎。这些急性铍中毒和铍暴露的浓度有关。人吸入铍的中毒剂量为:对于BeSO4,0.1-0.5mgBe/m3,对于微火BeO,1-3mgBe/m3,对于高火BeO,30mgBe/m3。老鼠急性中毒的致死剂量为大约是10mgBeSO4/m3,每天暴露6小时,持续5天。在20世纪40年代有一些急性中毒综合症,但是通常都在数月后痊愈。
  慢性肺部铍疾病(CBD),铍中毒,1946年首先在一些荧光灯工人身上发现。这种症状的特点和急性中毒有很大不同,主要的症状是严重的呼吸短促。X射线照片显示肺中有栗粒状的色斑,并且肺组织的组织病理学检测显示存在孔隙的肉芽肿病。还缺少暴露的程度与疾病的严重程度之间的剂量-反应关系。BeF2,长时间以来都被作为强烈的皮肤过敏药,最近被发现在浓度明显高于TLV值,又低于会导致化学肺炎的浓度时于会导致一种特殊的超敏性齿槽炎。但是在所有的病例中BeO似乎是最有可能导致CBD的微粒。在肺泡和形成空隙的肺组织里面有固体颗粒-不管直接来自BeO粉末,从可溶性铍盐中沉淀,还是在无粉尘铍金属表面-它都会被肺泡巨噬细胞吞噬。在易受影响的个体身上由于在缝隙组织中的渗透,会导致齿槽炎和肺泡膜增厚。这种渗透是由于淋巴细胞,血浆细胞以及正的,上皮细胞肉芽肿病导致的。然后,创伤组织取代正常肺组织,导致肺活量的缓慢减少,因此妨碍了气体交换。很难诊断CBD,因为它和许多其它肺病有相同的特点。它需要可靠的暴露历史和胸腔X射线、肺功能评价,淋巴细胞转化测试,这种病唯一的特殊证据。最古老的过敏证据,斑片试验,和CBD恶化的潜在危险。在vitro测试中,CBD患者的血液的淋巴细胞在加入铍后表现出了更高的成淋巴细胞转化指数。但是,在支气管肺泡灌洗液培养基中有一个重要的比较高的精确度。
  在CBD发展早期,呼吸量(肺活量和扩散能力,Vc和DLco)会有明显的减少。但是只有少量增加的相对FEV1(1秒内的被动呼吸量)可能明显优于X射线显示的形貌。胸部X射线照射初步揭示了毛玻璃的出现(统一的粒状分布)或,更离散的,空隙模式。很有可能发生根腺(种脐腺)的扩大,但不会像肉状瘤病那样显著和重要。接下去CBD会发展为以下三种情况之一:(1)在刚开始的肺功能减弱之后病理学改变复原,导致最小限度的纤维化和呼吸系统伤害;(2)在渐进的时期(2-30年)里疾病在一个更加复杂的时期“burnsout”,对大体的寿命影响不大。(3)在其它一些病例中,有一个持久的发炎和纤维性病变活跃期,这会导致稳定的、越来越严重的呼吸无力如呼吸短促,慢性干咳,胸骨下的灼烧性疼痛。伴随着这种进一步的铍中毒的是寿命期望的降低。
3.2新陈代谢,系统的和相互关联的影响,和致癌性
  铍离子的新陈代谢渠道现在还不清楚。但是,动物实验和对铍暴露病人的血液调查支持那种铍和蛋白质结合,作为形成铍-蛋白质化合物形成过程的半抗原的猜测,这些半抗原携带物质导致细胞中介铍超敏性,这可以通过成淋巴细胞转化的增加来确定,也可以通过巨噬细胞移动的抑制来检测(CBD病人的淋巴细胞,如果被铍离子激发,会增生并产生阻止移动的因子)。
  尽管常常在CBD病人体内发现?-球蛋白的增加,但是从来没有发现过自由移动的、由体液引起的抗体,并且,铍导致的超敏性表现出严格的细胞中性。但是,只有4%的暴露在30?gBe/m3环境中的铍工人(许多情况下这种浓度仅持续数天或数星期)患了CBD。铍中毒的选择性可能基于普通、确定的易患病的体质。最近发现的一个易受影响的CBD和一个难治愈的豚鼠肌肉扭伤证明了这种可能性。并且CBD病人有占优势的淋巴细胞、高百分比的T-细胞和高辅助/抑制细胞比率。个体天生的缺陷偏向于引起CBD,因此不能产生足够数量的抑制细胞来阻止针对自体肺组织的、过多的、破坏性的免疫反应。
  在生物体外,和镁或钾相反,铍离子本身限制很多酶的作用,并且不抑制铍和酶结合。对碱性磷酸(酯)酶和其它磷酸(酯)酶的限制最强,但是铍也限制其它很多不同的新陈代谢酶。对右旋胸腺嘧啶核苷-激酶的限制可能和铍对DNA复制的限制和调整有关。这种对DNA的影响很独特,因为RNA和合成蛋白质都不受影响。但是,很显然,在大多数情况下酶的活体活性不受不同铍化合物的影响。在吸入后,BeO或某些化合物可能导致老鼠和猴子的肺癌,和兔子的骨肉瘤;但是不论是在吸入还是注射后,豚鼠都没有患恶性肿瘤的迹象。对美国两个主要的铍提炼工厂中的人群的分析显示,暴露在铍中的工人的肺癌发生率并没有升高,但是肺病包括铍疾病的发生率有所上升。然而,铍工人的肺癌发病率和工业暴露时间长度有相反的关系。并且有人提出人在易患铍疾病方面和豚鼠类似。但是对肺癌有抵抗力。NIOSH已经做了一个基础广泛的和设计良好的流行病学实验。
  铍、铍化合物与其它物质或被其它疾病严重伤害的人之间的生理协同作用则还没有报道。
3.3耽搁的风险,积累,和生理学半衰期
  在铍中毒的并发症,肺部、心脏疾病如肺循环系统中的血压升高之中,肌血管的不足是比呼吸衰竭更常见。在大约15%的CBD患者中可以观察到自发性气胸。肉芽肿心肌炎、肾结石、痛风、肝脏脾脏的肉芽肿瘤、淋巴瘤则极少发生。生理学半衰期很长,这是因为肺中的吸收相当缓慢,还有一部分的铍或铍化合物被储藏在肝脏或骨骼中。吸入溶于水的铍盐主要通过肾脏排泄,半衰期为2-8星期。在应力作用下,如怀孕或外科手术,尿对铍的活化和排泄可能会持续数年;因此在一个特定时期尿液中的铍浓度只是反映了对铍的排放量而不是总的吸收量。
3.4雇佣前的检查和定期的医学监督
  必须进行细心的医学检查,这种检查有一个高质量、全尺寸、标准的胸部照片(14×17英寸。或35.6×43.2厘米)和通风功能测试。患呼吸道疾病的人不应当从事任何使用铍的工作,尽管没有证据显示他们会比正常人更容易得铍疾病。但是,之后的不同的诊断十分困难。因此,任何慢性肺疾病和遗传性过敏症的证据,如花粉热、哮喘、湿疹,和以前或现在的皮肤过敏一样,都应当排除。作为对雇员的常规检查,每年都应当制作一个铍暴露的调查表,进行临床检查,包括通气功能测试(FEV1和FVC)和胸部X射线照射。建议铍提炼工人、铍合金、陶瓷生产工人应当每月进行通气功能测试。总的来说,应当完成一个成淋巴细胞转化测试和一个更详细的肺功能测试,包括扩散能力和血液气体含量分析(pO2,pCO2)。
4.解毒
  螯合物可以用来沉淀组织中的铍。在这些螯合物中,当老鼠被静脉注射致死剂量的BeSO4后,用试铝灵来保护老鼠很有效。螯合物容易在肾脏和脾脏中集聚。在苏联,试铝灵被应用于动物实验。但是,对于慢性中毒来说,螯合物不起作用,临床试验是令人失望的。
  急性疾病的处理措施包括立即的休息和服用糖(肾上腺)皮质激素(如,每天服用强的松60-80mg)。如果疾病发作的非常迅速,需要用加压吸氧法。CBD也可以用糖(肾上腺)皮质激素治疗。每天大剂量的服用,随后根据病情调整。糖(肾上腺)皮质激素往往会使症状缓解,血浆球蛋白减少,在一些病例中也会出现X射线方面的改变。停止服用糖(肾上腺)皮质激素后,一些病人会好转。另一些病人的疾病症状、肺功能和胸部X光照片的异常会再次出现。氯代对苯二酚和免疫抑制药物会导致肉状瘤病病人的暂时的好转,但没有它们在铍中毒中使用的报道。
5.耐药量水平
  不推荐使用生物耐药性值(BAT)和生物曝光指数(BEI)中对应的数值;但是,已经知道了空气、血液、尿液中铍浓度之间的关系。例如,暴露在0.002mgBe/m3(与TLV,TRK值相同)的空气中,尿液中铍浓度大约为7ngBe/ml,血液中铍浓度为47ngBe/ml。在美国的政府工业卫生委员会的限定值(TLV)和工作场所限定的最高浓度值(德国Forschungsgemeinschaft的MAK值列表)中。铍及其化合物、合金被归在致癌物质“A2”部分,因为大部分观点都认为铍在动物实验中是致癌物,也就是,在那些可能导致人类暴露的工作场合,或这样的可能性,铍是致癌物。TLV值为2?g/m3,标准的OSHA值有以下规律:每天8小时工作的空气平均暴露浓度(TLV-STEL)不得超过2?g/m3;允许短期暴露浓度(TLV-STEL)高于5?g/m3但不高于25?g/m3。每天8小时的工作中暴露时间不能超过30分。
  在FRG和其它一些欧洲国家,铍金属和合金技术指导浓度(TRK=TechnischeRichtkonzentration)量是0.005mg/m3,对于其他铍化合物和工业过程则是0.002mg/m3,以总的灰尘中的铍计算。总的灰尘指的是可能吸入的灰尘中的一部分。它可以用取样仪器来收集,输入速率为1.25m/sec±10%。坚持TRK值可以降低健康损害的风险,但不能彻底消除它。苏联和大多数东欧国家都以0.001mg/m3作为极限值。其它国家大多使用0.002mg/m3的TLV值。美国和其它一些国家的散布限制是10g/24r,极限浓度不得超过0.01?g/m3。
  美国对废品的限制如下:如果这种物质在它的EPA许可中是主要的有机有害物,一个有害废品焚化炉的拥有者或操作者必须达到99.99%的毁坏率并破坏这种物质的作用。类似的规定在欧盟也有效。一项另外的欧盟化妆品和禁止含有铍或铍化合物的化妆品出售。
6.总的生态毒性
  农业的土地和天然水的含铍量大约是?g/kg或?g/L数量级。在一些工厂中铍的含量会上升。桦树、杨树、柳树的含铍量高达3mg/kg。干的土豆含铍0.17mg/kg,番茄0.24mg/kg,莴苣0.33mg/kg。烟的含铍量为0.5-0.7?g/支,其中的4.5-10%随烟雾散失。据估计,包括呼吸吸入,人每天的铍摄入量为20?g。
  给奶牛注射标记放射性同位素,测得铍的生物半衰期为19小时。进一步的研究表明,注射的铍中有0.002%被通过牛奶排出。
  在德国的试验显示,肺组织的铍浓度和康士坦茨湖中沉积物的铍浓度都表明从1930年到1960年,铍浓度有明显的增长。有人怀疑这些发现部分的和这段时期用氢化铍作燃料有关,用氢化铍作燃料增加了铍的散布。
7.分析化学
  由于样本中的铍浓度很低,空气、血液、尿液、组织样本必须被小心处理以防止可能的污染。采集空气样本应远离操作者的呼吸区域并使用大容量取样仪器。肝素化血液可以在-20℃下保存最多8周而没有能测量出的铍的损失。样品的预处理需要对血液、尿液和组织进行矿化,这可以通过加入硝酸(70%)和在聚四氟乙烯容器中170℃下加热1.5小时而完成。也可以使用其他沉淀方法。要采用非常敏感的方法来实现对样品的正确分析,这是因为血液、尿液和组织中的聚四氟乙烯浓度非常低。最敏感和最特别的方法是无火焰原子吸收光谱法或气体色谱(使用电子俘获探针),灵敏度在0.02-10ng/g之间。火焰原子吸收光谱法和感应耦合离子散射光谱测定法的对应的探测极限是0.025和1-8?g/ml。比色法和荧光测定法常用于铍的测定但不十分精确。

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