金属一般是指原子结构中最外层电子数小于4的元素组成的单质,如铅、汞、锰、镉、铍等。类金属是在元素周期表对角线上的几种元素组成的单质,其性质介于金属和非金属之间,如磷、砷等。金属和类金属可以通过氧化反应生成金属氧化物,也可以与酸、盐发生置换反应生成金属化合物。本文中提到的金属及类金属中毒是指在作业场所劳动者因过量接触金属和类金属及其化合物而导致的急性或慢性中毒性疾病。
金属和类金属及其化合物在工农业生产以及人们日常生活中应用广泛,如建筑、汽车、航空航天、电子产品等领域以及油漆、涂料、催化剂等材料的生产过程中都大量使用。各种金属和类金属都是通过矿山开采、冶炼、精炼和加工后成为工业用金属原料的。在这些生产加工的过程中,金属及类金属通常会以气溶胶的形式悬浮于作业场所空气中,从而对车间和工作场所造成污染,给劳动者的身体健康造成潜在危害。了解金属和类金属的接触机会和毒性作用及可能引起的职业中毒,在职业病的预防工作中具有重要意义。
金属和类金属中毒所致法定职业病在我国每年的职业病报告中占有重要地位。根据我国2016年职业病报告,全国31个省、自治区、直辖市和新疆生产建设兵团共报告砷及其化合物中毒342例,占所有慢性职业中毒病例的42.1%,是引起慢性职业中毒最多的化学物质。铅及其化合物中毒(不包括四乙基铅)共89例,在慢性职业中毒病例中排第三位。铬及其化合物职业暴露所引起的铬鼻病是一种重要的职业性耳鼻喉口腔疾病,2016年报告13例。急性金属或类金属中毒多由吸入高浓度金属烟雾、金属气化物或食入含金属化合物的食品所致,在现代工业中,这种类型的接触比较少见,常常是由于意外的化学反应、事故或在密闭空间燃烧或焊接造成。低剂量长时间接触金属和类金属引起的慢性职业中毒是目前金属中毒的重点。从行业分布看,除了煤炭开采和矿采行业,报告职业病病例主要分布在有色金属矿采行业(4 110例)以及开采辅助活动行业(3 829例)。金属及类金属中毒引起的职业病防治工作依然刻不容缓。
金属和类金属的毒作用方式具有一些特点。第一,金属和类金属作为一种元素单质往往不会在体内被代谢性降解破坏,而是转变为其原价态或形成化合物,并提高毒性。如铅在体内变为可溶性二价铅离子干扰一系列酶的活性而引起铅中毒;砷在体内转变为具有毒性的三价甲基砷,尤其是单甲基三价砷毒性最高。金属也可与有机物结合,改变其物理特性和毒性,如金属氰化物和金属羰基化物毒性很大。第二,不同金属和类金属的排泄通道和速率有很大差异。金属与类金属多经肾脏排出,如铅、汞、镉、铬等,有些还可经唾液、汗液、乳汁、毛发等排出体外。甲基汞在人体的生物半减期仅70d,而镉大约是10~20年。同一种金属在不同组织的生物半减期也可能不一致,如铅在血液和肝脏中仅几周,而在骨骼内却长达20年。第三,很多金属和类金属的毒作用具有靶器官特异性,即选择性地在某些器官或组织中蓄积并发挥生物学效应,引起慢性毒性作用。第四,虽然不同金属和类金属的毒作用机制往往不同,但也存在一些相似点,比如多种金属可与巯基共价结合,改变生物大分子的结构和功能;产生过多自由基,破坏机体抗氧化系统,引起氧化损伤;有毒金属与必需金属元素之间相互作用,干扰机体必需金属元素的正常生理生化作用;诱导合成保护性蛋白,限制细胞损伤。
金属和类金属中毒的诊断原则与其他职业中毒相同,如确切的接触史、特异的临床表现、可靠的实验室依据、排除其他引起类似表现的疾病等。但由于金属及类金属元素本身不易分解破坏,多能从体液中检出它的原型,则是其他化合物难以具备的特点,也是进行临床毒理学研究最有利的条件。
每一种金属和类金属因其毒性和靶器官不同而出现不同的临床表现。了解金属中毒表现,结合职业史可帮助诊断。大多数金属通过代谢可在血和尿中检出从而帮助确立诊断。临床诊断为金属和类金属中毒后,常使用络合剂治疗。金属毒物在体内代谢过程中,一般主要通过和体内巯基及其他配基形成稳定复合物而发挥生物学作用,正是这种特性构成了应用络合剂疗法治疗金属中毒的基础。治疗金属中毒常用的络合剂有两种,即氨羧络合剂和巯基络合剂。氨羧络合剂中的氨基多羧酸能与多种金属离子络合成无毒的金属络合物并排出体外,如依地酸二钠钙、促排灵。巯基络合剂的碳链上带有巯基,可和金属结合,保护人体的巯基酶系统,免受金属的抑制作用,同时亦可解救已被抑制的巯基酶,使其活性恢复,如二巯基丙醇、二巯基丙磺酸钠、二巯基丁二酸钠、青霉胺等。
金属和类金属中毒预防原则与其他职业危害的预防相同,应采取管理、卫生技术、个人防护以及卫生保健措施。
控制工作场所呼吸道暴露是金属及类金属中毒一级预防的关键。完善相关法律、法规及标准,确定金属及类金属的监测方法和限值,完善金属及类金属中毒的诊断标准。对于金属和类金属及其化合物,相关企业和生产单位应当制定严格的管理、使用制度,通过工程防护、个人防护等减少操作人员接触,并对相关劳动者进行严格的培训。降低金属和类金属的浓度是控制工作场所金属和类金属毒性的根本,车间应有通风排风设备,并采取一定措施实现生产过程自动化、密闭化和机械化防止粉尘扩散。
金属及类金属中毒二级预防的关键在于早发现、早诊断和早治疗。早发现,首先应当对工作场所空气中金属和类金属浓度进行监测,通过标准方法检测并与职业接触限值进行比较,早期发现可能的过量职业接触史。其次,定期的职业健康检查,包括岗前、岗中、离岗和应急体检,按照《职业健康监护技术规范》(GBZ 188—2014)的要求,早期发现职业病、职业健康损害和职业禁忌证。同时,相关生物标志物的检测对于金属及类金属中毒的早发现也具有重要意义。早诊断,主要在于根据相应的国家标准,对金属及类金属中毒进行及时的诊断。早治疗,主要在于早期金属及类金属中毒的及时治疗以及应急治疗等。
金属及类金属中毒的三级预防关键在于及时识别职业性金属及类金属中毒,通过解毒治疗和对症治疗,以改善患者的预后及生活质量。金属及类金属中毒职业病一旦确诊,即应立即脱离接触,并进行相应治疗和妥善安置。
(陈章健 刘保峰)