Чем опасен никель для человека
Чем опасен никель для человека
Масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой.
Мкг/л (микрограмм на литр).
Какой биоматериал можно использовать для исследования?
Как правильно подготовиться к исследованию?
Общая информация об исследовании
Никель – это тяжелый металл, соединения которого токсичны при их накоплении в организме. В норме он присутствует у человека в очень низких концентрациях, однако его физиологическая роль не установлена.
Основные пути попадания никеля в организм: с водой и пищей, в которых повышена концентрация этого металла. Он содержится в таких продуктах, как чай, кофе, шоколад, бобы, лесные орехи, капуста, шпинат и картофель. Ежедневно человек потребляет около 175 мкг никеля с пищей, что, однако, недостаточно для развития каких-либо симптомов интоксикации. Другой источник никеля – загрязненный воздух. За сутки некурящий человек вдыхает 0,1-0,25 мкг никеля (для рабочих металлургических предприятий эта цифра может превышать 1 мкг). Ингаляция является основным путем интоксикации на производстве. Курение увеличивает поступление никеля на 0,0004 мкг в сутки. Также имеет значение попадание этого элемента через кожу и слизистые оболочки при длительном контакте с никельсодержащими украшениями, монетами, предметами из нержавеющей стали. Элементарный никель не проникает через неповрежденную кожу, а вот абсорбция хлорида и сульфата никеля составляет 77 %.
Чтобы диагностировать отравление никелем, измеряют его концентрацию в крови. Так как уровень никеля и других тяжелых металлов даже при превышении нормальных значений – это всего лишь нанограммы на миллилитр, для анализа используют сверхчувствительный метод атомно-адсорбционной спектрометрии. При этом точность исследования крови для диагностики отравления никелем уступает исследованию мочи. Кроме того, анализ не позволяет установить источник отравления (то есть не дифференцирует сульфиды, оксиды или элементарный никель).
Время появления симптомов и степень тяжести отравления никелем зависит от физиологического состояния организма, пути и скорости поступления никеля, наличия сопутствующих заболеваний и некоторых других причин. Повреждающее действие никеля основано на его способности связывать молекулы кислорода, препятствуя таким образом процессу окислительного фосфорилирования, и сульфгидрильные группы, снижая активность некоторых ферментов. Возникающий при этом дефицит АТФ сопровождается нарушением функции многих органов (легких, почек, кроветворной ткани), однако в первую очередь страдают ткани с высокой степенью метаболизма – печень и головной мозг. Острое отравление возникает при ингаляции карбонила никеля, одного из самых ядовитых для человека веществ. Карбонил никеля широко используется для очистки нефти, гидрогенизации масел, производства металлических сплавов и пластмассы. Симптомы отравления этим веществом включают одышку, кашель, головную боль, тошноту и рвоту, боль в области живота, кровотечение, отек легких, пневмонию, отек головного мозга, делирий, судороги и угнетение сознания вплоть до комы. Заболевание развивается в течение 12-120 часов после ингаляции паров карбонила никеля. Исследование концентрации никеля в крови дополняют другими лабораторными исследованиями для оценки функции жизненно важных органов.
Большинство пациентов с хроническим отравлением никелем – это рабочие, контактирующие с сульфидами и оксидами никеля на производстве стекла, керамики и красок. Хроническая интоксикация никелем сопровождается симптомами раздражения верхних дыхательных путей (ощущение заложенности носа, кашель, ринорея) и может приводить к возникновению астмы. Кроме того, никель обладает канцерогенным эффектом и ассоциирован с развитием злокачественных опухолей носоглотки и легких. В этой группе пациентов также большое значение имеет перкутанный путь попадания никеля и развитие профессионального никелевого дерматита.
Следует отметить, что клиническая картина острого и хронического отравления никелем не является специфичной для данного тяжелого металла. Схожую симптоматику имеют интоксикации кадмием, хромом, кобальтом, медью, селеном и цинком. Поэтому диагностика отравления тяжелыми металлами у пациента с наличием профессиональных вредностей – это всегда комплексное обследование, включающее исследование концентрации всех необходимых элементов для установления конкретного источника отравления.
При интерпретации результата исследования следует обращать особое внимание на наличие в анамнезе контакта с соединениями никеля (в первую очередь, с карбонилом никеля). Так как клинически выраженное отравление никелем встречается очень редко в обычной популяции, повышение концентрации никеля у пациента без профессиональных вредностей требует повторной проверки. Повышение концентрации никеля в крови наблюдается у пациентов, находящихся на гемодиализе, что, однако, не сопровождается какими-либо признаками интоксикации и не имеет диагностического значения.
Для чего используется исследование?
Для диагностики острого и хронического отравления никелем у пациентов, работа которых предполагает определенный риск (очистка нефти, производство металлических сплавов, стекла, керамики).
Когда назначается исследование?
Что означают результаты?
Причины повышения уровня никеля в крови:
Понижение уровня никеля в крови не имеет диагностического значения.
Что может влиять на результат?
Кто назначает исследование?
Врач скорой помощи, анестезиолог-реаниматолог, профпатолог, токсиколог, врач общей практики.
Чем опасен никель для человека
а) Сульфат никеля. Отравление сульфатом никеля может привести к летальному исходу или индуцировать респираторные и неврологические расстройства и нарушения кровообращения.
б) Карбонил никеля. Это вещество считается одним из наиболее токсичных промышленных химикатов. По болезненности и смертельности действие карбонила никеля сопоставимо с действием цианистого водорода.
Типы отравлений, вызываемых никелем, перечислены в таблице ниже. Spyker составил исчерпывающий обзор категорий экспозиции к никелю.
в) Структура и классификация. Никель обнаруживается в виде металлического никеля: оксида никеля (зеленого), оксида никеля (черного), гексагидрата хлорида никеля, гексагидрата сульфата никеля и гексагидрата нитрата никеля. Никель может существовать во многих окисленных состояниях, наиболее распространенным является Ni2+.
г) Источники. Наибольший источник никеля в атмосфере — это сжигание дизельного топлива. В число других источников загрязнения атмосферы входят разработка месторождений и процессы рафинирования, муниципальные мусоросжигатели и порошок, переносимый ветром. Источники никеля в воде и почве включают ливневые стоки и сточные воды, поступающие из городских станций очистки сточных вод.
Экспозиция, связанная с потребительскими товарами, незначительна. Никель находится в большинстве пищевых продуктов. В наибольшей степени экспозиция к никелю обусловлена потреблением продуктов питания.
д) Терапевтические дозы никеля. Следующие пищевые продукты содержат никель в концентрациях, превышающих 1 мг/кг: овсяная мука, пшеничные отруби, обжаренная фасоль, соевые продукты, фундук, арахис, семена подсолнечника, лакрица, какао и темный шоколад. Употребление этих пищевых продуктов в больших количествах может повысить потребление никеля до 900 мкг в сутки.
Поглощение 0,5—2,5 г сульфата никеля привело к появлению преходящих симптомов и полному выздоровлению у 32 рабочих, выпивших воду, загрязненную и сульфатом, и хлоридом никеля (1,63 г/л).
ж) Профессиональная экспозиция. Экспозиция к никелю возможна в следующих профессиональных сферах: производстве батареек, керамических изделий, газификации угля, производстве лаков и красок, гальванопластике, гальванопокрытии и эмалировке, стекольном и ювелирном деле, производстве чернил и магнитов, металлообработке, разработке никелевых месторождений, обработке, очистке, переплавке никеля, дегидрировании нефти, производстве свечей зажигания, аэрозольном крашении, производстве нержавеющей стали, окрашивании тканей, сварке.
з) Канцерогенность. Профессиональная экспозиция к порошку, образующемуся при рафинировании никеля и содержащему субсульфид этого металла, обусловила повышенный риск развития рака легких, полости носа и, возможно, рака гортани. Субсульфид никеля является известным канцерогеном. Карбонил никеля — вероятный канцероген для человека. Металлический никель, оксид никеля и растворимые соли никеля могут обусловить развитие рака легких и носовых пазух.
и) Экспозиция к окружающей среде. Установленный OSHA предельно допустимый уровень экспозиции к никелю и его растворимым соединениям составляет 1 мг/м3. Поданным исследований с участием рабочих, занятых в производстве нержавеющей стали, предельные уровни никеля в моче должны составлять 20—50 мкг/л, что соответствует экспозиции к 500 мкг Ni/м3.
к) Никель в крови. Сообщалось, что нормальные концентрации никеля составляют до 0,1 мг на 1 кг массы тела в тканях, 3—7 мкг/л в цельной крови, 1—5 мкг/л в сыворотке и 2,5 мкг/л (2—4 мкг/л) в моче. После абсорбции наивысшие концентрации выявляются в почках, легких, печени и гипофизе. Летальная нагрузка никеля в организме человека составляет примерно 10 мг.
После экспозиции к воздуху, содержащему никель в концентрации 39 мкг/мг3, концентрация никеля в плазме составляла 93 мкг/л, в моче — 18,5 мкг.
л) Выведение. Абсорбированный никель выводится главным образом с мочой. Он также выделяется с потом и откладывается в волосах. Период полувыведения никеля из сыворотки составляет 11 ч. Период полувыведения никеля из организма, по-видимому, непродолжителен — несколько дней, аккумуляция в тканях незначительна.
м) Беременность и лактация. Не проводилось исследований по изучению воздействия никеля на беременность и лактацию у человека. У животных никель проникает через плаценту; возможно, что это происходит и в организме женщины.
н) Механизм действия никеля. Никель легко проходит через клеточную мембрану по Са2+-каналам и конкурирует с Са2+ за специфические рецепторы.
о) Клиника отравления никелем:
После экспозиции к воздуху с концентрацией никеля, превышающей 50 мг/м3, симптомы поражения респираторной и нервной систем могут появиться через 30 мин, через 1 час, в следующие 24 ч могут появиться более серьезные, опасные для жизни симптомы. Летальный исход обычно наступает через 4—11 сут и обусловлен неврологической и респираторной интоксикацией.
— Сверхчувствительность к никелю. Пользование предметами, в которых содержится никель, может индуцировать астму, крапивницу, многоформную эритему, контактный дерматит и экзему на кистях рук. Использование шовного материала из нержавеющей стали может вызвать сверхчувствительную реакцию у пациентов с аллергией на никель. Могут быть целесообразны аппликационные кожные пробы. Одноразовые хирургические кожные скобки, сделанные из никеля, могут быть противопоказаны пациентам с аллергией на никель.
— Диметилглиоксиновый тест. Комплект для проведения капельного теста включает 1 % диметилглиоксин в спиртовом растворе (1 унция жидкости) и 10 % раствор гидроксида аммония (1 унция жидкости). Наносят несколько капель каждого раствора на подлежащие исследованию металлический предмет, раствор или кожу.
О положительной реакции свидетельствует красный осадок, образование которого означает, что никель присутствует в концентрации (по меньшей мере 1:10 000), достаточной, чтобы индуцировать дерматит у чувствительных к нему лиц. Предметы из нержавеющей стали могут дать отрицательную реакцию и, по-видимому, безопасны для лиц, чувствительных к никелю. Комплекты для проведения диметилглиоксинового теста можно получить, обратившись по адресу: Alloderm Laboratories, Р. О. Box 931, Mill Valley, CA 94 941.
п) Лабораторные данные отравления никелем:
— Аналитические методы. Для определения концентраций никеля в моче может быть использована электротермическая атомно-абсорб-ционная спектрометрия. Предел обнаружения никеля — 0,1 мкг/л.
— Аномалии. Экспозиция к парам карбонила никеля может индуцировать лейкоцитоз, коррелирующий с тяжестью интоксикации. Эозинофилия обычно не выявляется. Электрокардиограмма может выявлять синусовую тахикардию или брадикардию с блокадой сердца или без нее и токсический миокардит (изменения зубцов ST, T, удлинение интервала Q—T). На рентгенограмме бывают видны неравномерные линейные тени.
— Вспомогательные исследования. Проглатывание сульфата никеля может вызвать преходящее повышение числа ретикулоцитов в крови, содержания альбумина в моче и билирубина в сыворотке.
Чтобы установить роль контакта с никелем в развитии профессиональной экземы рук, применяют тест на пролиферацию лимфоцитов.
р) Лечение отравления никелем:
— Ингаляция карбонила никеля. В легких случаях отравление лечат удалением пострадавшего от источника экспозиции и соблюдением постельного режима. Могут помочь бронходилататоры и симптоматические лекарственные средства. В случаях умеренной интоксикации могут помочь кислород, глюкоза, аскорбиновая кислота и кортикостероиды. С помощью дитиокарба, антибиотиков и других лекарственных средств лечат отек легких, пневмонию и токсический миокардит. Большинство пациентов выздоравливают без серьезных последствий.
Симптомы могут сохраняться в течение 3—6 мес. Применим дисульфирам, так как он метаболизируется с образованием 2 молекул дитиокарба (диэтилдитиокарбамат). Дитиокарб применяется в США при проведении исследований. Дитиокарб и дисульфирам не изучались в контролируемых клинических исследованиях.
— Сульфат и хлорид никеля. Для лечения лиц, проглотивших сульфат или хлорид никеля, применяются симптоматическая и поддерживающая терапия. Нет никаких данных об эффективности предназначенных для местного применения препаратов дитиокарба или дисульфирама при лечении никелевого дерматита.
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
Продукты питания богатые никелем
Никель – это микроэлемент, участвующий в кроветворении (эритропоэзе) и окислительно–восстановительных процессах, обеспечивая клетки тканей кислородом.
Вещество открыто в 1751 году и занимает двадцать восьмое место в периодической системе Д.И. Менделеева под символом «Ni».
Соединение входит в состав эритроцитов, снижает эффекты адреналина, оказывает благотворное успокаивающее действие на нервную систему. При большой кровопотери, элемент применяют в виде инъекций для стимуляции кроветворения, синтеза красных кровяных телец. Интересно, что всасывание никеля в кровяном русле происходит под влиянием соляной кислоты, которая содержится в желудочном соке.
Минерал участвует в обмене витаминов С, В12, отвечает за сохранность структуры клеточной мембраны в нормальном состоянии.
В организме взрослого человека находится от 5 до 14 мг никеля. Содержание микроэлемента во внутренних органах зависит от возраста, пола, физиологического состояния здоровья, веса, условий окружающей среды. Установлено, что во время беременности, кормления грудью у женщин увеличивается абсорбция никеля. Помимо этого, с возрастом элемент накапливается в легких.
Суточная потребность организма в соединении – 100 – 300 мкг.
Общие сведения
Никель – пластичный и ковкий металл серебристо-белого цвета. Химическая активность невысока: с кислотами реагирует медленно, с щелочами – не вступает в реакцию. На воздухе элемент покрывается оксидной пленкой.
Происхождение названия соединения связано со злым духом – гномом, который в немецкой мифологии, как бы подбрасывал саксонским горнякам, ищущим медь, похожий минерал – красный никелевый колчедан NiAs, так называемый мышьяково-никелевый блеск. В результате безуспешных попыток выплавить медь из данной руды, разъяренные рудокопы присвоили новому металлу названия «Kupfernickel» и «Nickel», что означало «Медный дьявол» и «Озорник» соответственно. Сегодня слово “Никкел”, на языке немецких горняков, до сих пор означает ругательство.
В органах человека данный микроэлемент в наибольшем количестве концентрируется в гипофизе (черном веществе среднего мозга), печени, поджелудочной железе, надпочечниках. Никель, поступивший в организм с продуктами питания, усваивается в пищеварительном тракте человека на 1 – 10 %. При этом апельсиновый сок, молоко, кофе, чай, аскорбиновая кислота снижают его абсорбцию. Беременность, кормление грудью, дефицит железа, наоборот, увеличивают всасывание минерала.
Транспортируется никель непосредственно с альбумином сыворотки. Интересно, что в плазме крови элемент содержится преимущественно в связанном состоянии с белками альфа–1–гликопротеином и никелоплазмином (альфа–2–макроглобулином).
«Отработанное» соединение на 95 % выводится из организма человека с фекалиями, а оставшиеся 5 % – с желчью, потом, мочой.
Несмотря на положительные свойства микроэлемента, помните, никель – активный аллерген, который вызывает экзему, контактный дерматит у людей, чувствительных к данному металлу. Возможные причины развития побочных реакций – контакт бытовых предметов, заклепок на одежде, украшений, в составе которых присутствует элемент, с кожей.
Биологическая роль
Значение никеля для поддержания здоровья живых организмов находится на стадии изучения. Несмотря на то, что о биологической роли соединения представлено мало сведений, известно, что элемент участвует в структурной организации, функционировании ДНК, РНК, белка.
Полезные свойства никеля:
При достаточном количестве цианокобаламина (витамина В12) в организме человека, никель стимулирует рост мышц, недостатке – вызывает обратный эффект.
Ещё с XIX столетия и до сих пор соли данного микроэлемента успешно применяются в комплексном лечении заболеваний кожных покров (псориаза, экзем, дерматитов). Также минерал показан при астенических состояниях, гипертонии, сахарном диабете.
Симптомы и последствия дефицита
Недостаточность никеля в организме наступает при употреблении 50 мкг и ниже соединения в день, что в 2 – 6 раз меньше суточной нормы.
Учитывая, что микроэлемент широко распространен в продуктах питания, дневной рацион среднестатистического человека, как правило, содержит двойную дневную дозу полезного вещества (500 – 600 мкг).
Признаки дефицита никеля в организме:
Антагонистами никеля выступают сера, железо, цинк, витамин С, селен.
Длительный дефицит соединения способствует появлению дерматита, проблем с перикардом, укорочению нижних конечностей, задержке физического развития, снижает сопротивляемость организма заболеваниям.
Симптомы и последствия излишка
Избыток никеля в организме человека встречается гораздо чаще, чем недостаток. Наибольшей токсичностью обладают сульфат и хлорид никеля из-за хорошего растворения в воде. Менее токсично на человеческий организм влияют нерастворимые соединения: оксалат, фосфат, силикат.
Избыток никеля в бытовых условиях можно получить в результате использования некачественной посуды, дешевых украшений и зубных протезов, в состав которых входит данный минерал. Помимо этого, микроэлемент присутствует в табаке, поэтому люди, имеющие вредную привычку курения, также находятся в зоне риска.
В производстве получить передозировку минералом гораздо легче, чем в бытовых условиях. Это связано с тем, что образуемые при переработке металлов карбонильный никель, никелевая пыль, имеют способность накапливаться в организме, что ведет к быстрому отравлению работника.
Дефицит кальция, магния, железа увеличивает абсорбцию металла.
При постоянном контакте человека с парами, пылью, соединениями никеля или в результате получения разовой сверх дозы элемента (50 мг) с продуктами, медицинскими препаратами, водопроводной водой наступает передозировка. В данном случае развивается острое воспаление кожи – контактный дерматит, кератит, витилиго, астма, артрит, ослабевает клеточный иммунитет, замедляется деятельность ферментов, гормонов.
В тяжелых случаях работа с солями этого элемента на протяжении 2 лет и более способна привести к появлению опухоли легких, носоглотки, болезней верхних дыхательных путей, нарушению координации движений (атаксии).
Признаки и последствия отравления организма:
Для восстановления здоровья и устранения симптомов последствий излишка никеля в организме рекомендуется ограничить поступление минерала с пищей, соблюдать технику безопасности на производстве (надевать защитные маски, спецодежду).
Помните, карбонильные соединения никеля чрезвычайно опасны для здоровья человека, порой 2 – 3 часа беспрерывного вдыхания паров микроэлемента приводит к смертельному отравлению.
Пищевые источники
Ежедневно до четверти минерала от суточной нормы поступает с водопроводной жесткой водой, которая за ночь настаивается в трубах, обогащаясь соединением. Помимо этого, главными пищевыми источниками никеля выступают чистый какао-порошок – 980 мкг на 100 г продукта, горько-сладкий шоколад – 260 мкг (молочный – 120). Причины высокой концентрации элемента в данных изделиях – постоянный контакт сырья с машинами из нержавейки, мощный процесс переработки. Помимо этого, лидерами по содержанию соединения являются бобовые.
| Наименование продукта | Содержание никеля в 100 г продукта, микрограмм |
|---|---|
| Какао-порошок | 980 |
| Кешью | 510 |
| Шпинат | 390 |
| Соя | 304 |
| Шоколад | 120 – 250 |
| Зеленый горошек | 250 |
| Фасоль | 170 |
| Чечевица | 160 |
| Кукуруза | 80 |
| Печень говяжья | 63 |
| Овсяные хлопья | 50 |
| Рис | 50 |
| Пшеница | 40 |
| Фисташки | 40 |
| Рожь | 30 |
| Абрикос | 32 |
| Ставрида холодного копчения | 28 |
| Ячневая крупа | 23 |
| Мука пшеничная | 22 |
| Крупа перловая | 20 |
| Черная смородина | 18 |
| Груша | 18 |
| Яблоко | 18 |
| Виноград | 16 |
| Капуста белокочанная | 15 |
| Свекла | 14 |
| Шпроты в масле | 14 |
| Помидоры | 13 |
| Свинина | 12 |
| Крупа гречневая | 10 |
| Треска, путассу | 9 |
| Говядина | 8,6 |
| Минтай, пикша, хек | 7 |
| Окунь, судак, скумбрия, щука, камбала | 6 |
| Картофель | 5 |
| Персик | 4 |
| Крупа рисовая | 2,7 |
Во избежание перенасыщения рациона никелем и развития симптомов передозировки, рекомендуется исключить из меню продукты с высоким содержанием микроэлемента, заменяя их изделиями с низким % минерала в составе. К таким изделиям относят: лук, капусту, мясо птицы, огурцы, тыкву, морковь, молоко, говядину, колбасы, капусту брокколи. Содержание никеля в данных продуктах не превышает 15 мкг на 100 г пищи.
К никельсодержащим напиткам относятся пиво, чай, кофе. Потребление «жидких» источников микроэлемента ограничьте до двух-трех чашек в день.
Вывод
Таким образом, табачный дым, консервы, бобовые и шоколадные изделия – факторы, которые при условии их чрезмерного употребления приводят к перенасыщению и отравлению организма микроэлементом. Для сохранения здоровья исключите их из ежедневного меню.
Аллергикам на никель рекомендуется избегать контакта с предметами, провоцирующими реакцию, исключить прием продуктов с умеренным и высоким содержанием соединения (свыше 40 мкг на 100 г изделия), отказаться от использования косметических средств, украшений, содержащий аллерген. Помимо этого, при работе с металлом использовать средства защиты кожных покров и дыхательных путей (например, латексные перчатки, маски).
Больше свежей и актуальной информации о здоровье на нашем канале в Telegram. Подписывайтесь: https://t.me/foodandhealthru