Чем опасен свинец для организма
Влияние свинца на здоровье человека
Свинец — пластичный, сине-серый, тяжелый металл, который естественным образом присутствует в земной коре. Свинец был одним из первых металлов, используемых человеком, и, следовательно, причиной первой зарегистрированной профессиональной болезни (свинцовые колики в 4-м веке до н.э. у работников металлургии).
Свинец может использоваться в качестве чистого металла, в сочетании с другим металлом для формирования сплава или в виде химического соединения.
Свинец обладает уникальными физическими и химическими свойствами, которые делают его пригодным для большого количества применений, в которых люди использовали его преимущества с исторических времен, и поэтому он стал обычным загрязнителем окружающей среды. Свинец очень устойчив в окружающей среде, и из-за его постоянного использования его уровни повышаются почти во всех странах, что создает серьезные угрозы.
Обращение с тяжелыми металлами, такими как свинец, весьма опасна и для обеспечения безопасности работников необходимо разработать систему управления охраной труда и проводить регулярные инструктажи и обучение.
Применение свинца в промышленности
В основном свинец используется в автомобильных свинцово-кислотных аккумуляторных батареях — типа перезаряжаемых электрических батарей, в которых используется почти чистый сплав свинца.
Свинцовые сплавы обычно встречаются в боеприпасах, трубах, оболочках кабелей, строительных материалах, припоях, радиационной защите, разборных трубах и рыбацких грузах. Свинец также используется в керамической глазури и в качестве стабилизатора в пластмассах. Свинец широко использовался в качестве ингибитора коррозии и пигмента в красках, но в настоящее время использование свинца в красках для жилых и общественных зданий сошло на нет.
Ранее органические соединения свинца — тетраметилсвинец и тетраэтилсвинец — использовались в качестве антидетонаторной добавки и для повышения октанового числа в бензине, однако обеспокоенность по поводу воздействия свинца на окружающую среду привела к постепенному прекращению использования этих соединений. Органические соединения свинца по-прежнему используются в высокооктановом топливе в авиационной промышленности.
Пути попадания свинца в организм
Свинец попадает в организм преимущественно в результате вдыхания и проглатывания. В настоящее время взрослые люди подвергаются воздействию свинца главным образом в результате вдыхания содержащей свинец пыли и паров на работе или в результате увлечений, связанных со свинцом. Свинец проникает в тело через легкие и может повредить многие системы органов организма.
Хотя неорганический свинец не так легко попадает в организм через кожу, он может попасть в организм в результате случайного попадания (во время еды, питья и курения) через загрязненные руки, одежду и поверхности. У работников могут развиться различные заболевания, такие как неврологические эффекты, желудочно-кишечные последствия, анемия и заболевания почек.
Симптомы отравления свинцом
Первоначально отравление свинцом бывает трудно обнаружить — даже у здоровых людей может быть высокий уровень свинца в крови. Признаки и симптомы обычно не появляются, пока не накопится опасное количество.
Признаки и симптомы отравления могут включать:
Работодатели обязаны защищать работников от воздействия неорганического свинца. Работодатель также должен начать конкретные действия по соблюдению требований, включая анализ крови на содержание свинца для подвергшихся воздействию работников.
Отравление свинцом
Основные факты
Общая информация
Свинец является природным токсичным металлом, который встречается в земной коре. Его широкое применение привело к масштабному загрязнению окружающей среды, негативному воздействию на людей и существенным проблемам общественного здравоохранения во многих частях мира.
Важными источниками загрязнения окружающей среды являются, в частности, добыча, выплавка свинца, его использование в промышленном производстве, переработка вторсырья, а в некоторых странах – продолжающееся использование свинецсодержащих красок и этилированного авиационного бензина. Более трех четвертей глобального потребления свинца приходится на производство свинцово-кислых батарей для моторного транспорта. Однако свинец применяется также и во многих других продуктах, например в пигментах, красках, припое, витражах, посуде из свинцового хрусталя, боеприпасах, керамической глазури, ювелирных изделиях, игрушках, а также в некоторых косметических средствах и в народной медицине. Свинец может содержаться в питьевой воде, поступающей по свинцовым трубам или трубам, соединенным свинцовым припоем. В настоящее время большая часть свинца для нужд мирового хозяйства получается в результате переработки вторсырья.
Дети младшего возраста особенно уязвимы к токсичному воздействию свинца, и их здоровье может подвергаться глубоким и постоянным негативным изменениям, в первую очередь влияющим на развитие мозга и нервной системы. Свинец также вызывает долгосрочные последствия у взрослых, включая повышенный риск высокого кровяного давления и повреждения почек. Воздействие высоких концентраций свинца на беременных женщин может вызывать выкидыши, мертворождения, преждевременные роды и низкий вес при рождении.
Источники и пути воздействия
Люди могут подвергаться воздействию свинца в процессе трудовой деятельности или из источников окружающей среды. Воздействие главным образом обусловлено:
Дополнительным источником воздействия является использование некоторых средств народной медицины и традиционных косметических средств. Так, высокие уровни свинца обнаруживаются в некоторых типах краски для век, а также в некоторых народных лекарственных средствах, используемых в таких странах, как Индия, Мексика и Вьетнам. В связи с этим потребителям следует покупать и использовать только продукцию, находящуюся в регулируемом обороте.
Особенно уязвимы к отравлению свинцом дети младшего возраста, поскольку по сравнению со взрослыми их организм абсорбирует в 4–5 раз больше свинца, попадающего в желудочно-кишечный тракт из того или иного источника. Из-за присущей детям любознательности и свойственного такому возрасту желанию тянуть руки в рот, дети кладут в рот и проглатывают свинецсодержащие или покрытые свинцом предметы, например загрязненную почву или пыль и отслаивающуюся свинцовую краску. Этот путь воздействия усиливается у детей с признаками психологического расстройства под названием пикацизм (постоянная и навязчивая тяга есть несъедобные вещи), которые могут отковыривать и съедать свинцовую краску со стен, дверных косяков и мебели. Воздействие загрязненной свинцом почвы и пыли в процессе переработки аккумуляторов и добычи полезных ископаемых явилось причиной массового отравления свинцом и многих случаев смерти среди детей младшего возраста в Нигерии, Сенегале и других странах.
При попадании свинца в организм он распределяется между такими органами, как мозг, почки, печень и кости. Свинец откладывается в зубах и костях, где он со временем накапливается. Отложенный в костной ткани свинец может возвращаться в кровь во время беременности, в результате чего его воздействию подвергается плод. Недоедающие дети больше подвержены влиянию свинца, поскольку их организм абсорбирует больше свинца в случае нехватки других питательных веществ, например кальция или железа. Наибольшему риску подвергаются дети самого раннего возраста (включая плод в период внутриутробного развития) и дети, живущие в неимущих семьях.
Последствия для здоровья детей
«Безопасной» концентрации свинца в крови не существует; даже такое низкое содержание свинца в крови, как 5 мкг/дл, может вызывать у детей снижение интеллекта, поведенческие расстройства и трудности в обучении. По мере повышения концентрации свинца в крови возрастают спектр и тяжесть симптомов и последствий.
К счастью, прекращение производства и использования этилированного бензина в большинстве стран, равно как и другие ограничительные меры в отношении применения этого металла, привели к значительному снижению показателей концентрации свинца в крови на уровне популяции. По состоянию на июль 2021 г. этилированное топливо для легкового и грузового транспорта не продается ни в одной стране (1). Тем не менее, необходимы дополнительные усилия для отказа от применения свинцовых красок: на сегодняшний день законодательные ограничения по использованию свинцовых красок введены лишь в 41% стран (2).
Бремя болезней, вызванных воздействием свинца
По оценкам Института измерения показателей и оценки здоровья (ИИПОЗ), в 2019 г. во всем мире с долгосрочным пагубным воздействием свинца на организм было связано 900 000 случаев смерти и 21,7 миллиона утраченных лет жизни, скорректированных на инвалидность (DALY). Наибольшее бремя приходилось на долю стран с низким и средним уровнем дохода. Кроме того, по оценкам ИИПОЗ, в 2019 г. воздействием свинца было обусловлено 62,5% глобального бремени идиопатических форм задержки умственного развития, 8,2% глобального бремени патологий сердца, вызванных гипертонией, 7,2% глобального бремени ишемической болезни сердца и 5,65% глобального бремени инсульта (3).
Деятельность ВОЗ
ВОЗ назвала свинец одним из 10 химических веществ, вызывающих основную обеспокоенность с точки зрения здоровья населения и требующих от государств-членов действий по защите трудящихся, детей и женщин детородного возраста. На своем веб-сайте ВОЗ опубликовала широкий ряд информационных материалов о свинце, включая информацию для директивных органов, технические руководства и материалы для проведения кампаний.
В настоящее время ВОЗ разработала руководящие принципы оказания помощи при воздействии свинца и готовит руководящие принципы профилактики воздействия свинца, которые обеспечат сотрудников директивных органов, органы здравоохранения и медицинских работников научно обоснованными рекомендациями о мерах, которые они могут принять для защиты здоровья детей и взрослых от воздействия свинца.
Поскольку свинцовые краски по-прежнему являются источником воздействия во многих странах, ВОЗ вместе с Программой Организации Объединенных Наций по окружающей среде создала Глобальный альянс по отказу от применения свинца в красках. Кроме того, ВОЗ является партнером проекта, который финансируется Глобальным экологическим фондом и призван помочь как минимум 40 странам ввести в действие законодательные меры по ограничению использования содержащих свинец красок (4). Постепенный отказ от свинцовых красок к 2020 г. является одним из приоритетных действий правительств, включенных в Дорожную карту ВОЗ для повышения роли сектора здравоохранения в Стратегическом подходе к международному регулированию химических веществ нам пути достижения цели 2020 г. и на последующий период.
Отравление свинцом
Определение
· Свинец это мягкий и тяжелый металл, который является элементом и принадлежит к группе IV b периодической таблицы.
· Свинец (Pb) не метаболизируется, но может накапливаться и вызывать повреждение органов.
· Острое отравление свинцом (сатурнизм) – это наиболее распространенный вид интоксикации тяжелыми металлами, который приводит к повреждению костного мозга, нервной системы, печени, почек, фертильности и эндокринных органов.
· Источники воздействия тяжелых металлов обнаруживаются дома, на рабочем месте и в окружающей среде, но сатурнизм, тем не менее, является редким заболеванием.
· Явное отравление Pb можно лечить с хорошим эффектом.
Источники свинца
· Ежегодно в атмосферу попадает почти один миллиард тонн свинца из промышленности.
· Сжигание бензина (особенно тетраалкильных соединений) было наиболее важным источником с 1920-х годов.
· По статистике переход на неэтилированный бензин способствовал снижению содержания тяжелых металлов в плазме крови у американцев на 60-80%.
· Дорожная пыль ранее содержала большое количество Pb, на данный момент этот показатель снизился во многих странах.
· Воздействие веществ с возможностью отравления встречается как в промышленности (профессиональное), так и дома (бытовое).
Профессиональное отравление
Его можно получить на работе, связанной со следующей деятельностью:
· Лакокрасочная и химическая промышленность.
· Производство трубопроводов ПВХ.
· Сортировка лома и отходов.
· Изготовление гончарных изделий.
· Мероприятия по очистке.
· Добыча Pb (свинцовые рудники).
· Производство ювелирных изделий.
· Сварка, плавка, пайка.
Также существует вероятность получить отравление из загрязненных воздуха и воды, свинцовых игрушек, косметики, дорожной пыли, старой краски, боеприпасов.
Риск отравления свинцом
Поглощение организмом и возможность отравления зависит от нескольких факторов, таких как:
Риск отравления повышен у:
Поглощение и распределение Pb
Тяжелый металл поступает в организм человека 3 путями – посредством вдыхания, через кожу или систему пищеварения.
Ингаляция
· При воздействии свинца наиболее опасным является вдыхание через легкие.
· Поглощение Pb при вдыхании составляет 30-90%.
· Абсорбция зависит от типа соединения свинца (органического или неорганического), концентрации, размера частиц и дыхательного объема человека.
Из пищеварительного тракта
· Абсорбция зависит от таких факторов, как количество, тип соединения и концентрация, и увеличивается при голодании и приеме соединений Pb с высокой растворимостью в желудочной кислоте.
· Недостаток железа, кальция и цинка увеличивает усвоение свинца.
Через кожу
Впитывание через кожу происходит, но редко является причиной отравления.
Распределение в органах
При динамическом равновесии показано такое распределение Pb в органах:
Воздействие, метаболизм и экскреция
· Метаболизм: Pb не метаболизируется в организме человека.
· Экскреция: почечная экскреция зависит от концентрации в плазме. Свинец в плазме и мягких тканях легче секретировать (T1 / 2 составляет 35 и 40 дней соответственно), чем Pb в скелете (T1 / 2 составляет 20-30 лет).
· Кроветворение: свинец блокирует ферменты в синтезе гема в предшественниках эритроцитов, таких как синтетаза d-амино-левулиновой кислоты (ALA-S), дегидрогеназа d-амино-левулиновой кислоты (ALA-DH) и феррокелатаза, которая является последней стадией синтеза гема. Это приводит к накоплению нескольких метаболитов, включая амино-лейколевую кислоту (АЛК), протопорфирины и копропорфирины. Пациент получает нормо- или микроцитарную анемию с базофильной пункцией эритроцитов за счет агрегатов рибосом. Было показано, что ингибирование синтеза грыжи начинается уже на уровне 0,5-1 ммоль / л в плазме и проявляется при значениях выше 3,5 ммоль / л.
· Периферическая нервная система. Pb вызывает сегментарную демиелинизацию и аксональную дегенерацию моторных нейронов периферических нервов с расслабленным парезом. Как правило, из-за этого опускают руки ( Radialis) и опускают ноги ( Peroneus), оба из которых уже были описаны во времена Гиппократа. Снижение скорости нервной проводимости регистрируется при уровнях в плазме 1,5-2 ммоль / л.
· Центральная нервная система. На нее также влияет Pb, который приводит к нейропсихологической токсичности с пониженной концентрацией, реактивностью, интеллектом и успеваемостью в школе. Поражение центральной нервной системы встречается чаще всего и более выражено у детей, чем у взрослых.
· Почки. Клетки в проксимальных канальцах почек уязвимы для действия свинца. Свинцово-белковые комплексы могут быть обнаружены в качестве основных ядер включения с помощью микроскопии. Почечная функция постепенно уменьшается. Кислотный ревматизм может возникать до разрушения канальцев с сопутствующим фиброзом и приводит к необратимой почечной недостаточности.
· Другие условия. Сатурнизм приводит к систолической гипертонии и снижению фертильности, как у женщин, так и у мужчин. Также известно, что Pb проходит через плаценту и накапливается у плода.
Диагностические критерии
Диагноз трудно установить, если не подозревать отравление свинцом. Диагностическими критериями при различных стадиях сатурнизма выступают:
· Симптомы и клинические признаки возникают в течение нескольких дней или недель.
· Основным симптомом является брюшная колика.
· Реже встречаются выраженная слабость, снижение способности к концентрации внимания, потеря слуха, головная боль, запоры, периферическая невропатия и анемия.
· При медленном и низком уровне поглощения, накопление свинца происходит постепенно.
· Симптомы и результаты развиваются коварно, и часто начальная фаза является субклинической.
· Симптомы и результаты отравления значительно варьируются от неопределенных до летального состояния.
· Основным признаком является летаргия из-за анемии, обесцвечивание десен и кожи.
Симптомы отравления
· Расстройства центральной нервной системы.
· Снижение мелкой моторики.
· Нарушение проводимости периферических нервов.
· Уменьшенное время реакции.
· У мужчин репродуктивная недостаточность: уменьшение либидо, снижение количества сперматозоидов (морфология и подвижность), понижение уровня тестостерона.
· У женщин: бесплодие, самопроизвольный аборт, преэклампсия, порок развития плода.
· Нормо- или микроцитарная анемия с базофильной пункцией эритроцитов.
Диагностика
· Микроскопия костного мозга часто обнаруживает ризидробласты и дисплазию эритроцитов, а также пункцию базофилов.
· Измерение уровня Pb в крови. На ранней стадии воздействия уровень свинца в плазме отражает количественные изменения в воздействии и поглощении и менее выражен по общему содержанию свинца в организме. Определение содержания Pb в цельной крови обычно приводит к значениям > 2 мкмоль / л из-за повышенной экспозиции и абсорбции.
· Измерение уровня свинца в моче. Тесты для определения ALA, PBG и порфиринов в моче, порфиринов в фекалиях и порфиринов в эритроцитах (порфирин-деаминазы) и свинца в крови при подозрении на порфирию.
Последствия отравления
Уровень свинца в крови и наблюдаемые биологические эффекты.
· 5 мкмоль / л – энцефалопатия, нефропатия, анемия, колика.
· 5 мкмоль / л – энцефалопатия, тяжелая анемия, ожидаемая продолжительность жизни уменьшается.
· 0,5 мкмоль / л – гипертония.
Терапия
· Желудочное опорожнение от острого отравления.
· Атропин при коликах.
· Диазепам от судорог.
· Устранение источника свинца при хронических отравлениях.
Показания к лечению хелаторами
Хелаторное лечение зависит от уровня свинца в крови.
1. На уровне Pb ниже 2 микромолей / л достаточно общего наблюдения, контроля содержания элемента в крови и устранения текущих источников отравления. В случае появления симптомов следует рассмотреть хелаторное лечение, особенно у детей и беременных женщин. Тем не менее, исследование показало, что лечение детей с умеренно повышенными показателями содержания свинца не имело клинического эффекта.
2. На уровне Pb 2-3 мг / л. следует рассматривать хелаторную терапию в зависимости от тяжести состояния и проявления симптоматики.
3. При уровне Pb выше 3 мг / л лечение хелаторами обязательно.
Схема хелаторного лечения
Хелаторное лечение проводится такими препаратами, как димеркапторная кислота, Ca-EDTA, пеницилламин.
Димеркапторная кислота
· Доступны капсулы по 100 мг и 200 мг, но также можно использовать раствор для инъекций (35 мг / мл) для парентерального применения.
· Лечение проводится в сроки от 5 до 21 дня. Продолжительность зависит от тяжести, контроля образца крови и клинических условий.
· Сообщалось о незначительных и легких побочных эффектах, в основном, о желудочно-кишечных симптомах и крапивнице.
Ca-EDTA
· Ca-EDTA (Edetat) может быть альтернативой, когда DMSA не доступен, или в дополнение к энцефалопатии.
· Обычно 15-50 мг / кг / сут делят на 3-4 дозы, каждая в течение 1-2 часов в 500 мл глюкозы 5% или NaCl 0,9% внутривенно (альтернативно, добавляется доза лидокаина внутримышечно) в течение пяти дней, после чего следует перерыв лечения 1-2 недели.
· Максимальная суточная доза составляет 4 г для взрослых.
· Рекомендуется максимум четыре процедуры.
· При появлении признаков нового повреждения почек (белок / гематурия) или поражения печени (увеличение трансаминаз) лечение прекращают.
Пеницилламин
· Пеницилламин не одобрен для отравления свинцом, однако он упоминается в международной литературе как альтернатива вышеуказанному лечению.
· Рекомендуемое количество для взрослых установлено в дозе 250 мг x 4 перорально ежедневно в течение 4 дней, а для детей 30 мг / кг / день, разделенная на 4 дозы ежедневно в течение 4 дней и перерывом на 1 неделю между каждым периодом лечения.
· Капсулы выпускаются по 125 и 250 мг.
· Лечение прекращается при наличии признаков почечной травмы (белок / гематурия).
· Сообщалось о гематологических побочных эффектах и кожной сыпи.
Прогноз на выздоровление
Лечение прекращают, когда уровень свинца в крови ниже 2 микромолей / л. Для мониторинга эффективности и возможных побочных эффектов рекомендуется проводить измерение содержания свинца в крови и моче, тесты функции почек и печени и образцы мочи 24 часа в сутки и непосредственно перед каждым лечением.
Явное отравление свинцом лечится с хорошим эффектом.
Влияние свинца на живые организмы
Известно, что свинец является токсическим веществом, загрязнение окружающей среды которым зависит от хозяйственной деятельности человека. В статье рассмотрены пути проникновения свинца в живые организмы, механизмы и последствия воздействия металла на процессы жизнедеятельности. Ионы свинца влияют на биохимические процессы в организме, связываясь непосредственно c ферментами, на физиологические – путем изменения свойств биомембран и ионных каналов. Таким образом, свинец запускает каскадные изменения в организме, приводя к тяжелым последствиям. Благодаря способности накапливаться в тканях организмов свинец может быть причиной серьезных патологий при хроническом отравлении даже при незначительном превышении его концентрации в окружающей среде.
Токсическое воздействие свинца и его соединений на организмы известно давно, но только в прошлом веке началось систематическое изучение его механизмов. Свинец, на ряду с такими известными вредными веществами, как ртуть, формальдегид, мышьяк, входит в число самых распространенных и опасных загрязнителей окружающей среды по мнению ВОЗ. Считается, что наибольшую роль в загрязнении лито-, гидро- и атмосферы свинцом внес автотранспорт. Дело в том, что в топливо для двигателей внутреннего сгорания добавляли антидетонирующую присадку, содержащую свинец – тетраэтилсвинец. Токсичность для человека этого вещества была известна с самого начала, но не принималась в расчет до определенного момента. Начиная с восьмидесятых годов прошлого века, развитые страны стали отказываться от использования этой присадки (Россия приняла закон в 2002 г.). Однако свинец продолжает быть загрязняющим веществом антропогенного происхождения, поскольку применяется в других отраслях хозяйственной деятельности. Симптомы острого отравления свинцом вы не пропустите – это колики, острое поражение почек, гемолиз. А вот хроническое отравление небольшими дозами, иногда даже дозами ниже ПДК, можно принять за стресс или симптомы других заболеваний – головные боли, бессонница, анемия, проблемы с репродуктивной функцией и прочее. Поэтому исследования механизмов воздействия свинца на живые организмы весьма актуальны. В статье ученые из Петрозаводска cделали обзор литературных данных о влиянии свинца на растения, животных и человека. Несомненно, эта тема интересна не только для специалистов-биологов, но и для гораздо большего круга людей.
Авторы констатируют также, что растения способны накапливать свинец в различных органах в больших концентрациях. Так, вблизи промышленных зон зафиксировано превышение концентрации свинца в тканях растений (не уточняется в каких именно) в 500 раз по отношению к фоновым условиям. Приводится пример с растениями вблизи автомагистралей, где зафиксировано превышение в 5-200 раз. Поскольку данные про автомагистрали 1989 года, хотелось бы знать, повлиял ли запрет на использование тетраэтилсвинца в топливе на эту ситуацию, каковы оценки по содержанию свинца на сегодняшний день? Известно, что постепенно концентрация свинца в (по крайней мере некоторых) органах растений может снижаться при уменьшении его содержания в среде, но каковы сроки и механизмы этого процесса у растений тоже остается за рамками данного обзора.
В присутствии свинца в клетках возрастает количество активных форм кислорода, повреждающие свойства которого хорошо известны. Механизм взаимодействия ионов свинца с биомолекулами, приводящий к этим последствиям, к сожалению, в тексте статьи не прописан. Присутствие свинца значительно снижает активность довольно большого числа ферментов, задействованных в фундаментальных обменных процессах: фотосинтезе, гликолизе, фосфорилировании и др. В данном случае отрицательный эффект свинца на активность ферментов во многом связан с взаимодействием ионов металла с SH-группами белков, в результате чего белки инактивируются. Также свинец способен связываться непосредственно с ДНК, препятствуя таким образом ее нормальной работе.
В результате повреждающего действия свинца на физиологические и биохимические процессы у животных развиваются: анемия, сердечно-сосудистые заболевания, нейродегенеративные симптомы, снижение иммунитета, нарушение дыхания и пищеварения, потеря аппетита и массы тела, и другое.