化学中毒与急救第三章

第三章化学中毒 化学毒物中毒概论农药中毒工业性毒物中毒药物中毒有毒动植物中毒化学毒剂中毒 第一节化学毒物中毒概论1 化学毒物中毒的一般作用原理2 化学毒物的中毒途径3 化学毒物在环境中的形态4 生物体对化学毒物的解毒作用5 化学毒物在体内的分布 转化和排泄6 化学毒物的毒性和毒性作用7 化学毒物的作用计量和作用带8 化学毒物的毒性损害表现 化学毒物中毒的一般作用原理 一 中毒的定义与分类 中毒是由毒物所引起的疾病 毒物以不同方式进入人体后所引起的非正常状态称为中毒 职业中毒是劳动者在职业活动中组织器官受到工作场所毒物的毒性作用而引起的中毒为职业中毒 按照中毒症状出现的时间早晚分类 临床上 急性中毒慢性中毒亚急性中毒 急性中毒是短时间内吸收大量毒物后很快出现中毒症状 一般为24小时 急性中毒发病急 变化快 病情重 可危及生命 急性中毒 acuteintoxication 急性中毒多为违犯操作规程及设备故障或误服 误吸等引起 福州一工厂发生急性苯中毒事故 澄江8炼矿工 急性砷化物中毒 其中1人死亡 慢性中毒是指毒物小剂量逐渐进入机体 约30天后在机体蓄积达到中毒浓度而出现中毒症状 慢性中毒发病缓慢 变化慢 病情一般较轻 慢性中毒 在慢性中毒病程中 有时可出现临床表现的急性发作 如慢性铅中毒可有铅绞痛急性发作 chronicintoxication 劣质餐盒带来的慢性中毒 亚急性中毒 亚急性中毒则介于急性中毒和慢性中毒之间 具有比慢性中毒急 比急性中毒缓的特点 磷酸三甲苯酯 在生产条件下 慢性中毒较多见 但由于发病缓慢 早期又无特异临床表现 常常被忽视 食物中毒则以急性中毒多见 为什么急性中毒和慢性中毒不仅有量的不同 而且有质的差别 潜在性中毒 临床上不少患者的排泄物 主要是尿 中的毒物 如汞 铅 砷 已超过正常含量 但并无中毒表现 称为吸收状态 当毒物吸收后已引起机体生物化学或生物物理学方面的一定变化 但此时尚无中毒的临床表现 称为潜在性中毒 二 化学毒物中毒的一般作用原理 化学中毒化学中毒是指化学毒物进入人体内 发生毒害作用 使细胞 组织 器官或其它功能遭受损害而引起的不良或有害的生物学改变 化学毒物中毒的机理1 直接刺激与腐蚀作用2 抑制机体对氧的吸收 传输和利用3 抑制机体酶系统的活性4 对细胞组织结构的损伤作用5 干扰机体的新陈代谢进程6 影响免疫功能 三 化学毒物的中毒途径 1 呼吸道吸入中毒2 皮肤吸收中毒3 眼睛吸收中毒4 消化道吸收中毒5 伤口吸收中毒 四 化学毒物在环境中的形态 气态化学物质气溶胶指固体粒子或液滴分散在气体中构成的悬浮系统 是以气体为流动相 以固体粒子或液滴为分散相组成的混合相体系 固体粒子或液滴也可统称为微粒 化学毒物在空气中的形态 气态和气溶胶 气体蒸气雾烟粉尘 化学毒物在空气中的物理状态对其毒害作用有何重要影响 气态化学毒物易于吸收进入呼吸系统和肺部 中毒作用一般发作较快 气溶胶状态的化学毒物的微粒大小对中毒作用影响很大 5 10微米大小的微利最易被呼吸道和肺吸收 70毫克左右液滴最易被皮肤接触吸收 烟和粉尘则极易引起刺激作用和窒息 哮喘等症状 五 生物自体对化学毒物的解毒作用 生物机体对于来源于体外的化学物质具有若干抵御和降低这种外源性化学物质危害的能力 主要是通过机体新陈代谢的作用过程来完成 其渠道主要是尿 汗腺等排泄系统 生物机体对外源性化学物质进行生物化学转化 改变外源性化学物质的结构 使之转化为无毒或低毒性化合物 或易于排泄的代谢产物 人体最重要的解毒器官 肝脏转硫酶氰基硫氰酸 五 生物自体对化学毒物的解毒作用 某些生物具有的特殊解毒作用 某些生物本身对于某类毒素可通过生物化学或生物物理方式形成一种特殊的 封闭 能力 使毒素在体内以不会产生毒害作用的状态存在 从而不致对自身构成威胁 蝮蛇 竹叶青 五步蛇 金环蛇 银环蛇 眼镜蛇 眼镜王蛇 响尾蛇 非洲树眼镜蛇 化学毒物在体内的分布 转化和排泄 毒物的分布毒物被吸收后 在体内各部位分布是不均匀的 同一种毒物在不同的组织和器官分布量有多有少 铅 氟 苯 化学毒物在体内的分布 转化和排泄 生物转化进入体内的毒物 与体液和细胞内部的物质 发生化学或生物化学反应 使毒物本身结构发生一定变化 称之为毒物的生物转化 生物转化的结果 解毒作用和增毒作用 体内主要的代谢转化器官 肝脏 生物转化的反应 氧化 还原 水解和结合反应 化学毒物在体内的分布 转化和排泄 毒物的排泄毒物在体内可经转化或不经转化而排出 可经肾 消化道和呼吸道途径排出 经肾随尿排出是最主要的途径 毒物也可经乳汁 唾液腺 汗腺等途径排出 肝脏对排出由胃肠道吸收入血液的毒物极为有利 毒物在肝脏代谢 其产物直接排入胆囊而不经肾脏 随胆汁经粪便排出 经呼吸道吸收的气体及挥发性毒物都能通过肺由呼出气排出 化学毒物在体内的分布 转化和排泄 毒物的蓄积毒物进入体内的总量超过转化和排出总量时 体内的毒物就会逐渐增加 这种现象称之为毒物的蓄积 毒物对蓄积部位产生毒作用 毒物在体内的蓄积是发生慢性中毒的基础 化学毒物中毒的临床表现 1 神经系统 中毒性脑病由毒物引起的中枢神经系统发生的器质性病变 常见有亲神经毒物和窒息性毒物 多发性神经病神经衰弱症候群和植物神经功能失调 化学毒物中毒的临床表现 2 呼吸系统 机械性窒息 呼吸抑制 呼吸道炎症 肺水肿 3 心血管系统 心肌损害 心率紊乱 心脏病变 周围循环衰竭 化学毒物中毒的临床表现 4 血液系统 溶血 组织缺氧 窒息 溶血性贫血 血红蛋白尿 急性肾功能衰竭 休克 5 消化系统 急性肠胃炎病变 电解质紊乱 酸中毒 多脏器损害 中毒性肝病 化学毒物中毒的临床表现 6 泌尿系统 急性肾小管坏死性肾病 中毒性肾病 血性膀胱炎 化学灼伤 烧伤 糜烂 溃疡 7 皮肤 8 眼 瞳孔扩大 瞳孔缩小 化学毒物中毒的临床表现 9 其它 变态反应过敏性鼻炎 哮喘 烟尘热致畸 致癌 致突变 化学毒物的毒性和毒性作用 一 毒性的定义毒性 toxicity 是指外源化学物质与机体接触或进入体内的易感部位后 能引起损害作用的相对能力 也可简单表述为 外源化学物在一定条件下损伤生物体的能力 受到损害的生物或组织器官称为靶生物或靶器官 物质的毒性原理 一种是该物质极易与血红蛋白结合 使红细胞无法运输氧气 导致生物体窒息 有这种毒性的物质一般是气态非金属氧化物 例如 一氧化碳 一氧化氮 二氧化氮 二氧化硫等 另一种是该物质能够破坏特定的蛋白质中的肽键 改变其化学组成 使蛋白质变性失活 无法发挥正常功能 使生物体的生命活动受到影响 如 甲醛 氰化物 砷化物 卤素单质等 疟疾裂殖子 二 毒性效应 急性毒性 acutetoxicity 是指机体 人或试验动物 一次接触或24小时内多次接触化学物后在短期 最长到14天 内所发生的毒性效应 包括一般行为 外观改变 大体形态变化以及死亡效应 急性毒性参数 LD50 LC50剂量 反应曲线斜率 剂量效应 反应 关系 剂量 效应关系 描述外源性化学物的剂量水平与所引起的个体或群体的量效应之间的相互关系 剂量 反应关系 描述外源性化学物的剂量水平与所引起的效应发生率之间的相互关系 剂量 效应 反应 的关系曲线 直线型 抛物线型 S形曲线 概率 对数剂量曲线 剂量 效应 反应 的关系曲线 蓄积作用 accumulation 化学毒物进入机体后 经过生物转化以代谢产物或化学物原型排出体外 但是 当化学毒物反复多次给动物染毒 化学毒物进入机体的速度 或总量 超过代谢转化的速度和排泄的速度 或总量 时 化学毒物或其代谢产物就有可能在机体内逐渐增加并贮留 这种现象称为化学毒物的蓄积作用 血浆脂蛋白电镜照片 蓄积作用实际上有二个含义 物质蓄积 materialaccumulation 功能蓄积 functionalaccumulation 亚慢性和慢性毒性亚慢性毒性 subchronictoxicity 是指人或实验动物连续接触较长时间 较大剂量的外源化合物所引起的毒性效应 慢性毒性 chronictoxicity 是指人或实验动物长期 甚至终生 反复接触低剂量的化学毒物所产生的毒性效应 耐受性的检出可在蓄积试验的基础上 当总剂量已超过5LD50时 死亡动物仍未达到半数 再对存活动物给予一个LD50 若动物的死亡数仍少于一半 则认为已出现耐受性 耐受性 是生物体对毒物毒性作用的反应降低 它是由于暴露的生物体以前接触过该毒物或结构类似的毒物 产生耐受性的主要机制是 毒物到达产生毒性作用部位的数量减少 称为分配性耐受 dispositionaltolerance 解毒系统诱导性活性增强 化学性或功能性拮抗剂摄入增加 一种组织对毒物的反应性降低 金属硫蛋白 毒性作用分类 一 按毒物作用于机体后表现分为 1 局部或全身毒性局部毒性 localtoxicity 是指某些毒物在机体接触部位直接造成的损害作用 全身毒性 systemictoxicity 是指毒物被机体吸收并分布至靶器官或全身后所产生的损害作用 局部毒性的最初表现为直接接触部位的细胞死亡 而全身毒性的表现是一定的组织和器官的损伤 最初表现为局部毒性的化学物也可能通过神经反射或被机体吸收后引起全身性反应 毒性作用分类 2 可逆或不可逆毒性可逆毒性 reversibletoxicity 是指停止接触后可逐渐消失的毒性作用 一般情况下 机体接触毒物的浓度越低 时间越短 损伤越轻 则脱离接触后其毒性作用消失的越快 不可逆毒性 irreversibletoxicity 是指停止接触后其毒性作用依然存在甚至对机体造成的损害作用进一步加深 毒性作用分类 3 即刻或延迟性毒性即刻毒性 immediatetoxicity 毒物在一次接触后的短时间内引起的毒性称为即刻毒性 延迟性毒性 delayedtoxicity 在一次或多次接触某种毒物后 经过一定时间才出现的毒性作用称为延迟性毒性 毒性作用分类 4 变态反应变态反应 allergicreaction 也称为过敏反应 hypersensitivity 是由于以前受到过某种毒物的致敏作用 sensitization 当再次接触该毒物或类似物时所致的一种免疫介导性有害作用 引起这种反应的物质称过敏原 过敏原可以是完全抗原 也可以是半抗原 许多毒物进入机体后 作为半抗原与内源性蛋白质结合形成抗原 然后进一步激发机体反应 当机体再次接触该毒物 就可发生抗原抗体反应 产生典型的变态反应症状 毒性作用分类 5 功能 形态损伤功能损伤作用通常指靶器官或组织的可逆性异常改变 形态损伤作用指的是肉眼和显微镜下所观察到的组织形态学异常改变 其中有许多改变通常是不可逆的 如坏死 肿瘤等 毒性作用分类 6 特异性反应特异性反应 idiosyncraticreaction 是指由遗传所决定的特异性体质对某种毒物的异常反应性 毒性作用分类 二 按毒效持续时间的毒性分类1 暂时性毒性施放后呈蒸气或气溶胶 造成空气染毒 人员接触中毒 有效杀伤时间短 60min 使用的毒剂多为沸点低 易挥发的液态毒剂 如氢氰酸 光气 沙林等 常温时为固体 施放后呈烟状的毒剂 如失能剂BZ 刺激剂CS 苯氯乙酮CN等亦可用作暂时性毒剂 non persistentagents 前者多用于迅速杀伤对方有生力量而不妨碍随后占领该地区 故敌人多在进攻时使用 后者用于扰乱或疲惫对方 降低或使对方失去战斗力 毒性作用分类 2 持久性毒性施放后呈液滴状或微粉状 地面染毒 人员接触中毒 有效杀伤时间长 60min 有些沸点高 不易挥发的液体毒剂具有持久性作用 如 芥子气 VX和以微粉状施放的固体毒剂 刺激剂 因为它们可造成施放地区长时间染毒 人员不宜立即进入该地区 所以称这类毒剂为持久性毒剂 persistentagents 3 半持久性毒性有效杀伤时间介于前两者之间 能保持数十分钟至数小时 称这类毒剂作用为半持久性毒性 毒剂的持久性是相对的 它与毒性的理化性质 施放方法 战斗状态 目标区的地形和气象条件等因素有关 毒性作用分类 毒性的影响因素 1 化学结构化学结构与毒性质化效应自由基连锁反应引起活性氧损伤过敏原数量很少也可致变态反应抗菌素选择性破坏致病菌的结构萘环化合物容易使试验动物致癌氧化型LDL较容易引起动脉硬化 化学结构与毒性量化效应同系物的碳原子数 烷 醇 酮等碳氢化合物与其同系物相比 碳原子数愈多 则毒性愈大 甲醇与甲醛除外 但当碳原子数超过一定限度 7 9个 毒性反而下降 当同系物碳原子数相同时 直链的毒性比支链的大 成环的毒性大于不成环的 卤素的取代 卤素有强烈的负电子效应 在化合物中增加卤素就会使分子的极化程度增强 更容易与酶系统结合 使毒性增加 基团的位置 如带两个基团的苯环化合物 其毒性是 对位 邻位 间位 分子对称者毒性较不对称者大 化学结构与毒性量化效应分子饱和度 分子中不饱和键增加时 其毒性也增加 例如对结膜的刺激作用是 丙烯醛 丙醛 丁烯醛 丁醛 其它烃类化合物中一般芳香族烃类化合物比脂肪族烃类毒性大 脂肪族化合物中引入羟基后 毒性增高 在化合物中引入羧基后 毒性减弱 例如苯甲酸的毒性较苯为低 毒性的影响因素 2 物理特性脂水分配系数 lipid waterpartitioncoefficient 是指毒物在脂相和水相中溶解分配率 在构效关系研究中 这是一个十分重要的化学物的物理参数 它有助于说明有机化合物在体内的分配规律 毒性的影响因素 分散度 dispersity 一些毒物以气溶胶形态存在于环境空气中 它们是一团气体和悬浮于其中的微粒组成的混合体 分散度以微粒的直径大小表示 只有直径 5微米的微粒才可以进入肺泡 进入肺泡的气溶胶分散度越大 比表面积越大 生物活性也越强 挥发度 volitility 电离度 ionization 纯度 purity 毒性的影响因素 3 环境条件环境中毒性物质的浓度越高 接触时间越长 越容易引起中毒 环境温度越高 毒性物质越容易挥发 越容易造成人体中毒 湿度越大会增加某些物质的作用强度 劳动强度对毒物吸收 分布和排泄都有显著影响 毒性的影响因素 4 多种毒物的联合作用多种毒物联合作用的综合毒性较单一毒物的毒性 可以增强 协同作用 也可以减弱 拮抗作用 联合作用类型的评定 1 联合作用系数法 采用急性毒性试验 测定单个化合物和混合物的LD50 假设联合作用是相加作用 计算混合物的预期LD50 计算联合作用系数 K 2 等效应线图法 1 拮抗效应2 独立效应3 相加效应4 增强效应 上限 下限 95 置信区域 毒性的影响因素 5 个体因素毒物对人体的作用与年龄 性别 嗜好 健康状况 营业状况及对毒物的耐受性和敏感性有关 化学毒物的作用计量和作用带 毒害剂量 引起人员某种程度毒害所需的剂量 剂量是决定毒物对机体造成损害的最主要因素 1 致死剂量半数致死剂量 medianlethaldose LD50 指引起一群受试对象50 个体死亡所需的剂量 LD50的单位为mg kg体重 LD50的数值越小 表示毒物的毒性越强 反之 LD50数值越大 毒物的毒性越低 一 毒害指标和毒害剂量 半数致死浓度 medianlethalconcentration LC50 指能引起一群受试对象50 个体死亡所需的浓度 单位为mg L 半数抑制浓度或半数失能浓度 IC50 指一种毒物能将某种酶活力抑制50 所需的浓度 长期以来 急性致死毒性是比较 衡量毒性大小的公认方法 LD50在毒理中是最常用于表示化学物毒性分级的指标 表示LD50时 应注明动物种系和接触途径 绝对致死剂量 absolutelethaldose LD100 指某实验总体中引起一组受试动物全部死亡的最低剂量 最小致死剂量 minimallethaldose MLD或MLC或LD01 指某实验总体的一组受试动物中仅引起个别动物死亡的剂量 其低一档的剂量即不再引起动物死亡 最大耐受剂量 maximaltolerancedose MTD或LD0或LC0 指某实验总体的一组受试动物中不引起动物死亡的最大剂量 2 效应剂量 medianeffectivedose 最小有作用剂量 minimaleffectivedose 或称阈剂量或阈浓度 是指在一定时间内 一种毒物按一定方式或途径与机体接触 能使某项灵敏的观察指标开始出现异常变化或使机体开始出现损害作用所需的最低剂量 也称中毒阈剂量 最小有作用剂量对机体造成的损害作用有一定的相对性 最小有作用剂量严格地也称为最低观察到作用剂量或最低观察到有害作用剂量 最大无作用剂量 maximalno effectivedose 是指在一定时间内 一种外源化学物按一定方式或途径与机体接触 根据目前认识水平 用最灵敏的实验方法和观察指标 未能观察到任何对机体的损害作用的最高剂量 也称为未观察到损害作用的剂量 最大无作用剂量是根据亚慢性试验的结果确定的 是评定毒物对机体损害作用的主要依据 染毒密度 地面 物体或人体表面的毒剂量 以 g mg cm2或mg g m2为单位表示 染毒浓度 单位体积内染毒空气 或水 中含有的毒物剂量叫作染毒浓度 常用 g mg L或mg g m3为单位表示 三 毒害剂量相关参数的表示方法 最低刺激浓度和不可耐受浓度就刺激剂而言 如CS对人眼的最低刺激浓度为0 00005mg L 暴露2分钟不可耐受的浓度为0 001mg L 致死剂量和半致死剂量致死剂量 LD 笼统地表示一化学物引起实验动物死亡的剂量 致死浓度 LC 引起死亡的浓度 此剂量或浓度处在最小致死量 MLD或MLC 与绝对 100 致死量 LD100或LC100 之间 引起90 实验动物死亡的剂量 浓度 则用LD90 LC90 表示之 引起群体一半死亡的剂量称半数致死量 以LD50表示之 LC50则表示半致死浓度 三 毒害剂量相关参数的表示方法 致死浓时积和失能浓时积人员吸入中毒的毒害剂量以暴露时间t min 和毒剂浓度C的乘积 即Ct值表示 表示毒害剂量的浓时积有致死浓时积和失能浓时积 LCt90 能使90 人员死亡的浓时积 如氢氰酸呼吸道吸入1分钟的LCt90为1500 5000mg min m3 LCt50 能使50 左右人员死亡的浓时积称半致死浓时积 如沙林呼吸道吸入1分钟的LCt50为100mg min m3 致死或失能浓时积是一常数 它取决于毒剂种类 个体差异和中毒条件 只适用于暴露时间较短的情况下 如HCN只规定几分钟 光气最多为1小时 在暴露时间较长或毒剂浓度很低时 测得的致死浓时积往往偏高 特别是那些易于排出体外或体内易于失去毒性的毒物更是如此 浓时积 Ct 只表示浓度和时间的关系 没有考虑到暴露时间内人员的呼吸状况 在浓度C的染毒空气中暴露时间t 活动时吸入的毒剂量比静止时大得多 化学毒物的作用计量和作用带 毒作用带 表示化学毒物毒性和毒作用特点的重要参数之一 分