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金属中毒 Metalpoisoning 公共卫生学院劳动卫生学教研室张晓敏 2 人体中的金属元素 3 金属中毒的特殊地位 是主要的职业性中毒波及的职业范围广泛建筑业汽车航空航天电子制造工业化工行业 4 二 金属中毒的特殊地位 主要的金属中毒 1 铅及其化合物中毒 不包括四乙基铅 2 汞及其化合物中毒3 锰及其化合物中毒4 镉及其化合物中毒5 铍病6 铊及其化合物中毒7 钡及其化合物中毒8 钒及其化合物中毒9 磷及其化合物中毒10 砷及其化合物中毒11 铀中毒 5 金属中毒的特点 急性中毒较少见具有靶器官性 易引起慢性毒性作用可与有机物结合 改变物理特性和毒性多通过代谢在血和尿中检出可用络合剂疗法进行治疗 在有选择性的器官或组织中蓄积和发挥生物学效应 并因此引起慢性毒性作用 6 一 铅 lead Pb 7 铅 lead Pb 铅 化学符号Pb Plumbum 圣经 出埃及记 中就已经提到了铅古罗马使用铅非常多 铅制水管 铅盐作为酒中的甜物 铅制容器 含铅化妆品中国古代炼金术士以铅作为主要原材料 8 死亡之谜 贝多芬 清 雍正 头发 头骨中发现高浓度的铅抑郁 易怒 持续腹痛可能的铅来源 酒杯 水管 药物 长期服用丹药 铅壶 9 一 铅的理化特性 柔软 灰白色的重金属原子量207 2 原子序数82 加热至400 500 即有大量铅蒸气逸出所有铅氧化物都以粉末状态存在 并易溶于酸 常用的铅化合物 碱式碳酸铅 铬酸铅 醋酸铅 砷酸铅 硅酸铅等 Pb2O 氧化亚铅 PbO 密陀僧 Pb2O3 黄丹 Pb3O4 红丹 10 二 铅的职业性接触途径 铅矿开采及冶炼开采 各种含铅矿尘冶炼 矿尘 铅及其化合物烟尘熔铅作业 铅管 电缆 废铅回收等 接触铅烟 铅尘或铅蒸气铅化合物 蓄电池 颜料 景泰蓝 含铅油漆等 化合态 有机态接触日常生活接触 工业废气 交通尾气 香烟烟雾 含铅废水污染饮用水 家装建材 含铅化妆品 容器 金属餐具 玩具和学习用品 儿童铅中毒 11 采矿 破碎 浮选 脱水 12 铅冶炼作业 熔铅作业 13 铅板生产 14 蓄电池生产 15 铅丝 铅皮 铅箔 铝管 16 由于铅的毒性持久 半衰期长达14年 因此 人体中的铅浓度通常是环境中的5倍 17 呼吸道 主要以粉尘 烟 雾 蒸气形式经呼吸道进入人体 进入呼吸道后吸收快 约有40 被吸收进入血循环 其余仍随呼气排出 消化道 卫生习惯不良或粘附在呼吸道的Pb经口咽下 日常生活食物 饮料中每天摄入铅量约300mg 特点 不易中毒 缺铁 缺钙和高脂饮食可以增加胃肠道对铅的吸收 皮肤 金属Pb不经皮肤吸收 但有机Pb可吸收 如四乙基铅 汽油添加剂 可通过完整皮肤 侵入途径 进入量少 消化道不易吸收 只吸收约5 10 经肝脏解毒 18 19 血循环 90 与红细胞结合 10 在血浆 可溶性PbHPO4 与血浆蛋白结合 铅 早期 分布于肝 肾 脾 肺 脑 数周后 95 难溶性PbPO4 沉积于骨 毛发 牙齿 5 可溶性PbHPO4 肝 脑 肾 心 脾 基底核皮质灰白质 当感染 服用酸性药物 体内酸碱平衡破坏 骨内不溶的PbPO4 溶解度增大100倍的磷酸氢铅 入血 中毒症状发作慢性中毒急性发作 储存库 靶器官 诱因 铅在体内的过程 20 铅在体内的过程 硬组织 血液 铅接触 尿液 粪便 乳汁 软组织 肝 肾 脑 皮肤 骨骼肌 骨骼 牙齿 毛发 指甲 机体中95 的铅 红细胞铅 中期体内铅的暴露水平 尿铅 近期铅的吸收状况 血铅 通过胎盘影响胎儿 通过乳汁影响婴儿 半衰期 20年 红细胞 90 血浆 10 半衰期约19天 21 三 铅中毒机制 血红蛋白合成障碍溶血对神经系统的作用对肾脏的作用对消化系统的影响对内分泌的干扰 22 ALAD 氨基 酮戊酸脱水酶 FEP 血红细胞游离原卟啉 ZPP 红细胞锌原卟啉 1 血红蛋白合成障碍 抑制卟啉代谢 23 铅的血液毒性 形成点彩红细胞 铅导致骨髓中幼稚红细胞代偿性性增生 点彩红细胞出现增加 在铅 铋 锌 汞中毒时红细胞膜被破坏 嗜碱性物质在染色时被沉淀所致 为铅中毒诊断的重要指标之一 24 2 溶血 抑制红细胞膜Na K ATP酶活性 胞内K丢失 红细胞破裂抑制红细胞嘧啶 5 核甘酸酶红细胞表面物理特性发生改变 寿命缩短 造成脆性增加 25 3 铅对神经系统的作用 铅 神经系统的直接毒作用 血液ALA 与 氨基丁酸受体 GABA 产生竞争性抑制作用 意识 行为及神经效应等改变 对脑内儿茶酚胺代谢产生影响 脑内和尿中高香草酸和香草扁桃酸显著 中毒性脑病 周围神经病 神经细胞膜改变 脱髓鞘 损害周围神经 神经传导速度减慢 伸肌无力 垂腕 垂足 血脑屏障 26 铅的神经毒性主要影响大脑皮层 轴突 树突和突触的形成 在海马回特别明显 海马回是控制学习和记忆活动的中枢 慢性低水平的铅暴露影响儿童学习行为和听觉等多方面的神经系统发育过程 对儿童智力的影响 血铅每增加100ug L时 智商平均降低4 10分 3 铅对神经系统的作用 27 4 对肾脏与血管的作用损害肾小管内皮线粒体 影响ATP酶而干扰主动运转机制 损害近曲小管内皮细胞功能 重吸收 滤过率 尿肌酐排出 尿糖 尿蛋白 影响肾小球旁器功能 肾素合成 释放 血管痉挛 高血压 腹绞痛 铅容 28 肾小管重吸收功能降低 肾小球滤过率降低 影响肾小球旁器功能 核内包涵体 4 铅对肾脏的作用 29 消化系统 抑制肠壁碱性磷酸酶和ATP酶的活性 使肠壁和小动脉平滑肌痉挛收缩 肠道缺血引起腹绞痛 对内分泌的干扰降低VitD3的活性抑制生长激素抑制甲状腺激素的分泌 5 对消化系统及内分泌的影响 30 四 临床表现 急性中毒 急性中毒原因 生活性 经口摄入大量铅化合物吸收途径 消化道潜伏期 短者4 6小时 一般2 3天 最长1 2周症状 口内金属味 铅绞痛 便秘或腹泻 血压升高 出汗多 尿少 铅容 中毒性脑病 中毒性肝病 中毒性肾病 贫血 麻痹性肠梗阻及消化道出血 31 神经系统 类神经症 表现为头昏 头痛 全身无力 记忆力减退 睡眠障碍 多梦等 属于功能性症状 周围神经病感觉型 肢端麻木 手套袜套型感觉障碍运动型 肌无力 肌肉麻痹 腕下垂 足下垂 混合型中毒性脑病 最严重铅中毒 头痛 恶心 呕吐 高热 烦躁 抽搐 嗜睡 精神障碍 昏迷 少见 四 临床表现 慢性中毒 32 腕下垂 铅对神经鞘细胞的直接毒作用 引起神经纤维节段性脱髓鞘 最终导致腕下垂 33 儿童铅中毒主要表现 1 大脑兴奋抑制性功能混乱 多动 注意力不集中 2 听觉和视觉发育障碍 3 智力降低 阅读障碍 4 性格孤僻 忧虑5 眼手协调性差 躯体平衡障碍 34 消化系统 GastrointestinalSystem 铅线 Burton sblueline 口腔卫生不好者 在齿龈与牙齿交界边缘出现PbS沉积 多呈蓝黑色 口内金属味 便秘 铅绞痛 leadcolic 多突然发作 常在脐周 发作时可见面色苍白 冷汗 体位卷曲 一般止痛药不易缓解 腹部平软 轻度压痛但无固定点 肠鸣音减弱 常伴有高血压和眼底血管痉挛 四 临床表现 慢性中毒 35 造血系统 低色素正细胞性贫血或小细胞型贫血 血浆铁不降低外周血象改变 骨髓内幼红细胞代偿性增生 点彩红细胞 网织红细胞 碱粒红细胞 BasophilicStippling 四 临床表现 慢性中毒 36 其它系统 肾脏损害 肾脏血管硬化 蛋白尿铅容 面部小动脉痉挛 面色苍白 与贫血不一致 高血压 肾脏小动脉痉挛男工可引起精子数减少 活动减弱 形态改变 女工对铅敏感 特别是孕妇 哺乳期妇女 可引起月经异常 不育 流产 早产 死胎及婴儿铅中毒 四 临床表现 慢性中毒 37 五 诊断及处理原则 诊断 职业史 车间空气测定 临床症状实验室检查 血铅 尿铅 ALA FEP ZPP 骨铅 铅负荷的累积接触标志物 X射线荧光衍射法 专家 综合诊断诊断分级及处理 参照标准 GBZ37 2002 分为四级 铅吸收 轻度 中度和重度中毒 38 职业性慢性铅中毒诊断分级及处理原则 GBZ37 2015 39 Pb的接触和效应标志物 血铅 铅首选的生物监测指标 反映近期铅接触情况红细胞铅 90 中期体内铅的暴露水平 儿童血铅100 199ug L高血铅 200ug L铅中毒 我国2006 尿铅 近期铅吸收水平的敏感指标之一 比血铅波动范围大 与空气铅 血铅 FEP ZPP 尿ALA均呈显著相关 是观察驱铅效果的最好指标 血FEP和ZPP 在职业医学中主要用作筛检指标 尿 ALA 氨基 酮戊酸 铅引起的生物效应指标之一 40 驱铅治疗 首选依地酸二钠钙 CaNa2 EDTA 次选二巯基丁二酸钠 DMSA 对症治疗 铅绞痛 静脉注射葡萄糖酸钙或皮下注射阿托品一般治疗 适当休息 合理营养 补充维生素 六 铅中毒 治疗 41 死亡 脑病 肾病 贫血 腹绞痛 Hb合成减少 VD代谢障碍 神经传导速度降低 红细胞原卟啉EP升高 VD代谢障碍 发育毒性 IQ 听力 生长受抑 胎盘转移 脑病 贫血 Hb合成减少 周围神经病 生殖障碍 男性 收缩压 男性 升高 听觉灵敏度下降 红细胞原卟啉EP 男性 升高 红细胞原卟啉EP 女性 升高 高血压 10 40 30 20 50 100 150 成人 儿童 不同血铅水平下铅毒作用表现 铅中毒 血铅 g dL 42 降低生产环境中空气铅浓度用无毒或低毒物代替铅 改革工艺 自动化生产 密闭化作业 加强通风等加强个人防护和卫生操作制度定期环境监测与健康检查职业禁忌症 贫血 神经系统器质性疾患 肝肾疾患 心血管器质性疾患 妊娠及哺乳期女工应暂时调离铅作业 六 铅中毒 预防 43 职业卫生标准 车间空气中铅的时间加权平均容许浓度为 铅烟0 03mg m3铅尘0 05mg m3短时间接触容许浓度为 铅烟0 09mg m3铅尘0 15mg m3 44 病例分析 1 患者 男 22岁 腹部突发剧痛 体检 体温37 5 血压140 85mmHg 心肺正常 右下腹压痛明显并有肌紧张 检验 白细胞0 8 109 L 中性粒细胞0 8 外科诊断急性阑尾炎并作阑尾切除术 45 术后腹痛无缓解 并呈阵发性绞痛 X线检查排除肠梗阻 肠穿孔 检查 面容苍白 巩膜轻度黄染 血压145 90mmHg 腹软 脐周压痛 无反跳痛 肝肋下2 5cm 保险丝压机操作工 5天前 在工作中排除保险丝压机故障时 小腿突然被喷丝口喷出的高压熔融的铅锡合金击中 下肢X线片示直径1 2mm的金属阴影散布在小腿肌肉组织内 病例分析 1 46 实验室检查 血铅4 8 mol L 尿铅 0 58 mol L 红细胞ZPP 5 6 mol L 血清ALT 68U 总胆红素30 mol L 尿蛋白 尿胆原 诊断亚急性铅中毒 静脉滴注CaNa2 EDTA1g d 第2天腹痛减轻 第4天腹痛缓解 驱铅治疗3天1疗程 共3疗程 血铅 尿铅达正常水平 1月后肝功能及尿常规恢复正常 病例分析 1 47 患者 女 因乳房肿块连续服用 消毒散 4日共8包 首次服药后感觉不适 腰痛 尿频 服第2包皮肤有出血点 第3包出现恶心 食欲不振 阵发性腹痛 便秘 自服生豆油导泻 排柏油样便一次 服第七包时发烧 38 经一周后某医院诊断为尿路感染 次日因症状加重住院治疗 病例分析 2 48 消毒散成份 红花15g龙牙20g樟丹10g乳香15g没药15g当归10g甘草15g龙骨15g生地10g胡椒20粒口服含有Pb304的中药后第二天发病 病例分析 2 49 具有典型的铅中毒表现如腹绞痛 贫血 肝 肾损害等 忽略了毒物接触史 本例经过5个科室的10多名医生检查 历时一个月之后确诊为铅中毒 外科 肠梗阻 急腹症 内科 急性尿路感染 传染科 中毒性肝炎 50 二 汞mercury Hg 51 1 理化特性 银白色液态金属熔点 38 7 常温下蒸发 沸点357 比重大 容易聚集在较低区域不溶于水和有机溶剂 溶于硝酸 类脂质表面张力大 易形成小汞珠 增加蒸发面积易吸附于桌面 墙面 衣物 地缝 二次污染 52 2 接触机会 汞矿开采及冶炼仪器仪表 电器器材制造催化剂 染料口腔医学 银汞齐充填龋齿军工用雷汞制造雷管 起爆剂核工业 汞做鈈反应堆冷却剂美白化妆品 53 3 毒理 液体 易挥发 以蒸气形式经呼吸道进入 脂溶性 迅速透过肺泡壁 吸收率高达70 金属汞经消化道吸收量极少 0 01 完整皮肤基本上不吸收汞 但汞盐及有机汞易被消化道吸收 汞及其化合物进入血流后 主要在肾蓄积 其次是肝 心 CNS 汞可通过血 脑屏障进入脑组织 54 Hg吸收血液血浆蛋白结合全身肾肝毛发心脑 长期贮存 HgMT贮存 肾毒性机体汞负荷指标 汞在人体的半减期为60天 70 Hg经过尿排出 24小时尿汞为接触指标 但排除缓慢 停止接触300天尿中可检出 55 多种酶失活 毒作用机制 汞与体内蛋白结合后由半抗原变成抗原 引起变态反应和免疫损伤 肾病综合症汞与巯基结合并不能解释汞毒性作用的特点 确切机制有待进一步研究 汞 H202酶 毒作用机制 57 4 临床表现 慢性中毒 主要是神经精神系统症状 易兴奋症 急躁 易怒 胆怯 性格改变等 特有 震颤 眼睑 舌尖 手指等 发展为意向性大震颤口腔炎 汞线其他 胃肠功能紊乱 肾功能损害急性中毒 明显的口腔炎及胃肠道症状 化学性肺炎伴有发绀 肺水肿 神经系统及全身症状 口服汞盐 升汞 急性口腔炎 腐蚀性胃肠炎 汞毒性肾炎 58 5 诊断 处理 治疗 诊断 可根据临床症状诊断为三级 GBZ89 2007 59 5 诊断 处理 治疗 中毒特效治疗 首选 二巯基丙磺酸钠次选 二巯基丁二酸钠 DSMA 误服汞盐患者 不能洗胃 尽速灌服高蛋白物质 蛋清 牛奶 豆浆 或用活性炭吸附 硫酸锰导泻对症治疗 60 水俣病 汞引起的严重神经疾病 有机汞的中毒 指食用了含有机汞污染的鱼贝类 有机汞侵入脑神经细胞而引起的一种综合性疾病 是世界上最典型的公害病之一 于1953年首先在日本水俣镇发生 当时由于病因不明 故称之为水俣病 61 三 锰Manganese Mn 62 1 接触机会 锰矿石的开采 粉碎 加工和冶炼 制造锰合金 锰化合物用于制造电池 焊接 氧化和催化剂 用锰焊条电焊 染料工业中用氯化锰 碳酸锰和铬酸锰等染料 63 2 毒理 微量元素 食物 水中也含有 低价毒性大于高价 MnO MnO3以粉尘或锰烟形式经呼吸道进入人体主要蓄积在脑和肝排泄 胆汁 粪便途径 64 锰的分布和蓄积 锰尘或锰烟肺泡吞噬淋巴系统血血浆蛋白或 1球蛋白分布全身主要蓄积在脑和肝 磷酸盐 65 中毒机理 对线粒体有特殊亲和力 使神经突触线粒体的ATP酶活性降低 损害神经突触的传导抑制胆碱酯酶合成 肌张力增高 震颤麻痹 5 羟色胺和多巴胺含量降低神经传导障碍刺激甲状腺素合成 甲亢 肾上腺皮质功能不全 66 3 慢性中毒临床表现 帕金森氏综合症病因之一神经系统 锥体外系神经障碍为主要表现 肌肉张力增高 手指震颤 键反射亢进等中毒性精神症状 感情淡漠 不自主哭笑 强迫观念 冲动行为等语言障碍共济失调 肌张力增高 顿挫现象 四肢齿轮样 慌张步态 67 4 诊断及处理 诊断 1 职业接触史2 锥体外系损害为主的临床表现3 工作环境调查和锰浓度测定 尿 发锰 4 综合分析 分级中毒特效治疗 依地酸二钠钙 左旋多巴 震颤麻痹 68 四 铬 Chromium Cr 69 1 理化性质及接触机会 银灰色坚硬而脆的金属铬的价态对毒性影响起主要作用 Cr6 最大 其次为Cr3 工业接触多为Cr6 如铬酸酐 铬酸盐 重铬酸钾等接触机会 采矿 冶炼 电镀 不锈钢弧焊 染料 感光剂 重铬酸盐为强氧化剂 70 2 毒理 吸收 经呼吸道和皮肤吸收消化道吸收皮肤接触高浓度铬酸盐 不与表层蛋白结合 直接进入真皮刺激 腐蚀毒性 Cr6 是确认的人类致癌物排泄 经尿排泄少量经乳汁 汗 头发 指甲排泄 71 中毒机理 Hb Cr Cr3 Cr6 蛋白质 核酸 VC GSH 72 3 临床表现 铬鼻