Бериллий и его токсическое действие

Бериллий является элементом с уникальными свойствами, и так же уникален его вред для здоровья. Это первый металл в таблице Менделеева, он же является самым легким металлом, и одновременно – одним  из самых твёрдых. Чистый бериллий по твердости ненамного уступает вольфраму, иридию и осмию. Минералы, содержащие бериллий – одни из самых красивых и ценных.

Он входит в состав аквамарина, изумруда, гелиодора и других видов берилла. Но есть и более дешевое промышленное сырье.  Современная техника не может обойтись без этого элемента, поскольку его физические и химические качества являются весьма ценными для промышленности.

Фото бериллий

Как применяют бериллий?

Прежде всего, бериллий входит в состав легирующих добавок к различным сплавам. Наиболее известны так называемые бериллиевые бронзы. Добавление всего лишь  бериллия 0,5% к стали значительно повышает ее упругость, твердость и прочность. Достаточно сказать, что пружины, выполненные из таких сплавов, могут работать без изменения модуля упругости практически до температуры красного каления, и служат очень долго.

Из бериллия и его соединений делают специальные окна для рентгеновских установок, поскольку бериллий очень слабо поглощает рентгеновское излучение.  В ядерной энергетике бериллий применяют как замедлитель нейтронов, а если соединить оксид бериллия с оксидом урана, то такая смесь работает как эффективное ядерное топливо.

Незаменим бериллий в производстве материалов для лазерных излучателей, а в аэрокосмической технике бериллий и его соединения позволяют получать конструкционные материалы очень легкие, прочные и жаростойкие. Тот факт, что бериллий в полтора раза легче алюминия, позволяет применять его в военной авиационной промышленности. Бериллий также используется для производства огнеупорных материалов.

Но при всех своих незаменимых свойствах и больших «плюсах», этот элемент является высокотоксичным, и существует даже специальное название для хронического поражения организма. Эта болезнь – бериллиоз. Но, прежде чем рассказать о проявлениях беррилиоза, следует указать источники опасности для здоровья человека, связанные с этим элементом.

Источники интоксикации бериллием

Много бериллия содержится в томатах и зелени

Бериллиоз

Известно, что каждые сутки в организм человека вместе с различными продуктами питания поступает 0,01 мг этого элемента, так должно быть в норме, и при таких концентрациях бериллий не вызывает каких-либо признаков интоксикации и заболевания беррилиозом. Токсичными являются растворимые, а также летучие соединения этого элемента. Это металлическая пыль, и ее концентрация в воздухе производственных помещений не должна превышать 0,001 мг на кубический метр.

Бериллиоз как профессиональное заболевание, развивается при длительном вдыхании воздуха, который содержит более высокие концентрации этого элемента. Бериллий вызывает сильную аллергию, а при длительном воздействии способствует развитию злокачественных новообразований, бериллий является канцерогенным. Его соединения обладают сильным раздражающим действием на слизистую оболочку и на кожу, они способны вызвать конъюнктивиты, фарингиты и токсические риниты, пневмонии.

Одним из самых неприятных фактов, связанных с токсическим действием бериллия, является его отсроченное действие. Доказано, что даже через 15 лет после прекращения всякого производственного контакта с бериллием и его соединениями, могут возникнуть признаки профессионального заболевания.

Как развиваются токсические изменения в организме? Как постепенно накапливается и проявляется вред бериллия на клеточном и тканевом уровне?

Как развиваются изменения в организме

Практически всё токсическое воздействие этого элемента на организм связано с двухвалентным ионизированным бериллием.  Именно он вызывает аллергию, индуцирует рост злокачественных опухолей, его наличие проявляется общетоксические воздействием, и он оказывает вредное влияние на плод.

Исследования показали, что бериллий способен вызывать генные мутации на уровне ДНК. Что касается общей интоксикации, то она связана с проникновением ионизированного бериллия в ядерные и митохондриальные клеточные структуры.  Это приводит к расстройству синтеза клеточных белков.

На тканевом уровне это проявляется образованием специфического гранулематозного воспаления, например в тканях легких. Такое гранулематозное воспаление и лежит в основе патогенеза бериллиоза легких. Основной гистологической структурой бериллиоза является гранулема. Признаком бериллиевый гранулёмы будет плотная консистенция, серовато – белый цвет.

На снимке бериллиоз легких

Размер ее не превышает полутора сантиметров, состоит гранулёма из различных полиморфных клеточных элементов, а также гигантских клеток типа Пирогова с кристаллическими образованиями внутри. После созревания гранулёмы она начинает продуцировать коллаген, и завершается развитие гранулёмы преобразованием ее в узелок из соединительной ткани. В том случае, если гранулёма образовалась в функциональной альвеолярной легочной ткани, которая занималась газообменом, то затем этот участок выключается из вентиляции, тем самым уменьшая жизненную емкость легких и коэффициент насыщения крови кислородом.

Бериллий способен изменять активность многих ферментов, которые необходимы для нормального энергетического обмена клеток. Это лактатдегидрогеназа, щелочная фосфатаза и другие энзимы, которые поражаются бериллием  в мышечной и костной ткани, в паренхиматозных внутренних органах. В крови изменяется соотношение белков между альбуминами и глобулинами, возникает диспротеинемия.

Каковы же симптомы отравления бериллием в острой и хронической форме?

Симптомы и признаки

Видео – Бериллиоз, кто рискует заболеть бериллиозом?

Наиболее часто острая интоксикация в тяжелой форме появляется не при вдыхании пыли металлического бериллия, а при воздействии на бронхолегочной систему его летучих фтористых соединений. Пожалуй, фторид бериллия является наиболее токсичным из всех соединений этого металла, и острое отравление им протекает коварно и длительно.

Симптомы отравления бериллием в этом случае начинаются с бурного и потрясающего озноба, и повышения температуры до 40° С и выше. Появляются выраженные симптомы интоксикации, такие как головная боль, общая слабость, сонливость. Возникает боль в грудной клетке, появляется кашель. Такие симптомы чрезвычайно напоминают острую пневмококковую пневмонию, но обычно пациент всегда отмечает наличие возможного условия отравления на производстве, поскольку вдыхание фторида бериллия в быту исключается.

Чаще всего такие ситуации, связанные с вдыханием растворимых соединений бериллия, возникают исключительно при аварийных ситуациях, возникших в плавильных и отливочных цехах. Но в сложных случаях диагностика беррилиоза может быть запутанной, особенно при неявных выбросах соединений

Обычно через несколько часов такой клинической картины всё проходит, на следующий день у пациента нормализуется температура, проходят симптомы интоксикации, даже восстанавливается трудоспособность. Такой период «мнимого благополучия» продолжается от 2 дней до 3 недель, а затем развивается картина тяжелого поражения дыхательных путей. Чем короче этот период, тем картина и течение второй фазы заболевания будет тяжелее.

Бериллиоз – нормальные бронхи (слева), поврежденные бронхи (справа)

У пациента снова повышается температура до 40°  и  выше, возникает резкая одышка, синеют кожные покровы, кончики носа и ушей, кончики пальцев. Такое явление называется диффузным цианозом и связано она с резким уменьшением насыщение крови кислородом. На этом фоне возможно падение артериального давления до коллаптоидных цифр, у пациентов отмечается увеличение печени. Реагирует кровь, в ней определяется лейкоцитоз и лимфопения, относительный эритроцитоз и повышается СОЭ.

Это фаза заболевания длится до месяца, при тяжелых отравлениях – до 3 месяцев, при этом нередко сопровождаясь очаговой токсической пневмонией. Наличие очаговой пневмонии существенно ухудшает прогноз и утяжеляет течение острого отравления.

Бериллий очень коварен, при таком поражение фторидом бериллия возможен рецидив, или возврат тяжелой клинической симптоматики, и такой затяжной характер течения нередко настолько ухудшает трудоспособность, что однократно отравившегося пациента, в конце концов, переводят на инвалидность.

Всего в специальной литературе описано около 300 случаев острого отравления, вызванного фторидом бериллия и другими его летучими галогенидами, а также оксидом и сульфатом. Прогноз до самого последнего момента остается неясным, поскольку многие пациенты умирают от острого токсического пневмонита при явлениях нарастающей острой дыхательной и сердечно-сосудистой недостаточности. Но довольно часто наступало и полное выздоровление, примерно через месяц после интоксикации.

Также фторид бериллия, кроме бериллиоза лёгких, может вызывать и бериллиоз кожи. В результате развивается аллергический дерматит, который протекает с поражением открытых участков, чаще всего это шея и кожа лица. Характерным симптомом является постоянной и мучительный зуд, отечность век, при тяжелых поражениях кожи возникает язва образования с некрозом.

Некроз кожи

Симптомы хронического отравления (бериллиоза)

Признаки хронического отравления практически всегда связаны с металлической пылью, не имеют отношения к летучим и растворимым соединениям. Коварство бериллия и в том, что поражение легких возникают не только у рабочих, которые контактируют с металлом на производстве, но также и у тех лиц, которые проживают вблизи предприятий, и у тех, кто имеет контакт с рабочей одеждой.

Бериллиевый порошок

Скрытый период заболевания может колебаться от нескольких недель и даже до 10 лет. Как говорилось выше, через многие годы после прекращения контакта с ядом могут развиться признаки заболевания, хотя практически у половины больных хроническим берлиозом такой латентный период не превышал 1 года.

 Следует подчеркнуть, что нет никакой связи между концентрацией бериллия в сплаве, вызвавшим отравление,  и тяжестью состояния. Наблюдалось много случаев хронического отравления при работе с бериллиевой бронзой, которая содержала не более 2% металла. Но при этом среди больных были пациенты с легкими формами и с быстропрогрессирующими, которые представляли опасность для жизни.

Обычно тяжелое хроническое отравление бериллием протекает в виде трёх последовательно сменяющих друг друга стадий, и первая стадия весьма напоминает острую симптоматику:

• на первой стадии больной обычно резко теряет массу тела, его постоянно беспокоит общая слабость, у него возникают боли в грудной клетке, даже сильные, и появляется кашель с мокротой.

Обычно такие пациенты часто попадают к фтизиатру, поскольку эта картина очень напоминает туберкулезное поражение. Но если на производстве существует центр охраны труда, то тогда такой пациент направляется в клинику профессиональных заболеваний, где у него проводится кожная проба с бериллием, которая даёт положительный результат;

• На второй стадии хронической интоксикации, как при продолжении воздействия металла и его пыли, так и после прекращения интоксикации появляется одышка.

Она усиливается при нагрузке, появляются такие симптомы беррилиоза, как выраженные суставные и мышечные боли. Также на фоне истощения у пациента появляется синюшность, увеличивается лимфоузлы, даже в покое частота дыхательных движений увеличивается до 20 в одну минуту, при функциональных исследованиях, таких как спирография, отмечается снижение жизненной емкости легких.

Эмфизема легких

На рентгенограмме можно определить симптомы развивающейся эмфиземы легких, диффузного бронхита и бронхиолита. Увеличивается частота сердечных сокращений, на рентгенограмме отмечается выраженное увеличение границы сердца вправо, в легких резко увеличивается контрастность сосудистого рисунка, и по всем легочным полям заметно большое количество различных округлых теней;

• третья стадия хронической тяжелой интоксикации бериллием протекает по типу дыхательной прогрессирующей недостаточности.

Пациента беспокоит очень сильная одышка даже в покое, губы и носогубный треугольник резко синюшные, изменяется конфигурация пальцев по типу «барабанных палочек», что является классическим признаком тяжелой хронической дыхательной недостаточности. Полностью нарушается деятельность бронхолегочной системы. Выслушиваются различные влажные легочные хрипы, появляются симптомы плеврита, жизненная емкость легких снижается еще более, возникают грубые нарушения в работе печени. У пациентов весьма часто повышается температура до 38 градусов и выше, что также является признаком беррилиоза легких с вторичными поражениями.

На фоне такой неблагоприятный прогрессирующей симптоматики часто возникают такие осложнения, как спонтанный пневмоторакс, нарастание сердечно-легочной недостаточности. Таким больным часто требуется кислород, и они являются глубокими инвалидами. Довольно часто такое тяжелое поражение легких сопровождается симптомами контактного дерматита.

Лечение бериллиоза

В заключение нужно сказать, что специфическое лечение берлиоза отсутствует, и нет никаких особо эффективных антидотов, которые могут препятствовать развитию острой и хронической клинической симптоматики. Лечение является исключительно патогенетическим и симптоматическим, применяются антибиотики для профилактики присоединения вторичной легочной инфекции, сердечные аналептики, для препятствия развития фиброза лёгких и образования гранулем, широко используется кортикостероидные гормоны, которые могут применяться длительно. Для лечения токсических дерматитов применяются антигистаминные препараты, местные средства, содержащие кортикостероидные гормоны.

Гораздо важнее профилактика. Все производственные процессы, при которых выделяются летучие соединения бериллия, должны быть герметизированы, должна быть организована система вентиляции с нейтрализацией летучих соединений, и обязательное применение средств индивидуальной защиты.

Очень важную роль играют периодические медицинские осмотры рабочих согласно приказа номер 302Н. При установлении диагноза бериллиоза любой степени тяжести человек должен быть переведён на другую работу, которая не связана с этим фактором вредности. Очень важным является регулярное проведение кожных проб, и в случае положительного результата работник также переводится на другую работу.