Wykład 9

Toksyczność związków siarki i fluoru. Toksyczność gazów

Toksyczność związków siarki:

S (siarka)

H2S (siarkowodór)

SO2 (ditlenek siarki)

H2S04 (kwas siarkowy)

Siarka (S)

Występowanie, zastosowanie, narażenie:

- stosowana w rożnych gałęziach przemysłu, do dezynfekcji, jako fungicyd

- nie wchłania się z przewodu pok. - nie rozpuszcza się w wodzie

- wydala się z kalem

Mechanizm działania toksycznego:

- przyjęta w większych ilościach w organizmie redukuje się do siarkowodoru - objawy lekkiego zatrucia

- przez skore - w postaci rożnych maści i płynów – drażnienie, szczególnie wrażliwa skóra dzieci

- pył siarki – miejscowe drażnienie dróg oddechowych

Siarkowodór (H2S)

Źródła narażenia

Naturalne

- tereny aktywne geochemicznie

- gazy ziemne i wulkaniczne

- wody mineralne

- niektóre gatunki ropy naftowej

Antropogeniczne

- przemysł celulozowy

- garbarnie

- cukrownie

- produkcja HCl, H2S04

W procesach rozkładu gnilnego zw. organicznych:

- kanały ściekowe

- studzienki oczyszczalnie ścieków

- silosy

Losy w organizmie

- łatwo wchłania się przez drogi oddechowe oraz w nieznacznym stopniu przez skórę

- utlenia się do kwasu siarkowego lub pewna cześć rozkłada się we krwi i tkankach wydzieleniem siarki, która z innymi cząsteczkami siarkowodoru tworzy wielosiarczki

- powstały kwas siarkowy jest wydalany z moczem w postaci wolnych lub sprzężonych siarczanów

Mechanizmy działania toksycznego H2S

- łączy się z metalami, poprzez co blokuje działanie enzymów zawierających metale (szczególnie żelazo) w grupie prostetycznej (blokuje enzymy oddechowe - silny inhibitor oksydazy cytochromowej - prowadzi do kwasicy mleczanowej w skutek hamowania utleniania komórkowego)

- łączy się z grupami -SH glutationu

- łączy się z methemoglobina - powstaje sulfhemoglobina lub sulfmethemoglobina

- powoduje anoksje (niedobór tlenu w tkankach i narządach)

- bezpośrednio uszkadza komórki OUN (uszkadza nerwy obwodowe) oraz układ krwiotwórczy

- drażni śluzówki na skutek tworzenia z zasadami alkalicznych siarczków

Zatrucie ostre

·   w dużych stężeniach (powyżej 1.4 mg/dm3) - nagłe zatrzymanie oddechu, utrata przytomności, śmierć w skutek uduszenia w ciągu kilku minut

W mniejszych stężeniach

·   podrażnienie spojówek , uszkodzenie rogówki

·   podrażnienie błon śluzowych. dróg oddechowych : napady kaszlu, zmiany zapalne i nieżyty

·   przyspieszenie tętna, wzrost ciśneinia  krwi

·   mdłości, wymioty, pobudzenie perystaltyki jelit

·   duszność (obfite poty), sinica

·   działanie toksyczne na OUN: zawroty i bóle głowy, zaburzenia widzenia, oczopląs, zaburzenia równowagi, niepokój, halucynacje, drgawki, w końcu utrata przytomności i śpiączka

Późne następstwa  zatrucia ostrego:

·   uszkodzenie mięśnia sercowego

·   zapalenie płuc

·   trwale zmiany w układzie nerwowym ujawniające się głównie w postaci zespołu psychoorganicznego i dystonii autonomicznego układu nerwowego (upośledzenie pamięci i zdolności koncentracji uwagi, zmęczenie psychiczne)

Pomoc: natychmiast wyprowadzeni chorego ze strefy skażonej; tlenoterapia i sztuczne oddychanie; leczenie objawowe wg. zasad intensywnej terapii zachowawczej.

Zatrucie przewlekle:

·   zapalenie spojówek, owrzodzenie rogówki

·   przewlekły nieżyt jamy nosowo-gardłowej i oskrzeli

·   objawy ze strony OUN : kumulacja mikrouszkodzeń: zaburzeni równowagi, niepokój, halucynacje, drgawki, utarta przytomności, śpiączka

·   objawy ogólne: osłabienie, bóle głowy, nudności, brak apetytu, zmniejszenie masy ciała

Ditlenek siarki (SO2)

Narażenie: w wyniku zastosowania w przemyśle chłodniczym, celulozowy, papierniczym, farbiarskim, włókienniczym, spożywczym (jako środek konserwujący w przetwórstwie żywności pochodzenia roślinnego) stosowany jako pestycyd; zanieczyszczenie atmosfery jako produkt spalania siarki w węglu i gazach spalinowych

Losy w organizmie

- wchłania się przez układ oddechowy i skore

- w organizmie tworzą się z niego siarczany (IV) i disiarczany (IV), które są metabolizowane przy udziale oksydazy siarczanowej do sulfonianów i siarczanów (VI)

- powstałe metabolity wydalane są z moczem

Mechanizm działania toksycznego:

- związek ma silne właściwości redukujące, denaturuje białka

- w kontakcie z wodą tworzy kwas siarkowy (IV) (kwas siarkawy) - działa silnie drażniąco na błony śluzowe oczu, dróg oddechowych (skurcze oskrzeli lub przewlekłe zapalenie oskrzeli i tchawicy, obrzęk płuc) oraz na skórę

Zatrucie ostre SO2:

Objawy silnego podrażnienia:

·      układ oddechowy: suchy kaszel, kichanie, odksztuszanie śluzowej podbarwionej krwią wydzieliny, drapanie, ból gardła, duszność, zapalenie krtani, nieżyt nosa, towarzyszą wymioty, biegunki, zawroty głowy,

przy dłuższym kontakcie - podrażnienie dolnych odcinków dróg oddechowych, przekrwienie, obrzęk i wysięk (zgon na skutek obrzęku płuc i uduszenia)

·      zapalenie spojówek; duże stężenie - uszkodzenie rogówki

·      skażenie skóry: zaczerwienienie, ból, pieczenie i obrzęk

Duże stężenie może wywołać odruchowy skurcz głośni co prowadzi do natychmiastowego zgonu wskutek uduszenia (przy stężeniach 1000-1500 mg/m3)

Narażenie przewlekle

·   nieżyt górnych dróg oddechowych

·   zapalenie spojówek

·   zmiany w obrazie morfologicznym krwi (spadek aktywności fagocytarnej leukocytów oraz liczby leukocytów i erytrocytów)

·   zaburzenia smaku i powonienia

·   bóle i zawroty głowy

·   nudności, bóle brzucha, wymioty, biegunki

·   pobudzenie pychoruchowe, drgawki

Stałe narażenie na działanie małych stężeń ditlenku siarki powoduje wystąpienie pewnego rodzaju tolerancji na jego działanie-ojawienie się obfitej wydzieliny podrażnionej błony śluzowej

Kwas siarkowy (VI) (H2SO4)

Zastosowanie: odczynnik w chemicznej syntezie przemysłowej; wykorzystywany do otrzymywania nawozów fosforanowych, benzyny wysokooktanowej i wielu zw. nieorganicznych i organicznych; do trawienie stali (oczyszczania i usuwania warstewki tlenków)

Mechanizm toksycznego działania:

- działanie żrące na skórę i błony śluzowe powodujące głębokie oparzenia chemiczne z martwica zakrzepowa (czarne smugi na skórze)

- zaburzenia metabolizmu tkankowego, szczególnie białek i kw. nukleinowych (białka tkankowe ulegają przemianie w kwaśne białczany rozpuszczające się w stężonym kwasie)

Objawy zatrucia

·   Droga inhalacyjna:

-duże stężenia: ostre stany zapalne dróg oddechowych i obrzęk płuc lub odoskrzelowe zapalenie płuc

-małe stężenia par; podrażnienie - odruchy kaszlu, kichanie, obfite wydzielanie śluzu, nadżerki na błony śluzowej nosa; duszność

·   skóra -głębokie poparzenia termiczne (nekroza)

·   Oczy - podrażnienie spojówki i rogówki

·   Droga doustna:

      - perforacja przełyku i żołądka, niekiedy jelit (narażenie drogą doustna)

      - uszkodzenie większych tętnic - silne krwawienie i w rezultacie zgon

      - podrażnienie naczyń krwionośnych jamy brzusznej - niewydolność krążenia i zapaść (śmierć w

        ciągu 1-3 godzin)

Silna trucizna: dla człowieka dawka śmiertelna po wprowadzeniu do przewodu pok.,. 6-8 g

Kwaśne opady - są to opady atmosferyczne np. śniegu, deszczu zawierające m in. produkty przemian tlenków azotu, dwutlenku siarki i tlenki węgla. W wyniku wymywania dwutlenku siarki i tlenków azotu z atmosfery następuje szybie utlenienie tych zw. które w postaci kw. siarkowego i azotowego docierają do powierzchni ziemi. O powstaniu kw. deszczy decyduje w 70 % tlenek siarki o 30% tlenki azotu.

Kwaśne deszcze przyczyniają się do zakwaszenia gleby i wód powierzchniowych, wywierają szkodliwy wpływ na szatę roślinna, w tym głównie na lasy (iglaste). Oddziaływanie to ma charakter bezpośredni gdy uszkodzone są nadziemne części roślin oraz pośredni gdy szkody powstają w wyniku zanieczyszczenie gleby. U człowieka kwaśne deszcze mogą wywoływać oparzenia, głównie oczu i powiek, oraz podrażnienia dróg oddechowych. Powodują także korozję metali i niszczenie budowli (wapiennych i z piaskowców)

Losy Fluoru w organizmie

Wchłanianie:

- drogi oddechowe,

- przewód pokarmowy (Ca i Mg zmniejszają absorpcje),

- skóra

Kumulacja:

- kości i zęby - wzrasta z wiekiem

- włosy, paznokcie

- tkanki miękkie < 1mg/kg

miejscowe zwapnienia w niektórych tkankach (łożysko, ścięgna, chrząstka, aorta) mogą kumulować fluorki

Wydalanie:

- mocz - dzieci 50-60% pobranej dawki, dorośli 90%

- kał - zależy od formy przyjętego związku, zawartości Ca, P, Wg, Al., wit.C i białka

Korzystanie działanie związków fluoru:

Fluor zmniejsza próchnicę zębów poprzez:

- wpływ na morfologie zębów,

- hamowanie demineralizacji (rozpuszczania apatytów)

- katalizowanie remineralizacji (wytracanie apatytów)

- hamowanie wzrostu bakterii w plamkach próchniczych

Związki fluoru

Mechanizm działania toksycznego:

- Fluorki zaburzają przemianę Ca w i procesy enzymatyczne, ponieważ wywierają wpływ na metaloenzymy i enzymy zależne od Mg, Fe, Cu i Ca

- Duże dawki hamują oddychanie komórkowe, przemianę węglowodanów, lipidów, syntezę hormonów gruczołów przytarczycznych, przysadki mózgowej i gruczołu tarczowego

- Jony fluorkowe przenikając z krwi do komórek wiążą jony Mg2+ tworząc z nim nierozpuszczalne sole (szczególnie w kościach) co prowadzi do zmniejszenia zawartości wolnych jonów Mg w komórkach tkanek miękkich; wiążą również wapń tworząc nierozpuszczalne połączenia - zmniejszenie stężenia Ca w surowicy krwi.

Toksyczność ostra zw. Fluoru:

·   działanie żrące: fluorki gazowe i kw. fluorowodorowy powodują poważne uszkodzenia skóry i układu oddechowego. W miejscu kontaktu powstają głębokie, trudno gojące się rany przekształcające się w ropienie.

·   wymioty (niekiedy krwawe)

·   rozlany ból brzucha typu spazmatycznego

·   biegunka

·   ślinotok

·   sinica

·   duszność

·   drgawki

·   kurcze dłoni i stóp

·   hipokalcemia – tężyczka

·   skurcz sercowo- naczyniowy

·   śpiączka

Toksyczność przewlekła

·   Fluoroza szkieletu kostnego (zawodowa, środowiskowa, endemiczna)

- wzrost gęstości kości

- nierównomierność konturów i beleczek

- pogrubienie części zbitej kości kończyn

- zwapnienie więzadeł, ścięgien i przyczepów mięśniowych (ograniczenie ruchomości, zesztywnienie i bóle kręgosłupa i stawów)

- przewlekle stany zapalne dróg oddech

- zmiany na skórze

·   Fluoroza zębów

- stadium łagodne - drobne, nieprzezroczyste plamki niektórych przednich zębów

- stadium zaawansowane - kolor zębów zmienia się na szary, brązowy a nawet czarny (na skutek odkładania się barwnika na gąbczastej powierzchni plam i prożków)

·   Fluor - przenikając z krwi matki do krwi pępowinowej może odkładać się w szkielecie płodu - konsekwencją może być np. przedwczesne zarastanie ciemiączka

Podział gazów ze względu na mechanizm działania:

- duszące fizycznie: CH4, C2H6, CO2, N2, gazy szlachetne

- duszące chemiczne: H2S, CO, HCN

- drażniące: SO2 NH3, NOx, Cl2, O3

Gazy duszące fizycznie (metan, etan, CO2)

Mechanizm działania polega na zamianie zawartości tlenku w powietrzu wdychanym.

Zawartość tlenu w powietrzu 16-50% - nie stanowi zagrożenia

14-12% - pogłębienie oddechu, uczucie duszności, przyspieszenie tętna, zmęczenie

12-10% - szybki oddech (Cheina-Stokesa), zawroty głowy, słabe kojarzenie

10-8% - nudności, wymioty, szara twarz, niemożność poruszania się i wykonywania większych ruchów mięśniowych

8-6% - śpiączka po 8 min, zatrzymanie oddechu

<6% - drgawki, oddech przerywany, zatrzymanie oddechu i czynności serca

4% - śpiączka po 1 min. , zatrzymanie oddechu.

Ditleniek węgla CO2

·   Źródła narażenia: duże stężenia występują w źle wentylowanych pomieszczeniach w których odbywa się fermentacja (browary, wytwornie win itp.), w kopalniach węgla i soli potasowych, przy produkcji i stosowaniu zestalonego ditlenku węgla, tzw. suchego lodu

·   Gaz duszący fizycznie, biernie: zmniejsza zawartość tlenu we wdychanym powietrzu

·   4% objetościowych CO2 : bóle i zawroty głowy, szum w uszach, wzrost ciśnienia krwi, niepokój, zaburzenia oddechu, duszności

·   5-6%: pogłębienie i przyspieszenie oddechu

·   powyżej 10%: narastanie objawów duszności, omamy wzrokowe, drgawki, śpiączka

·   powyżej 20% :zgon

W ostatnich dwóch stuleciach nastąpił 25% wzrost zawartości CO2 w atmosferze

Gazy duszące chemicznie

Mechanizm działania polega na:

- bezpośrednim wpływie na ośrodek oddechowy w mózgu

- wpływie na enzymy cyklu oddechowego

- wpływie na transport tlenku w ustroju

Tlenek węgla CO

Mechanizm działania toksycznego:

·   Zastępowanie tlenu związanego z hemoglobina (karboksyhemoglobina) CO ma 200-300 razy większe powinowactwo do Hb niż O...