Рафт за книги на NCBI. Услуга на Националната медицинска библиотека, Национални здравни институти.
Комитет на Националния съвет за научни изследвания (САЩ) за нива на аварийно и продължително излагане на въздействието на избрани подводни замърсители. Указания за аварийно и продължително излагане на нива на избрани подводни замърсители: Том 3. Вашингтон (DC): National Academies Press (САЩ); 2009 г.
Указания за аварийно и продължително излагане за избрани замърсители на подводници: том 3.
Тази глава обобщава съответните епидемиологични и токсикологични изследвания на сероводород. Той представя избрани химични и физични свойства, токсикокинетични и механистични данни и нива на експозиция при вдишване от Националния изследователски съвет и други агенции. Комитетът взе предвид цялата тази информация в своята оценка на 1-часовите, 24-часовите и 90-дневните насоки за експозиция на сероводород на ВМС на САЩ. Препоръките на комитета за нивата на излагане на сероводород са дадени в края на тази глава с обсъждане на адекватността на данните за определяне на нивата и изследванията, необходими за запълване на оставащите пропуски в данните.
ФИЗИЧНИ И ХИМИЧНИ СВОЙСТВА
Сероводородът е безцветен запалим газ с характерна миризма на изгнили яйца (Budavari et al. 1989; Weil et al. 2006). Проучванията показват, че прагът на миризма варира. Ruth (1986) съобщава за праг на миризма от 0,5-10 ppb; други са отчели много по-високи стойности (ATSDR 2006). Дразнещата концентрация се отчита като 10 ppm (Ruth 1986), а обонятелната умора и парализата на нервите се отчитат съответно при 100 и 150 ppm. Избраните физични и химични свойства са показани в Таблица 5-1.
ТАБЛИЦА 5-1
Физични и химични свойства на водородния сулфид.
НАСТАНЯВАНЕ И УПОТРЕБА
Водородният сулфид е компонент на естествения цикъл на сяра и се произвежда ендогенно при бозайници (Weil et al. 2006). Възниква от бактериално редуциране на сулфати и разлагане на протеини. Водородният сулфид е страничен продукт от много индустриални процеси и се използва за получаване на неорганични сулфиди, които се използват за производството на такива продукти като багрила, пестициди, полимери и фармацевтични продукти (Weil et al. 2006).
Концентрацията на атмосферния въздух в резултат на природни източници се изчислява на 0,11-0,33 ppb (ATSDR 2006). Водородният сулфид е измерен в подводната атмосфера. Данните, събрани за три атомни подводници с ядрено захранване, показват диапазон от 2-22 ppb (Hagar 2008). Не е известно дали докладваните концентрации са представителни за подводния флот; бяха предоставени малко подробности за условията на подводниците, когато бяха взети пробите. Не са открити други данни за експозиция. Смята се, че емисиите на сероводород възникват от санитарната система (Hagar 2008).
РЕЗЮМЕ НА ТОКСИЧНОСТТА
Хората, изложени на остро сероводород при около 100 ppm, често изпитват лакримация, фотофобия, непрозрачност на роговицата, тахипнея, диспнея, трахеобронхит, гадене, повръщане, диария и сърдечни аритмии (ATSDR 2006). Тези промени обикновено се разрешават при евакуация на чист въздух. Хората, които се възстановяват след излагане на сероводород, могат да имат кашлица и различни ефекти върху обонянието, включително намалена функция (хипосмия), променено усещане (дизосмия) и фалшиво разпознаване на миризми (фантосмия) за няколко дни до седмици. При хората вдишването на сероводород при само 100-250 ppm само за няколко минути може да доведе до некоординация, памет и двигателна дисфункция и аносмия (така наречената обонятелна парализа). Симптомите стават по-тежки при по-продължителна експозиция и понякога водят до белодробен оток. Експозицията при много по-високи концентрации (около 500 ppm) може да доведе до кома, която често бързо се обръща, когато жертвата е евакуирана, или постоянни главоболия, загуба на равновесие и загуба на паметта.
Лабораторните изследвания обикновено показват, че токсичните ефекти, наблюдавани при животни, изложени на сероводород при високи концентрации, са идентични с тези, наблюдавани при хора, които проявяват остра токсичност на газа. Компилациите от концентрациите на сероводород, които предизвикват сериозни системни токсични ефекти и смърт при хора и лабораторни животни, показват, че разликите в токсичността на видовете не са значителни (ATSDR 2006). Концентрациите, които предизвикват ефекти върху дихателната, сърдечно-съдовата и нервната система, са сходни при плъхове и мишки и хора, варирайки с коефициент по-малък от 10. Механизмът на действие за предизвикване на сериозни ефекти изглежда е еднакъв при всички видове, тъй като клетъчното дишане и производството на енергия, контролирано от цитохром оксидаза в митохондриите, се инхибира от сероводород при всички тествани видове. Този механизъм е в съответствие с ефектите, наблюдавани в множество системи от органи при лабораторни животни при остра, висока експозиция. Лабораторните изследвания установиха обонятелни лезии в носната кухина на плъхове след остри излагания на високо концентрация и субхронични ниски концентрации на сероводород.
Като метаболитна отрова с пряко действие, сероводородът влияе най-силно на органи, които са критично зависими от окислителния метаболизъм, като мозъка и сърцето (ATSDR 2006). Подобно на цианида, сероводородът блокира дихателната верига предимно чрез инхибиране на цитохром с оксидазата.
Наличните данни за животни предполагат, че сероводородът не оказва значително влияние върху плодовитостта (ATSDR 2006). Няма проучвания за канцерогенния потенциал на сероводорода за преглед. Има малко проучвания за генотоксичния потенциал на сероводорода, но резултатите от тестовете не показват индикации за токсичност.
Ефекти при хората
Случайни експозиции
Сероводородът е свързан със фатални излагания на работното място. Според данните на Американската администрация по безопасност и здраве при работа имало 80 смъртни случая при 57 инцидента със сероводород от 1984 до 1994 г. (Fuller and Suruda 2000). Концентрациите и продължителността на експозицията при тези аварии обикновено са слабо дефинирани.
Повечето смъртни случаи се случват в затворени пространства (като канализация, преработвателни предприятия за животни и резервоари за оборски тор) и са резултат от дихателна недостатъчност, некардиогенен белодробен оток, кома и цианоза (Adelson and Sunshine 1966, цитирано в ATSDR 2006; Winek et al. 1968, цитирано в ATSDR 2006; Arnold et al. 1985). Белодробният оток не се наблюдава еднакво при фатални случаи на отравяне със сероводород, а възстановяването от кома може да бъде относително бързо при евакуация на човека на чист въздух и прилагане на изкуствено дишане и кислород. Някои хора, изложени на около 1000 ppm, развиват медиирана от вагус апнея и индуциран от водороден сулфид централен дихателен арест (Almeida и Guidotti 1999), а повишени концентрации на сулфид в кръвта понякога се откриват след излагане при високи концентрации.
Много хора, изложени на сероводород при 500 ppm или повече, бързо изпадат в безсъзнание и след това изглежда се възстановяват. Този синдром често се нарича нокдаун и може да доведе до дългосрочни неврологични дефицити, включително некоординация, памет и двигателна дисфункция, промени в личността, халюцинации и аносмия. Клиничните ефекти са в съответствие с органичното мозъчно заболяване в резултат на хипоксия и понякога могат да продължат няколко години след първоначалната експозиция на сероводород (Arnold et al. 1985; Tvedt et al. 1991a; Tvedt et al. 1991b, цитирано в NRC 2002 и ATSDR 2006; Reiffenstein et al. 1992; Kilburn and Warshaw 1995). Концентрациите на парите от около 500 ppm или по-високи често са фатални за минути (Reiffenstein et al. 1992).
Признаците и симптомите, наблюдавани след остра експозиция при 100-500 ppm, включват дразнене на очите и дихателните пътища, гадене, повръщане, диария, главоболие, загуба на равновесие, загуба на памет, обонятелна парализа, загуба на съзнание, треперене и конвулсии (ATSDR 2006). Очните ефекти включват разкъсване, изгаряне и дразнене на роговицата и конюнктивите (Lambert et al. 2006). Симптомите обикновено отзвучават без намеса след спиране на експозицията (ATSDR 2006). Докладите за случая илюстрират ефектите от случайно излагане на сероводород.
Публикувани са многобройни други доклади за постоянни или постоянни неврологични ефекти от излагането на сероводород (Wasch et al. 1989; Kilburn 1993, цитирано в ATSDR 2006; Kilburn and Warshaw 1995; Kilburn 1997). Докладите показват, че излагането на сероводород при относително високи концентрации може да причини сериозни последици за здравето, но както при повечето проучвания на случаи, липсват окончателни данни за експозиция.
Експериментални изследвания
Във втора поредица от експерименти, 13 мъже и 12 жени здрави доброволци са били изложени на сероводород при 0 ppm (контрола) и 5.0 ppm, докато се упражняват в продължение на 30 минути (Bhambhani et al. 1994, 1996a). Експозицията от 5.0 ppm не променя газовете в артериалната кръв, насищането с хемоглобин с кислород или сърдечно-съдовите и метаболитните реакции. Цитрат синтетазата, маркер на аеробния метаболизъм, е единственият ензим, който показва статистически значимо намаляване на активността. Лактат дехидрогеназата и цитохром оксидазата не са променени в мускулната тъкан, взета чрез биопсия. Резултатите потвърждават тези от предишното проучване, с изключение на това, че концентрациите на лактат в кръвта са малко по-високи, но не и статистически значимо различни в групата с 5,0 ppm. По този начин здравите мъже и жени, които тренират, показват слаб отговор на сероводород при 5 ppm.
Друго проучване показва, че здравите хора (девет мъже и 10 жени), изложени на сероводород при 10 ppm за 15 минути, докато тренират, не показват промени в контролните стойности в поредица от дихателни измервания (Bhambhani et al. 1996b). Окончателно проучване от тази поредица (Bhambhani et al. 1997) използва 28 здрави доброволци (15 мъже и 13 жени), изложени на сероводород при 0 ppm (контрол) или 10 ppm, докато се упражнява за 30 минути. Открити са повишен мускулен лактат при мъже и жени, намалена мускулна цитохром оксидаза при мъже и повишена мускулна цитохром оксидаза при жени, въпреки че повечето промени не са статистически значими.
Контролираните проучвания, представени по-горе, бяха ограничени по редица начини. Управляващите доброволци са били защитени от излагане на носа и очите, така че те не са могли да помиришат газа и не са били обект на дразнене на очите, и двете чувствителни резултати от излагането на сероводород. Освен това доброволците не са били изложени преди това на сероводород при концентрациите, използвани в експериментите.
Jappinen et al. (1990) излага група от 10 леко астматични субекта (трима мъже на средна възраст 40,7 години и седем жени на средна възраст 44,1 години) на сероводород при 2 ppm за 30 минути в затворена камера. Всички субекти изпитваха неприятна миризма в началото на експозицията, но бързо свикнаха с нея. Трима от 10-те субекта са имали главоболие след завършване на експозицията. Няма промени в принудителния жизнен капацитет (FVC), принудителния обем на издишване за 1 s (FEV1) и принудителния поток на издишване (FEF) в резултат на експозицията. Изчисленото съпротивление на дихателните пътища е леко намалено при двама и увеличено при осем субекта без значителна промяна в средните стойности. Специфичната проводимост на дихателните пътища е била намалена при шест и увеличена при четири субекта. Имаше над 30% промяна в съпротивлението на дихателните пътища и специфичната проводимост на дихателните пътища при двама пациенти, което показва бронхиална обструкция. Не са отбелязани нежелани симптоми.
Професионални и епидемиологични изследвания
Редица обществени и професионални проучвания са изследвали ефектите от излагането на сероводород. Тъй като сероводородът има неприятен мирис, който е очевиден при концентрации под 10 ppb, той лесно се разпознава в околния въздух и често се счита за „неприятна миризма“. По този начин ниските концентрации на сероводород могат да предизвикат безпокойство, особено от гледна точка на експозицията на общността. Например, в началото на 80-те години, загрижеността на общността в Алберта, Канада, свързана с излагане на природен газ, замърсен със сероводород (т.е. кисел газ), доведе до голямо проучване в напречно сечение (Dales et al. 1989; Spitzer et al (1989 г.), за да се определи дали има по-висока честота на здравни ефекти в общност, живееща в близост до съоръжение за кисели газове, отколкото в неекспонирана общност. Резултатите от разследването като цяло са незабележими, въпреки че са докладвани някои възможни ефекти върху дихателната система (Dales et al. 1989). Не са предприети измервания на въздуха, така че не са възможни преки корелации между въздействието върху здравето и концентрациите на сероводород във въздуха (Spitzer et al. 1989).
Работниците на вискозни райони (123 мъже), многократно изложени на водороден сулфид или въглероден дисулфид, участваха в здравно проучване, което включваше въпроси за ефектите върху очите (Vanhoorne et al. 1995). Техните отговори на въпросник бяха сравнени с отговорите на референтна група от 67 работници, които не бяха изложени на нито едно химично вещество. Излагането на сероводород на работното място се определя от лични устройства за вземане на проби и варира от 0,14 до 6,4 ppm. Честотата на експозицията е неизвестна, но участващите работници са били наети най-малко една година. Работниците, изложени на сероводород при 3,6 ppm или по-малко, не са имали значително повече очни оплаквания от неекспонираните работници. Работниците, изложени на сероводород при 6,4 ppm, са имали значително повече оплаквания от очите, включително болка, парене, дразнене, замъглено зрение и фотофобия.
Jappinen et al. (1990) изследва кохорта от 26 мъже целулоза (средна възраст 40,3 години; диапазон 22-60 години), за да оцени възможните ефекти на ежедневното излагане на сероводород върху дихателната функция. Повечето експозиции са били при 2-7 ppm, с диапазон от 1-11 ppm. Бронхиалната реакция, FVC и FEV1 бяха измерени в края на работния ден, последвал поне 1 почивен ден от работа. Не са наблюдавани значителни промени в дихателната функция или бронхиалната реакция след излагане на сероводород в сравнение с контролните стойности.
В друго проучване 21 служители в затвор за свине са били тествани със спирометрия непосредствено преди и след 4-часов работен период (Donham et al. 1984). Те са имали статистически значими (p Документиране на праговите гранични стойности и индексите на биологичната експозиция; Приложение към 7-мо издание. Американска конференция на правителствените хигиенисти, Синсинати, Охайо.