【概念】刺激性气体(irritative gases)是指对眼、呼吸道黏膜和皮肤具有刺激 作用,引起机体以急性炎症、肺水肿为主要病理改变的一类气态物质。此物质包括在 常态下的气体以及在常态下虽非气体,但可以通过蒸发、升华或挥发后形成蒸汽或气 体的液体或固体。此类气态物质多具有腐蚀性,常因不遵守操作规程或容器、管道等 设备被腐蚀而发生跑、冒、滴、漏后污染作业环境。在化学工业生产中最常见。
【刺激性气体分类】刺激性气体种类繁多,按其化学结构和理化特性,可分为以 下几类:
酸:无机酸,如硫酸、盐酸、硝酸、铬酸;有机酸,如甲酸、丙酸、乙二酸、丙 烯酸。
成酸氧化物:二氧化硫、三氧化硫、二氧化氮、铬酐等。
成酸氢化物:氯化氢、氟化氢、溴化氢。
卤族元素:氟、溴、碘。
无机氯化物:光气、氯化氢、二氧化氯、二氯化砜、四氯化硅、四氯化钛、三氯 化锑、三氯化砷、三氯化磷、三氯化硼等。
卤烃类:溴甲烷、碘甲烷、二氟一氯甲烷、四氟乙烯及其聚合物、聚全氟乙 丙烯。
酯类:硫酸二甲酯、二异氰酸甲苯酯、甲酸甲酯、氯甲酸甲酯、丙烯酸甲酯等。
醚类:氯甲基甲醚。
醛类:甲醛、乙醛、丙烯醛、三氯乙醛等。
酮类:乙烯酮、甲基丙烯酮。
氨(胺)类:氨、乙胺、乙二胺、丙胺、丙烯胺、环乙胺。
强氧化剂:臭氧。
金属化合物:砸化氢、羰基镍、氧化镉、五氧化二钒等。
氟代烃类:八氟异丁婦、氟光气、六氟丙稀、氟聚合物的裂解残液气和热解 气等°
其他:二硼氢、氯甲甲醚、四氯化碳、一甲胺、二甲胺、环氧氯丙烷等。
军用毒气:氮芥气、亚当氏气、路易氏气等。
以上多数化合物的刺激作用都与酸有关。
【毒理】刺激性气体的毒性按其化学作用分析,主要是酸、碱和氧化剂。例如, 成酸氧化物、卤素、齒化物、酯类遇水可形成酸或分解为酸。酸可从组织中吸出水 分、凝固其蛋白质,使细胞坏死。氨胺类遇水形成碱,可由细胞中吸出水分并皂化脂 肪,使细胞发生溶解性坏死。氧化剂如氧、臭氧、二氧化氮可直接或通过自由基氧 化,导致细胞膜氧化损伤。刺激性气体通常以局部损害为主,其损害作用的共同特点 是引起眼、呼吸道黏膜及皮肤不同程度的炎症病理反应,刺激作用过强时可引起喉头 水肿、肺水肿以及全身反应。病变程度主要取决于吸入刺激性气体的浓度和持续接触 时间;病变的部位与其水溶性有关。水溶性高的毒物易溶解附着在湿润时眼和上呼吸 道黏膜局部,立即产生刺激作用,出现流泪、流涕、咽痒、呛咳等症状,如氯化氢、 氣;中等水溶性的毒物,其作用部位与浓度有关,低浓度时只侵犯眼和上呼吸道,如 氯、二氧化硫,而高浓度时则可侵犯全呼吸道;水溶性低的毒物,通过上呼吸道时溶 解少,故对上呼吸道刺激性较小,如二氧化氮、光气,但易进入呼吸道深部,对肺组 织产生刺激和腐蚀,常引起化学性肺炎或肺水肿。液体刺激性气态物质直接接触皮肤 黏膜或溅入眼内可引起皮肤灼伤及眼角膜损伤。
【毒作用表现】
1. 急性刺激作用眼和上呼吸道刺激性炎症,如流泪、畏光、结膜充血、流涕、 喷嚏、咽痛、咽部充血、呛咳和胸闷等。吸入较高浓度的刺激性气体可引起中毒性咽 喉炎、气管炎、支气管炎和肺炎。吸入高浓度的刺激性气体可引起喉头痉挛或水肿, 严重者可窒息死亡。
2. 中毒性肺水肿(toxic pulmonary edema)是指吸入高浓度刺激性气体后所引 起的肺泡内及肺间质过量的体液潴留为特征的病理过程,最终可导致急性呼吸功能衰 竭,是刺激性气体所致的最严重的危害和职业病常见的急症之一。中毒性肺水肿的发 生主要决定于刺激性气体的毒性、浓度、作用时间、水溶性及机体的应激能力。易引 起肺水肿较常见的刺激性气体有光气、二氧化氮、氨、氯、臭氧、硫酸二甲酯、羰基 镍、氧化镉、溴甲烷、氯化苦、甲醛、丙烯醛等。
作用机制:肺水肿是肺微血管通透性增加和肺水运行失衡的结果。其发病机制主 要有:
①肺泡壁通透性增加:一方面高浓度刺激性气体直接损伤肺泡上皮细胞,导致肺 泡壁通透性增加,形成肺泡型肺水肿。刺激性气体可致肺泡膜上皮I型细胞水肿、变 性、细胞间连接部分开放;n型细胞受损,肺泡表面活性物(AS)合成减少,活性 降低,使肺泡气液面表面张力增加,肺泡塌陷,体液渗出增加,液体迅速进入肺泡。 另一方面,刺激性气体引起炎症反应时,参与炎症的肺泡巨噬细胞及多形核细胞等在 肺内大量积聚,并释放大量的细胞因子和炎性介质,主要有氧自由基,白三烯等,可 达正常水平的20倍,造成肺泡氧化损伤,导致通透功能障碍。
②肺毛细血管壁通透性增加:一方面高浓度刺激性气体的直接损伤毛细血管内皮 细胞,导致间隔毛细血管通透性增加,形成间质性肺水肿。刺激性气体直接破坏毛细 血管内皮细胞,使内皮细胞胞浆突起回缩,裂隙增宽,液体渗出。另外,中毒使体内 的血管活性物质如组胺、5-羟色胺、缓激肽、前列腺素等大量释放,使肺毛细血管通 透性增加。
③肺毛细血管渗出增加:上呼吸道炎症及肺水肿导致通气不足和弥散障碍,致使 机体缺氧,通过神经体液反射,引起毛细血管痉挛,增加肺毛细血管压力和渗出,加 重肺水肿。
④肺淋巴循环受阻:毛细血管渗出液的回收与淋巴循环有关。刺激性气体可使交 感神经兴奋性增高,右淋巴总管痉挛;此外,肺内体液增多,使血管邻近的淋巴管肿 胀,阻力增加,淋巴回流障碍,促使肺水肿发生。
刺激性气体引起的肺水肿,临床过程可分为四期:
(1)刺激期:吸入刺激性气体后表现为气管-支气管黏膜的急性炎症。主要在短 时间内出现呛咳、流涕、咽干、咽痛、胸闷及全身症状,如头痛、头晕、恶心、呕吐 等症状。吸入水溶性低的刺激性气体后,该期症状较轻或不明显。
(2) 潜伏期:刺激期后,自觉症状减轻或消失,病情相对稳定,但肺部的潜在病 理变化仍在继续发展,经过一段时间发生肺水肿,实属“假象期”。潜伏期长短,主 要取决于刺激性气体的溶解度、浓度和个体差异,水溶性大,浓度高,潜伏期短。一 般为2?6小时,也有短至1/2小时者,水溶性小的刺激性气体可36?48小时,甚至 72小时。在潜伏期症状不多,期末可出现轻度的胸闷、气短、肺部少许干性啰音, 但胸部X片可见肺纹理增多、模糊不清等。此期在防止或减轻肺水肿发生以及病情 的转归上具有重要的作用。
(3) 肺水肿期:潜伏期之后,突然出现加重的呼吸困难,烦躁不安、大汗淋漓、 剧烈咳嗽、咳大量粉红色泡沫样痰。体检可见口唇明显发绀、两肺满布湿性啰音、严 重时大中水泡音、血压下降、血液浓缩、白细胞可高达20X109?30X10VL、部分
中毒者血氧分析可见低氧血症。胸部X线检查,早期可见肺纹理增粗紊乱或肺门影 增浓模糊。随着肺水肿的形成和加重,两肺可见散在的1?10mm大小不等、密度均 匀的点片状、斑片状阴影,边缘不清,有时出现由肺门向两侧肺野呈放射状的蝴蝶形 阴影。此期病情在24小时内变化最剧烈,若控制不力,有可能进人成人呼吸窘迫综 合征(ARDS)期。
(4) 恢复期:经正确治疗,如无严重并发症,肺水肿可在2?3天内得到控制, 症状体征逐步消失一般3?5天,X线变化约在1周内消失,7?15天基本恢复,多 无后遗症。二氟一氯甲烷引起的肺损害,可产生广泛的肺纤维化和支气管腺体肿瘤样 增生,继而可引发呼吸功能衰竭。
3. 急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome, ARDS)是刺激
性气体中毒、创伤、休克、烧伤、感染等心源性以外的各种肺内外致病因素所导致的 急性、进行性呼吸窘迫、缺氧性呼吸衰竭。主要病理特征为肺毛细血管通透性增高而 导致的肺泡渗出液中富含蛋白质的肺水肿及透明膜形成,并伴有肺间质纤维化。本病 死亡率可高达50%。刺激性气体所致中毒性肺水肿与ARDS之间的概念、致病机制、 疾病严重程度以及治疗和预后存在着量变到质变的本质变化。
作用机制:发病机制错综复杂,至今仍未完全阐明。刺激性气体所致的ARDS 可能是有毒物质的直接损伤或机体炎症反应过度表达的结果。目前认为主要是:①刺 激性气体直接损伤毛细血管内皮细胞及肺泡上皮细胞,使毛细血管内皮及肺泡上皮的 通透性增加;另一方面损伤肺泡n型细胞,肺泡表面活性物质减少。②肺部刺激性炎 症可释放大量的细胞因子和炎性介质,引起炎症的放大和损伤。介质释放可致血管收 缩、渗出,特别是血小板活化因子可引起肺泡毛细血管膜的通透性增加;前列腺素 F2a、血栓素所致肺内血小板凝聚、微血栓形成及内毒素性肺损伤。
急性呼吸窘迫综合征(ARDS)临床可分为四个阶段:①原发疾病症状;②潜伏 期:大多数患者原发病后24?48小时,出现呼吸急促发绀;极易误认为原发病病情 加剧,常失去早期诊断时机。③呼吸困难、呼吸频数加快是最早、最客观的表现,发 绀是重要的体征之一。出现呼吸窘迫,肺部水泡音,X线胸片有散在浸润阴影;④呼 吸窘迫加重,出现神志障碍,胸部X线有广泛毛玻璃样融合浸润阴影。ARDS的病 程与化学性肺水肿大体相似,仅在疾病程度上更为严重,在临床上呈现严重进行性呼 吸困难,呼吸频率大于28次/分钟,严重的低氧血症,Pa〇2<8kPa (60mmHg)和 (或)氧合指数(Pa02/Fi〇2) <40kPa (300mmHg)。用一般氧疗难以奏效,预后较 差。而刺激性气体所致ARDS病因明确,其对肺部的直接损伤所致ARDS在发病过 程中较其他原发病有更重要的意义,因此,在肺部体征、X线表现、病理损害等方面 更为明显。由于无其他原发病,所以在预后上较为良好。
4.慢性影响长期接触低浓度刺激性气体,可能成为引起慢性结膜炎、鼻炎、 咽炎、慢性支气管炎、支气管哮喘、肺气肿的综合因素之一。急性氯气中毒后可遗留慢性喘息性支气管炎。有的刺激性气体还具有致敏作用,如氯、甲苯二异氰酸酯等。
【诊断】(按GBZ 73-2002)
1. 诊断原则根据短期内接触较大量化学物的职业史,急性呼吸系统损伤的临 床表现,结合血气分析和其他检查所见,参考现场劳动卫生学调查资料,综合分析, 排除其他病因所致类似疾病后,方可诊断。
2. 刺激反应出现一过性眼和上呼吸道刺激症状,胸部X线无异常表现者。
3. 诊断及分级标准
(1) 轻度中毒:有眼及上呼吸道刺激症状,如畏光、流泪、咽痛、呛咳、胸闷 等,也可有咳嗽加剧、咳黏液性痰,偶有痰中带血。体征有眼结膜、咽部充血及水 肿;两肺呼吸音粗糙,或可有散在性干、湿啰音;胸部X线表现为肺纹理增多、增 粗、延伸、或边缘模糊。符合急性气管_支气管炎或支气管周围炎。
(2) 中度中毒:凡具有下列情况之一者,可诊断为中度中毒:
1) 呛咳、咳痰、气急、胸闷等;可有痰中带血、两肺有干、湿性啰音,常伴有 轻度发绀;胸部X线表现为两肺中、下野可见点状或小斑片状阴影;符合急性支气 管肺炎。
2) 咳嗽、咳痰、胸闷和气急较严重,肺部两侧呼吸音减低,可无明显啰音,胸 部X线表现为肺纹理增多、肺门阴影增宽、境界不清、两肺散在小点状阴影和网状 阴影,肺野透明度减低,常可见水平裂增厚,有时可见支气管袖口征和/或克氏B 线。符合急性间质性肺水肿。
3) 咳嗽、咳痰、痰量少到中等,气急、轻度发绀、肺部散在性湿啰音、胸部X 线显示单个或少数局限性轮廓清楚、密度增高的类圆形阴影。符合急性局限性肺泡性 肺水肿。
(3) 重度中毒:凡有下列情况之一者,可诊断为重度中毒:
1) 剧烈咳嗽、咯大量白色或粉红色泡沫痰,呼吸困难,明显发绀,两肺密布湿 性啰音,胸部X线表现两肺野有大小不一、边缘模糊的粟粒小片状或云絮状阴影, 有时可融合成大片状阴影,或呈蝶状形分布。血气分析Pa02/Fi02<40kPa (300mmHg)。符合弥漫性肺泡性肺水肿或中央性肺泡性肺水肿。
2) 上列情况更为严重,呼吸频数大于28次/分钟或/和有呼吸窘迫。胸部X射 线显示两肺广泛多数呈融合的大片状阴影,血气分析氧分压/氧浓度(Pa02/ Fi02) <26. 7kPa (200mmHg)。符合急性呼吸窘迫综合征。
3) 窒息。
4) 并发严重气胸、纵隔气肿或严重心肌损害等。
5) 猝死。 ?
【防治原则】
1. 预防与控制措施刺激性气体中毒大部分因意外事故所致。因此建立经常性 的设备检查、维修制度和严格执行安全操作规程,防止工艺流程的跑、冒、滴、漏, 杜绝意外事故发生应是预防工作的重点。一般预防与控制原则包括两方面:操作控制 和管理控制:
(1) 操作预防与控制:通过采取适当的措施,消除或降低作业场所正常操作过程 中的刺激性气体的危害。
1) 卫生技术措施:采用耐腐蚀材料制造的生产设备并经常维修,防止工艺流程 的跑、冒、滴、漏;生产和使用刺激性气体的工艺流程应进行密闭抽风;物料输送、 搅拌应自动化。
2) 个人防护措施:应选用有针对性的耐腐蚀防护用品(工作服、手套、眼镜、 胶鞋、口罩等)。穿聚氯乙烯、橡胶等制品的工作服;佩戴橡胶手套和防护眼镜;接 触二氧化硫、氯化氢、酸雾等应佩戴碳酸钠饱和溶液及10%甘油浸渍的纱布夹层口 罩;接触氯气、光气时用碱石灰、活性炭作吸附剂的防毒口罩;接触氨时可佩戴硫酸 铜或硫酸锌防毒口罩。接触氟化氢时使用碳酸钙或乳酸钙溶液浸过的纱布夹层口罩; 防毒口罩应定期进行性能检查,以防失效。选用适宜的防护油膏防护皮肤和鼻黏膜污 染,3%氧化锌油膏防酸性物质污染,5%硼酸油膏防碱性物质污染;防止牙齿酸蚀症 可用1 %小苏打或白陶土溶液漱口。
(2) 管理预防和控制:是指按照国家法律、法规和标准建立起来的管理制度、程 序和措施,是预防和控制作业场所中刺激性气体危害的一个重要方面。
1) 职业安全管理:加强刺激性气体在生产、贮存、运输、使用中的严格安全管 理,严格按照有关规章制度执行。安全贮存,所有盛装刺激性物质的容器应防腐蚀、 防渗漏、密封同时加贴安全标签;贮运过程应符合防爆、防火、防漏气的要求;作好 废气的回收利用等。
2) 职业卫生管理:①健康监护措施:执行工人就业前和定期体格检查制度,发 现明显的呼吸系统疾病、明显的肝、肾疾病、明显的心血管疾病,应禁止从事刺激性 气体作业以及早期不良影响,从而采取相应措施。②应急救援措施:设置报警装置, 易发生事故的场所,应配备必要的现场急救设备,如防毒面具、冲洗器及冲洗液、应 急撤离通道和必要的泄险区等。③环境监测措施:对作业场所进行定期空气中刺激性 气体浓度监测,及时发现问题,采取相应维修或改革措施,确保工人的作业场所 安全。
3) 职业安全与卫生培训教育:培训教育工人正确使用安全标签和安全技术说明 书,了解所使用化学品的易爆危害、健康危害和环境危害,掌握相应个体防护用品的 选择、使用、维护和保养等,掌握特定设备和材料如急救、消防、溅出和泄漏控制设 备的使用,掌握必要的自救、互救措施和应急处理方法。应根据岗位的变动或生产工 艺的变化,及时对工人进行重新培训。
2. 处理原则积极防治肺水肿和ARDS是抢救刺激性气体中毒的关键。
(1) 现场处理
1) 现场急救:迅速疏散可能接触者脱离有毒作业场所并对病情作出初步估计和 诊断。患者应迅速移至通风良好的地方,脱去被污染的衣裤,注意保暖。处理灼伤及 预防肺水肿:用水彻底冲洗污染处及双眼,吸氧、静卧、保持安静。对于出现肺水 肿、呼吸困难或呼吸停止的患者,应尽快给氧,进行人工呼吸,心脏骤停者可给予心 脏按压,有条件的可给予支气管扩张剂与激素。凡中毒严重者采取了上述抢救措施 后,应及时送往医院抢救。
2) 保护和控制现场、消除中毒因素。
3) 按规定进行事故报告,组织事故调查。
4) 对健康工人进行预防健康筛检。
(2) 治疗原则
1) 刺激性气道或肺部炎症:主要给以止咳、化痰、解痉药物,适当给以抗菌治 疗。急性酸或碱性气体吸入后,应及时吸人不同的中和剂,如酸吸入后,应给予4% 碳酸氢钠气雾吸入;而碱吸入后,应给予2%硼酸或醋酸雾化吸入。
2) 中毒性肺水肿与ARDS:①迅速纠正缺氧,合理氧疗:早期轻症患者可用鼻 导管或鼻塞给氧,氧浓度为50%。肺水肿或ARDS出现严重缺氧时,机械通气 (mechanical ventilation)治疗是纠正缺氧的主要措施。常用的通气模式为呼气末正压 (positive end expiratory pressure, PEEP),该种方法由于呼气时肺泡仍能维持正压,
防止肺泡萎陷,改善肺内气体分布,增加氧弥散、促进co2排出、纠正通气/血流失 调,改善换气功能,从而减少病死率;②降低肺毛细血管通透性,改善微循环:应尽 早、足量、短期应用肾上腺皮质激素,常用大剂量地塞米松,以减轻肺部炎症反应, 减少或阻止胶体、电解质及胞液等向细胞外渗出,维持气道通畅;提高机体的应激能 力。同时合理限制静脉补液量,ARDS应严格控制输入液体量,保持体液负平衡。为 减轻肺水肿,可酌情使用少量利尿剂等;③保持呼吸道通畅,改善和维持通气功能:
可吸入去泡沫剂二甲硅酮,以降低肺内泡沫的表面张力,清除呼吸道中水泡,增加氧 的吸入量和肺泡间隔的接触面积,改善弥散功能;还可适当加入支气管解痉药氢溴酸 东莨菪硷,以松弛平滑肌,减少黏液分泌,改善微循环;可根据毒物的种类不同,尽 早雾化吸入弱碱(4%碳酸氢钠)或弱酸(2%硼酸或醋酸),以中和毒物;必要时施 行气管切开、吸痰。
3) 积极预防与治疗并发症:根据病情可采取相应的治疗方法,并给予良好的护 理及营养支持等,如继发性感染、酸中毒、气胸及内脏损伤等。
(3) 其他处理(GBZ73-2002):—般轻、中度中毒治愈后,可恢复原工作。重度中毒治愈后,原则上应调离刺激性气体作业。急性中毒后如有后遗症,可参照GB/ T16180,结合实际情况,妥善处理。