Könyvespolc

NCBI könyvespolc. A Nemzeti Orvostudományi Könyvtár, az Országos Egészségügyi Intézetek szolgáltatása.

Nemzeti Kutatási Tanács (Egyesült Államok) Bizottság a sürgősségi és folyamatos expozíciós útmutató szintjeivel a kiválasztott tengeralattjáró-szennyezők esetében. A sürgősségi és folyamatos expozíciós útmutató szintjei a kiválasztott tengeralattjáró-szennyezők számára: 3. kötet. Washington (DC): National Academies Press (USA); 2009.

Sürgősségi és folyamatos expozíciós útmutatási szintek a kiválasztott tengeralattjáró-szennyezők számára: 3. kötet.

Ez a fejezet összefoglalja a hidrogén-szulfid vonatkozó epidemiológiai és toxikológiai tanulmányait. Bemutatja a Nemzeti Kutatási Tanács és más ügynökségek kiválasztott kémiai és fizikai tulajdonságait, toxikokinetikai és mechanisztikai adatait, valamint az inhalációs expozíciós szinteket. A bizottság ezeket az információkat figyelembe vette az Egyesült Államok Haditengerészetének 1 órás, 24 órás és 90 napos kénhidrogén-expozíciós irányértékeinek értékelésében. A bizottság ajánlásait a hidrogén-szulfid expozíciós szintjeire e fejezet végén ismertetjük, megvitatva az adatok megfelelőségét a szintek meghatározásához, valamint a fennmaradó adathiányok pótlásához szükséges kutatás.

FIZIKAI ÉS KÉMIAI TULAJDONSÁGOK

A hidrogén-szulfid egy színtelen gyúlékony gáz, amelynek jellegzetes szaga a korhadt tojás (Budavari et al. 1989; Weil et al. 2006). A vizsgálatok azt mutatják, hogy a szagküszöb változó. Ruth (1986) 0,5-10 ppb szagküszöböt jelentett; mások sokkal magasabb értékekről számoltak be (ATSDR 2006). Az irritáló koncentráció jelentése 10 ppm (Ruth 1986), a szaglás kimerültsége és az idegbénulás 100, illetve 150 ppm mellett. A kiválasztott fizikai és kémiai tulajdonságokat az 5-1. Táblázat mutatja.

5-1. TÁBLÁZAT

A hidrogén-szulfid fizikai és kémiai tulajdonságai.

FOLYAMAT ÉS HASZNÁLAT

A hidrogén-szulfid a természetes kénciklus egyik alkotóeleme, és endogén módon termelődik emlősökben (Weil és mtsai 2006). A szulfátok bakteriális redukciójából és a fehérjék lebontásából származik. A hidrogén-szulfid számos ipari folyamat mellékterméke, és szervetlen szulfidok előállítására használják, amelyeket olyan termékek előállítására használnak, mint színezékek, peszticidek, polimerek és gyógyszerek (Weil et al. 2006).

A természetes forrásokból származó környezeti levegő koncentrációt 0,11-0,33 ppb-re becsülik (ATSDR 2006). A kénhidrogént a tengeralattjáró légkörében mértük. Három nukleáris hajtású tengeralattjárón gyűjtött adatok 2-22 ppb tartományt jeleznek (Hagar 2008). Nem ismert, hogy a jelentett koncentrációk reprezentatívak-e a tengeralattjáró-flottára; kevés részletet közöltek a tengeralattjárók körülményeiről, amikor a mintákat vették. Egyéb expozíciós adatokat nem találtak. A hidrogén-szulfid-kibocsátás vélhetően az egészségügyi rendszerből származik (Hagar 2008).

A TOXICITÁS ÖSSZEFOGLALÓJA

A körülbelül 100 ppm-nél hidrogén-szulfiddal akutan kitett emberek gyakran könnyezést, fotofóbiát, szaruhártya opacitást, tachypnoát, nehézlégzést, tracheobronchitist, hányingert, hányást, hasmenést és szívritmuszavarokat tapasztalnak (ATSDR 2006). Ezek a változások általában a friss levegőre történő kiürítéssel oldódnak meg. A hidrogén-szulfid expozícióból felépülő embereknek azonban köhögésük és különféle hatásuk lehet a szaglásra, ideértve a csökkent funkciót (hyposmia), az érzékelés megváltozását (dysosmia) és a hamis szagfelismerést (phantosmia), néhány naptól hétig. Emberekben a hidrogén-szulfid 100–250 ppm-nél csak néhány percig történő belégzése koordinációs zavarokat, memória- és motoros diszfunkciókat, valamint anosmiát (úgynevezett szaglási bénulást) eredményezhet. A tünetek hosszabb expozícióval súlyosbodnak, és néha tüdőödémához vezetnek. A jóval nagyobb koncentrációval (kb. 500 ppm) történő expozíció kómát eredményezhet, amely gyakran gyorsan megfordul, amikor az áldozatot evakuálják, vagy tartós fejfájás, egyensúlyvesztés és memóriavesztés.

A laboratóriumi vizsgálatok általában azt mutatják, hogy a magas koncentrációjú hidrogén-szulfidnak kitett állatokban megfigyelt toxikus hatások megegyeznek azokkal azokkal, amelyeket olyan embereknél tapasztaltak, akiknél a gáz akut toxicitást mutat. Az emberekben és a laboratóriumi állatokban súlyos szisztémás toxikus hatást és pusztulást okozó hidrogén-szulfid koncentrációinak összeállítása azt jelzi, hogy a fajok toxicitási különbségei nem szignifikánsak (ATSDR 2006). A légzőszervi, a szív- és érrendszeri, valamint az idegrendszeri hatásokat kiváltó koncentrációk hasonlóak patkányokban, egerekben és emberekben, 10-nél kisebb tényezőkkel váltakoznak. A súlyos hatások kialakulásának hatásmechanizmusa minden fajban azonosnak tűnik, mivel a sejtes légzés és a mitokondriumokban a citokróm-oxidáz által szabályozott energiatermelést a vizsgált fajokban a hidrogén-szulfid gátolja. Ez a mechanizmus összhangban áll az akut, nagy expozíciójú laboratóriumi állatok több szervrendszerében megfigyelt hatásával. A laboratóriumi vizsgálatok szaglási elváltozásokat azonosítottak a patkány orrüregében mind akut nagy koncentrációjú, mind szubkrónikus, alacsony koncentrációjú hidrogén-szulfid expozíció után.

Közvetlen hatású metabolikus mérgeként a hidrogén-szulfid a legmélyebben hat az oxidatív anyagcserétől kritikusan függő szervekre, például az agyra és a szívre (ATSDR 2006). A cianidhoz hasonlóan a hidrogén-szulfid is elsősorban a citokróm c-oxidáz gátlásával blokkolja a légzési láncot.

Az állatokon rendelkezésre álló adatok arra utalnak, hogy a hidrogén-szulfid nem okoz jelentős hatást a termékenységre (ATSDR 2006). A hidrogén-szulfid rákkeltő potenciáljáról nem készültek felülvizsgálat. A hidrogén-szulfid genotoxikus potenciáljáról kevés tanulmány készült, de a vizsgálati eredmények nem mutatnak toxicitási jelet.

Hatások az embereknél

Véletlen expozíció

A hidrogén-szulfid halálos kitettséggel jár a munkahelyen. Az Egyesült Államok Munkahelyi Biztonsági és Egészségvédelmi Hivatala nyilvántartásai szerint 1984 és 1994 között 57 kén-szulfidos eseményben 80 haláleset történt (Fuller és Suruda 2000). Az ilyen balesetek expozíciós koncentrációit és időtartamait általában rosszul határozták meg.

A legtöbb haláleset zárt helyiségekben történik (például csatornákban, állattenyésztő üzemekben és trágyatartályokban), és légzési elégtelenség, nem kardiogén tüdőödéma, kóma és cianózis következményei (Adelson és Sunshine 1966, idézett ATSDR 2006; Winek et al. 1968, idézi ATSDR 2006; Arnold et al. 1985). A tüdõödéma nem egyenletesen figyelhetõ meg halálos kén-szulfid-mérgezés esetén, és a kómából való kilábalás viszonylag gyors lehet az ember friss levegõbe történõ kiürítése, valamint mesterséges lélegeztetés és oxigén alkalmazása esetén. Néhány, körülbelül 1000 ppm értéknél kitett embernél vagalisan közvetített apnoe és hidrogén-szulfid által kiváltott központi légzési leállás alakul ki (Almeida és Guidotti 1999), és magas koncentrációban történő expozíció után időnként megnövekedett vér-szulfid-koncentrációt észlelnek.

Sokan 500 ppm vagy annál magasabb hidrogén-szulfidnak kitett emberek gyorsan eszméletlenek lesznek, majd felépülni látszanak. Ezt a szindrómát gyakran kopogásnak nevezik, és hosszú távú neurológiai deficitet eredményezhet, ideértve az in-koordinációt, a memória és a motor diszfunkcióját, a személyiség változását, a hallucinációkat és az anosmiát. A klinikai hatások összhangban vannak a hipoxiából származó szerves agybetegséggel, és a kezdeti hidrogén-szulfid-expozíció után esetenként több évig is fennállhatnak (Arnold és mtsai 1985; Tvedt és mtsai 1991a; Tvedt és mtsai 1991b, idézi NRC 2002 és ATSDR 2006; Reiffenstein és mtsai 1992; Kilburn és Warshaw 1995). A körülbelül 500 ppm vagy annál magasabb gőzkoncentrációk gyakran perceken belül végzetesek (Reiffenstein és mtsai 1992).

A 100-500 ppm-es akut expozíció után észlelt jelek és tünetek közé tartozik a szem és a légzőrendszer irritációja, émelygés, hányás, hasmenés, fejfájás, egyensúlyvesztés, memóriavesztés, szaglási bénulás, eszméletvesztés, remegés és görcsök (ATSDR 2006). A szemhatások közé tartozik a szaruhártya és a kötőhártya könnyezése, égése és irritációja (Lambert et al. 2006). A tünetek általában beavatkozás nélkül megszűnnek az expozíció abbahagyása után (ATSDR 2006). Az alábbi esettanulmányok a hidrogén-szulfid véletlen expozíciójának hatásait mutatják be.

Számos egyéb jelentés jelent meg a hidrogén-szulfidnak való kitettség állandó vagy tartós neurológiai hatásairól (Wasch és mtsai 1989; Kilburn 1993, idézve ATSDR 2006-ban; Kilburn és Warshaw 1995; Kilburn 1997). A jelentések azt sugallják, hogy a hidrogén-szulfidnak viszonylag magas koncentrációban való kitettsége súlyos egészségügyi hatásokat okozhat, de a legtöbb esettanulmányhoz hasonlóan hiányoznak a végleges expozíciós adatok.

Kísérleti vizsgálatok

A második kísérletsorozatban 13 férfi és 12 egészséges önkéntest tettünk kén-szulfidnak 0 ppm (kontroll) és 5,0 ppm értéken, 30 perc edzés közben (Bhambhani et al. 1994, 1996a). Az 5,0 ppm expozíció nem változtatta meg az artériás vérgázokat, a hemoglobin oxigéntelítettségét, valamint a kardiovaszkuláris és metabolikus reakciókat. A citrát szintetáz, az aerob anyagcsere markere volt az egyetlen enzim, amely statisztikailag szignifikáns aktivitáscsökkenést mutatott. A biopsziával felvett izomszövetben a laktát-dehidrogenáz és a citokróm-oxidáz nem változott. Az eredmények megerősítették az előző vizsgálat eredményeit, azzal a különbséggel, hogy a vér laktátkoncentrációja kissé magasabb volt, de statisztikailag nem volt szignifikáns különbség az 5,0 ppm csoportban. Így az egészséges testedzésű férfiak és nők alig reagáltak a hidrogén-szulfidra 5 ppm-nél.

Egy másik tanulmány kimutatta, hogy egészséges emberek (kilenc férfi és 10 nő) hidrogén-szulfidnak kitéve, 10 ppm-en 15 percig, edzés közben nem mutattak változásokat a kontrollértékekhez képest egy légzési méréssorozatban (Bhambhani et al. 1996b). Ennek a sorozatnak egy utolsó vizsgálata (Bhambhani és mtsai 1997) 28 egészséges önkéntest (15 férfit és 13 nőt) használt fel hidrogén-szulfidnak 0 ppm (kontroll) vagy 10 ppm hatással, 30 perc edzés közben. Megállapították, hogy nőtt az izomlaktát férfiaknál és nőknél, csökkent az izom-citokróm-oxidáz a férfiaknál, és nőtt az izom-citokróm-oxidáz, bár a legtöbb változás statisztikailag nem volt szignifikáns.

A fent bemutatott kontrollált vizsgálatok számos szempontból korlátozottak voltak. A testedző önkénteseket megvédték az orruk és a szemüktől, ezért nem érezték a gáz szagát, és nem voltak szemirritatív hatásúak, mindkettő érzékeny eredménye a hidrogén-szulfid expozíciónak. Ezenkívül az önkénteseket korábban nem tették ki hidrogén-szulfidnak a kísérletekben használt koncentrációban.

Jappinen és mtsai. (1990) 10 enyhén asztmás alanyból álló csoportot (három férfit, átlagosan 40,7 éves és hét nőt, átlagosan 44,1 éveseket) tett ki kénhidrogénnek 2 ppm-en 30 percig zárt kamrában. Valamennyi alany kellemetlen szagot tapasztalt az expozíció kezdetekor, de gyorsan megszokta. A 10 alany közül háromnak fejfájása volt az expozíció befejezése után. Az expozíció eredményeként az erőltetett életképesség (FVC), az erőltetett kilégzési térfogat 1 másodperc alatt (FEV1) és a kényszerű kilégzési áramlás (FEF) nem változott. A számított légúti ellenállás két esetben kissé csökkent, nyolc alanynál nőtt, az átlagértékek nem változtak szignifikánsan. A fajlagos légutak vezetőképessége hatnál csökkent, négy személynél nőtt. Két személynél több mint 30% -os változás következett be a légutak ellenállásában és a légutak fajlagos vezetőképességében, ami hörgőelzáródásra utal. Nem észleltek káros tüneteket.

Foglalkozási és epidemiológiai vizsgálatok

Számos közösségi és foglalkozási tanulmány vizsgálta a hidrogén-szulfidnak való kitettség hatásait. Mivel a hidrogén-szulfidnak kifogásolható szaga van, amely 10 ppb alatti koncentrációknál nyilvánvaló, a környezeti levegőben könnyen felismerhető, és gyakran „kellemetlen szagnak” tekintik. Így a kén-hidrogén alacsony koncentrációja aggodalomra adhat okot, különösen a közösségi expozíció szempontjából. Például az 1980-as évek elején a kanadai Alberta városában a hidrogén-szulfiddal (azaz savanyú gázzal) szennyezett földgáznak való kitettséggel kapcsolatos közösségi aggályok nagy keresztmetszeti felmérést eredményeztek (Dales et al. 1989; Spitzer et al. 1989) annak megállapítására, hogy a savanyúgáz-létesítmény közelében élő közösségben gyakoribb-e az egészségügyi hatások gyakorisága, mint egy nem kitett közösségben. A vizsgálat eredményei általában nem voltak figyelemre méltók, bár a légzőrendszerre gyakorolt néhány lehetséges hatásról beszámoltak (Dales és mtsai 1989). Levegőmérést nem végeztek, így az egészségre gyakorolt hatások és a hidrogén-szulfid levegő koncentrációi között közvetlen összefüggés nem volt lehetséges (Spitzer és mtsai 1989).

A viszkóz műselyemben dolgozók (123 férfi), akik többször voltak kitéve hidrogén-szulfidnak vagy szén-diszulfidnak, részt vettek egy egészségügyi felmérésben, amely a szemhatásokkal kapcsolatos kérdéseket tartalmazott (Vanhoorne et al. 1995). Egy kérdőívre adott válaszaikat összehasonlították egy 67 dolgozóból álló referenciacsoport válaszaival, akik nem voltak kitéve egyik vegyi anyagnak sem. A munkahelyi hidrogén-szulfid expozíciót személyes mintavevő eszközökkel határozták meg, és 0,14-6,4 ppm között mozgott. Az expozíció gyakorisága nem ismert, de a résztvevő munkavállalók legalább egy éve foglalkoztattak. A 3,6 ppm vagy annál kevesebb hidrogén-szulfidnak kitett munkavállalóknál nem volt szignifikánsan több szempanasz, mint az expozíció nélküli dolgozóknál. A 6,4 ppm hidrogén-szulfid hatásának kitett dolgozóknál sokkal több szempanasz jelentkezett, beleértve a fájdalmat, az égést, az irritációt, a homályos látást és a fotofóbiát.

Jappinen és mtsai. (1990) 26 férfi cellulózgyár dolgozójának kohortját tanulmányozta (átlagéletkor 40,3 év; tartomány 22–60 év), hogy felmérje a napi hidrogén-szulfid expozíció lehetséges hatásait a légzésfunkcióra. A legtöbb expozíció 2-7 ppm volt, 1-11 ppm tartományban. A hörgők reakciókészségét, az FVC-t és a FEV1-et egy olyan munkanap végén mértük, amely legalább 1 munkanapot töltött le. A hidrogén-szulfid expozíció után a légzési funkcióban vagy a bronchiális reakciókészségben nem figyeltek meg jelentős változásokat a kontrollértékekhez képest.

Egy másik tanulmányban 21 sertés fogvatartási intézmény dolgozóját tesztelték spirometriával közvetlenül egy 4 órás munkaidő előtt és után (Donham et al. 1984). Statisztikailag szignifikánsak voltak (p A küszöbértékek és a biológiai expozíciós indexek dokumentációja; Kiegészítés a 7. kiadáshoz. American Conference of Governmental Hygienists, Cincinnati, OH.