硫化氢中毒
硫化氢中毒(hydrogen sulfide poisoning),是最常见的中毒疾病之一,其涉及到的行业有造纸、化学工业、食品级酿酒业、石油工业和污水处理等70多种,病死率高达34.8~42%,是一种严重的职业危害。
硫化氢为具有特殊臭蛋样气味的无色易燃气体,能溶于水,易溶于醇类、石油溶剂和原油。其毒作用机制有:抑制细胞色素氧化酶、抑制单胺氧化酶、自由基损伤机制、线粒体通透性转换孔(MPTP)机制。其临床特征根据接触浓度不同分为:轻度、中度、重度中毒。救治措施为使用特效解毒药、高压氧治疗、血液净化、换血治疗等。
预防硫化氢中毒事件的发生,需要做好硫化氢危害因素的控制,同时,还要提高劳动者对职业中毒事故的防范能力,普及硫化氢的危害及防范知识。
病因
硫化氢
硫化氢(氢 硫化物,H2S)为具有特殊臭蛋样气味的无色易燃气体,能溶于水,易溶于醇类、石油溶剂和原油。硫化氢中毒可见于生产设备损坏,输送硫化氢管道和阀门漏气,生产故障以及硫化氢车间失火等致使硫化氢大量逸出;含硫化氢的废气、废液排放不当;从事阴沟清理、粪坑清除,腐败鱼类处理,腌咸菜生产及从事病畜处理,由于有机物质的腐败而生成硫化氢等。硫化氢是窒息性气体,也是刺激性气体,主要引起细胞内窒息,可导致中枢神经系统、呼吸系统、心脏等多脏器损害。在中国,H2S中毒是最常见的中毒疾病之一,其涉及到行业包括造纸、化学工业、食品级酿酒业、石油工业和污水处理等70多种,病死率高达34.8~42%。
中毒机制
毒作用机制
抑制细胞色素氧化酶
细胞色素氧化酶(cytochromeoxidase,COX)位于呼吸链的末端,催化以细胞色素C和氧为底物的氧化还原反应,是细胞有氧呼吸的限速酶。大部分硫化氢在体内解离成HS-,可与COX中的Fe3+结合,阻碍其还原为含Fe2+的还原型COX,阻断呼吸链的电子传递和分子氧的利用,导致组织细胞缺氧,三磷酸腺苷(ATP)合成障碍,从而引起脑、肺、心、肝等重要脏器的代谢障碍及病理性损伤。此外,缺氧状态又进一步抑制COX的活性。
抑制单胺氧化酶
单胺氧化酶(MAO)存在于线粒体外膜上,在脑组织中含量高,它是催化单胺类物质氧化脱氨的酶,可使儿茶酚胺类神经递质失活。1989年Goodwin等人用气体透析/离子色谱法测得H2S中毒致死的动物和人脑内硫的浓度显著高于对照组;大鼠脑内大约1/4的硫集中在线粒体丰富的区域,给大鼠腹腔注射NaHS后,大鼠脑内海马、纹状体和脑干的去甲盐酸肾上腺素和肾上腺素均见增加,另外脑干中多巴胺、5-羟色胺水平上升,推测儿茶酚胺类物质含量增加是由于MAO抑制所致。大鼠脑内硫含量增加及酶的抑制情况提示,MAO抑制可能是H2S中毒后呼吸功能丧失的重要机制之一。
自由基损伤机制
急性H2S中毒时,由于缺氧、能量代谢障碍,会引起细胞内“钙超载”,启动黄嘌呤脱氢酶向黄嘌呤氧化酶的变构过程,诱发大量自由基生成。体外实验中在肝细胞培养基中加入NaHS(硫化氢供体),细胞色素P450可催化氧化硫产生活性氧,加入细胞色素P450抑制剂西咪替丁,可减少氧自由基生成,减少H2S诱导的离体肝细胞的死亡。Truong用含NaSH的溶液培育离体肝细胞导致细胞内谷胱甘肽(GSH)消耗,可干扰体内生物氧化过程,加重组织缺氧,增加自由基生成,形成恶性循环;利用抗氧化酶则可阻止肝细胞内GSH的消耗。
线粒体通透性转换孔(MPTP)机制
MPTP是横跨线粒体内外膜之间的非选择性高导电性通道。正常情况下,MPTP限制性地允许小分子通过,可调节线粒体内Ca2+平衡和减少其内自由基的产生,维持细胞的正常生理功能。MPTP开放时间延长可导致细胞死亡。Thompson在含有糖酵解底物或果糖的肝细胞培养基中加入NaSH,肝细胞的死亡率增加。用MPTP拮抗剂三氟拉嗪/环孢素A或熊去氧胆酸/环孢素A预处理SD大鼠离体肝细胞后,肝细胞死亡率下降,HS-的毒性降低,推测H2S可能通过引起MPTP的开放导致细胞死亡。
毒性作用
神经系统损害
神经细胞对缺氧最敏感,细胞缺氧损伤发展迅速,急性H2S中毒时引起脑损伤的基础是缺氧。脑的病理改变主要是有髓鞘神经纤维和单神经元中的核溶解和细胞质肿胀。一名35岁男性工人因操作失误吸入大量H2S气体1小时后死亡,尸体解剖可见大脑呈现显著的绿色样改变,并且这种改变主要集中在神经元丰富的灰质和核团。H2S中毒的典型特征是器官组织的绿色样改变,这在其它的缺血性病变中观察不到,至今其病理机制尚不明确。
呼吸系统损害
呼吸系统症状是仅次于神经系统的第二大症状,H2S对肺有强烈的细胞毒作用,可导致肺的各型细胞和肺组织严重损伤,并出现明显的肺水肿。动物实验观察到,CD大鼠吸入H2S\u003e80ppm可导致呼吸道和嗅觉黏膜可逆性损伤。叶福明给大鼠吸入H2S100ppm3h,在中毒后3、6、24h取肺组织病理,电镜下观察到肺泡上皮、血管内皮、巨噬细胞及纤维母细胞的线粒体肿胀,内质网扩张等改变,肺泡上皮胞浆片状或整个细胞脱落;中毒后2、3、7d损伤更明显;15d后见肺泡Ⅱ型上皮细胞及纤维母细胞增多,胶原蛋白增生,肺泡壁增厚。
心肌损害
心肌对缺氧也十分敏感,硫化氢中毒时心肌细胞的COX失活,心肌线粒体受损,导致心肌损害,或引起弥漫性中毒性心肌炎。1例吸入大量H2S气体的中毒患者7h后CPK、LDH分别升高至6641IU/L、715IU/L,心电图及心脏超声提示后外侧壁心肌运动功能减退,24h内死亡。尸检病理见大量的心肌细胞坏死。
H2S的遗传毒性
肠腔内的H2S主要经硫氰酸生成酶转化为无毒的硫氰酸盐。该酶有两种同工酶:硫代硫酸硫转移酶(TST)和硫基转移酶(MST)。TST表达失调可导致肠道内H2S不能降解,肠腔内H2S明显增高。Matias通过改进的单细胞凝胶电泳方法发现,H2S供体硫化钠(250μmol/L)可以抑制人类大肠癌细胞系的一种亚型HT29-Cl.16E的细胞基因修复作用,证实H2S可引起基因的不稳定和突变而诱发肠道癌。
临床表现
1.急性中毒。临床特征根据接触浓度的不同而不同:
①轻度中毒包括结膜充血,畏光流泪,异物感,明显头痛、头晕、无力等症状,出现轻度或中度意识障碍;急性气管支气管炎或支气管周围炎。
②中毒中毒(200~300ppm)包括咳嗽、喉部发痒、胸部压迫感、眼刺激症状强烈、刺痛、角膜小水泡或溃疡等症状,意识障碍表现浅-中度昏迷;急性支气管肺炎。
③重度中毒包括意识障碍程度达深昏迷或植物人状态;肺水肿;猝死,引起急性循环、急性呼吸衰竭;多脏器衰竭;接触浓度\u003e700ppm时,神经系统症状最为突出,表现为心音微弱,脉速、血压下降,呼吸减慢,结膜充血,瞳孔缩小,指甲、唇鼻紫绀,肺部湿罗音,昏迷;接触浓度\u003e1000ppm时,出现电击样死亡;少数严重中毒或多次反复中毒者在急性症状消失后一周可出现后遗症,常见神经衰弱型或听神经损害型两类,后者表现为前庭平衡机能障碍,眼球振颤,头晕,呕吐,闭目难立;极少数病人中毒后发生持久蛋白尿,急性肾炎综合征,锥体外系损害,多发性末梢神经炎,中毒性神经病。
2.亚急性中毒。常见症状为眼刺激症状,如发痒、异物感、流泪和羞明甚或视力模糊;检查结果常见为结膜充血和角膜混浊等变化。
3.慢性影响。长期微量接触硫化氢的患者可致嗅觉减退,此外还有神经衰弱和植物神经功能障碍,如腱反射增强、多汗、手掌潮湿、皮肤划痕和偶有多发性神经炎等。
检查诊断
实验室检查
诊断标准
根据短期内吸入大量H2S的接触史,出现中枢神经系统和呼吸系统损害为主的临床表现,结合现场卫生学调查,排除CO、氰及氰类化合物、二氧化碳、惰性气体等引起的急性中毒、急性中枢神经系统感染性疾病和心肌梗死、脑血管病等类似表现的疾病后,可做出H2S中毒的诊断。现场H2S无法测定时,只要患者所处环境的工艺可产生H2S,或者当时闻到臭鸡蛋味,其后出现中枢神经系统症状、眼及呼吸道黏膜刺激症状,均需考虑H2S中毒的可能。
依据中华人民共和国卫生部《职业性急性硫化氢中毒的诊断标准》(GBZ31-2002)进行诊断。
1.刺激反应:出现眼刺痛、流泪,流涕和咽喉部刺痛等症状,但短期内会恢复。
2.轻度中毒:出现眼胀痛、干燥和畏光,头痛、头昏,恶心和呕吐,眼结膜充血和伴有肺部湿罗音等症状。
3.中度中毒:出现明显头痛、头晕,轻度意识障碍,明显咳嗽、胸闷眼结膜水肿和角膜溃疡,肺部湿罗音,胸X检查显现肺部纹理变粗或出现片状阴影。
4.重度中毒:出现肺水肿、昏迷、呼吸循环衰竭和/或电击样死亡等症状。
鉴别诊断
硫化氢中毒时,轻度中毒者主要是刺激症状,表现为怕光流泪,眼灼热和刺痛,咽喉灼热感,伴有刺激性咳嗽和胸闷等症状。高浓度吸入硫化氢时患者除上述症状外很快感到头痛、头晕、呕吐、呼吸困难,如不及时抢救,则可发生昏迷、抽搐、导致呼吸麻痹而死亡。在中毒过程中可伴有肺水肿、脑水肿等严重临床表现。 吸入极高浓度时,可使人猝死。
一氧化碳中毒的症状轻重与空气中的一氧化碳浓度、接触时间长短、患者的健康情况有关,轻者头痛、头晕、头胀、恶心、呕吐、站立不稳,有短暂的意识模糊;重者主要表现为各种反射明显减弱或消失,如大小便失禁,四肢冰冷,血压下降,瞳孔缩小、呼吸浅表或出现潮式呼吸。可引发严重并发症,如脑水肿、肺水肿、酸中毒及肾功能不全,更严重者可导致患者死亡。
氰化物中毒时,由于患者血液含氰化血色素,故皮肤黏膜和血液呈现鲜红色,有的出现咽喉紧缩感,头痛、头晕、恶心、呕吐,继而意识丧失、抽搐、循环衰竭、呼吸表浅或呼吸不畅,最终呼吸麻痹而死亡。当吸入氰化物气体或吞服大量高浓度致死剂量的氰化钾 (钠 )时,数分钟内可引起猝死,患者突然发出尖叫声,随即倒地,意识丧失,抽搐一阵,呼吸停止而死亡。
治疗
1.现场救治。立即将患者转移至新鲜空气处进行抢救。当患者不能自主呼吸时,应给予辅助呼吸;当患者心跳骤停时,应辅助呼吸的同时行胸外心脏按压,必要时采取心内注射阿托品、盐酸肾上腺素等。针对眼刺痛严重的患者,可用1%丁卡因滴注止痛,并用2%苏打水或生理盐水反复冲洗双眼等。
2.使用特效解毒药。目前常用于治疗硫化氢中毒的特效解毒药为4-二甲基氨基苯酚(4-DMAP),给中度、重度中度患者肌肉注射一次3.25mg/kg的4-DMAP,可有效防止患者产生高铁血红蛋白症;针对能够自主呼吸的中毒患者,也可吸入治疗。
3.高压氧治疗。高压氧对脑血管有收缩作用,降低颅内压,减轻脑水肿,阻断缺氧-组织水肿的恶性循环,同时使椎动脉血流量增加,网状激活系统和脑干等处氧分压相对增高,有利于改善生命机能活动,促进苏醒。
4.血液净化。在中毒的4~8h内进行血液净化,采用血液灌流来降低血液毒物浓度,随后连续性静脉-静脉血液滤过(CVVH),彻底清除患者体内毒物。
5.换血治疗。在高压氧治疗前或无高压氧治疗设备时,可通过放血,再输入新鲜浓缩红细胞和晶体生理盐水来纠正患者机体的缺氧状态。
预防
预防硫化氢中毒事件的发生,需要做好硫化氢危害因素的控制,同时,还要提高劳动者对职业中毒事故的防范能力,普及硫化氢的危害及防范知识,从而避免职业中毒事件的发生。
普及防范知识
建议各涉硫化氢企业每年开展1次专题教育,针对硫化氢的防治进行安全培训,提高企业管理者、安全人员、从业人员对硫化氢危害的认识。各卫生行政部门要加大宣传力度,提高防范硫化氢中毒事故安全知识的普及覆盖率。
落实企业责任
企业要改善安全生产条件,在有可能产生硫化氢气体的生产经营活动场所,必须为从业人员配备气体检测仪器、呼吸器、救护带等安全设备。并应如实告知从业人员作业场所和工作岗位存在的危险因素、防范措施以及事故应急措施。
企业要严格保证进行涉硫化氢作业的人员得到用人单位安全作业许可。作业人员作业前,要戴好防毒面具,系好救护带,现场必须有安全人员监护。企业应对危险作业场所有毒有害气体进行检测,若作业场所有毒有害气体超标,应采取强制通风、空气置换等手段,直至检测合格。各项安全措施落实后,方可批准作业。
另外,企业还应建立健全硫化氢中毒事故的应急救援预案,并定期加以修缮及演练。应急处理人员要配戴自给正压式呼吸器,穿防毒服,从上风处进入现场。要尽可能切断泄漏源,合理通风,加速扩散。要对泄漏气体用喷雾状水稀释、溶解,并构筑围堤或挖坑收容产生的大量废水。
加强现场管理
企业要在高危场所设置警示标志,并监督作业人员按章操作。当发生硫化氢中毒事件时,救援人员应配带专业防护用具实施救援,杜绝不具备条件的盲目施救,避免出现不必要的伤亡。
在生产、施工现场,企业必须安排现场专人监护,检查上岗人员的上岗资格,并对作业中可能发生的不安全问题及时告知,发现不符合安全生产规定的情况要立即制止。
参考资料
硫化氢中毒.中国大百科全书.2025-02-15