КОБАЛЬТ

КОБАЛЬТ (Со) — элемент VIII группы периодической системы Д. И. Менделеева, подгруппы железа, является постоянной составной частью растительных и животных организмов и относится к числу важнейших микроэлементов; физиологически активен — влияет на кроветворение и обмен веществ. Изотопы (радионуклиды) К. широко используются в медицине для лучевой терапии, радиационной стерилизации мед. материалов, изделий и лекарственных средств и в радиодиагностических исследованиях. Соли К. применяются в качестве лекарственных средств, способствующих усвоению железа и стимулирующих его обмен в организме. К. входит в состав многих антианемических лекарственных препаратов. К. и его соединения широко используются в электронике, в металлургии при получении сплавов металлов и отдельных марок сталей, в качестве катализаторов при изготовлении красителей, а также для окраски стекла, бумаги и пр. Долгоживущий изотоп 60Со широко используется в науке, технике и сельском хозяйстве в качестве радиоизотопного индикатора и как гамма-излучатель в различных радиоизотопных приборах, установках для гамма-дефектоскопии, в промышленных установках для облучения. Органические соединения К. применяют в качестве сиккатива и ускорителя в производстве полиэфирных пластиков (стеарат К.), тетракарбонил К. используют в качестве катализатора при различных синтезах и для нанесения кобальтовых покрытий.

Порядковый номер К. 27, ат. вес (масса) 58,933 2. К. мало распространен в природе, его содержание в земной коре составляет всего лишь 0,002 вес. %. Он представляет собой блестящий металл серебристого цвета с розовым оттенком, в хим. реакциях проявляет валентность +2, а в большинстве своих более устойчивых комплексных соединений валентность + 3. Его t_пл° 1493°, t_кип° 3100°. В обычных условиях К. химически стоек на воздухе и в воде.

К. содержится в малых количествах в речной, озерной и морской воде, в морских растениях, в организмах рыб и других морских животных. Из пищевых продуктов больше всего К. содержится в горохе (ок. 15,0 мкг%), говяжьей печени (13,53 мкг%), свекле (12,1 мкг%), землянике (9,8 мкг%), кете (5,6 мкг%), голландском сыре (4,32 мкг%).

Суточная потребность человека в К. точно не определена, хотя есть сведения, что она равна 40—70 мкг. В организме человека и животных К. накапливается в печени, почках, лимф, узлах и железистых органах. С мочой у здоровых людей ежесуточно выводится 6,0— 6,2 мкг К.

Влияние К. на обмен веществ у человека чрезвычайно многообразно. В физиол, дозах он стимулирует процессы кроветворения, активизируя образование эритроцитов, ретикулоцитов, лейкоцитов и гемоглобина (большие дозы К., напротив, угнетают эритропоэз). По данным В.Н. Шустова (1967), К. вызывает угнетение тканевого дыхания с последующим образованием эритропоэтических факторов, обеспечивающих нормальный синтез гемоглобина и усиление созревания эритроцитов в костном мозге. Установлено, что в глобине гемоглобина человека содержится до 60—100 мкг% К. Активность связанных с мембранами ферментов (в основном гидролитических), прежде всего фосфатазы кишечника и костной ткани, увеличивается под действием ионов Co²⁺, особенно при одновременном действии на фермент ионов Mg²⁺.

Важнейшая роль принадлежит К. при эндогенном синтезе витамина В₁₂ (см. Цианокобаламин).

Многие реакции в организме человека и животных катализируются ферментами, в простетическую группу которых входит атом Co (так наз. B₁₂-зависимые и CoB₁₂-зависимые ферменты). В ряде случаев К. вместо других двухвалентных катионов (Mn²⁺, Mg²⁺, Zn²⁺ и др.) берет на себя роль активатора некоторых ферментативных реакций.

Установлено нарушение свертывания крови под действием К. Возможно, что причиной этого является изменение под влиянием К. структуры молекулы фибриногена.

Органические соединения К. оказывают гипотензивное и коронарорасширяющее действие. По экспериментальным данным Н. Г. Леонтьевой (1971), при длительном ингаляционном воздействии паров металлического К. в сыворотке крови увеличивается концентрация общего холестерина, липидного фосфора и уменьшается величина лецитин-холестеринового коэффициента. Окислы К. угнетают активность щитовидной железы, вызывают ее гипоплазию, а также способствуют снижению интенсивности газообмена. Некоторые авторы отмечают связь между содержанием К. в крови и иммунологической реактивностью организма.

Известны заболевания с.-х. животных, обусловленные недостаточностью К. в организме (энзоотический маразм, береговая болезнь, кустарниковая болезнь и др.). Заболевания носят эндемический характер и возникают в местностях, отличающихся низким содержанием К. в почве и в растениях. Введение дополнительных количеств К. в корм животных приводит к их выздоровлению.

Лекарственные препараты, содержащие К., способствуют усвоению железа, стимулируя процессы его преобразования в организме. При использовании солей К. в терапевтических дозах увеличивается содержание гемоглобина, число эритроцитов, ретикулоцитов, лейкоцитов, в костном мозге происходит усиление скорости потребления кислорода, возрастает интенсивность фосфорилирования.

Имеются экспериментальные сведения о способности некоторых соединений К., в частности Co₂ЭДТА и Na₃Co(NO₂)₆, предотвращать токсическое действие цианистого натрия (NaCN).

К. входит в состав многих антианемических средств — цианокобаламина (см.). Препараты, содержащие К., применяют для лечения больных гипохромными анемиями, гипопластической анемией и т. п.

Кобальт радиоактивный

Природный К. состоит из одного стабильного изотопа ⁵⁹Co. Известны 12 радиоактивных изотопов К., включая 2 изомера, с массовыми числами от 54 до 64. Из них четыре — ультракороткоживущие, с секундными и минутными периодами полураспада (кобальт-54, 62, 63, 64), четыре — короткоживущие, с часовыми периодами полураспада (кобальт-55, 58м, 60м, 61) и четыре — с более длительными периодами полураспада (кобальт-56, 57, 58, 60). Из искусственно-радио-активных изотопов К. наибольшее практическое значение имеют ⁶⁰Co, а также ⁵⁷Co и ⁵⁸Co. В медицине ⁶⁰Co широко применяется при стерилизации (см.) мед. материалов, изделий и лекарственных средств; ⁵⁷Co и ⁵⁸Co используются в радиодиагностических исследованиях.

Кобальт-60 (T_1/2 = 5,26 г.) впервые был получен на циклотроне по ядерной реакции ⁵⁹Co (d, р) ⁶⁰Co (см. Ядерные реакции). Однако в дальнейшем его стали получать облучением природного К. нейтронами в ядерном реакторе по реакции ⁵⁹Co (n,гамма) ⁶⁰Co. Кобальт-60 распадается с испусканием сложного спектра бета-излучения, состоящего из двух компонентов, основная составляющая из которых имеет максимальную энергию Е_бета= 0,31788 МэВ (99,88%), а слабая составляющая — Е_бета = 1,4911 МэВ (0,12%). Распад сопровождается гамма-излучением с E_гмма = 1,1732 МэВ (99,88%); 1,3325 МэВ (100%).

Для мед. применения выпускаются разнообразные типы источников 60Со: для зарядки отечественных гамма-терапевтических установок типа «Луч» и «Рокус», предназначенных для телекюритерапии, используют источники активностью в 4000 кюри; для внутриполостной лучевой терапии используют источники в виде стерженьков из кобаника (сплав кобальта с никелем), помещенных в полые нейлоновые или металлические трубки (радиокобальтовые бусы, аппликаторы разных размеров в виде штифтов из кобаниковой проволоки, заключенных в оболочку из нержавеющей стали); для внутритканевой терапии — иглы из нержавеющей стали, содержащие внутри тонкую кобаниковую проволоку с ⁶⁰Co, различных размеров и с различным распределением активности по длине игл; для контактной терапии используют плоские и специальной формы (напр., офтальмологические) аппликаторы, пластобальт (пластмасса с содержащимися в ней кобальтовыми шариками) и другие изделия с активностью от долей до десятков милликюри (см. Радиоактивные препараты).

Кобальт-57 (T_1/2 = 270 дней) получают на циклотроне, облучая железные мишени дейтронами по ядерным реакциям 56Fe (d, n) 57Co и 57Fe (d, 2n) 57Co или никелевые мишени протонами по реакции ⁶⁰Ni (p, альфа) ⁵⁷Co. Кобальт-57 распадается электронным захватом (э. з.= 100%) с испусканием 10 гамма-линий, из которых основные четыре имеют энергии Е_гамма (МэВ): 0,0144 (9,5%), 0,122 (85,6%), 0,136 (10,6%) и 0,692 (0,15%). Распад ⁵⁷Co сопровождается также характеристическим рентгеновским излучением железа с энергией 6,46 кэВ (54%).

Кобальт-58 (T_1/2 = 71,3 дня) можно получать как в циклотроне, облучая дейтронами мишень из железа по реакции ⁵⁷Fe (d, n) ⁵⁸Co, так и в ядерном реакторе, облучая никелевую мишень по реакции ⁵⁸Ni (n, p) ⁵⁸Со, что проще и более производительно. Кобальт-58 распадается путем позитронного излучения с Е_бета⁺ = 0,474 МэВ (15%) и электронного захвата (85%) с одновременным испусканием аннигиляционного гамма-излучения с Е_гамма =0,511 МэВ (30%) и трех гамма-линий с энергиями (МэВ): 0,8106 (99,44%), 0,8636 (0,69%) и 1,6748 (0,53%). Распад ⁵⁸Co сопровождается также характеристическим рентгеновским излучением железа с энергией 6,47 кэВ (25,7%).

Радиофарм. препараты с ⁵⁷Co и ⁵⁸Co выпускают в виде меченного ими витамина B₁₂ (цианокобаламина) в пенициллиновых флаконах и применяют перорально или парентерально, вводя пациенту 0,5—5 мккюри препарата на одно исследование. Препараты используются с диагностической целью при выявлении нарушений всасываемости витамина В₁₂ при анемиях, болезни оперированного желудка, заболеваниях печени и кишечника. ⁵⁷Co в виде комплекса с блеомицином применяют для установления локализации опухолей.

Активность препаратов с радиоактивным кобальтом-57, 58, 60 измеряют по их 7-излучению; при относительных измерениях используют образцовые радиоактивные р-ры и спектрометрические гамма-источники (см. Излучатели образцовые). Радиоизотопы К. относятся к группе средней радиотоксичности. На рабочем месте без разрешения сан.-эпид, службы может находиться не более 10 мккюри препарата.

Профессиональные вредности и гигиена труда

Несмотря на то, что К. является биоэлементом, участвующим в осуществлении важных реакций обмена веществ в организме, в повышенных дозах он обладает токсическими свойствами и относится к группе промышленных ядов второго класса опасности (см. Яды промышленные).

В процессе получения и применения К. и его соединений возможно их поступление в организм через органы дыхания (в виде аэрозолей), частично через жел.-киш. тракт, а также через кожу. Содержание К. в воздухе в ряде случаев может превышать предельно допустимую концентрацию, особенно при таких операциях, как разгрузка, выгрузка и просев сыпучих материалов, содержащих К. На предприятиях порошковой металлургии при получении вольфрамово-кобальтовых твердых сплавов может выделяться в воздух пыль смешанного состава, содержащая К. до 3,33 мг/м³. Смесь К., вольфрама и титана обладает более выраженной токсичностью, чем каждый из этих металлов в отдельности. Проф. контакт с К. имеют рабочие в асбестоцементной промышленности, штукатуры, бетонщики и другие, работающие с жидким цементом, а также маляры и колерщики при работе с различными красящими веществами. Воздействию К. могут подвергаться и медсестры процедурных кабинетов при инъекциях витамина В₁₂. Наиболее выраженным токсическим действием обладают хорошо растворимые в воде и биол, средах соли К. (хлористый К. и др.), а также металлический К. Общетоксическое действие К. проявляется поражением преимущественно органов дыхания, системы кроветворения, тканевого дыхания, нервной системы и органов пищеварения. Имеются данные, что повышенная температура воздуха (выше 30°) усиливает токсическое действие К.

При воздействии К. на организм возможны острые и хрон, отравления. В производственных условиях у рабочих могут наблюдаться преимущественно хрон, отравления К., при этом характерны жалобы на кашель, нарушение аппетита, диспепсические расстройства и нарушение обоняния. Развиваются изменения в верхних дыхательных путях (хрон, риниты, ларингиты, фарингиты). При длительном контакте с соединениями К. отмечаются явления хрон, бронхита, пневмонии и пневмосклероза. Описаны случаи бронхиальной астмы. При воздействии К. и его соединений наблюдали возникновение кардиомиопатии (см.). Обнаруживаются изменения крови: повышение содержания гемоглобина, увеличение количества эритроцитов, ретикулоцитоз, снижение свертываемости, при тяжелых формах — анемия. Выявляются патол, изменения со стороны печени и симптомы раздражения почек. В аварийных ситуациях возможны случаи острых отравлений К. На фоне выраженной вегетативно-сосудистой дисфункции и функц. нарушения состояния ц. н. с. отмечалась рассеянная микроочаговая симптоматика.

Соединения К. обладают выраженными сенсибилизирующими свойствами, они могут быть причиной развития проф. дерматитов, экзем и гиперкератозов; имеются указания на развитие аллергического миокардита. Установлено токсическое влияние соединений К. на течение беременности, родов и на развитие плода и новорожденного.

Методы определения К. в воздухе основаны на взаимодействии иона CO²⁺ с нитрозо-R-солью и последующей колориметрии окрашенного комплексного соединения (чувствительность метода 0,5 мкг в анализируемом объеме). Возможно определение К. в моче и крови после их минерализации по реакции К. с нитрозо-R-солью или нитрозонафтолом.

Предельно допустимая концентрация металлического К. и его окиси для рабочей зоны производственных помещений равна 0,5 мг/м³; для тетракарбонила и карбонилгидрида К. и продуктов его распада — 0,01 мг/м³ (по К.). Для всех неорганических соединений К. в воде водоемов предельно допустимая концентрация равна 1 мг/л. Среднесуточная предельно допустимая концентрация К. для атмосферного воздуха — 0,5 мг/м³ (К. и его соединения) и 0,01 мг/м³ (К. гидрокарбонилы).

Меры предупреждения

В связи с высокой токсичностью К. и его соединений при контакте с ними требуется строгое соблюдение сан.-гиг. норм и правил. Необходимо последовательное проведение профилактических мероприятий, направленных на предупреждение попадания К. в воздух помещений. Процессы, сопровождающиеся пылевыделением, необходимо переводить на влажную технологию, а пылящее оборудование герметизировать с устройством фильтров.

Контроль и управление технол. процессом следует проводить с помощью дистанционных устройств. Ручные, трудоемкие и опасные операции должны быть механизированы. Перед ремонтом оборудования необходима его предварительная очистка от К. Особое внимание должно быть уделено санитарно-бытовым устройствам и средствам индивидуальной защиты. Требуется защита органов дыхания и кожных покровов и соблюдение правил личной гигиены.

Противопоказанием к приему на работу с соединениями К. являются: резко выраженные риноларингофарингиты, хрон, бронхит, пневмо-склероз, эмфизема легких, бронхиальная астма, органические заболевания ц. н. с., выраженные эндокринно-вегетативные заболевания, экземы.

При наличии стойкого бронхита с дыхательной недостаточностью, бронхиальной астмы, рецидивирующей экземы, а также выраженных и стойких изменений в легких требуется перевод на работу, исключающую контакт с токсическими соединениями К. (особенно раздражающего действия). Лица, у которых выявляются диспепсические расстройства, легкие явления бронхита, нуждаются в наблюдении и лечении без отстранения от работы. Лечение больных симптоматическое. При поражении верхних дыхательных путей назначают масляные ингаляции, при бронхитах — антиспастические средства, при осложнении вторичной инфекцией — антибиотики. При необходимости — сердечные средства. При анемии применяются препараты восстановленного железа, общеукрепляющие средства.

Большое значение имеют леч.-проф. мероприятия. В целях профилактики профзаболеваний при получении и применении К. и его соединений необходимо проводить медосмотр при поступлении на работу и периодический осмотр 1 раз в 12 мес. В медосмотре необходимо участие врача-терапевта и по показаниям — стоматолога, невропатолога, окулиста и дерматовенеролога. Обязателен анализ крови (гемоглобин, лейкоциты, РОЭ) и рентгенологическое исследование органов грудной клетки.

Библиография: Бриченко В.С. Клинико-электроэнцефалографическая характеристика поражений головного мозга человека при острой интоксикации гидрокарбонилами кобальта, Сб. науч. трудов Ангарск, науч.-исслед, ин-та гиг. труда и проф. заболев., в. 6, с. 41, М., 1975; Вредные вещества в промышленности, под ред. Н. В. Лазарева и И. Д. Гадаскиной, т. 3, с. 531, Л., 1977; Гадаскина И. Д., Г а д а с к и н а Н. Д. и Филов В. А. Определение промышленных неорганических ядов в организме, Л., 1975; Левин В. И. Получение радиоактивных изотопов, с. 152, М., 1972; Лопухова К. А. и Антоньев А. А. О роли кобальта в возникновении профессиональных дерматозов у рабочих асбестоцементной промышленности, в кн.: Вопр, нейроэндокринных дисфункций и аллергологии, под ред. Ю. К. Скрипкина, с. 60, М., 1971; Машковский М. Д. Лекарственные средства, ч. 2, с. 100, М., 1977; Синицын В. И. Радиоактивный кобальт Со60, М., 1967, библиогр.; С п и-ридоноваВ.С. иШабалинаЛ.П. Экспериментальное исследование токсичности тетракарбонила кобальта, Гиг. и сан., № 1, с. 97, 1973; Токсикология редких металлов, под ред. 3. И. Из-раэльсона, с. 164, 227, М., 1963; Шустов В. Я. Микроэлементы в гематологии, с. 13, М., 1967; Экспертиза трудоспособности при профессиональных заболеваниях, под ред. К. П. Молоканова и др., с. 106, М., 1968.

Н. Ю. Тарасенко; В. В. Бочкарев (рад.), В. П. Фисенко (фарм.).