МЫШЬЯК

Мышьяк (Arsenicum, As) — химический элемент V группы периодической системы Д. И. Менделеева, соединения к-рого в медицине используются в качестве лекарственных средств; радиоизотопы мышьяка применяют для изучения его обмена в организме и для диагностики опухолей головного мозга (однако в этой области мышьяк вытесняется более совершенными радиофармацевтическими препаратами технеция-99м и др.). Мышьяк относят к микроэлементам (см.). При добыче мышьяковых руд и работе с веществами, содержащими Мышьяк, необходима особая осторожность, т. к. Мышьяк и особенно его соединения представляют собой значительную профвредность. Соединения Мышьякf могут служить причиной острых и хронических отравлений населения и персонала, имеющего с ними контакт. М. является также одним из наиболее сильных канцерогенов и тератогенов. Соли М. и другие его хим. соединения очень ядовиты, их применяют в качестве инсектицидов и гербицидов. Соединения М., попадая в организм, обладают способностью кумулироваться (в частности, в волосах и ногтях).

Содержание Мышьяка в земной коре составляет 0,0005 вес. %. В природе в чистом виде М. встречается редко; он распространен преимущественно в виде соединений с серой — сульфидов М. и сульфоарсенидов, реже в виде арсенатов (соли к-т 5-валентного М.) и арсенидов (соединения М. с металлами). Соли мышьяковистой к-ты, где М. трехвалентен, называются арсенитами. Известно св. 120 минералов, содержащих М., из к-рых наиболее распространены мышьяковый колчедан, мышьяковистый колчедан, реальгар (As₄S₄). В рудах М. чаще всего встречаются в комплексе с благородными и цветными металлами и серой. При сплавлении со щелочами М. образует очень ядовитый мышьяковистый водород — бесцветный газ без запаха (в чистом состоянии). Весьма ядовиты также все арсенаты и арсениты, к-рые используются в качестве инсектицидов.

Содержание М. в незагрязненных пищевых продуктах низкое — в среднем сотые доли миллиграмма на 1 кг веса (массы); содержание М. в суточном пищевом рационе человека, как правило, не превышает 1 мг. Вода незагрязненных соединениями М. поверхностных водоемов содержит в 1 л несколько микрограммов (тысячных долей миллиграмма) М., однако концентрация его в воде нек-рых минеральных источников достигает нескольких десятков миллиграммов на 1 л (см. Мышьяковистые воды). Допустимая концентрация М. в питьевой воде по ГОСТ 2874—73 составляет 0,05 мг/л.

Атомный номер М. 33, атомный вес (масса) 74,9216; атомный радиус 1,48 А, относительная плотность 5,72 г/см³ (при 20°). Валентность М. в соединениях +3, + 5, —3, реже +2. М. состоит из одного стабильного изотопа с массовым числом 75. Искусственно получены 14 радиоизотопов М. с массовыми числами от 68 до 85, два из к-рых имеют также изомеры (см. Изомерия).

Большинство радиоактивных изотопов Мышьяка — короткоживущие и ультракороткоживущие, с периодами полураспада от секунд до десятков часов. В медицине в небольшом объеме применяются два радиоизотопа — с массовыми числами 74 (период полураспада 17,9 дня) и 76 (период полураспада — 26,4 часа). Потенциально подходящим для клин, исследований является также 72As, имеющий период полураспада 26 час.

⁷⁶As получают облучением природных соединений М. тепловыми нейтронами в ядерном реакторе, a 74As — на ускорителе заряженных частиц, чаще всего облучая германиевую мишень дейтронами на циклотроне, по реакции ⁷³Ge (d, n)— ⁷⁴As. Однако в этом случае по попутным реакциям образуются и другие радиоизотопы М. 72As можно получать с помощью изотопного генератора на основе материнского 72Se (период полураспада 8,4 дня), по реакции 70Ge (d, 2n) 72 Se->72As. 76As распадается с испусканием многокомпонентного спектра (3-излучения, основные составляющие к-рого имеют максимальные энергии Ер, равные 2,97 (54%); 2,41 (29%); 1,85(4%) и 1,76 МэВ (8%). Распад сопровождается гамма-излучением, охватывающим энергии от 0,510 до 2,656 МэВ. 74As распадается с помощью электронного захвата (39%), позитронного излучения (29% ) с энергией Ез+ = = 1,54 (3,5%)и 0,91 МэВ (26%) и бета-излучения (32%) с энергией Ер = 1,35 (18%) и 0,72 МэВ (14%)- Распад также сопровождается гамма-излучением в широком диапазоне энергий. 72As распадается путем электронного захвата и многокомпонентного позитронного излучения, одновременно испуская широкий спектр v-излучения.

Мышьяк имеет не менее трех основных аллотропических модификаций, из к-рых две кристаллические и одна аморфная. М. в наиболее устойчивой при обычных условиях форме представляет собой хрупкий серый металл; при атмосферном давлении возгоняется, не плавясь, при 615°. При конденсации паров М. образуется желтый М.— прозрачные кристаллы* по консистенции напоминающие воск, с плотностью 1,97 г/см³, при действии света или при нагревании желтый М. переходит в серый М. Существуют также стекловидно-аморфные модификации: черный М. и бурый М., к-рые превращаются в серый М. при нагревании до температуры выше 270°. Из арсенатов и арсенитов растворимы в воде только соли щелочных металлов и аммония. Азотной к-той и царской водкой М. окисляется в мышьяковую к-ту H₃AsO₄. Эта к-та применяется как исходный продукт для получения используемых в медицине органических соединений М. С кислородом М. образует мышьяковистый ангидрид As₂O₃ и мышьяковый ангидрид As₂O₅. При окислении As₂O₃ азотной к-той может быть также получена мышьяковая к-та H₃AsO₄.

В промышленности М. получают нагреванием минерала — мышьякового колчедана или (реже) восстановлением As₂O₃ с помощью угля. Для добычи М. используются и нек-рые другие минералы.

Наиболее распространенный и доступный метод выделения М. из субстратов биол, происхождения — это минерализация (см.) при помощи серной и азотной к-т. Качественно в минерализате М. может быть обнаружен методом, основанным на способности соединений М. восстанавливаться водородом до мышьяковистого водорода, к-рый обнаруживается затем качественными реакциями, напр, реакцией образования так наз. мышьякового зеркала, заключающейся в оседании на поверхности стекла металлического М. (так наз. проба Марша). Для количественного определения М. чаще всего применяют колориметрические методы: с диэтилдитиокарбаматом серебра в пиридине (чувствительность метода 0,04 мг As на пробу) и с использованием молибденовокислого аммония с серной к-той и электролитной медью для определения AsH3 (чувствительность метода — 0,002 мг AsH3 на пробу). Классическим методом количественного определения М. в чистом р-ре его солей является йодометрический метод, однако для практических целей он применяется редко.

Среднее содержание М. в теле человека — 0,08—0,2 мг/кг. В крови М. концентрируется в эритроцитах, где связывается с гемоглобином. Наибольшее его количество обнаружено в почках и печени. В тканях М. содержится в основном в белковой фракции. Он участвует в окислительно-восстановительных реакциях. Существует представление, согласно к-рому М. выполняет в организме какие-то функции, возможно и полезные, однако прямых доказательств этого нет.

Мышьяк постепенно выводится из организма, однако, поскольку период его полувыведения достаточно велик (280 дней), при постоянном поступлении М. в организме происходит его кумуляция.

Профессиональные вредности

Поступление в организм человека соединений Мышьяка может происходить в производственных условиях, а также вне производства с воздухом (за счет промышленных выбросов), с водой (за счет загрязнения ее промышленными стоками), а также с природными подземными водами (за счет контакта с богатыми М. породами), с пищевыми продуктами, загрязненными М.

В окружающей человека среде из всех соединений М. больше всего содержится его солей — арсенитов натрия и кальция, а также арсената кальция, применяемых в качестве инсектицидов. Эти соединения могут загрязнять почву и с.-х. продукты, смываться с почвы талыми и дождевыми водами в поверхностные водоемы, проникать в грунтовые воды. Большое количество соединений М. может выбрасываться в атмосферу и поступать со сточными водами в водоемы в р-не расположения промышленных предприятий цветной металлургии, перерабатывающих железную, медную, свинцовую, цинковую руду, содержащую примеси мышьяка, а также в р-не предприятий по производству инсектофунгицидов, предприятий золотодобывающей промышленности, крупных электростанций, работающих на углях нек-рых месторождений, и др.

Опасность соединений М. зависит от их способности растворяться в воде и биол, жидкостях. К высокотоксичным и высокоопасным соединениям М. относят мышьяковистый водород (AsH3, арсин), оксиды М.: окись As (III) — мышьяковистый ангидрид, белый мышьяк (As203); окись As (V) — мышьяковый ангидрид (As2O5); хлорид As (III), AsCl3, а также органические соединения М.

Плохо растворимые в воде соединения М., напр, сульфиты и сульфиды М., относительно малотоксичны.

Токсическая доза соединений М. при однократном поступлении находится в пределах 0,01—0,05 г (при повышенной чувствительности к М. 0,001 г), смертельная доза — 0.06 — 0,2 г.

Общий характер отравляющего действия соединений М. на животных и человека заключается в их первоочередном действии на нервную систему и стенки сосудов, результатом чего является увеличение проницаемости сосудистой стенки и паралич капилляров. Механизмы регуляции кровообращения нарушаются, в результате нарушения трофики развиваются некробиотические очаги в печени, сердце, кишечнике, почках, ногтях, на коже отмечаются экзема, гиперкератоз, мышьяковистые бородавки.

Первичный механизм токсического действия соединений М., особенно As (III), объясняют их высоким сродством к SH-группам (тиоловым группам) ферментов и других биологически активных соединений, в т. ч. глутатиона (см.). Необратимо связывая SH-группы, соединения М. ингибируют SH-ферменты, нарушается жировой и углеводный обмен, снижается интенсивность окислительных процессов в тканях. Глубина биохим, нарушений зависит от количества и продолжительности воздействия яда на организм. Кроме того, многие исследователи полагают, что М. является антиметаболитом йода, селена и, возможно, фосфора, конкурентно занимая их места в соответствующих биохимических цепях и блокируя их. Соединения As (III) токсичнее соединений As(V).

При потреблении природных или загрязненных М. вод, содержащих более 0,1 мг/л М., а также в случае несоблюдения гиг. нормативов на производстве может развиться хрон, отравление М. Мышьяк и его соединения в производственных условиях проникают в организм работающих преимущественно через органы дыхания, меньше — через неповрежденную кожу и жел.-киш. тракт.

При выраженном хроническом отравлении соединениями Мышьяка, попадающими в организм человека различными путями, отмечаются постоянная тошнота, позывы на рвоту, боль в желудке, диспепсия, энтероколит, хрон, гепатит, в тяжелых случаях развивается цирроз печени. Аппетит отсутствует. Наблюдаются раздражение конъюнктивы, слезотечение, светобоязнь, отек век, помутнение стекловидного тела и роговицы, сухость в носоглотке, насморк, иногда изъязвление (вплоть до прободения) носовой перегородки, стоматит, ларингит, трахеит, бронхит. На коже — папулезная и пустулезная сыпь, чаще между пальцами; на мошонке — изъязвления; возникают жжение и краснота в области половых органов. Кроме того, хрон, отравления соединениями М. сопровождаются фурункулезом, рецидивирующей экземой, атрофическим акро-дерматитом, гипергидрозом, особенно ладоней и подошв (один из ранних симптомов интоксикации), пигментацией кожи, напоминающей пигментацию при аддисоновой болезни, атрофией и ломкостью ногтей, выпадением и поседением волос.

Изменения со стороны нервной системы выражаются снижением работоспособности, нарушением мышления, запоминания и речи, головной болью. Возможны депрессия, галлюцинации, раздражительность. Наблюдается полиневрит; в большинстве случаев поражение нервов симметричное, начинающееся дистально, на конечностях (чаще малоберцового и лучевого нервов). При прогрессировании поражения нервной системы — парезы и вялые параличи с последующей атрофией мышц и перерождением мышечной ткани.

Нередко развиваются ретробульбарный неврит, расстройство вкуса и обоняния.

Часто при хрон, отравлении соединениями М. отмечают дистрофические изменения во внутренних органах особенно в печени, почках и в сердце. В отдельных случаях возможны акроцианоз, облитерирующий эндартериит и узелковый периартериит. Изменения крови могут выражаться в анемии разной степени. Половая активность снижена.

Доказано канцерогенное действие Мышьяка. При многолетнем приеме препаратов М. внутрь или при работе с его соединениями в течение долгого времени развивается рак кожи. При профессиональном арсеницизме, а также после длительного лечения препаратами М. может развиться множественный рак. Поскольку вопрос о пороговости действия канцерогенов еще окончательно не решен, следует считаться с возможностью того, что поступление в организм любого количества М. связано с риском возникновения рака, так же как воздействие ионизирующей радиации. Экспериментально установлено тератогенное действие М.

Отравление

Острые отравления различными соединениями М. протекают тяжело.

Различают три формы острого отравления М.

При поступлении яда в желудок (напр., при отравлении инсектицидами и т. п.) наиболее вероятна жел.-киш. форма. При этом в течение первых 0,5—2 час. пострадавшие отмечают металлический вкус, ощущение царапанья и жжения во рту. Начинается сильнейшая боль в животе, неукротимая рвота. Рвотные массы чаще всего желто-зеленого цвета, иногда содержат белое «ядро» из нерастворившегося М. Спустя несколько часов рвота оканчивается, но боли в животе не прекращаются. Уже в первый день клин, картина этой формы острого отравления М. напоминает холеру. Наблюдается мучительный понос (испражнения напоминают рисовый отвар), наступает резкое обезвоживание организма, мочеотделение уменьшается, иногда до полной коллапс (см.). Смерть может наступить через несколько дней или даже часов.

Вторая форма острого отравления соединениями М.— паралитическая — наблюдается при поступлении в организм различными путями больших количеств яда (от 0,06 г и больше). Характерны общая слабость, болезненные судороги, потеря сознания, коматозное состояние, паралич дыхательного ii сосудодвигательного центров. Смерть может наступить через несколько часов, самое позднее — через сутки, без появления расстройств со стороны жел.-киш. тракта.

Третья форма острого отравления наблюдается при вдыхании пыли соединений М. (напр., при протравливании семян, добыче руды, содержащей М., и т. п.) или мышьяковистого водорода. При воздействии пыли М. сначала поражаются конъюнктива и слизистые оболочки дыхательных путей, иногда появляется кровохарканье. Если не принять надлежащих мер, все симптомы усиливаются, возникает сильная головная боль, иногда носовое кровотечение. Отмечают, что ранним симптомом этой формы острого отравления соединениями М. является тупая боль в руках и ногах. При утяжелении состояния появляются сладкий вкус во рту, тошнота, рвота, боли в животе, ощущение жара и зуда в области половых органов. Выражено поражение нервной системы — дрожание, судороги. Прогноз при этой форме острого отравления относительно благоприятный, однако последствия одноразового отравления могут сказываться в течение месяца.

Острые отравления мышьяковистым водородом по клин, картине не отличаются от отравлений, вызванных вдыханием других соединений М., что объясняется его гемолитическим действием. Первые симптомы отравления AsH3 — общее недомогание, рвота, желтуха, красный цвет мочи (за счет гемолиза крови), количество мочи уменьшено. В тяжелых случаях в крови резко снижено содержание эритроцитов и гемоглобина. Смертность при острых отравлениях мышьяковистым водородом достигает 30%.

Первая помощь и неотложная терапия. При отравлении соединениями М. по возможности требуется немедленная госпитализация. Неотложная терапия при отравлении AsH3 предполагает заменное переливание крови с внутривенным вливанием 40% р-ра глюкозы (10—20 мл), борьбу с анемией и почечной недостаточностью; в тяжелых случаях — искусственная почка. При остром отравлении per os проводят неотложные мероприятия, направленные на быстрое удаление М. из организма и его обезвреживание (рвотные средства, промывание желудка теплой водой, взвесью окиси магния — 20 г на 1 л воды). Затем вводят Antidotum arsenici (100 ч. р-ра сульфата железа плотностью 1,43 на 300 частей холодной воды) по 1 чайн. л. через каждые 10—12 мин. до полного прекращения рвоты. Применяют также Antidotum metallorum (в 100 мл воды 0,5—0,7 г сероводорода, 0,1 г едкого натра, 0,38 г сульфата и 1,25 г гидрокарбоната натрия): в желудок вводят 200 мл воды, затем 100 мл антидота, после чего промывают желудок. Назначают внутривенно 20 мл 25—40% р-ра глюкозы с аскорбиновой к-той (500 мг) и витамином B1 (50 мг), капельные клизмы из 5% р-ра глюкозы, физиол, р-р под кожу, камфору, кофеин, кислородную терапию. Следует как можно раньше начинать лечение ди-тиоловыми препаратами, к к-рым относятся Антидоты ОВ).

Для лечения некробиотических очагов на коже рекомендуют внутрь аскорбиновую к-ту, витамин А (100 000 ME в день), тиосульфат натрия (внутривенно), холодные примочки (свинцовые, с буровской жидкостью и др.), цинковые болтушки, гидрокортизоновую мазь, стрептоцидную и синтомициновую эмульсии и т. п. При воспалении конъюнктивы или роговицы — местно 5% р-р БАЛ или 5% р-р унитиола, при блефарите — мазь, содержащую эти вещества.

Меры предупреждения отравлений, индивидуальная защита

В производствах, где возможен контакт с мышьяковистым водородом, рекомендуется герметизация оборудования, автоматизация процессов, рациональная планировка производственных помещений, эффективная вентиляция. При работе с пылевидными соединениями М. следует надевать респираторы типа «Лепесток» и др., защитные очки, противопылевую спецодежду и нательное белье, перчатки. Необходимы строгая личная гигиена, теплый душ без применения мыла после окончания работы, последующая обработка загрязненных или пораженных участков кожи спиртом. Производят дегазацию спецодежды (замачивание в 1% р-ре сульфата меди, 2% р-ре двууглекислого натрия или сульфата аммония, последующее тщательное прополаскивание или стирка под тягой). При возможности в технологическом процессе соединения М. заменяют другими, менее токсичными.

Обязательны осмотры рабочих перед приемом на работу на предприятия, где имеется контакт с М. и его соединениями, и периодические медосмотры работающих на этих предприятиях терапевтом — 1 раз в год, оториноларингологом — 1 раз в 3 мес., дерматологом — 1 раз в 6 мес. Рекомендуется определение М. в моче, количество к-рого в ней, по данным Планкетта (Е. P. Plunkett), не должно превышать 0,5—1 мг/л, а также в волосах и ногтях.

Работающим в производстве мышьяксодержащих солей, на добыче и переработке мышьяковых руд и т. п. полагается леч.-проф, питание (см. Питание лечебное), ежедневный прием 150 мг аскорбиновой к-ты, молоко (установлено, что молоко повышает выделение М. из организма и способствует лучшей его переносимости). Рацион работающих с М. должен быть обогащен белками, метионином и холином.

Предельно допустимая концентрация мышьякового и мышьяковистого ангидридов в воздухе — 0,1 мг/м³, арсената свинца — 0,15 мг/м³, мышьяковистого водорода — 0,1 мг/м³. При работе с радиоизотопами М. необходимо учитывать, что они относятся к радиоизотопам средней токсичности.

Минимально значимая активность на рабочем месте, пе требующая регистрации или получения разрешения органов Государственного сан. надзора, составляет не более 10 мккюри.

Определение в воздухе мышьяксодержащих соединений заключается в минерализации пробы сильными к-тами, окислении находящегося в пробе М. до мышьяковой к-ты, переводе ее в мышьяково-молибденовый комплекс и определении интенсивности его окраски колориметрированием. Соединения As (III) окисляют до As (V) и определяют таким же методом, чувствительность к-рого равна 0,5 мг As в анализируемом объеме. Используют также цветную реакцию М. с диэтил дитиокарбаматом серебра.

Патологическая анатомия отравлений мышьяком и мышьяк в судебно-медицинском отношении

Патологоанатомическая картина острых отравлений М. зависит от хим. свойств соединений М. и путей проникновения яда в организм (пероральный, ингаляционный, чрескожный).

При отравлениях арсенитами и арсенатами пероральный путем в течение первых часов отмечаются отек и полнокровие слизистой оболочки рта, глотки, пищевода, желудка и кишечника, очаговые кровоизлияния, поверхностные некрозы слизистой оболочки кишок, иногда их изъязвление, набухание и увеличение лимф, фолликулов (пейеровых бляшек) и лимф, узлов брыжейки, на слизистых оболочках обнаруживаются частицы яда. В тяжелых случаях патоморфол, картина в кишечнике напоминает изменения при холере.