Марганец (Mn) является одним из самых распространенных элементов в земной коре. Он содержится в почвах, отложениях, горных породах, воде и биологических материалах. Не менее сотни минералов содержат марганец. Оксиды, карбонаты и силикаты являются наиболее важными среди марганецсодержащих минералов. Диоксид марганца (MnO2) является наиболее стабильным оксидом и встречается в природе в осадочных отложениях в виде пиролюзита, марганец образует различные металлоорганические соединения.
Предельно допустимая концентрация (ПДК) марганца в воздухе рабочей зоны 0,6 мг/м3. Марганец относится к веществам второго класса опасности.
Марганец используется в производстве стали в качестве реагента для восстановления кислорода и серы и в качестве легирующей добавки для специальных сталей, алюминия и меди. Он используется в химической промышленности в качестве окислителя и для производства перманганата калия и других марганцевых химикатов. Марганец используется для покрытия электродов в сварочных стержнях и для камнедробилок, железнодорожных стрелок и переездов. Он также находит применение в керамической, спичечной, стекольной и красильной промышленности.
Несколько солей марганца используются в удобрениях и в качестве осушителей льняного масла. Они также используются для отбеливания стекла и текстиля и для дубления кожи, также в качестве присадки к топливу, ингибитора дыма и в качестве антидетонационной присадки к бензину. Также в качестве источников отмечаются загрязненная питьевая вода, топливная добавка MMT (метилциклопентадиенил трикарбонил марганца), которая при работе двигателя частично превращается в фосфаты марганца и сульфат марганца и поступает в атмосферу, и пестицид манеб.
Некоторые кустарно изготовленные наркотики содержат марганец (в связи с использованием для их приготовления перманганата калия), накопление которого приводит в конечном итоге к тому, что в отечественной литературе именуют «марганцевой энцефалопатией». В странах бывшего СССР это катинон и меткатинон, кетоновые аналоги амфетамина и метамфетамина, получаемые кустарным окислением фенилпропаноламина (катинон) и соответственно эфедрина/псевдоэфедрина (меткатинон) перманганатом калия. На западе в этой роли выступает «Базука», изготавливаемая из кокаина с использованием карбоната марганца.
Токсические эффекты марганца чаще всего связаны с воздействием профессиональных факторов: вдыхание пыли и паров, содержащих марганец, который применяется в производстве, резке и сварке стали, сухих батареек, строительных материалов, красок, керамики и свободном от свинца бензине. Производственные отравления марганцем случаются в горной, металлургической, химической и металлообрабатывающей промышленности при добыче и переработке марганцевых руд, при производстве марганцевых сплавов, сухих аккумуляторов, при сварке с использованием марганецсодержащих материалов, последнее наиболее часто применяется на нашей территории.
Проведение сварочных работ невозможно без загрязнения воздушной среды рабочего пространства парами сварочного аэрозоля. В его состав входят газы и оксиды различных металлов, оказывающие пагубное воздействие на окружающую среду и человеческий организм. К наиболее вредным пылевым выделениям относятся оксиды марганца.
Оксиды марганца появляются в процессе проведения электродуговой сварки и наплавки сталей, в составе которых имеется марганец. Также оксид марганца может испаряться в воздушную среду и в том случае, если сами работы выполняются при помощи каких-либо марганецсодержащих электродов и флюсов. Попадание оксидов марганца в лёгкие человека приводит к острым и хроническим отравлениям, поражениям ЦНС, печени и легких. Доза, приводящая к отравлению марганцем, составляет 40 мг в день, появляется снижение аппетита, угнетение роста, нарушение метаболизма железа и функционирования мозга.
Избыток Mn в организме
Отрицательное влияние марганца в первую очередь сказывается на функционировании центральной нервной системы. Головной мозг наиболее чувствителен к избыточному накоплению марганца, поэтому уже на начальных стадиях отмечается замедленная реакция, раздражительность, перемены настроения, компульсии.
Марганец забивает канальцы нервных клеток, снижается проводимость нервного импульса, как следствие повышается утомляемость, сонливость, снижается быстрота реакции, работоспособность, ухудшается память, появляются головокружение, депрессивные, подавленные состояния, невротические синдромы, гипотиреоз, рахит. Постепенно, за месяцы и годы экспозиции к марганцу, развиваются неврологические симптомы, характерные для болезни Паркинсона, связанные с дегенеративными изменениями в центральной нервной системе, при этом иногда ставится ошибочный диагноз «болезнь Паркинсона». Хроническое отравление марганцем встречается у литейщиков, сварщиков, минёров, рабочих производств лекарственных препаратов, керамики, стекла, лака, пищевых добавок. Считается, что изменения метаболизма марганца могут вносить свой вклад в симптомы развивающейся энцефалопатии при тяжёлых поражениях печени вследствие нарушения его экскреции с желчью. Нейротоксичность марганца не до конца объяснена. Есть данные, говорящие о взаимодействии марганца с железом, цинком, алюминием, и медью. На основании ряда работ, нарушение метаболизма железа считается возможным механизмом повреждения нервной системы.
Марганец является политропным ядом, который оказывает вредное воздействие на работу легких, сердечно-сосудистой системы, может вызвать аллергический или мутагенный эффект. Марганец может нарушать работу печени, однако эксперименты показывают, что порог токсичности очень высок. С другой стороны, более 95 % марганца выводится из организма с желчью, и любое повреждение печени может замедлить детоксикацию, повышая концентрацию марганца в плазме крови. очень тяжело диагностировать отравление марганцем очень тяжело диагностировать, т.к. симптомы очень общие и присущи многим заболеваниям, чаще же всего человек просто не обращает на них внимания. Отравление марганцем в конечном итоге становится хроническим. Однако, если заболевание диагностировано еще на ранних стадиях и больной выведен из-под воздействия, течение может быть обратным. Однажды установившись, оно становится прогрессирующим и необратимым, даже после прекращения воздействия. Нервные расстройства не имеют тенденции к регрессу и могут сопровождаться деформацией суставов. Хотя тяжесть некоторых симптомов может уменьшиться, походка остается необратимой.
Хроническое отравление марганцем (манганизм)
Хроническое отравление марганцем может протекать как в нервной, так и в легочной форме. При поражении нервной системы можно выделить три фазы. В начальный период диагностика может быть затруднена. Однако ранняя диагностика имеет решающее значение, поскольку прекращение воздействия, по-видимому, эффективно останавливает течение болезни. Симптомы включают безразличие и апатию, сонливость, потерю аппетита, головную боль, головокружение и астению. Могут быть приступы возбудимости, трудности при ходьбе и координации, судороги и боли в спине. Эти симптомы могут присутствовать в различной степени и проявляться как вместе, так и изолированно. Они отмечают начало болезни.
Промежуточная стадия характеризуется появлением объективных симптомов. Сначала голос становится монотонным и переходит в шепот, речь медленная и нерегулярная, возможно, с заиканием. Бывают неподвижные и веселые или ошеломленные и пустые лица, что может быть связано с повышением тонуса лицевых мышц. Больной может резко расхохотаться или (реже) расплакаться. Хотя способности сильно ослаблены, жертва, кажется, находится в постоянном состоянии эйфории. Жесты медленные и неуклюжие, походка нормальная, но могут быть размахивающие движения руками. Больной не может бегать и с трудом может ходить назад, иногда с ретропульсией. Может развиться невозможность выполнения быстрых чередующихся движений (адиадохокинез), но при неврологическом обследовании изменений не обнаруживается, за исключением, в некоторых случаях, усиления пателлярных рефлексов.
В течение нескольких месяцев состояние больного заметно ухудшается, а различные расстройства, особенно нарушения походки, неуклонно нарастают. Самым ранним и наиболее очевидным симптомом в этой фазе является мышечная ригидность, постоянная, но различной степени, которая приводит к очень характерной походке (медленной, спазматической и неустойчивой), когда пациент переносит свой вес на плюсну и производит движения, описанные по-разному. как «петушиная походка» или «куриная походка». Больной совершенно не может идти назад и, если он попытается это сделать, упадет; равновесие с трудом сохраняется, даже при попытке встать на обе ноги вместе. Больной может лишь медленно повернуться. Может быть тремор, часто нижних конечностей, даже генерализованный.
Сухожильные рефлексы, редко нормальные, становятся преувеличенными. Иногда отмечаются вазомоторные расстройства с резкой потливостью, бледностью или покраснением лица; иногда бывает цианоз конечностей. Сенсорные функции остаются сохранными. Ум пациента может работать очень медленно; почерк становится неправильным, некоторые слова неразборчивы. Возможны изменения частоты пульса. Это стадия, на которой болезнь становится прогрессирующей и необратимой.
Легочная форма. Сообщения о «марганцевом пневмокониозе» были оспорены ввиду высокого содержания кремнезема в породе на месте воздействия; также была описана марганцевая пневмония. Также существуют разногласия по поводу корреляции между пневмонией и воздействием марганца, если только марганец не действует как отягчающий фактор. Ввиду эпидемического характера и степени тяжести заболевание может представлять собой нетипичную вирусную пневмопатию. Эти марганцевые пневмонии хорошо реагируют на антибиотики.
Всасывание, распределение и выведение
В профессиональных ситуациях марганец в основном всасывается при вдыхании. Двуокись марганца и другие соединения марганца, образующиеся как летучие побочные продукты рафинирования металлов, практически нерастворимы в воде. Таким образом, только частицы, достаточно мелкие, чтобы достичь альвеол, в конечном итоге всасываются в кровь. Крупные вдыхаемые частицы могут быть выведены из дыхательных путей и проглочены. Марганец также может попасть в желудочно-кишечный тракт с загрязненной пищей и водой. На скорость всасывания может влиять уровень марганца и железа в рационе, тип соединения марганца, дефицит железа и возраст. Однако риск интоксикации этим путем невелик. Абсорбция марганца через кожу незначительна.
После вдыхания или после парентерального и перорального воздействия поглощенный марганец быстро выводится из крови и распределяется в основном в печени. Кинетические модели клиренса крови и поглощения марганца печенью сходны, что указывает на то, что эти два пула марганца быстро приходят в равновесие. Избыток металла может распределяться в другие ткани, такие как почки, тонкий кишечник, железы внутренней секреции и кости. Марганец преимущественно накапливается в тканях, богатых митохондриями. Он также проникает через гематоэнцефалический барьер и плаценту. Более высокие концентрации марганца также связаны с пигментированными частями тела, включая сетчатку, пигментированную конъюнктиву и темную кожу. Темные волосы также накапливают марганец. Подсчитано, что общая нагрузка организма марганцем составляет от 10 до 20 мг для мужчины весом 70 кг. Биологический период полураспада марганца составляет от 36 до 41 дня, но для марганца, изолированного в головном мозге, период полураспада значительно больше. В крови марганец связывается с белками. Отток желчи является основным путем выведения марганца.
Экспозиция
Учитывая зависимость мест осаждения и степени растворимости от размера частиц, опасный эффект воздействия тесно связан с гранулометрическим составом марганцевого аэрозоля. Имеются также данные о том, что аэрозоли, образующиеся при конденсации, могут быть более вредными, чем образующиеся при распаде, что опять-таки может быть связано с различием в гранулометрическом составе. Токсичность различных соединений марганца, по-видимому, зависит от типа присутствующего иона марганца и степени окисления марганца. Чем менее окислено соединение, тем выше токсичность.
Меры безопасности и охраны здоровья
Профилактика отравления марганцем заключается прежде всего в подавлении марганцевой пыли и аэрозолей. В шахтах сухое бурение всегда следует заменять мокрым бурением. Дробеструйную стрельбу следует проводить после смены, чтобы можно было хорошо проветрить выработку перед началом следующей смены. Также важна хорошая общая вентиляция у источника. Средства защиты органов дыхания для авиакомпаний, а также автономные респираторы должны использоваться в определенных ситуациях, чтобы избежать чрезмерного кратковременного воздействия.
Необходим высокий уровень личной гигиены, а личная чистота и соответствующие санитарно-гигиенические условия, одежда и время должны быть обеспечены, чтобы можно было осуществить обязательное принятие душа после работы, смену одежды и запрет на прием пищи на рабочем месте. Курение на работе также должно быть запрещено.
Работникам с психическими или неврологическими расстройствами не рекомендуется привлекать к работам, связанным с воздействием марганца. Состояния дефицита питательных веществ могут предрасполагать к анемии и, таким образом, повышать восприимчивость к марганцу. Поэтому рабочие, страдающие такими недостатками, должны находиться под строгим наблюдением. В состоянии анемии субъекты должны избегать воздействия марганца. То же самое относится и к тем, кто страдает поражением органов выделения или хронической обструктивной болезнью легких. Исследование показало, что длительное воздействие марганца может способствовать развитию хронической обструктивной болезни легких, особенно если воздействие сочетается с курением. С другой стороны, пораженные легкие могут быть более восприимчивы к потенциальному острому воздействию марганцевых аэрозолей.
При периодических медицинских осмотрах работник должен быть обследован на наличие симптомов, которые могут быть связаны с субклинической стадией отравления марганцем. Кроме того, рабочий должен пройти клиническое обследование, в частности, с целью выявления ранних психомоторных изменений и неврологических симптомов. Субъективные симптомы и ненормальное поведение часто могут быть единственными ранними признаками ухудшения здоровья. Марганец можно измерить в крови, моче, стуле и волосах. Оценка степени воздействия марганца по концентрации марганца в моче и крови не имеет большого значения.
Лица с признаками марганцевой интоксикации должны быть удалены из зоны воздействия. Если рабочий выводится из зоны вскоре после появления симптомов и признаков (до стадии полного развития манганизма), многие симптомы и признаки исчезают. Однако могут быть некоторые остаточные нарушения, особенно речи и походки.
Из всего вышесказанного необходимо сделать серьёзный вывод о настоятельной необходимости использования механической вытяжной вентиляции и средств защиты дыхательных путей, а так же периодически проходить профилактические медосмотры и процедуры по улучшению здоровья.
Специалисты лаборатории санитарно-химических и токсикологических методов исследования ГУ «Жодинский ГЦГЭ» производят отбор проб и определение концентрации вредных химических веществ в воздухе рабочей зоны, в том числе марганца, согласно действующей области аккредитации при осуществлении госсаннадзора, а также в рамках производственного лабораторного контроля и для аттестации рабочих мест по заявкам организаций согласно Прейскуранта цен.
Врач-лаборант (заведующий лабораторным отделом) Рабкевич Д.П. 28.08.2023
