Алюминоз легких

«Алюминиевое легкое», или алюминоз легких, — профессиональное заболевание, развивающееся в результате вдыхания алю­миниевого дыма или алюминиевой пыли с высокой концентраци­ей частиц металла диаметром менее 5 мкм.

Алюминоз относится к группе так называемых металлокоиозов. Многие виды металлической пыли могут вызывать развитие пневмокониотического процесса. В то же время следует отме­тить что металлокониозы встречаются сравнительно редко, так как в производственных условиях пыль металлов обычно содер­жит различные примеси, в том числе и Si0₂.

Так называемые чистые металлокониозы характеризуются преимущественно медленным развитием и отсутствием тенден­ции к прогрессированию легочного фиброза. Из металлокониозов наиболее распространены сидероз и алюминоз.

Прежде чем переходить к характеристике алюминоза, необхо­димо упомянуть об алюминии как о химическом элементе.

Алюминий (лат. Aluminium) A1, химический элемент III груп­пы Периодической системы Менделеева; атомный номер 13, атом­ная масса 26,9815; серебристо-белый легкий металл. Состоит из одного стабильного изотопа 27А1.

Историческая справка

Название алюминия происходит от латинского alumen — так еще за 500 лет до н. э. назывались алюминиевые квасцы, которые применялись как протрава при крашении тканей и для дубления кожи. Датский ученый X. К. Эрстед в 1825 г., действуя амальга­мой калия на безводный А1С,₃ и затем отгоняя ртуть, получил от­носительно чистый алюминий. Первый промышленный способ производства данного металла предложил в 1854 г. французский химик А. Э. Сент-Клер Девиль. Способ заключался в восстанов­лении двойного хлорида алюминия и натрия Na₃AlCl₆ металли­ческим натрием. Похожий по цвету на серебро, алюминий на пер­вых порах ценился очень дорого. С 1855 по 1890 гг. было получено всего 200 т металла. Современный способ получения алюминия электролизом криолит-глиноземного расплава разра­ботан в 1886 г. одновременно и независимо друг от друга Ч. Хол­лом в США и П. Эру во Франции.

Общие сведения об алюминии. Физические и химические свойства. Алюминий сочетает весьма ценный комплекс свойств: малую плотность, высокие тепло- и электропроводимость, высокую плас­тичность и хорошую коррозионную стойкость. Он легко поддает­ся ковке, штамповке, прокатке, волочению. Хорошо сваривается газовой, контактной и другими видами сварки. Алюми­ний хорошо полируется, анодируется и обладает высокой отражательной способностью, близкой к серебру (он отражает до 90% па­дающей световой энергии).

Обладая большим сродством к кислороду, на воздухе он покры­вается тонкой, но очень прочной пленкой окиси А1₂0₃, защищаю­щей металл от дальнейшего окисления и обусловливающей его вы­сокие антикоррозионные свойства. Прочность окисной пленки и защитное действие ее сильно убывают в присутствии примесей ртути, натрия, магния, меди и др. Алюминий стоек к действию атмосферной коррозии, морской и пресной воды, практически не взаимодействует с концентрированной или сильно разбавленной азотной кислотой, с органическими кислотами, пищевыми продук­тами.

Получение. В промышленности алюминий получают электролизом глинозема Аl₂О₃, растворенного в расплавленном криолите Na₃AlF₆ при температуре около 950 °С. Используются электролизеры 3 основ­ных конструкций:

1) электролизеры с непрерывными самообжигающимися анода­ми и боковым подводом тока;

2) то же, но с верхним подводом тока;

3)электролизеры с обожженными анодами. Электролитная ванна представляет собой железный кожух, футерованный внутри тепло- и электроизолирующим материалом (огнеупорным кирпичом) и выложенный угольными плитами и блоками. Рабочий объем заполняется расплавленным электро­литом, состоящим из 6—8% глинозема и 94—92% криолита (обычно с добавкой A1F₆ и около 5—6% смеси фторидов калия и магния). Катодом служит подина ванны, анодом — погружен­ные в электролит угольные обожженные блоки или же набивные самообжигающиеся электроды. При прохождении тока на катоде выделяется расплавленный алюминий, который накапливается на подине, а на аноде — кислород, образующий с угольным анодом СО и СО₂. К глинозему (основному расходуемому материалу) предъявляются высокие требования по чистоте и размерам частиц. Присутствие в нем окислов более электроположительных элементов, чем алюминий, ведет к загрязнению металла. При до­статочном содержании глинозема ванна работает нормально при электрическом напряжении порядка 4—4,5 В. Ванны присоединя­ют к источнику постоянного тока последовательно (сериями из 150—160 ванн). Современные электролизеры работают при силе тока до 150 кА. Из ванн алюминий извлекают обычно с помощью вакуум-ковша. Расплавленный металл чистотой 99,7% разливают в формы.

При электролитическом производстве алюминия возможны поражения электрическим током, высокой температурой и вредными газами. Для предотвращения несчастных случаев ванны на­дежно изолируют, рабочие пользуются сухими валенками, соответствующей спецодеждой. Здоровая атмосфера поддерживается эффективной вентиляцией. При постоянном вдыхании пыли металлического алюминия и его окиси может возникнуть так называемый алюминоз легких. У рабочих, занятых в производстве алюминия, часто встречаются катары верхних дыхательных путей, риниты, фарингиты, ларингиты).

Применение. Сочетание физических, механических и химических свойств алюминия определяет его широкое применение практически во всех областях техники, особенно в виде его сплавов с другими ме­таллами. В электротехнике алюминий успешно заменяет медь особенно в производстве массивных проводников, например в воздушных линиях, высоковольтных кабелях, шинах распреде­лительных устройств, трансформаторах. Сверхчистый алюминий используют в производстве электрических конденсаторов и вы­прямителей, действие которых основано на способности окисной пленки алюминия пропускать электрический ток только в одном направлении. Сверхчистый металл, очищенный зонной плавкой, применяется для синтеза полупроводниковых соединений, при­меняемых для производства полупроводниковых приборов. Чис­тый алюминий используют в производстве разного рода зеркал отражателей, для предохранения металлических поверхностей от действия атмосферной коррозии (лакированием, применением алюминиевой краски). Обладая относительно низким сечением поглощения нейтронов, алюминий применяется как конструк­ционный материал в ядерных реакторах.

В алюминиевых резервуарах большой емкости хранят и транс­портируют жидкие газы (метан, кислород, водород и т. д.), азот­ную и уксусную кислоты, чистую воду, перекись водорода и пи­щевые масла. Алюминий широко применяют в оборудовании и аппаратах пищевой промышленности, для упаковки пищевых продуктов (в виде фольги), для производства разного рода быто­вых изделий. Резко возросло его потребление для отделки зданий, архитектурных, транспортных и спортивных сооружений.

В металлургии алюминий (помимо сплавов на его основе) — одна из самых распространенных легирующих добавок в сплавах на основе Си, Mg, Ti, Ni, Zn и Fe. Применяют также для раскисле­ния стали перед заливкой ее в форму, а также в процессах полу­чения некоторых металлов методом алюминотермии. На основе алюминия методом порошковой металлургии создан САП (спе­ченный алюминиевый порошок), обладающий при температурах выше 300 °С большой жаропрочностью.

Данный металл используют в производстве взрывчатых веществ (аммонала, алюмотола). Производство и потребление алюминия не­прерывно растут, значительно опережая по темпам роста производ­ство стали, меди, свинца, цинка. Алюминий широко используют в виде сплавов с другими металлами. Хлорид алюминия используют в крекинге нефти и в производстве резины. Он «дымит» на воздухе с образованием соляной кислоты; при соединении с водой про­исходит взрыв, следовательно, сосуды, в которых его хранят, долж­ны быть плотно закрыты и защищены от влаги. Соединения алюминия со щелочами используют в качестве катализаторов при производстве полиэтилена низкого давления. Они горючи, способ­ны к самовозгоранию и токсичны, очень легко взаимодействуют с воздухом, влагой и соединениями, содержащими активный водо­род, поэтому должны храниться под слоем инертного газа. Оксид алюминия используют в качестве сырья для плавильных печей, аб­разивов, огнеупорной керамики и катализаторов.

Контакт с оксидами алюминия высоких концентраций (100 мг/м³) может привести к изменениям в легких. Мелкая пыль алюминия взрывоопасна: для пыли с размером частиц 0,14 мкм нижний пре­дел взрываемости 40—50 г/м³, при контакте с раскаленной по­верхностью — 7 г/м³.

Алюминий в организме. Алюминий входит в состав тканей животных и растений; в ор­ганах млекопитающих животных обнаружено от 10—3 до 10—5% (на сырое вещество). Алюминий накапливается в печени, подже­лудочной и щитовидной железах. В растительных продуктах его содержание колеблется от 4 мг на 1 кг сухого вещества (в карто­феле) до 46 мг (в желтой репе), в продуктах животного происхож­дения — от 4 (в меде) до 72 мг на 1 кг сухого вещества (в говяди­не). В суточном рационе человека содержание алюминия достигает 35—40 мг.

Алюминий — это дитя цивилизации и прогресса. Только в се­редине XX в. появились технические возможности для массового производства «заменителя серебра». Чудо-металл обеспечивает нас самолетами и электропроводкой, дешевой кухонной утварью и бытовой техникой, а взамен забирает наше здоровье.

Алюминоз наблюдается преимущественно у лиц, работающих с порошкообразным алюминием, который используется в пиро­технике и для изготовления краски, а также у рабочих электро­лизных цехов по получению алюминия из бокситов. Особенно тя­желые отравления алюминием стали наблюдаться у рабочих при его широком применении в самолетостроении.

В патоморфологической картине алюминоза отмечается разви­тие в легких межуточного склероза с разрастанием соединитель­ной ткани в межальвеолярных перегородках, вокруг сосудов и бронхов. В просветах альвеол содержатся пылевые клетки скоп­ления алюминия. Местами встречаются бронхоэктазы, мелко- и крупноочаговая эмфизема. Бифуркационные лимфатические уз­лы увеличены и уплотнены вследствие развития фиброзной ткани.

Клиническая картина. Клиническая картина алюминоза характеризуется довольно выраженной симптоматикой. Уже в начальных стадиях заболева­ния могут появляться жалобы на одышку, боли в грудной клетке, кашель, общую слабость, возможны потеря аппетита, иногда боли в желудке, тошнота, запоры, «рвущие» боли во всем теле, дерма­тит. При объективном обследовании обнаруживаются признаки хронического бронхита и эмфиземы легких. По мере прогрессирования пневмокониотического процесса указанные изменения на­растают, появляются признаки дыхательной недостаточности. В анализах крови — увеличение количества лимфоцитов и эозинофилов.

Диагностика. При проведении рентгенологического обследования на обзор­ных рентгенограммах легких выявляются усиление и деформация легочного рисунка, на фоне которого видны многочисленные узелковоподобные образования размерами около 3 мм, округлой формы с четкими контурами. Эти узелки рассеяны на фоне дефор­мированного легочного рисунка и сопровождаются симметричны­ми изменениями структуры корней легких. Анализ рентгенограмм больных алюминозом показывает, что по истечении 10—15 лет ра­боты в контакте с алюминиевой пылью у рабочих могут развиться вления пневмокониоза I и II стадии. Рентгенологическая картина пои алюминозе представляет интерес в том отношении, что пыле­вые частицы алюминия, как известно, очень слабоконтрастны для пентгеновских лучей, а, следовательно, узелковые и другие пато­логические тенеобразования в легких в данном случае обусловле­ны не самой пылью, а фиброзом легких.

Лечение. Основные принципы лечения и экспертизы временной нетру­доспособности при алюминозе те же, что и при силикозе.

Профилактика. Таким образом, при работе с порошкообразным алюминием необходимо использование индивидуальных средств защиты различных респираторов, защитных очков, пылезащитной одежды.