toksik gazların sağlığa etkileri ve korunma önlemleri
Transkript
toksik gazların sağlığa etkileri ve korunma önlemleri
TOKSİK GAZLARIN SAĞLIĞA ETKİLERİ VE KORUNMA ÖNLEMLERİ Dr. Ö. Faruk TEKBAŞ Dr. Songül A. VAİZOĞLU Toksik gaz nedeniyle oluşan zehirlenmeler (boğulma), dokuların yetersiz oksijenlenmesi sonucu oluşan bir olaydır. Eğer yetersiz oksijen solunuyorsa veya hücreler oksijene ulaşamıyorlarsa oksijen açlığı oluşabilir. Buna göre boğucu etki gösteren maddeler basit boğucular ve kimyasal boğucular olmak üzere ikiye ayrılır. Basit boğucular bir ortamdaki oksijenin yerini alarak yetersiz doku oksijenlenmesine neden olurlar. Şöyle ki, basit bir boğucunun yüksek yoğunlukta bulunması ortamdaki oksijen yoğunluğunu düşürür. Oksijen yoğunluğu bazı düzeylerin altına düştüğünde kendini klinik etkilerle göstermeye başlar. Tablo 1'de oksijen düzeyine göre klinik etkiler gösterilmiştir. Basit boğucular; genellikle fizyolojik olarak tesirsiz ("inert") olan CO2, Metan, Etan, Argon ve Nitrojen gibi maddelerdir. Boğucu gazların mortalite ve morbiditesi bilinmemektedir. Ancak boğucu gazlardan mesleksel nedenli ölümler çok yaygın değildir. Mesleksel nedenli ölümlerin yaygın olmaması bu durumun önemli bir toplum sağlığı sorunu olmadığını göstermez. Çünkü oksijen düzeyi düşük ortamlar ve toksik gazların bulunduğu ortamların sayısının halihazırda rapor edilenlerden daha fazla olduğu bilinmektedir Bu ölümler genellikle mesleki etkilenim sonucu değil kaza sonucu oluşan ölümlerdir. Genellikle deneyimsiz oldukları ve/veya toksik maddelerle daha çok karşılaştıkları için kurbanların çoğu genç erkeklerdir. Toksik gazlarla ilgili olarak yukarda verilen sınıflamanın yanında özellikle kapalı ortamlardaki havanın kalitesini bozan ve canlılar üzerinde toksik etkilere neden olan kirletici gazların başka sınıflamaları da vardır. Bunlardan biri toksik gazların sağlığı etkileme mekanizmalarına göre yapılan aşağıdaki sınıflamadır. Kapalı Ortamlardaki Hava Kalitesini Bozan ve Sağlık Etkilerine Neden Olan Kirletici Gazların Sınıflaması (Rosenau 464): 1. Asfiksan (Boğucu) Gazlar: 2. Oksidan Gazlar Karbon dioksit Karbonmonoksit Karbon sülfür Hidrojen sülfür Metan (CH4) 3. İrritan Gazlar: (CO2) Ozon (O3) Azot oksit (NO) Sülfür di oksit (SO2) (CO) Azot di oksit (NO2) Amonyak (NH3) (CS2) Formaldehit Asetaldehit (H2S) Acrolein Hidrojen Florür (HF) Bu sınıflamada bulunan gazların düzeyinin yüksek olması kirliliğin doğrudan belirtisi olmakla beraber; birden fazla gazın aşırı olmayan yüksekliği de aşırı hava kirliliği olarak algılanmalıdır. Bu kirleticilerin havadaki yoğunluğunu etkileyen faktörler şunlardır (Tarcher 535): 1. 2. 3. 4. Emisyon hızı (Gazların havaya salınım hızı) Ortamın havalandırma hızı ve etkinliği Kirletici maddenin bir başka hava kaynaklı kirletici ile etkileşime girme hızı (Dönüşüm hızı) Kirleticinin doğal süreç içindeki davranışı Kimyasal veya toksik bir madde (CO, Siyanid, Akrilonitril veya H2S) hücre metabolizmasına zarar vererek etki gösterir ve hücrelerde oksijen açlığına neden olur. H2S, CO, Hidrojen siyanid gibi toksik boğucular birçok değişik mekanizma ile etki ederler. Bu etki mekanizmaları aşağıda tartışılmıştır. TOKSİK ETKİ MEKANİZMALARI Boğucu gazların mortalite ve morbiditesi bilinmemek-tedir. Bir grup araştırıcı "Occupational Safety and Health Association" (OSHA) verilerini kullanarak üç yıl içinde görülen mesleksel nedenli 423 ölüm olayını incelemiştir. OSHA'nın bu kayıtları problemin büyüklüğünü tahmin etmemize yarayan önemli kayıtlardan biridir. Bu kayıtlara göre, asfiksinin en önemli nedenleri; maden ocaklarındaki kazalar sonucu göçük altında kalma ve hububatlar gibi taneli besinlerin tıkayıcı etkisiyle kişilerin boğulmasıdır. Yukarda söz edilen verilere göre; 423 ölümün 223'ü (%53) bu kategorilerden birinde yer alır. 1984-1986 arasındaki veriler incelendiğinde 423 ölümün %15'i basit boğucu gaz sınıfındaki gazlarla boğulmalar yani ortamdaki oksijenin azalmasına bağlı ölümlerdir. Üretim sektörü, petrol ve gaz endüstrilerindeki kazalar ve inşaat sektöründeki kazalar gazlarla boğulmalarda daha çok ölümle sonuçlanan iş kollarıdır. Ancak bu sektörlerdeki ölüm nedenleri çok çeşitlidir ve kazayla boğulmalar da görülebilir. Tarım çalışanları ve itfaiyeciler gibi acil yardım ünitelerinde çalışan kişiler de risk altındadırlar. Basit boğucu gazlara bağlı ölümler "sınırlı bir alana" girilmesiyle oluşan boğulmalardır. "Sınırlı bir alan" tanımı "National Institute of Occupational Health and Safety" (NIOHS) tarafından belirli bir giriş ve çıkışı olan alanlar için kullanılan ve kapalı alanları ifade eden bir tanımdır. Kapalı ortamlarda oksijen yoğunluğu diğer gazların hacminin artması nedeniyle azalabilir. Özellikle havalandırmanın yeterli olmadığı ortamlarda toksik gazların konsantrasyonu artabilir. Eğer bu ortamda çalışanlar önlem almazlarsa ölüm riski ile karşı karşıya kalırlar. Acil yardım ekipleri ve koruyucu ekipmanlar bu ortamlarda ölümlü kazaları azaltan en önemli faktörlerdir. BASİT BOĞUCU GAZLAR Oda sıcaklığında, deniz seviyesinde solunulan havanın %21'i oksijendir. Sınıflandırmada basit boğucu gazlar olarak tanımladığımız gazlar, biyolojik olarak tesirsiz ("inert") gazlardır. Bu gazlar; Argon, Nitrojen, Hidrojen, Helyum, Metan, Etan, Karbondioksittir. Normal hava içeriğinde bulunabilirler ancak belirli bir yoğunluğun üzerine çıktıklarında havadaki oksijen hacmi azalır. Bu durumda solunulan havadaki oksijen miktarı azalmış olur. Havada azalan oksijen, alveollerdeki kısmi oksijen basıncını azaltır ve dokulara yetersiz oksijen gitmesine neden olur. Oksijenden zayıf bir atmosferin klinik etkilerinin bir çoğu Merkezi Sinir Sistemi üzerindeki etkilerle başlar. Tablo 1'de azalan oksijenin sağlığı etkilediği durumlarda oluşan belirtiler verilmiştir. Boğucu gazların sağlık etkileri havadaki oksijen konsantrasyonunun düşmesi yanında başka kolaylaştırıcı faktörlerden de etkilenir. Örneğin, işyerlerindeki havalandırma gibi çevresel koşullar, koruyucu ekipmanların kullanılmaması veya uygun olmaması, etkilenen kişilerin sağlık durumunun kötü olması, etkilenim süresinin uzun olması ve iş temposunun ve yükünün ağır olması; etkilenme süresini kısaltan, belirtilerin oluşmasını hızlandıran/artıran faktörlerdir. Bütün bu faktörler, dokulara ulaşabilen oksijen miktarını azaltırlar veya alınan havadaki oksijen tarafından karşılanamayan bir oksijen gereksinimi söz konusudur. Tablo 1'de görüldüğü gibi %16-21 arasındaki oksijen konsantrasyonu klinik olarak problem yaratacak bir düzey değildir. Ancak, doku oksijen gereksiniminin arttığı; egzersiz, ağır çalışma temposu ve ağır iş yükü gibi durumlarda bu doğru değildir. Artan irtifa ve hava sıcaklığı gibi çevresel faktörler de dokuların oksijen ihtiyacını belirleyen faktörlerdir. Bu nedenle OSHA standartlarına göre havadaki oksijen konsantrasyonunun %19 olması minimum düzey olarak kabul edilmiştir. Havadaki oksijen miktarı %19'un altına düştüğünde söz edilen koşulların varlığında klinik olarak sorun çıkabilecek düzeye inilmiş demektir. KİMYASAL BOĞUCULAR Bu gazlar hücresel oksijen kullanımını kimyasal olarak etkilerler yani biyolojik olarak etkin maddelerdir. Oksijenle yarışma halindedirler. Basit gazlarda söz edilen; gazın yoğunluğu, etkilenim süresi ve havalandırmanın yetersizliği, koruyucu ekipmanların uygun olmayan kullanımı, bireysel sağlık düzeyinin kötü olması gibi kolaylaştırıcı faktörler bu grup gazlar için de geçerlidir. Bunun yanında birden fazla boğucu gazın aynı anda ortamda bulunması etkilenim şiddetini artırıp süreyi kısaltacaktır. Örneğin itfaiyeciler yangın ortamında plastiklerin erimesi sonucu karbonmonoksit ve hidrojen siyanüre maruz kalabilirler. Karbonmonoksit (CO) OSHA standartlarına göre 50 ppm (8 saat), NIOHS standartlarına göre 35 ppm (10 saat) yoğunluğunda karbonmonoksit ile etkilenim sağlık etkileri olan sınır değerlerdir. Karbonmonoksit renksiz, kokusuz ve tatsız bir gaz olup yetersiz yanma sonucu ve araba egzozlarından açığa çıkan kimyasal boğucular grubundan bir gazdır. Endüstriyel alanlarda CO etkilenimi çok sık görülür. Bunun yanında tarım alanları ve ticari kuruluşlarda da sıklıkla rastlanılır. CO etkileniminin sık karşılaşıldığı bazı iş kolları şunlardır: İtfaiyeciler, ağır vasıta operatörleri, trafik polisleri, kömür madeni işçileri, mutfak çalışanları, maden işçileri. ABD'de yılda 3500'den fazla ölümün CO zehirlenmesi nedeniyle meydana geldiği tahmin edilmektedir. Meslek nedenli etkilenimler dışındaki nedenler de buna dahildir. Bunun ötesinde bilinmelidir ki, sigara dumanı solunumuna atfedilen ölümlerin birçoğu CO nedenlidir. CO'in hemoglobine affinitesi oksijene göre 220 kat fazladır. Solunulan havadaki CO konsantrasyonu çok düşük bile olsa bu yüksek affinite nedeniyle önemli klinik sonuçlara neden olabilir. CO, oksijenin hemoglobinden ayrılmasına neden olur ve sonra oksijenin bağlanmasını engeller. İlaveten karboksihemoglobin (COHb) oluşturarak hemoglobinin dokulara oksijen taşıma işlevini bozar. Bu etkisinin yanında klinik olarak etkisi henüz kanıtlanmamakla birlikte sitokromoksidaz sistemini baskılayıcı (inhibitör) etkisi de vardır. CO etkileniminin klinik etkileri, karboksihemog-lobineminin derecesine bağlıdır. Bireysel aktivite durumu, etkilenim süresi ve solunulan havadaki CO konsantrasyonu da bu durumu etkileyen faktörlerdir. Volüm açısından solunulan hava %0,02 CO içeriyorsa birkaç saatlik etkilenim sonrasında (200 ppm) baş ağrısı, kulak çınlaması, egzersiz sırasında dispne, kendini kötü hissetme görülür. 800 ppm'de birkaç saat etkilenme sonrasında, frontal baş ağrısı, bulantı ve baş dönmesi görülür. 1600 ppm'de narkoz, koma ve ölüm meydana gelir. Tablo 1: Oksijen Eksikliğinin Fizyolojik Etkileri Solunulan havadaki oksijen konsantrasyonu (%) Klinik Etki 16-21 Asemptomatik 12-16 Taşipne, taşikardi, motor inkoordinasyon 10-14 Emosyonal düzensizlik, yorgunluk, zorlu dispne 6-10 Bulantı, kusma, letarji, bilinç bozulması <6 Bayılma, apne, asistoli Tablo 2'de kan COHb düzeyine göre klinik görünümler verilmiştir. Solunulan havadaki düşük CO konsantrasyonu bile Hemoglobine afinitesi fazla olduğu için önemlidir. Semptomlar ve kan COHb düzeyi arasında korelasyon vardır. Bu nedenle, zehirlenmenin şiddetine, COHb düzeyinin ölçülmesinden çok klinik görüntü ile karar verilir. Tablo 2: Solunulan Havadaki CO Konsantrasyonu ve Semptomlar Arasındaki İlişk Yoğunluk CO Konsantrasyonu % COHb Semptomlar Hafif 0,002 – 0,007 <20 Bulantı, tinnitus, efor sırasında dispne Orta 0,011-0,035 20-40 Yorgunluk, bilinç bulanıklığı Şiddetli >0,035 >40 Aritmiler, Ölüm COHb düzeyi sigara içenlerde %8 düzeyine kadar çıkabilir. Bu nedenle düşük konsantrasyonlarda CO'e sigara içmeyenlere göre daha duyarlıdırlar. Yüksek rakımda çalışmak veya ağır iş yükü ve temposu içinde bulunmak da CO'e maruziyeti etkiler, semptom ve bulgular daha hızlı gelişebilir. Bazı tartışmalı konulara rağmen hayvan deneyleri; CO etkileniminin koroner arter hastalığını alevlendirdiğini göstermektedir. Birçok olgu raporlarında ve hayvan deneyi verilerinde düşük düzeyde CO solumanın koroner hastalık semptomlarını teşvik ettiği görülmektedir. Hidrojen Sülfür (H2S) Aşağıda H2S'in sağlık yönünden zarar getirebilecek alt sınır değerleri verilmiştir. OSHA Standartlarına göre (PEL) : 20 ppm (üst sınır) NIOHS standartlarına göre (REL) : 10 ppm (10 dakikadan az olmak üzere) Yine OSHA standartlarına göre (PEL) : 50 ppm (10 dakikadan az olmak üzere) H2S özellikle madenci ve lağım çalışanlarını etkileyen endüstriyel kökenli bir tehlikedir. Bunun yanında özellikle petrol işleme ve rafine işlemleri sırasında maruz kalınan H2S'de 20. yüzyılda endüstriyel bir tehlike olarak karşımızda durmaktadır. Hidrojen sülfür renksiz, yoğun kötü kokulu bir gaz olup özellikle kirli suların arıtılması işlemleri sırasında, madencilik ve petrol arıtım işlemleri sırasında organik maddelerin anaerobik dekompozisyonu sonucu ortaya çıkan bir gazdır. Ayrıca birçok endüstriyel işlem sırasında yan ürün veya ara ürün olarak kullanılır.Kauçuk ve lastiklerin kükürtle sertleştirilmesi, kömür ve metal madenciliği, deri işlemeciliği, suni ipek imalatı, lağım arıtım işlemleri, maden suyu üretimi, petrol ve gaz endüstrisi sırasında meydana çıkan bir gazdır. H2S zehirlenmeleri, boğulmaları ve ölümlerinin yıllık insidansı hakkında güncel veriler yoktur. Bununla birlikte H2S ile yüksek doz etkilenim sonucu oluşan endüstriyel kazalar ve ölümler hakkında bazı vaka serisi raporları mevcuttur. Örneğin 1950'de Meksika'nın Poza Rica kentinde 320 kişi petrol rafinerisinden sızan H2S dumanı nedeniyle hastaneye yatırılmış ve 22 ölüm meydana gelmiştir. Litreratür taramalarında İngilizce literatürde 1960-1974 arasında 14 vaka raporuna rastlanmıştır. Dakikada 0.025 ppm'den daha az yoğunlukta H2S'e maruz kalmak (çürük yumurta kokusu benzeri koku ile) mukoz membranlar ve solunum yollarında irritasyon yapar. H2S yüksek konsantrasyonlarda hızla ölüme götüren bir etki yapar (Bkz. Tablo 3). Özel ve yoğun bir koku ile karakterize olmasına rağmen bu koku çalışanlar için tehlike durumunu gösteren bir uyarı özelliği taşımaz. Çünkü, H2S konsantrasyonu artıkça olfaktor hücreler yüksek doz H2S kokusuna karşı duyarsız olurlar. Kronik düşük doz (50-100 ppm) H2S etkilenimi (veya akut düşük doz H2S nedeniyle oluşan subakut intoksikasyon) gecikmiş pulmoner ödem ve ölümle sonuçlanır. Tablo 3. Hidrojen Sülfür Düzeyleri ve Klinik Etkileri Arasındaki Ilişki* H2S Konsantrasyonu (ppm) Klinik Etki 0.1-0.2 Koku eşiği 10-100 Göz ve üst solunum yollarında irritasyon > 200 Geç dönemde anozmi,pulmoner ödem > 500 Hiperpnea, apnea >1000 Solunum felci, ölüm * Ulusal Araştırma Konseyinin 1979 raporundan uyarlanmıştır edilmiştir. (Deng.1987) Hidrojen sülfürün boğucu özelliği sitokrom oksidaza bağlanması ve oksidatif fosforilasyonu engellemesi nedeniyledir. Bu durum derin metabolik asidoz ve aerobik metabolizmanın bozulması ile sonuçlanır. H2S ayrıca beyindeki solunum merkezi ve carotis cisimciği üzerinde doğrudan etkiye sahiptir. Başlangıçta solunumu uyarır ancak ardından solunumu baskılayarak apne ve ölüm meydana gelir. H2S havadan ağır bir gaz olup, çukurlar, kuyular, tanklar ve kapalı yerlerde birikme eğiliminde olan bir gazdır. Bu gerçek H2S nedenli boğulmaların oluşumu ve önlenmesi için faydalı bir kılavuzdur. Önleme Aslında uygun çevresel önlemler alınırsa toksik boğuculara maruziyet engellenebilir. Havalandırma yoluyla havadaki gazın seyreltilmesi, makinelerin uygun bakımını yapılması, borular, havalandırma ve egzoz sisteminin uygun olması gaz konsantrasyonlarının klinik etki gösterecek düzeyin altında tutulmasını sağlayabilecektir. Çünkü birçok kaza, ikaz sistemleri ve güvenlik programlarının olmamasından kaynaklanmaktadır. Örneğin, neredeyse her etkilenim eğer uygun çukur açma teknikleri kullanılırsa önlenebilir. Bir başka örnek; bütün sıkıcı ve kötü havalandırılmış ortamlar beklenmeyen boğucu gaz etkilenimi olaylarında riskli ortamlardır ve gazın dışarı verilmesi için önlemler alınmış olmalıdır. Kapalı ve havalandırılmamış ortamlara girmeden önce; kolaylıkla erişilebilen, sahada kullanılabilen, oksijen ve toksik gazları ölçebilen ekipmanlar kullanılarak hava kalitesinin ölçülmesi gereklidir. Eğer toksik gazlar ve oksijen düzeyi tehlikeli düzeylerde ise oksijen destek sistemi bulunan eğitilmiş personel öncelikle görevlendirilmelidir. Sonuç olarak kapalı bir ortama girildiği zaman veya kurtarma çalışmalarına girişildiği zaman eğitimli personelin "buddy" sistemleri genellikle etkili olmaktadır. Bununla birlikte, güvenlik önlemleri, personel eğitimi ve tehlike analizine çok dikkat gösteren kuruluşlarda bile ölümlü kazalar meydana gelebilmektedir. Eğer boğucu gazlar işyerinde üretilen bir gaz ise veya kapalı bir ortamda üretilen bir gaz ise aşağıdaki önlemler mutlaka alınmalıdır. Bu gibi kapalı ortamlara giriş ve çıkışlar izne bağlı olmalı ve OSHA'nın önerdiği minimum standartlara uyulmalıdır. Önerilen standartlar bu ortamlara girmeden önce bu ortamların olası tehlikelerini analiz etmek için mekanizmalar sağlar. Birçok durumda boğucu gazlar için biyolojik izlem ya teknik olarak mümkün değildir ya da akılcı bir yol değildir. Çünkü, birçok ölüm ve aşırı maruziyet yanlışlıkla ve kazara etkilenim sonucu meydana gelmektedir. Bununla birlikte, çalışanların olası CO maruziyetini bilmeleri/tanımaları CO zehirlenmelerinin izlenmesi için yararlı olabilir. Örneğin vardiya sonrası çalışanların COHb düzeylerinin ölçülmesi veya dışarı solunan havadaki CO miktarının ölçülmesi izlem için yararlı olabilir. Ancak bu durumda sigara içen kişilerin durumunu mutlaka göz önünde bulundurmalıdır. Bir kişi boğucu bir gaz tarafından zehirlendiğinde bu durumdaki tedavi şüphelenilen toksik gaza bağlı olarak değişir. Şüphelenilen gaz ne olursa olsun, hangi ortamda meydana gelirse gelsin kısaca her koşulda kurtarma işlemine girişmeden önce yapılacak ilk iş kazazedeyi bulunulan ortamdan uzaklaştırmaktır. Kurtarıcılar oksijen tüpü gibi koruyucu ekipmanları mutlaka kullanmalıdırlar. Boğulmadan şüpheleniliyorsa kurbana %100 oksijen solutulmalıdır. Hiperbarik oksijen uygulamasının CO'in eliminasyon süresini yarıya indirdiği gösterilmiştir. Bazı yazarlar HCN ve H2S zehirlenmelerinde hücrelerin oksijen kullanımı bozulduğu için basınçlı oksijen uygulamalarının yararsız olduğunu öne sürmüşlerdir. Bununla birlikte, hayvan deneylerinde bütün toksik gazlarla olan zehirlenmelerde oksijen uygulamasının tedavi protokolünde mutlaka yer alması gerektiği gösterilmiştir. Tıbbi konsensus oksijenin mutlaka uygulanması yönündedir. Methemoglobineminin başlangıcında nitritlerin uygulanmasının (4-DMAP veya Sodyum nitrat) sitokrom oksidaza H2S anyonlarının ve siyanidin bağlanmasını geriye döndürdüğü bilinmektedir. H2S veya HCN zehirlenmelerinde intravenöz sodyum nitrat uygulanması veya amil nitrat solunumu standart tedavilerdendir. Bazı yazarlar nitrit uygulamalarının saptanamayan düzeyde methemoglo-binemiye neden olduğu için resusitasyonu komplike ettiğini öne sürmektedirler. Bununla birlikte İV hidroxikobalamin uygulaması siyanid toksisitesi azaltmaktadır. Bunların yanında sahra şartlarında kullanılan bir ilkyardım kiti de mevcuttur. Sonuç olarak; toksik gazlarla oluşan zehirlenmeler hakkında aşağıdaki konular özellikle riskli iş kolları çalışanları tarafından bilinmeli/öğrenilmeli/uygulanmalıdır: - Hangi iş kolları ve/veya durumlarda, hangi gazların tehlike oluşturabileceği, Biyolojik izlemlerin ve tehlike uyarısı olan bulguların (koku, başağrısı vb.) neler olduğu, Tedavi protokollerinden öte ilkyardım işlemleri (oksijen verilmesi gibi), Koruyucu cihazların temini ve uygun kullanımı. KAYNAKLAR 1. APHA (American Public Health Association), Preventing Occupational Disease and Injury. Eds. Weeks JL., Levy BS., Wagner GR. Washington. 1991. 2. Maxcy, Rosenau, Last., Public Health and Preventive Medicine. 13th edition. Appleton&Lange New York 1992. pp 464. 3. Tarcher, Alyce Bezman, Principle and Practice Of Environmental Medicine, Plenum Medical Book Company, New York and London 1991. 4. Lester JN. Quality of the Indoor Environment. Eds. Lester Jn, Perry R., Reynolds GL. Selper Ltd. London 1992. 5. Deng JF, Chang SC. Hydrogen Sulfide Poisoning in hot spring reservoir cleaning: two case reports. Am. J. Ind. Med. 1987: 11 (4): 447-451. 6. Bilir N. Akut Karbonmonoksit Zehirlenmesinde Yeni Klinik Bulgular. Hacettepe Toplum Hekimliği Bülteni. Sayı 2-3-4, 1994.