五、窒息性气体
窒息性气体（asphyxiating gases）是指以气态吸入，直接引起组织缺氧窒息的一类有害气体，主要致病环节是引起机体缺氧。
根据毒作用机制不同，可分为两类：一类是单纯性窒息性气体，例如氮气、甲烷和二氧化碳等本身毒性很低或是惰性气体，在某些特殊场合或条件下，它们在空气中浓度很高，而使氧分压明显降低，肺泡气氧分压降低，随之动脉血氧分压下降，引起机体供氧不足，导致缺氧窒息；另一类为化学性窒息气体，如一氧化碳、硫化氢、氰化氢等，进入机体后，与血液或组织发生特殊化学作用，使血液运输氧的能力下降，或组织利用氧的能力发生障碍，导致组织细胞缺氧窒息。在工业生产中，以化学性窒息气体较多见。
（一）一氧化碳
1．理化特性 一氧化碳（carbon monoxide，CO）为一种无色、无味、无刺激性的气体，比重为0．967，微溶于水，易溶于氨水。易燃易爆，空气中含量达12．5%时可发生爆炸。
2．接触机会 含碳物质不完全燃烧时均可产生CO，因此，职业接触范围很广，如冶金工业的炼钢、炼铁、炼焦，矿产开采中的爆破作业，机械工业的锻造、铸造，耐火材料、玻璃、陶瓷、建材等工业生产的炉窑作业等；另外，化学工业中用CO作原料制造甲醇、甲醛、丙酮、光气等各种化工产品。此外，家用煤炉、燃气热水器和汽车发动机尾气产生的CO，在通风不良或气体泄漏时也可发生生活性CO中毒。
3．毒理 CO经呼吸道吸收，迅速透过肺泡弥散入血，有80%～90%与血红蛋白可逆性地结合，形成碳氧血红蛋白（HbCO），有10%～15%与血管外的血红素蛋白如肌红蛋白、细胞色素氧化酶等可逆性地结合。吸入的CO绝大部分以原形从呼出气中排出。CO的吸收与排出，主要取决于空气中氧和CO的分压。空气中CO分压愈高，则吸收也愈快，血液中HbCO的饱和度也愈高。吸入空气中氧的分压增高，则可加速HbCO的离解及CO的排出。所以，高压氧是治疗CO中毒的有效方法。
急性CO中毒的机制是HbCO引起的双重缺氧作用。一方面，血红蛋白结合CO所形成的HbCO丧失了携带氧气的功能。研究发现，CO与血红蛋白的亲和力比氧与血红蛋白的亲和力大240倍，而HbCO的离解速度比氧合血红蛋白的离解速度慢3 600倍，因此，如果生产现场存在一定量的CO，即可对机体产生较明显的影响，导致低氧血症；另一方面，HbCO的存在还影响其他亚基上的HbO2的解离，阻碍氧的释放。
此外，CO还可与线粒体细胞色素a3结合，阻断电子传递，延缓还原型辅酶Ⅰ（NADH）的氧化，抑制细胞呼吸；CO与肌红蛋白、细胞色素氧化酶结合，影响氧从毛细血管弥散到细胞的线粒体，损害线粒体功能，脑内含铁多的区域如苍白球、黑质网状带中的细胞色素氧化酶可明显地受到CO抑制等，这些都造成了细胞的窒息。
由于中枢神经系统的能量来源主要依靠血液循环输送过来的血糖通过有氧氧化提供，因此脑对缺血、缺氧最为敏感。CO中毒导致脑缺氧，产生细胞性脑水肿及血管源性脑水肿，最终引起颅内压增高、脑血液循环障碍和脑功能衰竭等中毒性脑病。由于动静脉血氧差降低和血液中存在大量HbCO，致使严重中毒患者的皮肤黏膜呈现樱桃红色。
4．临床表现
（1）急性中毒：工业生产和日常生活中发生的急性CO中毒较为常见。临床上以急性脑缺氧的症状与体征为主要表现，中毒早期出现头晕、头痛、心悸、恶心、全身无力等症状，此时，若脱离现场，吸入新鲜空气，症状很快消失。中毒进一步加深，则可出现烦躁、多汗、皮肤黏膜呈樱桃红色、心跳加快、呼吸困难、共济失调，很快进入意识模糊、昏迷、抽搐、去大脑皮层状态等，并伴有其他脏器的缺氧性改变或并发症，如心肌损害、肺水肿、呼吸衰竭、休克及上消化道出血等。可见HbCO含量升高。
少数重症急性CO中毒患者在意识恢复后，经过2～60天的“假愈期”，重新出现神经、精神症状，称为急性CO中毒迟发性脑病。发病机制不甚清楚，可能与急性期病情重、醒后过早活动或治疗处理不当等有一定关系。
（2）慢性影响：长期接触低浓度的CO是否可引起慢性中毒，至今尚无定论。有研究显示，长期接触低浓度CO可引起神经衰弱样症状、神经行为功能异常，心血管系统可出现心电图ST段下降、QT间期延长、右束支传导阻滞等，血清乳酸脱氢酶（LDH）、磷酸肌酸激酶（CKP）增高等改变。
5．诊断及处理原则 根据吸入较高浓度CO的接触史，急性发生的中枢神经损害的临床表现，结合血中HbCO浓度测定结果，现场劳动卫生学调查及空气中CO浓度测定资料，并排除可以引起昏迷的其他疾病，即可诊断。职业性急性CO中毒诊断按《职业性急性一氧化碳诊断标准》（GBZ 23—2002）进行（表4-9）。
表4-9 职业性急性一氧化碳中毒诊断标准及处理原则
6．治疗与处理
（1）脱离中毒现场：迅速脱离中毒现场，将患者移至通风处，解开衣领，注意保暖，密切观察意识状态。
（2）吸氧：轻度中毒可给予氧气吸入及对症治疗；有自主呼吸的中度及重度中毒者，可给予常压口罩吸氧，有条件时，尽早进行高压氧治疗，直至患者神志完全清醒。急性CO中毒的有效治疗措施是早期进行高压氧治疗，有效率可高达95%。如呼吸停止，则应立即进行人工呼吸，或呼吸机辅助呼吸。
（3）对症及支持治疗：对重度中毒患者应给予消除脑水肿、改善脑血液循环、维持呼吸循环功能、纠正酸中毒等对症和支持治疗。积极防治各种并发症，预防迟发脑病发生。出现迟发脑病时，可给予高压氧、糖皮质激素、血管扩张剂或抗震颤麻痹药物等。
（二）氰化氢（氢氰酸）
氰化物种类繁多。无机氰化物常见的有氢氰酸及其金属盐类、亚铁氰化物、卤族氰化物等；有机氰化物如腈类、异氰酸酯、硫氰酸酯等。凡能在空气中或人体组织内释放出氰离子的，都具有与氰化氢相似的毒性，因此，以氰化氢为例子，介绍如下。
1．理化特性 氰化氢（hydrogen cyanide，HCN）为无色气体，有苦杏仁味，蒸气比重0．93，易蒸发，在空气中均匀扩散。易溶于水，其水溶液为氢氰酸；也可溶于脂肪及有机溶剂。
2．接触机会 接触氰化氢的主要作业：生产氰氢酸、氰酸盐及其他氰化物、合成丙烯腈以及作为化工生产反应的副产物；电镀业镀金、镀铜等；冶金工业中钢铁热处理、贵重金属提炼。氢氰酸还可用作灭鼠剂、杀虫剂。
3．毒理 氰化氢气体或氰化物盐类粉尘主要经呼吸道吸入，氢氰酸液体和高浓度氰化氢蒸气也可经皮肤吸收，误服后可经消化道吸收。进入体内的氰化氢可通过多种方式进行代谢、转化和排泄。①部分以原形由肺随呼气排出；②与羟钴胺结合生成氰钴胺，参与维生素B12的代谢；③转化为甲酸由尿排出，或参与一碳化合物的代谢；④少量氰化氢尚可分解为二氧化碳和氨从呼气中排出；⑤小部分与葡萄糖醛酸结合形成无毒腈类从尿中排出；⑥大部分在肝脏通过硫氰酸生成酶的作用，与胱氨酸、半胱氨酸、谷胱甘肽等巯基化合物结合，转化为无毒的硫氰酸盐，经肾脏随尿排出。此过程可被硫氰酸氧化酶缓慢逆转，故在解毒早期，偶可见到中毒症状的复现。前5种途径可能是低剂量氰化物在体内主要的代谢方式，而最后一种途径则是大剂量氰化物在体内主要的解毒途径（图4-5）。
图4-5 CN－在体内代谢过程示意图
氰离子（CN－）可抑制42种酶的活性，但它与细胞呼吸酶的亲和力最强。引起中毒的主要机制是它能迅速与氧化型细胞色素氧化酶的Fe3＋结合，阻止Fe3＋获取电子还原成Fe2＋，阻断了生物氧化过程中的电子传递，使组织细胞不能摄取和利用氧，引起细胞内窒息。此时，血液中氧饱和，但不能被组织细胞利用，动静脉血氧差由正常的4%～6%降至1%～1．5%，所以氰化物中毒时，静脉血呈鲜红色，患者皮肤、黏膜呈樱桃红色。由于中枢神经系统对缺氧最为敏感，因此，中毒时最先受累，主要表现出急性脑缺氧的症状。
CN－也能与血液中正常存在的约2%的MetHb结合，形成氰化MetHb。因此，血液中MetHb的增加，对细胞色素氧化酶可起到保护作用。
此外，CN－还可与某些酶的金属、辅基等结合，抑制多种酶的活性，从而更加强其毒性。
4．临床表现
1）急性中毒：多由于生产中的意外事故而发生。中毒临床表现可分为下面的四期。
（1）前驱期：表现为眼及上呼吸道黏膜刺激症状，伴有逐渐加重的全身症状，乏力、头痛、恶心、呕吐、震颤等，呼吸和脉搏加快，呼出气中有苦杏仁味。此时被发现，停止接触，吸入新鲜空气，症状可很快消失。
（2）呼吸困难期：表现为极度呼吸困难，且节律不齐。患者有恐惧感，伴有听力、视力减退。血压升高，脉搏加快，冷汗淋漓，瞳孔散大，眼球突出，皮肤黏膜呈鲜红色。如能在此期脱离接触，及时治疗，预后仍较好。
（3）痉挛期：出现强直性和阵发性抽搐，甚至角弓反张，大小便失禁，血压下降，呼吸表浅且不规则，反射消失。患者牙关紧闭，意识丧失。皮肤黏膜保持鲜红色。
（4）麻痹期：患者深度昏迷，全身痉挛停止，肌肉松弛，各种反射完全消失，血压明显下降，呼吸停止，随后心跳停止。
临床上多将未出现抽搐、痉挛而仅有呼吸困难者列为轻度中毒，出现痉挛、昏迷等并发症者列为重度中毒。
氰化氢属剧毒类，短时间内高浓度吸入可引起“电击样”骤死：即在10～60秒内可无任何预兆突然昏倒，2～3分钟内呼吸停止而死亡，情况十分紧急。但在工业生产中极少见。
2）慢性作用：长期吸入低浓度氰化氢，可出现慢性刺激症状，如慢性结膜炎、上呼吸道炎、嗅觉和味觉异常，还可出现肌肉酸痛和运动障碍等其他表现。
5．诊断 根据氰化物接触史及特征性的临床表现，如极度呼吸困难、强直性痉挛、呼出气中有苦杏仁味、皮肤黏膜呈鲜红色以及尿中硫氰酸盐大量增加，急性中毒诊断并不困难。目前我国尚无氰化物中毒的诊断标准。
6．治疗与处理
1）现场处理：立即将患者转移至空气新鲜处，病情危急，尽早就地进行抢救。脱去污染的衣服，用肥皂水或清水洗净污染的皮肤，静卧保暖。尽早采取氧帐、面罩等方式吸氧，重度中毒者宜早用高压氧治疗，但吸入高浓度的氧（＞60%）持续时间不应超过24小时，以免发生氧中毒。如经消化道摄入，应迅速彻底洗胃，条件许可时，采用5%的硫代硫酸钠或0．2%的高锰酸钾溶液洗胃。
2）解毒剂：常用的特效解毒剂有下面三种。
（1）“亚硝酸钠-硫代硫酸钠”疗法：诊断一经确立，立即将亚硝酸异戊酯1～2支包在手帕或纱布内打碎，让患者吸入15～30秒，每隔3分钟重复应用1支，一般最多用6支，直至使用亚硝酸钠为止。接着静脉缓慢注射3%亚硝酸钠10～15ml（2～3ml／分钟），注射时应控制速度并密切观察血压变化。随即用同一针头缓慢注射20%硫代硫酸钠75～100ml（10ml／分钟），必要时，1小时后可重复半量。有休克或血压偏低的患者，使用亚硝酸钠可能会加重休克症状，使血压下降，此时可单用硫代硫酸钠，但剂量要足，疗程要长。
解毒机制：亚硝酸盐可使血红蛋白转化为MetHb，生成的MetHb可与血液中CN－结合生成不太稳定的氰化MetHb，迅速给予Na2S2O3，经硫氰酸生成酶作用，使CN－转变为无毒的SCN－，经尿排出，而组织中CN－回到血液被MetHb结合，使细胞色素氧化酶逐渐恢复活性，达到解毒目的。该疗法至今仍为重度氰化物中毒最有效的治疗方法之一。
对仅有前驱期症状的患者，一般采用吸氧，给予亚硝酸异戊酯吸入，病情基本能控制；凡出现呼吸困难者必须使用亚硝酸钠-硫代硫酸钠疗法。
（2）4-二甲氨基苯酚（4-DMAP）和对氨基苯丙酮（PAPP）：4-DMAP是一种新型MetHb生成剂，形成MetHb的速度比亚硝酸钠快，不引起血压下降，且给药方便。10%的4–DMAP 2ml肌肉注射，接着静脉缓慢注射20%硫代硫酸钠75～100ml，必要时1小时后重复半量。4–DMAP作用快，药效短，PAPP作用慢，药效持久。
（3）对症与支持治疗：积极防治脑水肿、肺水肿、心力衰竭等并发症。
（三）硫化氢
1．理化特性 硫化氢（hydrogen sulfide，H2S）为无色气体，具有腐败臭蛋味。蒸气比重1．19，易积聚在低洼处。可燃，易溶于水生成氢硫酸，亦溶于乙醇、汽油等。能与许多金属反应形成黑色硫酸盐。
2．接触机会 H2S一般为生产过程中排放的废气，很少直接应用。主要接触作业有：含硫矿石冶炼和石油开采、提炼及使用；许多化工生产如硫化染料、人造纤维、合成橡胶等；制革中用硫化钠脱毛；以动、植物为原料的一些生产过程，如造纸、制糖、酱菜等；有机物腐败时也能产生H2S，如在疏通下水道、清理粪坑、开挖和整治沼泽地以及清除垃圾、污物、粪便等作业，均可有H2S产生。
3．毒理 H2S主要经呼吸道吸收进入机体。在体内无蓄积作用，进入体内后迅速氧化为无毒、低毒的硫代硫酸盐、硫酸盐及小部分硫化物，由尿排出，小部分以原形由呼气排出。
H2S为剧毒气体，主要中毒机制是：①窒息作用：H2S能与氧化型细胞色素氧化酶中的二硫键或与三价铁结合，使其失去传递电子的能力，细胞内氧化还原过程障碍，造成组织细胞“内窒息”，尤以神经系统为敏感。②神经毒性：高浓度的H2S强烈刺激颈动脉窦和主动脉弓的化学感受器，引起反射性呼吸抑制，还可直接作用于延髓的呼吸及血管运动中枢，使呼吸麻痹，造成“电击样”死亡；高浓度的H2S可麻痹嗅神经，此时不能依靠H2S气味的强烈程度来判断H2S存在的危险度；H2S还能使脑内ATP酶活性降低，细胞能量供应减少，明显影响脑细胞功能。③刺激作用：进入体内的H2S可与黏膜表面的钠离子、水作用，生成硫化钠和氢硫酸，对眼和呼吸道黏膜产生强烈的刺激和腐蚀性，引起结膜炎、角膜溃疡，以及支气管炎、肺炎和肺水肿。
4．临床表现 生产中多发生急性中毒，主要表现为中枢神经系统缺氧窒息和神经毒性症状，出现头晕、头痛、恶心、呕吐、烦躁、意识障碍、昏迷、抽搐、呼吸循环衰竭、电击型死亡；心肌损害表现为心电图节律紊乱、传导障碍、心肌缺血性改变等。中毒患者还可出现眼、呼吸道刺激症状，表现为眼刺痛、流泪、视物模糊、结膜水肿、角膜溃疡，重者可出现化学性肺炎、肺水肿等。
5．诊断及处理原则 根据短时间内大量接触H2S的职业史，迅速出现中枢神经系统、呼吸系统和眼结膜损害的临床表现，结合现场劳动卫生学调查资料，排除其他病因引起的类似疾病后，可确立诊断。我国《职业性急性硫化氢中毒诊断标准》（GBZ 31—2002）见表4－10。
表4-10 职业性急性硫化氢中毒诊断标准及处理原则
6．治疗 由于H2S在体内代谢迅速，几乎不蓄积，且生成的硫化MetHb不易分解，因此，H2S中毒一般不主张使用MetHb形成剂，而以对症治疗及支持疗法为主。
（1）迅速使患者脱离现场，移至空气新鲜处。
（2）保持呼吸道通畅，尽早吸氧，纠正缺氧状态，重度中毒可采用高压氧治疗；积极防治肺水肿、脑水肿，早期、足量、短程应用糖皮质激素；对呼吸、心跳骤停者立即进行心、肺复苏。
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