空气污染是工业上*严重的污染,也是*棘手的问题,为什麼呢?因为人人必须呼吸,人可以几星期不吃饭,几天不喝水,但只能几分钟不吸气。人体的每个器官,每种组织都在呼吸,严格来说就是吸取氧气,放出二氧化碳,而所有气体的交换,却必须借重呼吸道。人体的呼吸道包括鼻、气管、支气管、肺囊,支气管分叉达25~100百万小支,而这些微气管,*后终於30亿个肺囊。人气管的横断面其面积不过2平方公分,而肺囊的总面积却达8000平方公分。肺的表面积在静止时约为27.87平方公尺,深呼吸时可达92.90平方公尺。一个人正常工作八小时,约需吸入8.50立方公尺之空气,人体表面的皮肤不过0.57立方公尺。 毒性作用的产生,**个条件是毒性物质进入人体与组织接触,然后才能对组织产生作用,使组织丧失原有的功能,而造成毒性效应。所以,毒物如不能与生物体接触,则不能产生作用。是以在一密闭器皿内之有剧毒物(如NaCN,或As2O3)对人体健康并无影响。了**物进入人体的途径,则可设法避免毒物的侵入。毒物进入人的途径不外由空气吸入、皮肤吸收或食入三种。兹分述如下:
一、由呼吸进入人体:这类污染物包括所有浮游在空气中的污染物。以形态而分则可分为气体、蒸气及粒状物。其中粒状物可含喷雾、尘粒、雾气、烟汽、水滴、烟雾及烟等。
虽然医院急诊室中,中毒的病人大都是因为误食毒性物质,或有意服毒,才造成生命的危险现象,但因环境中或工作环境中,污染物使人致病致死的原因,却大不相同。空气中污染物的影响,远较皮肤吸收或食入之影响来得大。
有毒物质对人体作用时,必须先接触。因而接触面越广,则受到伤害越大。人体肺部的表面积即使是在静止状态时,亦是全部皮肤面积的15倍,无怪乎由呼吸进入人体,接触*广。
空气中之污染物,进入鼻腔因其颗粒大小不同,而分布於呼吸道之各个不同部位。粒状直径 5 ~ 50μ者,大都沈集在鼻腔;4 ~ 5μ则积於肺;1μ则有一半在肺中沈积,另一半呼出;而小於0.5μ则有60%留在肺囊,其他呼出体外。污染物一旦达到肺囊,则其毒性作用因其溶解度及化学活性而异,其溶解度高而化学活性大者,常造成急性发炎及肺水肿;溶解度低者,则经血液而带至其他目的器官。
吸入污染物其对肺脏之**影响,大约可分为三大类:
(一)喷雾及尘粒(aerosols and dusts),此类物质在肺囊沈积,则可能产生组织之破坏或反应,乃至物理性之阻塞,而使可用肺表面积减少。例如石棉尘与煤尘造成的尘肺症,即属此类。
(二)有毒气体其与呼吸道组织直接产生反应者,例如活性高、溶解度低的化合物,如NO2、光气等,则能进入较深的部位,会对黏膜产生化学性灼伤,导致肺水肿,直接影响肺囊之气体交换。又如活性高、溶解度亦高的SO2、NH3等,因极易溶於水故常在鼻腔时已溶解,而产生种种上呼吸道**,极少有机会进入支小气管。
(三)有毒气体或喷雾(aerosols)亦有与肺不发生作用,但直接进入血液者。其作用有的是与血液作用,或经血液而达其他组织细胞而产生作用,例如CO,即与肺不发生影响,但经肺囊进入血液与血红素结合,而影响血红素与氧结合之能力因而使人窒息。
其他如金属烟尘(fume)因颗粒极小,可自由进出肺囊,常可产生急性或慢性的不同作用。例如氧化镉吸入过量,可产生急性之肺水肿乃至死亡,若长期慢性之吸入,则造成肾脏**。
呼吸系统其实也有极好的防卫系统,在我们的气管里的圆柱形细胞上,有纤毛生长。大约每个细胞有200个纤毛,这些纤毛**到晚前后摆动,而其快速的动作慢慢将污染物朝鼻子及喉咙推动。另有两种细胞分泌黏液,纤毛的挥动使黏液向上运动,任何沈积在肺部的东西就靠这种运动从肺中清出,*后到喉咙,再吞入胃里。这种功效对肺来说自然是十分重要。因此任何阻碍使纤毛推动能力减低的作用,都可使污染物在肺中存留的时间增长,而可导致肺中毒。所以,即使吸入致癌性物质如benzo-α pyrene,情况并不严重,但如同时吸入SO2,因SO2破坏了纤毛之清洁作用,则足以增长致癌性物质留在肺中的时间,而产生致癌作用。
此外在肺中还有噬食细胞(phagocyte),可以将粒状物质运到纤毛区或到**地区,或到肺膜地区等,但是有些物质也可以破坏噬食细胞。这些物质当然也会使组织产生病变,尘肺病可能就是这种原因造成的。
一个健康的肺,八小时通常能将污染物**。此外,支气管碰到刺激性物质时,肌肉收缩,使气管缩小,减少刺激物的进入。咳嗽、打喷嚏,亦可排出上呼吸道的剌激性物质。大的颗粒,直径在10μ以上通常在达到肺囊以前早就沈积。只有非常小的尘粒及雾状物才会大量达到肺囊,因此小的粒状物质比大的害处大。
二、由皮肤吸收而进入人体:有毒物质由皮肤吸收而进入人体,是职业性暴露的重要途径之一。有些物质造成的职业性暴露,往往因其蒸气压低,在空气中浓度低而被忽略,但由於工人皮肤接触而造成伤害,故应特别注意。
皮肤接触有毒物质后,有四种可能:(一)皮肤成为有效防阻;(二)因作用而产生刺激(irritation);(三)产生皮肤过敏;(四)物质进入血液至目的器官而产生种种病变。
一般而言,有机物均易为表皮吸收,皮肤的吸收常因温度与湿度而增加。皮肤吸收常是先吸附再吸收。故已污染的工作服亦是皮肤吸收的主要来源。
工业皮肤病是指在工作场所,因与剌激性物质接触而产生的皮肤炎症,其现象大部是**、发热、痒,甚至有痛感,如内皮不受影响则表皮常可完全恢复,一般而言可分两种。
(一)刺激性皮肤病:可因物理性原因引起者如机械,强热与强冷;可因化学性引起者,如:酸碱等。此类作用可引起皮肤发炎,但不会产生过敏,约有2,000种以上之化学物质均属此一类。
活性极强的物质如酸碱,只需一碰到,立即产生反应,反之,如清洁剂等则须经反覆接触才发生反应,有机溶剂大都属於此类。
(二)过敏性皮肤炎病:此类能引起过敏性之物质,*需注意,因在接触初期并无现象。其潜伏期可能是数日或数月,但一旦该作业员引起过敏,则即便是极微量之暴露,亦可能引起极严重之后果,且影响范围可包含手、臂、脸,甚至全身。因过敏性皮肤炎症,并不局限在接触处。
过敏一旦产生,除非能使其完全不接触,否则无法控制,故常使工人不能回到原来的工作场所。如善用防护面具,并能使他完全不接触,则可继续工作,例如:Ni,Cr等。但如该物质之蒸气压高,会溢入空气,例如甲醛、异氰酸甲酯(isocyanates)等,那麼控制它便十分困难了。
三、由吞食进入人体:有毒物质亦可经由口腔之吞食进入人体。人从呼吸道吸入之有毒粒状物,经由气管的鞭毛作用,推向喉咙然后吞入;另外,亦可由遭受污染之食物带入,例如肮脏的手,在吸烟、拿饮料、取食物时将食物污染。