化学危害因素简介——氟化物

1、氟及其化合物

氟为自然界广泛分布的元素之一，氟是人体的必需元素，各种组织和体液含氟，人体每日需摄入1～1．5mg，最多不超过4mg。过量的氟进入人体是有害的。在生产过程中长期吸入含氟气体或粉尘可引起慢性氟中毒(工业性氟病)。

(1)理化性质

元素氟(F)为黄色气体，一种强氧化剂。分子量38，密度1.318g／L，熔点-219℃，沸点-188.1℃。气态氟具有高度化学活性，能与大量的物质发生强烈反应。遇水产生臭氧和氢氟酸，与氢接触发生爆炸，能与氯、溴、碘发生反应形成含这些卤素的氟化物，能使溴、碘、硫、晶体硅、碱金属和大量的有机物质(如苯和乙醇)着火燃烧。

(2)主要毒作用

侵入途径氟的无机化合物以气体、蒸气或粉尘形式经呼吸道或胃肠道进入人体，吸收的速度和程度随各种氟化物的水溶性而不同。气态的氟化氢、四氟化硅，以及氟化钾、氟化钠等水溶性氟化物在呼吸道吸收很快而完全。氟化钙、磷灰石及冰晶石等水巍性差的物质吸入其粉尘也能经呼吸道吸收在消化道中，水溶性的氟化物，如氟化钾氟化钠、氟硅酸、氟硅酸钠等几乎全被吸收(吸收摄入量的93％～97％)。溶解性差的氟化钙、冰晶石、磷灰石约吸收摄入量睁60％。大多数氟化物不易经完整的皮肤吸收，但氟化物经被灼伤的皮肤可大量被吸收。

分布、蓄积和排泄正常情况下，进入体内的氟量不大时，大部分很快通过肾脏排泄。氟与骨骼有亲和性，当大量的氟进入人体后，有50％沉积于骨骼，以这种方式清除血氟的半减期是30min，另约50％通过肾脏排泄。在稳定状态下，身体负荷的氟化物，99％是在骨骼系统和牙齿。由于饮水、食物或接触等因素摄入的氟化物不断地蓄积于骨骼内，因此，人体内氟化物的总负荷量是随着年龄的增长而增加。但是，过多的氟化物在骨骼的沉积是可逆性的，当氟吸收减少时，或工人终止接触氟后，蓄积于骨骼的氟可缓慢排出，在数周或更长时间内尿氟排泄超过摄入量，直到骨氟的负荷达到一定水平，排泄和摄入处于平衡状态。如果过量吸收氟化物就会发生骨骼氟化物的超负荷沉积。每日进入人体的氟量大于4mg就可能发生氟在骨骼的蓄积，长期高浓度接触或过量摄入，氟在骨骼的沉积将变成永久性而发生慢性氟中毒(工业性氟病、地方性氟病)，此时骨氟含量可达到正常人骨氟含量(大约0.1％)的10倍。氟可通过胎盘。

发病机制氟对人的致病机制表现为：

①慢性氟中毒(工业性氟病和地方性氟病)氟骨症。

A、破坏正常钙、磷代谢

B、羟基置换反应形成氟磷灰石

C、氟对破骨细胞的影响：小量的氟有刺激破骨细胞的作用，这是造成低氟地区骨质疏松症发生率较高的原因；大量的氟可抑制破骨细胞而产生骨质增生。

D、氟抑制与成骨作用有关的酶，导致骨质疏松症。

②急性中毒

元素氟及多数无机氟化物，如氟化氢、二氟化氧、三氟化氯、五氟化硫、十氟化硫、氟化钠和氟硅酸盐是原发性刺激剂，对皮肤、呼吸道和胃肠道粘膜有不同程度的刺激作用，高浓度接触时有强刺激和腐蚀作用。吸入可引起喉痉挛、支气管痉挛、肺炎、肺水肿和肺出血。三氟化氮(NF3)、四氟化二氮(N2F4)虽然毒性较低，但对呼吸道也有刺激作用。

氟进入血液可导致低钙、低镁血症，出现四肢麻木，甚至抽搐。氟与血红蛋白结合成氟血红素，并能抑制琥珀酸脱氢酶，致氧合作用下降，影响细胞呼吸功能。氟还干扰体内多种酶的活性，如烯醇化酶、a．酮戊二酸脱氢酶、乌头酸酶等，阻碍糖代谢和三羧酸循环，使能量代谢发生障碍。低血钙及直接的细胞毒作用可引起心肌损伤，甚至肝、肾损伤。

③氢氟酸灼伤

氟是卤族元素中最活跃的元素。氟离子带很强的负电荷，与其结合的氢离子不易分离。

这种较少离子化的特征促使其易于透过完整的皮肤和脂质屏障，进入皮下深部组织，氟离子从氢氟酸中离解出来与钙、镁等离子结合形成不溶性氟化盐；而分离后的氢离子则引起局部酸灼伤。氟离子尚可溶解细胞膜，造成表皮、真皮、皮下组织，乃至肌层的液化性坏死。当波及骨骼时，氟离子与骨骼中的钙结合，导致脱钙等改变。

(3)临床表现

①慢性氟中毒由于长期大量接触氟化物可引起工业性氟病。长期饮用和进食含氟量高的水及食物可引起地方性氟病。早期轻症患者可无明显症状。中、重患者主诉腰、腿、脊椎关节和膝关节疼痛，疼痛为固定性，一般不受天气变化影响。随着病情进展，疼痛加剧，各关节活动受限或强直，甚至下蹲、前腑、后仰、左右转动均感困难。病人可伴有乏力、头昏、头痛、易疲劳、精神不振、烦躁、耳鸣等症状及上腹部不适、饱胀、胃纳减退等消化道症状。

大多数工业性氟病表现为增生性骨质硬化症。x线骨骼摄片显示骨小梁紊乱造成的骨纹阴影增粗、增深；骨密度增高；骨间膜骨化；骨皮质增生，骨刺、骨赘形成，肌腱、韧带的钙化等。氟病的临床表现大致可分为三个阶段：

第一阶段：表现轻度神经衰弱症状和消化道症状。腰、背、四肢疼痛，以晨起时明显，活动后减轻或消失。尿氟值往往超过当地正常值上限。此阶段的特征是软组织功能异常和缺乏骨的x线征象。工业性氟病常有眼、上呼吸道粘膜和皮肤的刺激症状。

第二阶段：上述表现加重。骨小梁稍有增粗，骨周有轻微改变，骨密度在正常范围内。骨盆、脊柱、肋骨的表现较四肢明显。

第三阶段：上述改变进一步加重，严重者出现关节运动受限，骨骼畸形和神经受压症状。x线检查可见骨结构模糊不清，骨小梁纹理相互合并，甚至骨结构消失，骨组织呈白色大理石状。此改变可发生于全身各处骨骼，但以骨盆、脊柱、肋骨和胸骨最为明显。骨外形粗糙不平，腰、胸、颈椎韧带钙化，呈竹节状，肋下缘呈毛刷状增生。长骨密质增厚、密度增高，骨周明显钙化，有形态不一的外生骨赘，如刺状、刷状、波浪状、破布状等。

慢性氟中毒所致氟骨症可分为四型：

A、骨硬化症：见于工业性氟病及部分地方性氟病。

B、骨质疏松症：常见于地方性氟病缺钙的儿童、营养不良及产后妇女。

C、躯干骨表现为骨硬化症而四肢骨表现为骨质疏松症。此系由于缺钙不严重所致。由于躯干骨的血流供应较好，在氟骨症形成过程中四肢骨的钙被转移至躯干骨与氟结合形成骨硬化症，而四肢骨缺钙造成骨质疏松症。

D、同一骨骼，骨质硬化和骨质疏松共存。常见于长骨近端硬化，远端疏松，或骨质内部疏松，而骨周增生产生骨刺。此系轻度缺钙，远侧端钙转移至含氟量较高的近侧端所致。

②急性氟中毒

由呼吸道吸入较高浓度的氟化物气体或蒸气立即产生眼、呼吸道粘膜的刺激症状，出现流泪、咳嗽、咽痛、胸闷、胸部紧束感等。重者经数小时潜伏期后发生化学性肺炎、肺水肿，出现呼吸困难，口唇发绀，端坐呼吸，双肺干、湿哕音，肺水肿时可咳出粉红色泡沫痰，x 线胸片双肺显示絮状或片状阴影，特别是在双中、下肺野。有的病人可发生喉痉挛、喉水肿而引起窒息。

③氢氟酸灼伤

皮肤灼伤常见于手、腕、前臂等暴露部位。初表现为局部红斑，迅即转为绕以红晕的白色水肿，继之演变为淡青灰色液化性坏死，尔后覆以棕褐色或黑色厚痂，脱痂后形成溃疡。严重者浸及局部骨骼，引起脱钙、无菌性骨质坏死，类似骨髓炎样改变。一般认为，无水氢氟酸或40％以上浓度的氢氟酸引起的灼伤，疼痛及皮肤损害常立即发生，而较低浓度氢氟酸引起的灼伤，疼痛与皮肤损害经几小时的潜伏期后才逐渐出现。氢氟酸灼伤引起的局部疼痛剧烈，甚至难以忍受。高浓度氢氟酸灼伤，常呈进行性组织蛋白溶解、坏死，溃疡愈合缓慢。眼的氢氟酸灼伤表现为球结膜水肿、出血，角膜混浊、角膜基质水肿，前角膜基质白色钙化斑形成，进行性角膜基质血管形成和疤痕，以及复发性角膜上皮糜烂、脱落。组织损伤