Bệnh bụi phổi silic là một trong các bệnh nghề nghiệp lâu đời nhất, cho đến nay hàng năm vẫn có hàng ngàn người bị chết vì bệnh này trên khắp thế giới. Tại Việt Nam, bệnh bụi phổi silic được chính thức công nhận là một bệnh nghề nghiệp được bồi thường từ năm 1976. Từ đó đến nay tỷ lệ người mắc bệnh bụi phổi silic luôn chiếm tỷ lệ cao nhất trong danh mục các bệnh nghề nghiệp được bảo hiểm y tế hiện nay. Theo PGS.TS Khúc Xuyền, Giám đốc TT. Sức khỏe Nghề nghiệpMôi trường: bệnh bụi phổi silic nghề nghiệp là bệnh chiếm tỷ lệ cao nhất trong 28 bệnh nghề nghiệp được bảo hiểm hiện nay ở nước ta, tính đến cuối năm 2011 tổng số bệnh nghề nghiệp mắc của Việt Nam là 27.246 trường hợp trong đó bệnh bụi phổi silic chiếm tới 74,40% . Vậy bệnh bụi phổi silic là gì?Hội nghị Johannesburg năm 1930 đã định nghĩa: “Bệnh bụi phổi silic là tình trạng bệnh lý ở phổi do thở hít dioxyt silic. Đặc điểm của bệnh về mặt giải phẫu là xơ hóa và phát triển các hạt ở hai phổi, về mặt lâm sàng là khó thở và về mặt điện quang là phổi có hình ảnh tổn thương đặc biệt”. Ngày nay, người ta thống nhất đặc điểm của bệnh bụi phổi silic là phổi xơ hóa lan tỏa, bệnh phát triển và không hồi phục ở công nhân hàng ngày thở hít bụi chứa silic tự do (SiO2) như thạch anh, cát, granit (60% silic), đá … Qua đó có thể thấy nguyên nhân gây ra bệnh bụi phổi silic đó là do bụi silic gây nên. Ngoài ra, bụi silic không chỉ ảnh hưởng đến sức khỏe con người mà còn có ảnh hưởng tới các sinh vật, môi trường và các hệ sinh thái khác. Do đó, em lựa chọn đề tài: “Tìm hiểu về bụi silic (SiO2)” để làm rõ sự ảnh hưởng cũng như cơ chế gây bệnh của bụi silic đến con người, sinh vật và hệ sinh thái.
Trang 1A - ĐẶT VẤN ĐỀ
Bệnh bụi phổi silic là một trong các bệnh nghề nghiệp lâu đời nhất, cho đến nay hàng năm vẫn có hàng ngàn người bị chết vì bệnh này trên khắp thế giới Tại Việt Nam, bệnh bụi phổi silic được chính thức công nhận là một bệnh nghề nghiệp được bồi thường từ năm 1976 Từ đó đến nay tỷ lệ người mắc bệnh bụi phổi silic luôn chiếm tỷ lệ cao nhất trong danh mục các bệnh nghề nghiệp được bảo hiểm y tế hiện nay Theo PGS.TS Khúc Xuyền, Giám đốc TT Sức khỏe Nghề nghiệp&Môi trường: bệnh bụi phổi - silic nghề nghiệp là bệnh chiếm tỷ lệ cao nhất trong
28 bệnh nghề nghiệp được bảo hiểm hiện nay ở nước ta, tính đến cuối năm 2011 tổng số bệnh nghề nghiệp mắc của Việt Nam là 27.246 trường hợp trong đó bệnh bụi phổi - silic chiếm tới 74,40% Vậy bệnh bụi phổi silic là gì?
Hội nghị Johannesburg năm 1930 đã định nghĩa: “Bệnh bụi phổi silic là tình trạng bệnh lý ở phổi do thở hít dioxyt silic Đặc điểm của bệnh về mặt giải phẫu là xơ hóa và phát triển các hạt
ở hai phổi, về mặt lâm sàng là khó thở và về mặt điện quang là phổi có hình ảnh tổn thương đặc biệt”
Ngày nay, người ta thống nhất đặc điểm của bệnh bụi phổi silic là phổi xơ hóa lan tỏa, bệnh phát triển và không hồi phục ở công nhân hàng ngày thở hít bụi chứa silic tự do (SiO2) như thạch anh, cát, granit (60% silic), đá …
Qua đó có thể thấy nguyên nhân gây ra bệnh bụi phổi silic
đó là do bụi silic gây nên Ngoài ra, bụi silic không chỉ ảnh hưởng đến sức khỏe con người mà còn có ảnh hưởng tới các sinh vật, môi trường và các hệ sinh thái khác Do đó, em lựa
chọn đề tài: “Tìm hiểu về bụi silic (SiO 2)” để làm rõ sự ảnh hưởng cũng như cơ chế gây bệnh của bụi silic đến con người, sinh vật và hệ sinh thái
1
Trang 2B – NỘI DUNG
1 Khái quát về bụi silic (bụi SiO 2 )
Silic đioxit là một hợp chất hóa học còn có tên gọi khác là
silica (từ tiếng Latin silex), là một ôxít của silic có công thức hóa
học là SiO2 và có độ cứng cao, không tan trong nước Phân tử SiO2 không tồn tại ở dạng đơn lẻ mà liên kết lại với nhau thành phân tử rất lớn Silica có hai dạng cấu trúc là dạng tinh thể và
vô định hình Trong tự nhiên silica tồn tại chủ yếu ở dạng tinh thể hoặc vi tinh thể (thạch anh, triđimit, cristobalit, cancedoan,
đá mã não), đa số silica tổng hợp nhân tạo đều được tạo ra ở dạng bột hoặc dạng keo và có cấu trúc vô định hình (silica colloidal)
Silica được tìm thấy phổ biến trong tự nhiên ở dạng cát hay thạch anh, cũng như trong cấu tạo thành tế bào của tảo cát Nó
là thành phần chủ yếu của một số loại thủy tinh và chất chính trong bê tông Silica là một khoáng vật phổ biến trong vỏ Trái Đất
Trong điều kiện áp suất thường, silica tinh thể có 3 dạng thù hình chính, đó là thạch anh, triđimit và cristobalit Mỗi dạng thù hình này lại có hai hoặc ba dạng thứ cấp: dạng thứ cấp α bền ở nhiệt độ thấp và dạng thứ cấp β nhiệt độ cao Ba dạng tinh thể của silica có cách sắp xếp khác nhau của các nhóm tứ diện SiO4
ở trong tinh thể Ở thạch anh α, góc liên kết Si-O-Si bằng 150°,
ở tridimit và cristobalit thì góc liên kết Si-O-Si bằng 180° Trong thạch anh, những nhóm tứ diện SiO4 được sắp xếp sao cho các nguyên tử Si nằm trên một đường xoắn ốc quay phải hoặc quay trái, tương ứng với α-thạch anh và β-thạch anh Từ thạch anh biến thành cristobalit cần chuyển góc Si-O-Si từ 150° thành 180°, trong khi đó để chuyển thành α-tridimit thì ngoài việc chuyển góc này còn phải xoay tứ diện SiO4 quanh trục đối xứng một góc bằng 180°
Silica có thể được tổng hợp (điều chế) ở nhiều dạng khác nhau như silica gel, silica khói (fumed silica), aerogel, xerogel,
Trang 3silica keo (colloidal silica) Ngoài ra, silica Nanosprings được sản xuất bởi phương pháp hơi lỏng-rắn ở nhiệt độ thấp bằng với nhiệt độ phòng
Silica thường được dùng để sản xuất kính cửa sổ, lọ thủy tinh Phần lớn sợi quang học dùng trong viễn thông cũng được làm từ silica Nó là vật liệu thô trong gốm sứ trắng như đất nung, gốm sa thạch và đồ sứ, cũng như xi măng Portland
Bụi Silic là loại bụi có chứa silic tự do SiO2, thường gặp trong ngành sản xuất giấy, cao su, vật liệu xây dựng, nhựa đường, công nghiệp chất dẻo, chất chống dính, khuôn đúc, sơn tàu, gõ rỉ Bụi có khả năng di chuyển trong không khí trong phạm vi rộng, có thể gây bệnh cho cả những người ở những khu vực lân cận Người lao động tiếp xúc với nồng độ bụi cao gây xơ hóa phổi, dính màng phổi Tiếp xúc thời gian dài có nguy cơ bị ung thư phổi, bội nhiểm vi khuẩn và có thể dẫn đến mắc bệnh phổi mạn tính Bệnh này gây xơ hóa phổi
và bệnh tiến triển không ngừng, ngay cả khi người lao động rời khỏi khu vực làm việc không tiếp xúc với bụi, bệnh không có khả năng hồi phục và nhiều trường hợp biến chứng gây tử vong
Bụi silic có kích thước càng nhỏ càng nguy hiểm vì những hạt bụi có kích thước dưới 5µm có khả năng vào tận phế nang để gây bệnh
Bụi silic có thể hít được thì không thể nhìn thấy được bằng mắt thường và tương đối nhẹ để có thể lơ lửng trong không khí với một thời gian dài
2 Nguồn gốc phát sinh
a Tự nhiên
Trong tự nhiên, SiO2 được phát sinh vào môi trường không khí chủ yếu qua các hoạt động như: phun trào núi lửa; quá trình sạt lở đất sét, đất đá; gió, bão;…
b Nhân tạo
Các hoạt động của con người là một nguyên nhân chính gây phát sinh một lượng lớn bụi silic vào môi trường không khí Các hoạt động này bao gồm:
- Các hoạt động khai thác, chế biến khoáng sản hoặc đá có chứa silic tự do: khai thác than, khai thác đá, khai thác vàng, thạch anh, …
3
Trang 4- Sản xuất và sử dụng các loại đá mài, bột đánh bóng và các sản phẩm khác có chứa silic tự do;
- Chế biến chất carborundun, chế tạo thủy tinh, đồ sành sứ, các đồ gốm khác, gạch chịu lửa,…
- Công việc đúc có tiếp xúc với bụi cát như: khuôn mẫu, làm sạch vật đúc,…
- Các công việc mài, đánh bóng, rũa khô bằng đá mài có chứa silic tự do,
3 Con đường di chuyển trong môi trường
Trong môi trường bụi silic không biến đổi trạng thái do không
có khả năng hòa tan trong nước cũng như phản ứng với các chất có trong môi trường tự nhiên Do đó, bụi silic thường chịu các tác động vật lý như rửa trôi do mưa, hoặc bị cuốn theo chiều gió chuyển từ môi trường này đến môi trường khác
Các hiện tượng tự nhiên như mưa hay các hoạt động phun nước nhân tạo có thể cuốn theo các hạt bụi silic tồn tại lơ lửng trong môi trường không khí đi vào các môi trường đất, nước và
từ đó làm sạch được bụi silic trong môi trường không khí
Gió có thể kéo theo bụi silic từ môi trường này sang môi trường khác hoặc từ nơi này sang nơi khác Quá trình hoạt động, bào mòn của gió có thể cuốn các hạt bụi chứa SiO2 từ bề mặt đất, đá vào môi trường không khí, làm gia tăng hàm lượng bụi silic trong không khí Quá trình gió thổi cũng làm phát tán bụi từ nơi này sang nơi khác
Ngoài ra, quá trình bốc hơi nước cũng có thể làm gia tăng hàm lượng bụi silic trong không khí Do trong quá trình bốc hơi, các hạt bụi silic có kích thước nhỏ có thể bám theo hơi nước và theo đó di chuyển vào môi trường không khí
Bụi silic trong không khí còn có thể di chuyển vào bên trong
cơ thể sinh vật thông qua quá trình hô hấp của sinh vật
4 Khả năng chuyển hóa, tích lũy và phân giải sinh học
Do đặc tính lý hóa của SiO2 là không tan trong nước, tương đối trơ về mặt hóa học và khó phản ứng với các chất trong môi
Trang 5trường ở điều kiện bình thường do đó bụi silic không có khả năng chuyển hóa và phân giải sinh học trong môi trường
Các hạt bụi silic có kích thước nhỏ tồn tại lơ lửng trong không khí và khi con người cũng như sinh vật hô hấp thì bụi theo không khí đi vào phổi Tại đây, các hạt bụi có kích thước lớn có thể được đào thải ra ngoài theo đờm được tiết ra từ phổi Các hạt có kích thước nhỏ hơn, đặc biệt là các hạt có kích thước nhỏ hơn 5µm có thể đi sâu vào tận phế nang, tích lũy, gây bệnh tại
đó và không thể được đào thải ra bên ngoài Quá trình tích lũy kéo dài gây bệnh và có thể dẫn đến tử vong cho sinh vật cũng như con người
5 Tác động đến sức khỏe con người, sinh vật và hệ sinh thái
5.1 Tác động đến sức khỏe con người
a Cơ chế tác động
Bụi có mặt ở phế nang đã hấp dẫn sự tập trung đại thực bào tại đó gây ra viêm phế nang có tế bào đơn nhân Chỉ có bụi silic mới có thể gây teo khô các phân tử thực bào và sau đó quy tụ lại thành những “mảng bụi” Những phần tử khoáng sản được cuốn theo dòng bạch huyết và đọng lại ở các vùng của phế trường bình thường của phổi gây xơ các vách ngăn liên thùy, những xơ bao xung quanh mạch máu và xung quanh phế quản cũng sẽ bị ảnh hưởng Một số phần tử tụ lại ở các khoảng xơ, những phần tử khác vẫn tiếp tục di chuyển theo dòng bạch huyết và cuối cùng tới các hạch lympho của phổi và tới những hạch bạch huyết
Các đại thực bào ở phổi ăn bụi kiểu hoa hồng và giống như quá trình ẩm bào của amipe Các đại thực bào phổi thường được
bổ xung từ máu, các đại thực bào máu cũng nhanh chóng chuyển thành đại thực bào phổi Về tốc độ thực bào, ăn bụi cũng ngày một tăng do sự mã hóa thông tin miễn dịch bởi AMP vòng (sự nhận biết thông tin) Quá trình này có thể mô tả theo
sơ đồ sau:
5 Silic
Đại thực bào
Trang 6Sơ đồ cơ chế gây xơ hóa phổi do silic
Silic tự do có tác dụng độc hại rõ rệt đối với đại thực bào Những đại thực bào này bị tan rã sau khi đã ăn những phần tử bụi Sự tiêu hủy đại thực bào do thạch anh là do sự tạo thành những mối liên kết hydro giữa các nhóm SiOH thấy ở trên bề mặt thạch anh và những phần tử nhận hydro (oxi, lưu huỳnh, nitơ) nằm trong cấu trúc lipoprotein của màng tế bào, do đó có tổn thương của màng Những tổn thương xảy ra khi những phân
tử thạch anh tiếp xúc với màng ngoài của tế bào, nhưng những tổn thương còn nặng hơn nhiều ở trong tiêu thể chứa những phần tử bụi bị thực bào Những tổn thương của màng làm cho những men thủy phân chứa trong tiêu thể (lysosomes) thoát ra
và khuếch tán trong tương bào và màng tế bào gây nên sự tự tiêu của đại thực bào
Quá trình thực bào
và tiêu hủy bào
Tăng nguyên
xơ bào
Tăng sinh tế bào miễn dịch
Chất trong suốt (hyalin)
Trang 7Sự tiêu hủy đại thực bào dưới tác dụng của thạch anh gây nên một loạt các phản ứng sinh học tạo nên những tổn thương thể hạt đặc trưng cho bệnh silicose Những đại thực bào bị tổn thương hoặc bị tan rã giải phóng ra “một yếu tố xơ hóa” gây ra
sự tăng sinh các xơ bào kèm theo sự tạo thành các keo xơ, đồng thời thấy xuất hiện những đại thực bào khác hoặc từ các bạch cầu đơn nhân của máu lưu động tới, hoặc từ các mô bào của tổ chức tới Dưới tác dụng của silic tuổi thọ của đại thực bào cũng giảm rất nhanh so với bình thường
Sự tan rã của đại thực bào gây nên hai tác dụng chính:
1.Giải phóng một chất gọi là yếu tố sinh xơ, kích thích hoạt động của nguyên xơ bào (fibroblastes) và tạo thành xơ keo.
2.Giải phóng các kháng nguyên bị thực bào từ trước, có thể
có kháng nguyên tự có (autoantigene).
Ở chỗ nào có bụi tập trung trong phổi thì một mặt người ta thấy có tăng cấu tạo keo dưới tác dụng của nguyên bào sợi bị kích thích, mặt khác thấy xuất hiện những tương bào và sản sinh ra kháng thể, những kháng thể này bị kết tủa cùng với những kháng nguyên của chúng ở trên những sợi keo
Qua xét nghiệm tổ chức học, những phức hợp kết tủa kháng nguyên và kháng thể được biểu hiện dưới dạng một chất ái toan
vô định hình cho tổ chức liên kết tân tạo
Hình dạng tổ chức học của silic thường gặp có hình tròn Ở trung tâm gồm có những bó xơ trong được sắp xếp hướng tâm hoặc có hình cuộn len Đôi khi một phần hòa lẫn với các sợi xơ thành một khối thống nhất, chung quanh được bao bọc bằng một quầng tế bào
Thường có hai hay nhiều hạt dính vào nhau để tạo thành những khối tròn nhỏ có đường kính từ vài milimet trở lên Trong những trường hợp nặng hơn, có nhiều hạt kết hợp lại với nhau
và được nằm trong những khối trong suốt lớn Bệnh silicose lúc
đó đã là giai đoạn có biến chứng
Phần nhu mô phổi nằm ở giữa những hạt chồng lên nhau hoặc là những khối “silic” thường là nơi những phế nang bị giãn
7
Trang 8nặng gây ra khó thở, mà chính ra bệnh chưa nặng lắm Giãn phế nang ở xung quanh chỗ bị hoại tử thường là do sự tắc nghẽn từng phần của các tiểu phế quản hoặc là do tính đàn hồi khác nhau giữa nhu mô bình thường và những tổn thương xơ hóa của bệnh silicose Trong bệnh silicose nặng, đa số hoặc toàn bộ các thùy của phổi trở thành một khối cứng chắc và không đàn hồi Giãn phế nang ngày càng lan rộng đến những vùng phổi lành Như vậy là có sự bù trừ cần thiết đối với vùng phổi còn đàn hồi bị co dãn quá mức để bù vào vùng phổi bị xơ hóa hoặc xơ hóa khối
b Các biến chứng khi nhiễm bụi silic
Có rất nhiều biến chứng xảy ra, đặc biệt là hiện tượng bội nhiễm Ở giai đoạn nặng thường sinh ra những biến chứng nguy hiểm như giãn phế nang, tâm phế mạn, lao phổi và tràn khí phế mạc…
Nhiễm trùng:
Hiện tượng nhiễm trùng bội nhiễm trong bệnh bụi phổi silic
là rất phổ biến Nguyên nhân của hiện tượng này là do ứ đọng trong phế nang phổi xơ hóa tạo điều kiện cho vi sinh vật gây bệnh phát sinh phát triển Tỷ lệ nhiễm trùng bội nhiễm gặp tới hơn 70% nên đôi khi người ta dùng cụm từ “viêm xơ phế quản phổi” để chỉ tình trạng này Bội nhiễm cũng là nguy cơ làm tăng nhanh quá trình xơ hóa ở phổi và phế quản làm bệnh nặng lên
Giãn phế nang là một biến chứng thường thấy nhất, hầu như bao giờ cũng có ở bệnh silicose giai đoạn nặng Ở Mỹ tỷ lệ giãn phế nang là 80% trong số người mắc bệnh (Vallyathan V, Green F.H.Y – 1997) Các thành phế nang bị xơ hóa, phế nang kém đàn hồi làm lớp khí cặn tăng lên nhiều, dung tích sông giảm, lúc này bệnh nhân khó thở nhiều, gõ lồng ngực thấy tiếng kêu trong Chụp phim phổi thấy các rẻ xương sườn nằm ngang, các khoang liên sườn rộng ra, hình ảnh phổi rất sáng
Trang 9Tâm phế mạn thường xuất hiện ở giai đoạn muộn Bệnh nhân khó thở nhiều, khó thở cả khi bệnh nhân không hoạt động Rồi tim dần to ra, gan cũng to ra và đau Bệnh nhân chết rất nhanh chóng trong một bệnh cảnh suy thất phải
Nguyên nhân của tình trạng này là do phổi xơ hóa, mất hoặc giảm tính đàn hồi, giảm áp suất trong lồng ngực Cùng với hiện tượng xơ hóa nhu mô phổi các dải xơ có thể chẹt vào cổ các mao mạch hoặc động mạch nhỏ của phổi Các nguyên nhân trên bắt tim phải hoạt động tăng lên dần dần dẫn đến tăng gánh hoặc suy thất phải…
Lao phổi:
Bệnh lao phổi thường xảy ra ở giai đoạn cuối, thể trạng bệnh nhân suy sụp nhiều, gầy nhanh, nhiệt độ bất thường Bệnh nhân khạc nhổ nhiều, đôi khi dính máu, đôi khi có khái huyết Nghe thấy các ổ rales nổ ở đỉnh phổi, đôi khi có tiếng thổi hang Trên ảnh X-quang thấy phổi mờ phần nhiều ở đỉnh, đôi khi có hang Nếu không rõ phải chụp cắt lớp Bệnh tiến triển nặng, tiên lượng rất xấu Bệnh bụi phổi silic tạo điều kiện cho ci khuẩn lao dễ phát sinh và phát triển (giống như hiện tượng bội nhiễm) song bệnh lao cũng làm tăng quá trình xơ hóa nên các trường hợp lao, bụi phổi kết hợp (silico tuberculose) sẽ là điều nguy hại cho người bệnh
Tràn khí phế mạc:
Tràn khí phế mạc là một biến chứng hiếm thấy, cũng xuất hiện ở giai đoạn muộn Các dấu hiệu lâm sàng rất kín đáo, chỉ khi chụp phổi mới thấy Trên phim thấy có mỏm cụt phổi bị co lại, tiên lượng nặng Bệnh nhân có thể chết vì phổi lành không
đủ khả năng trao đổi khí
c.Các thể bệnh bụi phổi silic
Bệnh bụi phổi silic cấp tính:
Bệnh bụi phổi silic cấp tính là một rối loạn phổi hiếm gặp, tiến triển nhanh chóng dẫn đến tử vong (có thể trong vòng 10 tháng) do tiếp xúc ở cường độ mạnh với bụi mịn hạt silic tự do
9
Trang 10cao Bệnh bụi phổi silic cấp tính xuất hiện với triệu chứng khó thở tiến triển nhanh chóng
Trong bệnh bụi phổi silic cấp tính, các túi phế nang chứa đầy phospho lipid, protein và các mảnh vỡ tế bào Hình ảnh X-quang đặc trưng bởi quá trình phế nang chứa đầy silic xung quanh rốn phổi, chức năng hô hấp bất thường, trao đổi khí suy giảm đáng
kể Tiến triển suy hô hấp chắc chắn xảy ra và có thể chỉ trong vòng vài tháng bệnh
Bội nhiễm lao phổi thường thấy kết hợp với bệnh bụi phổi silic cấp tính
Bệnh bụi phổi silic tiến triển:
Bệnh bụi phổi silic tiến triển đặc trưng với sự phát triển các hạt silico, trong vòng từ 2 – 5 năm phơi nhiễm với bụi silic Khó thở xuất hiện nhanh chóng, cơ thể suy sụp nặng và tử vong trong vòng vài năm đầu xuất hiện bệnh Hình ảnh X quang phổi gồm những hạt mờ nhỏ không đều, lan tỏa, không có ở thùy trên điển hình như trong bệnh bụi phổi silic mạn tính Chức năng hô hấp bất thường và thường có hội chứng hỗn hợp và hội chứng hạn chế đơn thuần
Xơ hóa khối tiến triển:
Trong số ít trường hợp, các hạt silico dính lại và hợp nhất thành khối tròn, hình dáng không đều, có thể làm méo mó cấu trúc phổi Những khối này được xếp loại theo kích thước và mức
độ tổn thương theo bảng phân loại ILO (loại A đến C) Các khối
đó thường phân bố ở thùy trên của phổi, ảnh hưởng nặng nề tới chức năng phổi, gây nên hội chứng hạn chế nghiêm trọng và giảm oxy huyết Sự tiến triển có thể xảy ra khi không còn tiếp xúc với silic
Bệnh bụi phổi silic mạn tính:
Nét đặc trưng bệnh học của bệnh bụi phổi silic mạn tính là hạt silico Hạt silico gặp ở phổi và các hạch lymphô ở bệnh nhân
bị bệnh phổi silic Nó bao gồm vòng sợi keo có các thực bào bao quanh, các tế bào lympho và nguyên bào sợi Bụi chứa silic có