Die Beryllium-Krankheit ist eine systemische Erkrankung, an der mehrere Organe beteiligt sind, wobei pulmonale Manifestationen am auffälligsten und häufigsten sind. Es tritt auf, wenn es Beryllium in seiner Legierungsform oder in einer seiner verschiedenen chemischen Verbindungen ausgesetzt wird. Der Expositionsweg ist die Inhalation, und die Krankheit kann entweder akut oder chronisch sein. Akute Erkrankungen sind derzeit äußerst selten, und seit der ersten weit verbreiteten industriellen Verwendung von Beryllium in den 1940er Jahren, nachdem industrielle Hygienemaßnahmen zur Begrenzung der Exposition gegenüber hohen Dosen eingeführt wurden, wurde keine mehr gemeldet. Chronische Beryllium-Erkrankungen werden weiterhin gemeldet.
Beryllium, Legierungen und Verbindungen
Beryllium, ein Industriestoff mit Verdacht auf krebserzeugendes Potenzial, zeichnet sich durch geringes Gewicht, hohe Zugfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit aus. Tabelle 1 gibt einen Überblick über die Eigenschaften von Beryllium und seinen Verbindungen.
Table 1. Eigenschaften von Beryllium und seinen Verbindungen
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Formel |
spezifische |
Schmelz-/Siedepunkt (ºC) |
Löslichkeit |
Beschreibung |
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|
Beryllium (Be) |
9.01 (aw) |
1.85 |
1,298 ± 5/2,970 |
- |
Graues bis silbernes Metall |
|
Berylliumoxid (BeO) |
25 |
3.02 |
2,530±30/— |
Löslich in Säuren und Laugen; Unlöslich in Wasser |
Weißes amorphes Pulver |
|
Berylliumfluorid1 (BeF2 ) |
47.02 |
1.99 |
Sublimiert 800 °C |
Leicht löslich in Wasser; schwer löslich in Ethylalkohol |
Hygroskopischer Feststoff |
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Berylliumchlorid2 (BeCl2 ) |
79.9 |
1.90 |
405/520 |
Sehr gut wasserlöslich; löslich in Ethylalkohol, Benzol, Ethylether und Schwefelkohlenstoff |
Weiße oder leicht gelbe zerfließende Kristalle |
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Berylliumnitrat3 (Sei(NR3 )2 · 3H2 O) |
187.08 |
1.56 |
60/142 |
Löslich in Wasser und Ethylalkohol |
Weiße bis schwach gelbe zerfließende Kristalle |
|
Berylliumnitrid4 (Sei3 N2 ) |
55.06 |
- |
2,200±100/— |
- |
Harte, feuerfeste weiße Kristalle |
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Berylliumsulfat |
177.2 |
1.71 |
100 / - |
In Wasser löslich; unlöslich in Ethylalkohol |
Farblose Kristalle |
1 Berylliumfluorid wird durch Dekompensation von Ammoniumberylliumfluorid bei 900–950 °C hergestellt. Seine Hauptanwendung liegt in der Herstellung von Berylliummetall durch Reduktion mit Magnesium.
2 Berylliumchlorid wird hergestellt, indem Chlor über eine Mischung aus Berylliumoxid und Kohlenstoff geleitet wird.
3 Berylliumnitrat entsteht durch Einwirkung von Salpetersäure auf Berylliumoxid. Es wird als chemisches Reagenz und als Gasmantelhärter verwendet.
4 Berylliumnitrid wird durch Erhitzen von Berylliummetallpulver in einer sauerstofffreien Stickstoffatmosphäre bei 700–1,400 ºC hergestellt. Es wird in Atomenergiereaktionen verwendet, einschließlich der Produktion des radioaktiven Kohlenstoffisotops Kohlenstoff-14.
5 Berylliumsulfathydrat wird durch Behandlung des frittierten Erzes mit konzentrierter Schwefelsäure hergestellt. Es wird bei der Herstellung von metallischem Beryllium nach dem Sulfatverfahren verwendet.
Quellen
Beryll (3BeO·Al2O36SiO2) ist die wichtigste kommerzielle Quelle für Beryllium, das am häufigsten vorkommende der Mineralien mit hohen Konzentrationen an Berylliumoxid (10 bis 13 %). Hauptquellen für Beryll sind in Argentinien, Brasilien, Indien, Simbabwe und der Republik Südafrika zu finden. In den Vereinigten Staaten kommt Beryll in Colorado, South Dakota, New Mexico und Utah vor. Bertrandit, ein minderwertiges Erz (0.1 bis 3 %) mit einem Gehalt an säurelöslichem Beryllium, wird jetzt in Utah abgebaut und verarbeitet.
Produktion
Die beiden wichtigsten Verfahren zur Gewinnung von Beryllium aus dem Erz sind das Sulfat- und das Fluoridverfahren.
Beim Sulfatverfahren wird zerkleinerter Beryll in einem Lichtbogenofen bei 1,65°C geschmolzen und durch einen Hochgeschwindigkeits-Wasserstrahl zu einer Fritte gegossen. Nach der Wärmebehandlung wird die Fritte in einer Kugelmühle gemahlen und mit konzentrierter Schwefelsäure zu einer Aufschlämmung vermischt, die in Form eines Strahls in eine direkt beheizte, rotierende Sulfatiermühle gesprüht wird. Das Beryllium, nun in wasserlöslicher Form, wird aus dem Schlamm ausgelaugt, und Ammoniumhydroxid wird der Auslaugflüssigkeit zugesetzt, die dann einem Kristallisator zugeführt wird, wo Ammoniumalaun auskristallisiert wird. Der Lauge werden Chelatbildner zugesetzt, um Eisen und Nickel in Lösung zu halten, dann wird Natriumhydroxid zugesetzt, und das so gebildete Natriumberylat wird hydrolysiert, um Berylliumhydroxid auszufällen. Das letztere Produkt kann zur Reduktion durch Magnesium zu metallischem Beryllium in Berylliumfluorid oder zur elektrolytischen Reduktion in Berylliumchlorid umgewandelt werden.
Beim Fluoridverfahren (Bild 1) wird ein brikettiertes Gemisch aus gemahlenem Erz, Natriumsilicofluorid und Sodaasche in einem Drehherdofen gesintert. Das Sintermaterial wird zerkleinert, gemahlen und ausgelaugt. Die so erhaltene Lösung von Berylliumfluorid wird mit Natriumhydroxid versetzt und der Niederschlag von Berylliumhydroxid in einem Rotationsfilter filtriert. Metallisches Beryllium wird wie im vorigen Verfahren durch die Magnesiumreduktion von Berylliumfluorid oder durch Elektrolyse von Berylliumchlorid gewonnen.
Abbildung 1. Herstellung von Berylliumoxid nach dem Fluoridverfahren
Verwendung
Beryllium wird in Legierungen mit einer Reihe von Metallen verwendet, darunter Stahl, Nickel, Magnesium, Zink und Aluminium, wobei die am weitesten verbreitete Legierung Beryllium-Kupfer – richtigerweise „Bronze“ genannt – ist, das eine hohe Zugfestigkeit und Härtbarkeit aufweist durch Wärmebehandlung. Berylliumbronzen werden in funkenfreien Werkzeugen, elektrischen Schalterteilen, Uhrfedern, Membranen, Ausgleichsscheiben, Nocken und Buchsen verwendet.
Eine der größten Anwendungen des Metalls ist als Moderator thermischer Neutronen in Kernreaktoren und als Reflektor, um das Austreten von Neutronen aus dem Reaktorkern zu verringern. Als Neutronenquelle wird häufig eine Uran-Beryllium-Mischquelle verwendet. Als Folie wird Beryllium als Fenstermaterial in Röntgenröhren verwendet. Seine Leichtigkeit, sein hoher Elastizitätsmodul und seine Hitzestabilität machen es zu einem attraktiven Material für die Luft- und Raumfahrtindustrie.
Berylliumoxid wird durch Erhitzen von Berylliumnitrat oder -hydroxid hergestellt.
Es wird bei der Herstellung von Keramik, feuerfesten Materialien und anderen Berylliumverbindungen verwendet. Es wurde zur Herstellung von Leuchtstoffen für Leuchtstofflampen verwendet, bis das Auftreten der Berylliumkrankheit in der Industrie dazu führte, dass seine Verwendung für diesen Zweck aufgegeben wurde (1949 in den Vereinigten Staaten).
Gefahren
Prozesse mit Beryllium sind mit Brand- und Gesundheitsgefahren verbunden. Fein verteiltes Berylliumpulver brennt, wobei der Brennbarkeitsgrad eine Funktion der Partikelgröße ist. Brände sind in Staubfiltereinheiten und beim Schweißen von Lüftungskanälen aufgetreten, in denen fein verteiltes Beryllium vorhanden war.
Beryllium und seine Verbindungen sind hochgiftige Substanzen. Beryllium kann alle Organsysteme beeinflussen, obwohl das primär betroffene Organ die Lunge ist. Beryllium verursacht bei Inhalation systemische Erkrankungen und kann sich nach Aufnahme aus der Lunge weit im Körper verteilen. Aus dem Magen-Darm-Trakt wird wenig Beryllium resorbiert. Beryllium kann Hautreizungen hervorrufen, und sein traumatisches Einbringen in subkutanes Gewebe kann lokale Reizungen und Granulombildung verursachen.
Pathogenese
Beryllium in all seinen Formen, mit Ausnahme von Berylliumerz, wurde mit Krankheiten in Verbindung gebracht. Der Eintrittsweg ist die Inhalation und bei der akuten Erkrankung kommt es zu einer direkten toxischen Wirkung sowohl auf die Nasen-Rachen-Schleimhaut als auch auf die des gesamten Tracheobronchialbaums, was zu Ödemen und Entzündungen führt. In der Lunge verursacht es eine akute chemische Pneumonitis. Die Hauptform der Beryllium-Toxizität zu diesem Zeitpunkt ist die chronische Beryllium-Krankheit. Eine Beryllium-spezifische verzögerte Art der Überempfindlichkeit ist der Hauptweg chronischer Erkrankungen. Der Eintritt von Beryllium in das System durch die Lunge führt zur Proliferation von spezifischem CD+ Lymphozyten, wobei Beryllium entweder allein oder als Hapten über einen Interleukin-2 (IL2)-Rezeptorweg als spezifisches Antigen wirkt. Die individuelle Anfälligkeit gegenüber Beryllium kann somit anhand der individuellen CD erklärt werden+ Antwort. Die Freisetzung von Lymphokinen aus den aktivierten Lymphozyten kann dann zur Bildung von Granulomen und zur Rekrutierung von Makrophagen führen. Beryllium kann zu Stellen außerhalb der Lunge transportiert werden, wo es die Bildung von Granulomen verursachen kann. Beryllium wird langsam an verschiedenen Stellen freigesetzt und über die Nieren ausgeschieden. Diese langsame Freisetzung kann über einen Zeitraum von 20 bis 30 Jahren erfolgen. Die Chronizität und Latenz der Krankheit kann wahrscheinlich auf der Grundlage des langsamen Metabolisierungs- und Freisetzungsphänomens erklärt werden. Die an der Pathogenese der Berylliumkrankheit beteiligten Immunmechanismen ermöglichen auch spezifische diagnostische Ansätze, auf die weiter unten eingegangen wird.
Histopathologie
Der primäre pathologische Befund bei der Berylliumkrankheit ist die Bildung von Granulomen ohne Verkäsung in der Lunge, den Lymphknoten und an anderen Stellen. Histopathologische Untersuchungen der Lunge bei Patienten mit akuter Berylliumkrankheit haben ein unspezifisches Muster einer akuten und subakuten Bronchitis und Pneumonitis gezeigt. Bei der chronischen Beryllium-Erkrankung kommt es in unterschiedlichem Ausmaß zu lymphozytärer Infiltration des Lungeninterstitiums und zur Bildung von nicht-verkäsenden Granulomen (Abbildung 2).
Abbildung 2. Lungengewebe eines Patienten mit chronischer Berylliumerkrankung
Sowohl Granulome als auch Rundzellinfiltration sind sichtbar
Viele der Granulome befinden sich in den peribronchiolären Bereichen. Daneben können Histiozyten, Plasmazellen und Riesenzellen mit kalkhaltigen Einschlusskörperchen vorhanden sein. Handelt es sich ausschließlich um eine Granulombildung, ist die Langzeitprognose besser. Die Histologie der Lunge bei chronischer Berylliumkrankheit ist nicht von der der Sarkoidose zu unterscheiden. Nicht-verkäsende Granulome finden sich auch in Lymphknoten, Leber, Milz, Muskel und Haut.
Klinische Manifestationen
Hautverletzungen
Saure Berylliumsalze verursachen allergische Kontaktdermatitis. Solche Läsionen können erythematös, papulös oder papulovesikulär sein, sind häufig juckend und werden an exponierten Körperteilen gefunden. In der Regel dauert es von der ersten Exposition bis zum Auftreten der Dermatitis 2 Wochen, außer bei starker Exposition, bei der eine unmittelbare Reizreaktion auftreten kann. Diese Verzögerung wird als die Zeit angesehen, die erforderlich ist, um den überempfindlichen Zustand zu entwickeln.
Die versehentliche Implantation von Berylliummetall oder Kristallen einer löslichen Berylliumverbindung in eine Schürfwunde, einen Riss in der Haut oder unter den Nagel kann zu einer indurierten Stelle mit zentraler Eiterung führen. An solchen Stellen können sich auch Granulome bilden.
Konjunktivitis und Dermatitis können einzeln oder zusammen auftreten. Bei Konjunktivitis kann das periorbitale Ödem schwerwiegend sein.
Akute Krankheit
Die Beryllium-Nasopharyngitis ist gekennzeichnet durch geschwollene und hyperämische Schleimhäute, Blutungsstellen, Fissuren und Ulzerationen. Eine Perforation der Nasenscheidewand wurde beschrieben. Die Entfernung von der Exposition führt zu einer Umkehrung dieses Entzündungsprozesses innerhalb von 3 bis 6 Wochen.
Die Beteiligung der Luftröhre und des Bronchialbaums nach Exposition gegenüber höheren Berylliumkonzentrationen verursacht unproduktiven Husten, substernale Schmerzen und mäßige Kurzatmigkeit. Rhonchi und/oder Rasseln können hörbar sein, und das Röntgenbild des Brustkorbs kann erhöhte bronchovaskuläre Markierungen zeigen. Die Art und Geschwindigkeit des Auftretens sowie die Schwere dieser Anzeichen und Symptome hängen von der Qualität und Quantität der Exposition ab. Eine Erholung ist innerhalb von 1 bis 4 Wochen zu erwarten, wenn der Arbeitnehmer von einer weiteren Exposition entfernt wird.
Die Verwendung von Steroiden ist sehr nützlich, um der akuten Krankheit entgegenzuwirken. Seit über 30 Jahren wurden dem US-amerikanischen Beryllium-Fallregister keine neuen Fälle einer akuten Erkrankung gemeldet. Das Register, das 1952 von Harriet Hardy ins Leben gerufen wurde, enthält fast 1,000 Fallaufzeichnungen, darunter 212 akute Fälle. Fast alle davon traten in der Leuchtstofflampenindustrie auf. Vierundvierzig Probanden mit der akuten Erkrankung entwickelten anschließend eine chronische Erkrankung.
Chronische Berylliumkrankheit
Die chronische Berylliumkrankheit ist eine pulmonale und systemische granulomatöse Erkrankung, die durch Inhalation von Beryllium verursacht wird. Die Latenz der Krankheit kann 1 bis 30 Jahre betragen, am häufigsten tritt sie 10 bis 15 Jahre nach der ersten Exposition auf. Die chronische Berylliumkrankheit hat einen variablen Verlauf mit Exazerbationen und Remissionen in ihren klinischen Manifestationen. Die Krankheit ist jedoch in der Regel fortschreitend. Es gab einige Fälle mit Anomalien im Röntgenbild des Brustkorbs mit stabilem klinischen Verlauf und ohne signifikante Symptome.
Belastungsdyspnoe ist das häufigste Symptom der chronischen Berylliumkrankheit. Weitere Symptome sind Husten, Müdigkeit, Gewichtsverlust, Brustschmerzen und Arthralgien. Körperliche Befunde können völlig normal sein oder bibasiläre Knistern, Lymphadenopathie, Hautläsionen, Hepatosplenomegalie und Keulenbildung umfassen. Anzeichen einer pulmonalen Hypertonie können bei einer schweren, lang andauernden Erkrankung vorhanden sein.
Nierensteine und Hyperurikämie können bei einigen Patienten auftreten, und es gab seltene Berichte über eine Vergrößerung der Ohrspeicheldrüse und eine Beteiligung des Zentralnervensystems. Die klinischen Manifestationen der chronischen Berylliumkrankheit sind denen der Sarkoidose sehr ähnlich.
Röntgenologische Merkmale
Das Röntgenmuster bei chronischer Berylliumkrankheit ist unspezifisch und ähnelt dem, das bei Sarkoidose, idiopathischer Lungenfibrose, Tuberkulose, Mykosen und Staubkrankheit beobachtet werden kann (Abbildung 3). Früh im Krankheitsverlauf können die Filme körnige, knötchenförmige oder linienförmige Verdichtungen aufweisen. Diese Anomalien können mit oder ohne Fibrose zunehmen, abnehmen oder unverändert bleiben. Eine Beteiligung des Oberlappens ist häufig. Hilare Adenopathie, die bei etwa einem Drittel der Patienten beobachtet wird, ist normalerweise bilateral und wird von einer Fleckenbildung der Lungenfelder begleitet. Das Fehlen von Lungenveränderungen bei Vorliegen einer Adenopathie ist ein relativer, aber kein absoluter Differenzierungsgrund zugunsten der Sarkoidose gegenüber der chronischen Berylliumerkrankung. Einseitige Hilusadenopathie wurde berichtet, ist aber ziemlich selten.
Abbildung 3. Röntgenaufnahme des Brustkorbs eines Patienten mit chronischer Berylliumkrankheit, die diffuse fibronoduläre Infiltrate und prominente Hila zeigt
Das Röntgenbild korreliert nicht gut mit dem klinischen Zustand und spiegelt keine besonderen qualitativen oder quantitativen Aspekte der kausalen Exposition wider.
Lungenfunktionstests
Daten aus dem Beryllium Case Registry zeigen, dass bei der chronischen Beryllium-Erkrankung 3 Beeinträchtigungsmuster zu finden sind. Von 41 Patienten, die über einen Zeitraum von durchschnittlich 23 Jahren nach der ersten Beryllium-Exposition untersucht wurden, hatten 20 % einen restriktiven Defekt, 36 % einen interstitiellen Defekt (normale Lungenvolumina und Luftströmungsraten, aber reduzierte Diffusionskapazität für Kohlenmonoxid), 39 % hatte einen obstruktiven Defekt und 5 % waren normal. Das obstruktive Muster, das sowohl bei Rauchern als auch bei Nichtrauchern auftrat, war mit Granulomen in der peribronchialen Region assoziiert. Diese Studie zeigte, dass das Muster der Beeinträchtigung die Prognose beeinflusst. Patienten mit interstitiellen Defekten schnitten am besten ab, mit der geringsten Verschlechterung über einen Zeitraum von fünf Jahren. Patienten mit obstruktiven und restriktiven Defekten erlebten trotz Kortikosteroidtherapie eine Verschlechterung ihrer Beeinträchtigung.
Studien zur Lungenfunktion bei asymptomatischen Beryllium-Extraktionsarbeitern zeigten das Vorliegen einer leichten arteriellen Hypoxämie. Dies trat normalerweise innerhalb der ersten 10 Jahre der Exposition auf. Bei Arbeitern, die 20 Jahre oder länger Beryllium ausgesetzt waren, kam es zu einer Verringerung der forcierten Vitalkapazität (FVC) und des forcierten Exspirationsvolumens in einer Sekunde (FEV1). Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die anfängliche leichte Hypoxämie auf die frühe Alveolitis zurückzuführen sein könnte und dass bei weiterer Exposition und im Zeitverlauf die Verringerung des FEV1 und FVC könnte Fibrose und Granulombildung darstellen.
Andere Labortests
Unspezifische anormale Labortests wurden bei chronischer Berylliumkrankheit berichtet und umfassen erhöhte Blutsenkungsgeschwindigkeit, Erythrozytose, erhöhte Gammaglobulinspiegel, Hyperurikämie und Hyperkalzämie.
Der Kveim-Hauttest ist bei der Berylliumkrankheit negativ, während er bei Sarkoidose positiv sein kann. Der Spiegel des Angiotensin-Converting-Enzyms (ACE) ist bei Beryllium-Krankheit normalerweise normal, kann aber bei 60 % oder mehr der Patienten mit aktiver Sarkoidose erhöht sein.
Diagnose
Die Diagnose einer chronischen Beryllium-Krankheit basierte viele Jahre lang auf den Kriterien, die durch das Beryllium Case Registry entwickelt wurden, darunter:
- eine Vorgeschichte mit signifikanter Berylliumexposition
- Anzeichen einer Erkrankung der unteren Atemwege
- abnorme Röntgenaufnahme des Brustkorbs mit interstitieller fibronodulärer Erkrankung
- abnormale Lungenfunktionstests mit verringerter Kohlenmonoxid-Diffusionskapazität (DLCO)
- pathologische Veränderungen im Zusammenhang mit einer Berylliumexposition in Lungen- oder Brustlymphknoten
- das Vorhandensein von Beryllium im Gewebe.
Vier der sechs Kriterien mussten erfüllt werden und hätten entweder (1) oder (6) enthalten sollen. Seit den 1980er Jahren haben Fortschritte in der Immunologie die Diagnose der Berylliumkrankheit ermöglicht, ohne dass Gewebeproben für die histologische Untersuchung oder Berylliumanalyse benötigt werden. Die Transformation von Lymphozyten im Blut als Reaktion auf eine Berylliumexposition (wie beim Lymphozytentransformationstest, LTT) oder von Lymphozyten aus bronchoalveolärer Lavage (BAL) wurde von Newman et al. (1989) als nützliche diagnostische Hilfsmittel bei der Diagnose einer Berylliumkrankheit bei exponierten Personen. Ihre Daten legen nahe, dass ein positiver Blut-LTT auf eine Sensibilisierung hinweist. Jüngste Daten zeigen jedoch, dass der Blut-LTT nicht gut mit einer Lungenerkrankung korreliert. Die BAL-Lymphozytentransformation korreliert viel besser mit anomaler Lungenfunktion und korreliert nicht gut mit gleichzeitigen Anomalien im Blut-LTT. Um also eine Berylliumkrankheit diagnostizieren zu können, benötigt man eine Kombination aus klinischen, radiologischen und Lungenfunktionsstörungen und einen positiven LTT im BAL. Ein positiver Blut-LTT allein ist nicht diagnostisch. Die Mikrosondenanalyse von kleinen Gewebeproben auf Beryllium ist eine weitere neuere Innovation, die bei der Diagnose von Krankheiten in kleinen Lungengewebeproben helfen könnte, die durch transbronchiale Lungenbiopsie gewonnen wurden.
Sarkoidose ist die Erkrankung, die der chronischen Berylliumkrankheit am ähnlichsten ist, und die Unterscheidung kann schwierig sein. Bisher ist bei der chronischen Berylliumerkrankung keine zystische Knochenerkrankung oder Beteiligung des Auges oder der Mandeln aufgetreten. Ebenso ist der Kveim-Test bei der Beryllium-Krankheit negativ. Hauttests zum Nachweis einer Berylliumsensibilisierung werden nicht empfohlen, da der Test selbst sensibilisierend ist, möglicherweise systemische Reaktionen bei sensibilisierten Personen auslösen kann und nicht an sich feststellt, dass die vorliegende Krankheit notwendigerweise mit Beryllium in Zusammenhang steht.
Ausgefeiltere immunologische Ansätze in der Differentialdiagnostik sollen in Zukunft eine bessere Abgrenzung zur Sarkoidose ermöglichen.
Prognose
Die Prognose der chronischen Berylliumkrankheit hat sich im Laufe der Jahre günstig verändert; Es wurde vermutet, dass die bei Beryllium-Arbeitern beobachteten längeren Verzögerungen des Beginns eine geringere Exposition oder eine geringere Beryllium-Körperbelastung widerspiegeln, was zu einem milderen klinischen Verlauf führt. Klinische Beweise sind, dass die Steroidtherapie, wenn sie angewendet wird, wenn eine messbare Behinderung zum ersten Mal auftritt, in angemessenen Dosen über einen ausreichend langen Zeitraum den klinischen Zustand vieler Patienten verbessert hat und es einigen von ihnen ermöglicht hat, wieder zu einer nützlichen Arbeit zurückzukehren. Es gibt keinen eindeutigen Beweis dafür, dass Steroide eine chronische Berylliumvergiftung geheilt haben.
Beryllium und Krebs
Bei Tieren ist experimentell verabreichtes Beryllium ein Karzinogen, das nach intravenöser Injektion bei Kaninchen osteogenetische Sarkome und nach Inhalation bei Ratten und Affen Lungenkrebs verursacht. Ob Beryllium ein menschliches Karzinogen sein könnte, ist umstritten. Einige epidemiologische Studien haben einen Zusammenhang nahegelegt, insbesondere nach einer akuten Berylliumerkrankung. Diese Feststellung wurde von anderen bestritten. Daraus lässt sich schlussfolgern, dass Beryllium bei Tieren krebserregend ist und beim Menschen möglicherweise ein Zusammenhang zwischen Lungenkrebs und Beryllium besteht, insbesondere bei Patienten mit akuter Erkrankung.
Sicherheits- und Gesundheitsmaßnahmen
Sicherheits- und Gesundheitsvorkehrungen müssen sowohl die Brandgefahr als auch die viel ernstere Toxizitätsgefahr abdecken.
Brandschutz
Es müssen Vorkehrungen getroffen werden, um mögliche Zündquellen wie Funken- oder Lichtbogenbildung elektrischer Geräte, Reibung usw. in der Nähe von fein verteiltem Berylliumpulver zu verhindern. Geräte, in denen dieses Pulver vorhanden war, sollten entleert und gereinigt werden, bevor Acetylen oder elektrische Schweißgeräte daran verwendet werden. Oxidfreies, ultrafeines Berylliumpulver, das unter Inertgas hergestellt wurde, kann sich an der Luft selbst entzünden.
Zum Löschen eines Berylliumbrandes sollte ein geeignetes Trockenpulver – kein Wasser – verwendet werden. Vollständige persönliche Schutzausrüstung, einschließlich Atemschutzausrüstung, sollte getragen werden, und Feuerwehrleute sollten danach baden und dafür sorgen, dass ihre Kleidung separat gewaschen wird.
Gesundheitsschutz
Berylliumprozesse müssen sorgfältig kontrolliert durchgeführt werden, um sowohl die Arbeiter als auch die allgemeine Bevölkerung zu schützen. Das Hauptrisiko besteht in Form von luftgetragener Kontamination, und der Prozess und die Anlage sollten so ausgelegt sein, dass so wenig Staub oder Rauch wie möglich entstehen. Nassverfahren sollten anstelle von Trockenverfahren verwendet werden, und die Inhaltsstoffe berylliumhaltiger Zubereitungen sollten als wässrige Suspensionen statt als Trockenpulver vereinheitlicht werden; Wenn möglich, sollte die Anlage als Gruppe separater geschlossener Einheiten konzipiert werden. Die zulässige Konzentration von Beryllium in der Atmosphäre ist so gering, dass auch bei Nassprozessen eine Einhausung angebracht werden muss, da sonst austretende Spritzer und Verschüttungen eintrocknen und der Staub in die Atmosphäre gelangen kann.
Arbeiten, bei denen Staub freigesetzt werden kann, sollten in Bereichen mit maximaler Einhausung durchgeführt werden, die den Erfordernissen der Manipulation entspricht. Einige Arbeiten werden in Gloveboxen durchgeführt, aber viele weitere werden in Gehäusen durchgeführt, die mit einer Absaugung ausgestattet sind, die derjenigen ähnelt, die in Chemikalienabzügen installiert ist. Bearbeitungsvorgänge können durch lokale Hochgeschwindigkeits-Abluftsysteme mit geringem Volumen oder durch Haubengehäuse mit Abluft belüftet werden.
Um die Wirksamkeit dieser Vorsichtsmaßnahmen zu überprüfen, sollte die Atmosphäre so überwacht werden, dass die tägliche durchschnittliche Exposition der Arbeitnehmer gegenüber einatembarem Beryllium berechnet werden kann. Der Arbeitsbereich sollte regelmäßig mit einem geeigneten Staubsauger oder einem feuchten Wischmopp gereinigt werden. Berylliumprozesse sollten von den anderen Vorgängen in der Fabrik getrennt werden.
Persönliche Schutzausrüstung sollte für Arbeiter bereitgestellt werden, die mit Berylliumprozessen beschäftigt sind. Wenn sie vollständig in Prozessen beschäftigt sind, die die Handhabung von Berylliumverbindungen beinhalten, oder in Prozessen, die mit der Gewinnung des Metalls aus dem Erz verbunden sind, sollte für einen vollständigen Wechsel der Kleidung gesorgt werden, damit die Arbeiter nicht in ihrer Kleidung nach Hause gehen war arbeiten. Es sollten Vorkehrungen für das sichere Waschen solcher Arbeitskleidung getroffen werden, und selbst Wäschereiarbeitern sollten Schutzanzüge zur Verfügung gestellt werden, um sicherzustellen, dass auch sie keiner Gefahr ausgesetzt sind. Diese Vorkehrungen sollten nicht den normalen Haushaltswäscheverfahren überlassen werden. Fälle von Berylliumvergiftung in den Familien von Arbeitern wurden Arbeitern zugeschrieben, die kontaminierte Kleidung mit nach Hause nahmen oder sie zu Hause trugen.
Ein arbeitsmedizinischer Standard von 2μg/m3, das 1949 von einem Komitee vorgeschlagen wurde, das unter der Schirmherrschaft der US-Atomenergiekommission tätig war, wird weiterhin weitgehend befolgt. Bestehende Interpretationen lassen in der Regel Schwankungen bis zu einer „Obergrenze“ von 5μg/m zu3 solange der zeitlich gewichtete Durchschnitt nicht überschritten wird. Zusätzlich eine „akzeptable maximale Spitzenkonzentration über der Höchstkonzentration für eine Acht-Stunden-Schicht“ von 25 μg/m3 bis 30 min ist ebenfalls zulässig. Diese Betriebswerte sind in der gegenwärtigen industriellen Praxis erreichbar, und es gibt keine Hinweise auf gesundheitsschädliche Erfahrungen bei Personen, die in einer so kontrollierten Umgebung arbeiten. Wegen einer möglichen Verbindung zwischen Beryllium und Lungenkrebs wurde vorgeschlagen, den zulässigen Grenzwert auf 1 μg/mXNUMX zu reduzieren3, aber in den Vereinigten Staaten wurden auf diesen Vorschlag keine offiziellen Maßnahmen ergriffen.
Die Bevölkerung, bei der das Risiko besteht, dass sich eine Berylliumkrankheit entwickelt, ist diejenige, die in irgendeiner Weise mit Beryllium bei seiner Gewinnung oder späteren Verwendung zu tun hat. Es wurden jedoch einige Fälle aus der „Nachbarschaft“ aus einer Entfernung von 1 bis 2 km von Beryllium-Gewinnungsanlagen gemeldet.
In einer Reihe von Ländern sind vor der Einstellung und regelmäßige ärztliche Untersuchungen von Arbeitnehmern, die Beryllium und seinen Verbindungen ausgesetzt sind, obligatorisch. Die empfohlene Bewertung umfasst einen jährlichen Atemfragebogen, eine Röntgenaufnahme des Brustkorbs und Lungenfunktionstests. Mit Fortschritten in der Immunologie könnte der LTT auch zu einer routinemäßigen Bewertung werden, obwohl derzeit nicht genügend Daten verfügbar sind, um seine routinemäßige Verwendung zu empfehlen. Bei Anzeichen einer Berylliumkrankheit ist es unklug, zuzulassen, dass ein Arbeiter Beryllium weiter ausgesetzt wird, selbst wenn der Arbeitsplatz die Grenzwertkriterien für die Berylliumkonzentration in der Luft erfüllt.
Behandlung
Der wichtigste Schritt in der Therapie ist die Vermeidung einer weiteren Exposition gegenüber Beryllium. Kortikosteroide sind die primäre Therapieform bei der chronischen Beryllium-Erkrankung. Kortikosteroide scheinen den Krankheitsverlauf günstig zu verändern, „heilen“ ihn aber nicht.
Kortikosteroide sollten täglich mit einer relativ hohen Dosis von Prednison von 0.5 bis 1 mg pro kg oder mehr begonnen und fortgesetzt werden, bis eine Besserung eintritt oder keine weitere Verschlechterung der klinischen oder Lungenfunktionstests auftritt. In der Regel dauert dies 4 bis 6 Wochen. Eine langsame Reduzierung der Steroide wird empfohlen, und eventuell ist eine Therapie an jedem zweiten Tag möglich. Die Steroidtherapie wird normalerweise zu einer lebenslangen Notwendigkeit.
Andere unterstützende Maßnahmen wie zusätzlicher Sauerstoff, Diuretika, Digitalis und Antibiotika (bei bestehender Infektion) sind je nach klinischem Zustand des Patienten indiziert. Wie bei jedem Patienten mit chronischer Atemwegserkrankung sollte auch eine Immunisierung gegen Influenza und Pneumokokken in Betracht gezogen werden.