Bar jest srebrzystobiałym metalem alkalicznym reaktywnym chemicznie, który w stanie naturalnym występuje w skorupie ziemskiej. Do rozpuszczalnych związków baru należą głównie jego sole – chlorek, azotan, octan i węglan. Sole baru są klasyfikowane jako związki szkodliwe. Bar i jego związki mają powszechne zastosowanie przemysłowe (m.in. w przemyśle chemicznym, szklarskim, ceramicznym i elektrotechnicznym), są także stosowane jako topniki w elektrodach spawalniczych. Narażenie zawodowe na bar i jego związki rozpuszczalne (w postaci pyłów i dymów) występuje głównie w przemyśle stalowym, szklarskim, metalurgicznym i wydobywczym.
Minimalna doustna dawka śmiertelna baru dla człowieka wynosi około 10 mg/kg dla chlorku baru i około 60 mg/kg dla węglanu baru. Węglan baru w dawce 20 mg/kg powoduje już osłabienie mięśni, parestezje i porażenia wiotkie. Związkami najczęściej powodującymi ostre zatrucia są: węglan, chlorek, azotan i octan baru. W klinicznym obrazie zatrucia związkami baru zwykle występują ostre zaburzenia żołądkowo-jelitowe, osłabienie odruchów głębokich i zmniejszenie napięcia mięśniowego oraz osłabienie siły mięśniowej i postępujące porażenie mięśni. Śmierć zwykle następuje w wyniku zatrzymania oddechu (porażenia mięśni oddechowych) i krążenia. Objawom tym towarzyszy zmniejszenie stężenia potasu w surowicy i częstoskurcz komorowy, który przechodzi w migotanie komór. W wyniku ostrego zatrucia związkami baru wystąpić może także ostra niewydolność nerek, rabdomioliza, dysfagia i nadciśnienie tętnicze. Związki baru wykazują natomiast słabe działanie drażniące i brak działania uczulającego.
Zastosowanie w przemyśle
- bar – w produkcji stopów, mydeł, gum, mas plastycznych, papieru, w produkcji ceramiki i szkła,
- azotan baru – w pirotechnice jako środek zapalający, w przemyśle ceramicznym przy produkcji glazury, w przemyśle elektrotechnicznym i chemicznym,
- chlorek baru – w przemyśle chemicznym, ceramicznym jako dodatek do szkła, w przemyśle włókienniczym, w przemyśle garbarskim do przygarbowania i wykończania skór oraz jako dodatek do olejów smarnych,
- octan baru – w barwnikach kadziowych do tkanin, środek poślizgowy w olejach i smarach, środek przyspieszający schnięcie farb,
- tlenek baru – w produkcji olejów smarnych,
- węglan baru – w przemyśle ceramicznym, optycznym i szklarskim,
- wodorotlenek baru – jako dodatek do olejów i smarów, dodatek do mydeł, środek zmiękczający wodę, w produkcji żywic syntetycznych, w przemyśle szklarskim i ceramicznym, w cukrownictwie do obróbki cukru buraczanego (…).
Bar o największym stężeniu rozpuszczalnych związków występuje w przemyśle stalowym, głównie podczas spawania w łuku elektrycznym elektrodami zawierającymi bar jako topnik. W zależności od składu i konstrukcji elektrod, zawartość baru w dymach spawalniczych może wynosić 12 ÷ 37% całkowitego dymu, z czego od 80 do ponad 90% stanowią rozpuszczalne związki baru. (…).
Zatrucia ostre
Minimalna doustna dawka śmiertelna chlorku baru dla człowieka wynosi około 10 mg/kg, co w przeliczeniu na 70 kg masę ciała daje około 0,5 g Ba. Węglan baru w dawce 20 mg/kg (około 1 g Ba na człowieka) powoduje osłabienie mięśni, parestezję i porażenia wiotkie, a jego minimalna dawka śmiertelna wynosi około 60 mg/kg.
Najczęstszą przyczyną ostrych zatruć związkami baru u ludzi są próby samobójcze oraz zatrucia przypadkowe (np. skażona żywność). Zdarzają się także zatrucia w warunkach narażenia zawodowego. Związkami najczęściej powodującymi ostre zatrucia są pobrane drogą pokarmową: węglan, chlorek, azotan i octan baru. Nieliczne przypadki zatruć ostrych były spowodowane narażeniem inhalacyjnym lub oparzeniami roztworem chlorku baru.
W klinicznym obrazie zatrucia rozpuszczalnymi związkami baru występują zwykle trzy stadia: 1) ostre zaburzenia żołądkowo-jelitowe (wymioty, biegunka, ból brzucha) i wzmożone napięcie mięśniowe, 2) osłabienie odruchów głębokich, obniżenie napięcia mięśniowego i osłabienie siły mięśniowej, 3) postępujące porażenie mięśni; śmierć zwykle następuje w wyniku zatrzymania oddechu (porażenie mięśni oddechowych) i krążenia.
Objawom tym towarzyszy znaczne zmniejszenie stężenia potasu w surowicy, ponadto występuje częstoskurcz komorowy przechodzący w migotanie komór. W wyniku zatrucia związkami baru wystąpić może także ostra niewydolność nerek (rabdomioliza), a także dysfagia i nadciśnienie tętnicze. Choć ostre zatrucia związkami baru należą do zatruć ciężkich, to szybka interwencja lekarska ratuje życie i prowadzi do całkowitego wyzdrowienia, nawet po bardzo dużych dawkach baru. (…).
Zatrucia przewlekłe
Na podstawie wyników przeprowadzonych badań stanu zdrowia pracowników zakładów przerobu rud metali, którzy byli narażani na rozpuszczalne związki baru o stężeniu około 1,07 mg/m3 przez co najmniej 5 lat wykazano istotnie wyższą liczbę osób z nadciśnieniem tętniczym w grupie badanej (12 osób), w porównaniu z grupą kontrolną (25 osób). (…).
Brenniman i Levy przeprowadzili retrospektywne badania epidemiologiczne dwóch populacji (łącznie 2000 osób powyżej 18 lat), mieszkających w miastach, gdzie stężenie baru w wodzie wodociągowej różniło się 70-krotnie. W obszarze o dużej zawartości Ba w wodzie stężenia wynosiły 2 ÷ 10 mg/l (średnio 7,3 mg/l), co w przeliczeniu na dzienne spożycie 2 litrów wody przez człowieka o wadze 70 kg daje średnią dawkę 0,21 mg Ba/kg/dzień. W obszarze o małej zawartości baru stężenia były poniżej 0,2 mg/l (średnio 0,1 mg/l), co daje dawkę dzienną 0,0029 mg Ba/kg/dzień. W badaniach częstości zgonów z powodu chorób mięśnia sercowego, chorób serca (miażdżyca) lub wszystkich chorób serca łącznie dla obu płci, śmiertelność była istotnie większa w populacji narażonej na Ba o dużym stężeniu w wodzie do picia. (…)
Przeprowadzono również doświadczenie, w którym samce szczurów były narażane na węglan baru o stężeniach 1,15 i 5,20 mg/m3 przez 4 h dziennie, 6 dni w tygodniu przez 4 miesiące. W grupie szczurów narażanych na bar o stężeniu 5,20 mg/m3 obserwowano zmniejszenie przyrostu masy ciała, wzrost ciśnienia tętniczego, zmniejszenie hemoglobiny i liczby trombocytów, wzrost liczby leukocytów, zaburzenia biochemiczne, wzrost poziomu Ca w moczu, zaburzenia funkcji wątroby oraz zmiany histologiczne w sercu, wątrobie, nerkach i płucach. (…).
Wchłanianie, rozmieszczenie w ustroju i wydalanie
Z przeglądu piśmiennictwa wynika, że jest bardzo niewiele danych dotyczących wchłaniania baru i jego rozpuszczalnych związków u ludzi. Na podstawie badań i analizy zawartości baru wydalonego z moczem i kałem u dwóch ochotników, którzy przez okres 50 tygodni spożywali dietę o znanej zawartości rozpuszczalnych związków baru, można oszacować, że wchłonięciu uległo 1,8 ÷ 5,7% pobranej ilości baru. (…) Bar i jego związki zawarte w powietrzu ulegają wchłanianiu w drogach oddechowych lub mogą też być wchłaniane z przewodu pokarmowego po połknięciu. (…) Istnieją również dane o ostrej toksyczności układowej po oparzeniach chlorkiem baru, co świadczyłoby o tym, że bar może wchłaniać się przez skórę, zwłaszcza uszkodzoną.
Wykazano, że największe stężenie baru występuje w kościach (około 91% całkowitej ilości ustrojowej). Wnikanie baru do kości jest od 1,5 raza do 5 razy większe niż wapnia czy strontu. Proces ten zachodzi bardzo szybko. Już po 24 h od zakończenia narażenia 56 szczurów na BaCl2 w postaci aerozolu około 78% całkowitej ilości w ustroju znalazło się w kościach i osiągnęło wartość 95% w 11 dniu po narażeniu. Pozostała część baru uległa rozmieszczeniu do tkanek miękkich (mózgu, serca, nerek, śledziony, trzustki, tchawicy i płuc). Duże stężenia baru występują także w gałkach ocznych, głównie w strukturach barwników. Stężenia baru w sercu były 3-krotnie większe niż w pozostałych narządach, natomiast stężenie we krwi było mniejsze niż we wszystkich badanych tkankach i narządach, co wskazuje na zdolność kumulacji baru przez te tkanki.
Bar jest agonistą wapnia i ulega wbudowywaniu w strukturę kości, zamiast wapnia. Wnikanie baru do kości zachodzi z szybkością do 5 razy większą niż wapnia czy strontu. Dzienne pobranie rozpuszczalnych związków baru u ludzi wynosi około 1,33 mg (1,24 mg z żywnością, 0,086 mg z wodą i 0,001 mg z powietrzem), natomiast główną drogą wydalania baru jest kał (około 90%) i mocz (około 2%). (…) U zwierząt doświadczalnych (króliki), po jednorazowym, dożylnym podaniu izotopu baru w dawce 0,0012 mg w ciągu 9 dni od podania wydaliło się z moczem około 24% podanej dawki i z kałem około 30%. (…).
Mechanizm działania toksycznego
Do chwili obecnej właściwy mechanizm działania toksycznego Ba nie został ostatecznie wyjaśniony. Wiadomo, że bar jest agonistą wapnia oraz wchodzi w interakcje z potasem, powodując zwiększenie aktywnego transportu potasu do wnętrza komórki, co prowadzi do hipokalemii. Wywołuje to zaburzenia w depolaryzacji błon synaptycznych (…), co prowadzi to do zaburzeń sercowo-naczyniowych, arytmii komorowej, zaburzeń czynnościowych, depolaryzacji płytek w mięśniu sercowym, co przy dużych dawkach może spowodować zgon.
Działanie łączne
W dostępnym piśmiennictwie brak jest danych na temat interakcji baru z innymi związkami chemicznymi o znaczeniu przemysłowym. Istnieją jednak dane wskazujące, że bar może wchodzić w interakcje z innymi kationami, np. K+, Ca++, Mg++ lub lekami, np. 57 barbituranami, które wzmagają depresyjny wpływ baru na serce. Niektóre substancje wpływają na toksykokinetykę baru. Alginian sodu obniża retencję baru po podaniu doustnym, prawdopodobnie przez zahamowanie reabsorpcji baru z przewodu pokarmowego. Lizyna i laktoza powodują zwiększenie wchłaniania baru z przewodu pokarmowego, co może wzmagać efekty toksyczne wywołane przez bar. (…).
Jakie badania powinna wykonać osoba, ubiegająca się o pracę w zawodzie zwiększonego ryzyka pod względem narażenia na bar
W zakresie badania wstępnego:
Ogólne badanie lekarskie ze zwróceniem uwagi na układ sercowo-naczyniowy, mięśniowy i kostny. Badania pomocnicze: potas, wapń, kinaza kreatynowa, badanie ogólne moczu oraz ekg.
W zakresie badań okresowych oraz w zakresie ostatniego badania okresowego przed zakończeniem aktywności zawodowej:
Ogólne badanie lekarskie ze zwróceniem uwagi na układ sercowo-naczyniowy, mięśniowy i kostny. Badania pomocnicze: potas, wapń, kinaza kreatynowa, badanie ogólne moczu oraz ekg. Częstotliwość badań okresowych: co rok lub co 2 lata.
Lekarz przeprowadzający badania profilaktyczne może poszerzyć jego zakres o dodatkowe specjalistyczne badania lekarskie oraz badania pomocnicze, a także wyznaczyć krótszy termin następnego badań, jeżeli stwierdzi, że jest to niezbędne do prawidłowej oceny stanu zdrowia pracownika czy osoby przyjmowanej do pracy.
Szczególną uwagę należy zwrócić na:
Układ mięśniowy, sercowo-naczyniowy i kostny.
Przeciwwskazania lekarskie do zatrudnienia:
Hipopotasemia, hipokalemia, zaburzenia rytmu serca, miopatie, choroby kości oraz ciąża.
Najlepszym sposobem na określenie zawartości baru oraz pozostałych pierwiastków toksycznych i odżywczych w organizmie, jest analiza pierwiastkowa włosa. Więcej o badaniu EHA przeczytasz tutaj.
Andrzej Sapota, Małgorzata Skrzypińska-Gawrysiak, Bar i jego związki rozpuszczalne: Dokumentacja dopuszczalnych wielkości narażenia zawodowego, Podstawy i Metody Oceny Środowiska Pracy, 2006, nr 1(47), s. 39-64.
