化学中毒主要指化学物引起机体功能、结构损伤甚至造成死亡的疾病状态,可导致化学中毒的物质即称为“毒物(poison)”。实际上任何化学物,包括药物甚至营养物、内生性物质,只要达到一定剂量,皆可为毒物。因此,毒物范围十分广泛,但习惯上“毒物”系指较小剂量即能引起中毒的物质。

只要有人存在,就有毒物存在,就有化学中毒发生;毒物像一杆秤,称量着历史的每一个痕迹。下面就化学中毒及检验技术发展沿革与现状做一简要综述。

人类在长期的生产生活实践中,通过接触毒物——中毒或死亡——认识毒物,也逐渐形成了鉴别和治疗中毒的方法。

公元前4500年,一些部落和种族就开始将有毒的天然动植物或矿物质等涂抹在斧头、石棒上,狩猎或杀敌。公元前2600多年,生存条件恶劣,瘟疫流行,神农为拯救部族,遍尝百草。《神农本草经》记载了365种草药,该书详细描写了各种草药的毒性。

公元前1550年,埃及的埃伯斯古医籍记载了毒芹、附子、鸦片、铅、铜、锑等毒物。随后,各国陆续发现并记载了更多毒物。公元前600年,中亚亚述人在画像砖上记载了食用裸麦发生中毒事件,这是人类第一次中毒记录。公元前400年,希波克拉底阐述了采矿与铅中毒的关系,是第一次描述职业中毒。公元前3世纪,秦始皇时期,炼丹术萌芽,因服用丹药中毒事件开始出现。

1567年,被誉为毒理学之父的瑞士科学家Paracelsus首次提出“毒物是化学物”和“剂量反应”概念,指出中毒需通过实验观察生物体的反应,并第一次提出“靶器官”的概念。

欧洲文艺复兴时期,科技迅速发展,人们对化学中毒的认识也逐渐深入。发现并阐述了众多毒物的毒性,也出版了许多毒物专籍。随着奥尔菲拉《毒物与毒理学概论》出版,毒理学成为一门独立学科,1960年,世界上第一个毒理学专业学术团体——美国毒理学会(SOT)成立,对毒物的研究已逐渐正规化 ^[2]。

随着化学中毒事件不断增多,各国陆续成立中毒防控中心。1958年,全美中毒控制中心联合会(AAPCC)成立。AAPCC每年发布全美中毒情况年度报告,所报告中毒病例连年增长。

相对于美国中毒控制中心的高度组织化和统一化,欧洲各国中毒控制系统则比较松散和独立,具有各自不同的组织和运作方式。多数欧洲国家均建有独立于医院、集中式的毒理治疗中心,与中毒信息中心整合在一起。

1989年,中国卫生部组织有关专家就急性化学物中毒救援进行了专题研究,提出要尽快建立我国的中毒控制体系。1997年,原化工部在化工系统职防院的基础上在上海、大连、辽宁等地建立了七个化学中毒应急救援中心,主要负责本系统突发事件处理。1997年中国医科大学中毒控制中心在中国医科大学第一附属医院挂牌;1998年徐州市中毒研究所、全军中毒救治专科中心和广东中毒急救中心分别在徐州市第三医院、北京解放军第307医院及广东省职业病防治院挂牌。1999年4月中国预防医学科学院建立国家级中毒控制中心并开展工作,该中心以中国预防医学科学院为依托,主要工作:①提供有关化学物质毒性和危险性资料,为中毒诊断和治疗提供信息及建议;②中毒现场调查及临床服务;③提供毒物检测和生物医学研究服务;④提供解毒药物生产及储备信息;⑤对专业人员提供中毒控制培训等。2003年该中心更名为中国疾病预防控制中心中毒控制中心(国家中毒控制中心)。

但是,随着全球化学工业的快速发展和化学品不断剧增,目前我们所知化学品已达500～700万种之多,市场出售流通者也已超过10万种,而且每年还有1000多种化学品问世。世界经济的发展以及化学制品和药品的广泛应用,导致化学中毒患者及事件仍急剧上升。据WHO估算,全球每年严重中毒事件约10～50万起。各类中毒已成为医院主要的诊治疾病之一;各种重症中毒并发多器官功能衰竭的救治,仍是目前医学领域的难题之一。

人类在漫长进化过程中,不断接触毒物、引发中毒或死亡、然后认识毒物。在血的教训中,学会了鉴别和治疗中毒的方法。

神农尝百草是一个中国古代传说故事,记载了第一次人身试毒的经验,最终神农因食断肠草而亡。埃及艳后克丽奥佩特拉七世曾用奴隶来实验天仙子、颠茄和亚萨普蛇的毒性。

公元前500年,印度法医书籍阐述了如何通过死者个体特征辨别中毒。隋代巢元方《诸病源候论》中已有“银钗验毒”的记载,这种方法虽不严谨科学,但在毒物检测史上仍有重要意义。中国第一部法医学专著——宋代宋慈所著《洗冤集录》对中毒症状的描写也十分细致:“凡服毒死者,口眼多开,面紫黯或青色,唇紫黑;手足指甲俱青黯,口眼鼻间有出血……”。

这一时期主要通过感官和双手来验证中毒,更多地应用在法官判案中。

真正的毒物检测始于欧洲,1813年现代毒药学奠基人Orfila发表了名著《毒药的特性》,是欧州最早的毒物检测著作。到了1830年,几乎所有无机化学物都能通过化学分析得知,但不能分析出有机毒物。1851年,比利时化学家让·塞尔维斯塔在调查杀人案时,提取出生物碱,使有机毒物分析成为可能。烧杯、试管、煤气灯是这一时期化学中毒检测的代表器材。

20世纪50年代前,毒物检测方法主要是化学法,其简单、快速、经济,但由于被测物未经分离纯化或仅做简单纯化处理,化学反应又具有非特异性,因此化学法特异性及灵敏度差,准确度低。

自1860年德国科学家罗伯特·威廉·本生与古斯塔夫·基尔霍夫发明第一台火焰发射光谱分析仪以来,仪器分析技术不断发展,特别是20世纪70年代后,现代仪器分析方法使毒物检测进入高分离度、高特异性和高灵敏度时代。应用最多的仪器分析方法是利用光学原理的光谱分析法和利用物理化学分离原理的色谱法。

液相色谱-质谱联用技术是近年来迅速发展的毒物检测方法,其具有液相色谱高效分离能力和质谱高选择性、高灵敏度检测能力,可以同时得到化合物保留时间、相对分子质量以及特征结构碎片等丰富的信息,尤其是串联质谱可从复杂基质中确认目标物,采用选择离子监测或多反应监测模式,可以大大提高检测特异性和灵敏度。同时液相色谱-质谱联用技术检测范围广,前处理简单,不需衍生化。

现今毒物检测,早已脱离了原始的烧杯、试管、煤气灯,检测技术的精确度已提升到pg水平。毒物检测样品也已涵盖血液、尿液、唾液、分泌物、排泄物、头发、指甲、细胞等生物样品。

化学中毒效应同样是化学中毒检验不可忽视的重要方面。从公元前300年,希波克拉底提出尿液检查诊断疾病,到现在细胞水平,线粒体、细胞核等亚细胞水平,直至蛋白质、核酸分子水平检测,人类对机体的认识已进入超微水平;同时,随着“大数据”的引入,各种精细检验数据也广泛应用于中毒流行病学的调查研究。

化学中毒作为一类特殊疾病,有其自身流行特点:

1.毒物接触史 所有化学中毒者均有接触某种化学毒物的病史。按毒物来源,化学中毒可分为职业中毒、农药中毒、化学性食物中毒、药物中毒、环境污染所致中毒和生活性中毒等。

2.突发性 尤其是化学中毒事故,多突然发生,没有预兆。

3.群体性或散发性 环境污染、事故或集体食物中毒等,多为群发性中毒,涉及人数多、范围广,危害严重。生活性中毒多为散发性,表现为零星、个体发病。

4.具有剂量-效应和剂量-反应特点 化学中毒与毒物剂量相关,同时存在个体差异。

5.后续性化学中毒事故发生后,除患者及现场处置外,还存在毒物的远期效应及社会影响的持续性。

突发化学中毒事件发生后要立即采取以下措施:

化学品泄漏后,应立即疏散现场无关人员,隔离毒物污染区;如果是易燃易爆物大量泄漏,应立即请求消防专业人员救援,并由应急救援指挥机构决定周围居民疏散范围和疏散方向。

化学品泄漏环境中,电源和火源常常会引发爆炸和火灾,事故发生后应立即切断电源并消除火源。如果泄漏物属于易燃易爆物质,要对整个毒物泄漏区域内控制电源和禁止各种火源。

(1)进入化学品泄漏现场进行应急处置的各类人员均必须接受过专门业务培训和训练。

(2)在进入现场之前,应针对泄漏物的理化性质、暴露方式、现场浓度等现场环境,采取有效的个人防护。穿(佩)戴防护装备前,应认真对防护装备进行安全性能检查,特别是要有专人对呼吸器的压力参数及阀门等进行检查,有条件的情况携带气体报警装备,注意各类呼吸防护装备有效防护时间。

(3)应当详细记录进入、撤出泄漏现场的人员姓名和时间,紧急撤离时应进行点名,严禁单独行动。

(4)现场应准备特效解毒剂及其他急救医药用品,并有医护人员待命。

(5)对中毒人员应从上风方向抢救或引导撤出。

应根据突发化学中毒事故类型,设立毒物监测方案,启动相应级别的应急检测平台(见表1),及时掌握泄漏物的种类、浓度和扩散范围,恰当地划定警戒区,并为现场指挥部处置决策提供科学的依据。目前,国内常用现场检测方法主要有:快速检测管法、便携式固液应急检测法、便携式红外光谱气体分析法、便携式有毒挥发气体分析法、手持式多气体检测法、手持式化学战剂检测法、便携式多功能水质分析法和化学物质鉴定系统等定性和定量方法。

依据毒物监测资料和人及动物中毒情况评价危害区域、人群范围和危害程度,并提出相应的应急措施建议,向指挥部报告。

根据危害源性质和扩散情况等进行现场分区,危害源周围核心区域为热区,用红色警示线隔离;红色警示线外设立温区,用黄色警示线隔离;黄色警示线外设立冷区,用绿色警示线隔离。同时,在不同地点根据需要设立各类警示标识。

医疗卫生救援队伍在冷区内划定救援区域,在区域内根据不同功能设立指挥部、急救区、观察区等。洗消区一般设立在温区边缘,检伤区设立在洗消区附近。

远离危害源区域,尽快疏散到空气清新处。诊治区域要设在非污染区。

在现场洗消区进行洗消,脱去患者被污染的衣物,用流动清水及时冲洗污染的皮肤,对于可能引起化学性烧伤或能经皮肤吸收的毒物更要充分冲洗,时间一般不少于20分钟,并考虑选择适当中和剂中和处理;眼睛有毒物溅入或灼伤时要优先迅速冲洗。

医务人员根据患者病情迅速将病员检伤分类,做出相应的标志,并按照检伤结果将患者送往不同区域内急救。

特效治疗主要有特定毒物的特效解毒剂、氧疗法等,对气体中毒者尽量送有高压氧条件的医疗机构。

保护重要器官功能,维持酸碱平衡,防止水电解质紊乱,防止继发感染以及并发症和后遗症等。

传统化学毒物导致的中毒事件还没有完全遏制,新的化学毒物引起的中毒又层出不穷,化学中毒的发病率仍呈上升趋势,尽管化学中毒的诊断和治疗已有长足进步,但是我国在化学中毒的诊治及中毒公共卫生处置方面仍很薄弱。因此,积极开展化学毒物尤其是生物样品多毒物联合检测,推进化学中毒的精准医学与循证医学研究,提高化学中毒公共卫生管理水平,是未来化学中毒学科发展的方向。