CHROMIUM

  CHROMIUM

               ในอุตสาหกรรมต่างๆ มีการนำโครเมียมและสารประกอบโครเมียมมาใช้หลายประเภท เช่น การชุบโลหะ, ผลิตชิ้นส่วนรถยนต์, ผลิตโลหะ alloy (ผสมกับ nickle), ผลิตเม็ดสี, ชุบเครื่องประดับ, การย้อมผ้า, การฟอกหนังสัตว์ เป็นต้น โครเมียมและสารประกอบโครเมียมมีหลายกลุ่ม โดยแบ่งตาม valency ได้แก่ valency 0, 1, 2, 3, 4 และ 6 ซึ่งกลุ่ม valency 3 (trivalent chromium : Cr III) และ valency 6 (hexavalent chromium : Cr IV) จะเป็นกลุ่มที่มีความสำคัญ ทั้งในด้านการนำมาใช้ประโยชน์และผลต่อสุขภาพของคน
นอกจากนี้ โครเมียมสามารถแบ่งออกเป็นกลุ่มตามคุณสมบัติทางเคมีได้เป็น

1. chromium metal และ alloy กลุ่มนี้จะรวมถึงเหล็กกล้าไร้สนิม (stainless steel) และ chromium containing-alloy โดยทั่วไปกลุ่มนี้จะมีความเป็นพิษค่อนข้างต่ำเมื่อเทียบกับกลุ่มอื่น
2. divalent chromium compound (Cr²⁺) หรือ chromous compounds ได้แก่ chromous chloride (CrCl₂) และ chromous sulfate (CrSO₄) กลุ่มนี้จะมีความเป็นพิษน้อย
3. trivalent chromium compound (Cr³⁺) หรือ chromic compound เป็นที่ทราบกันว่า trivalent chromium เป็นธาตุที่มีความจำเป็นต่อร่างกายในขบวนการ glucose metabloism ส่วน compound อื่นๆที่พบในกลุ่มนี้ ได้แก่ chromic oxide (Cr₂O₃), chromic sulfate (Cr₂[SO₄]₃), chromic chloride (CrCl₃), chromic potassium sulfate (KCr[SO₄]₂) และ chromite ore (FeOCr₂O₃)
4. hexavalent chromium copound (Cr⁶⁺) ซึ่งแบ่งได้เป็น 2 กลุ่มย่อยคือ

   4.1 กลุ่มที่ละลายน้ำได้ (water-soluble hexavalent compounds) ได้แก่ chromic acid, anhydride of chromic acid, monochromate, dichromate of sodium, potassium, ammonium, cesium, rubidium และ lithium เป็นต้น

   4.2 กลุ่มที่ไม่ละลายน้ำได้ (water-insoluble hexavalent compounds) ได้แก่ zinc chromate, calcium chromate, lead chromate, barium chromate, strontium chromate และ sintered chromium trioxide เป็นต้น

ในส่วนของ hexavalent chromium มีรายงานการศึกษาในสัตว์ทดลองและการศึกษาทางระบาดวิทยา ในคนงานที่ทำงานสัมผัสกับ hexavalent chromium เป็นเวลานานๆที่สนับสนุนว่าเป็น carcinogen

Kinetic ของโครเมียมขึ้นกับ oxidation state, คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี ในคนทั่วไปมีการประมาณว่า จะได้รับโครเมียมในรูป trivalent จากอาหารที่บริโภคประจำวัน 50-200 ไมโครกรัม และ 3-5% ของอาหารที่บริโภค จะถูกดูดซึมเข้าสู่ร่างกาย ส่วน hexavalent chromium จะถูกดูดซึมจากระบบทางเดินอาหารได้ดีกว่า trivalent ถึง 3-5 เท่า นอกจากนี้ โครเมียมและสารประกอบโครเมียมสามารถเข้าสู่ร่างกายได้โดยการหายใจ ทั้งนี้ขึ้นกับปัจจัยหลายอย่าง เช่น ชนิดของ valency, ความสามารถในการละลายน้ำ, ขนาดของอนุภาค และยังพบว่า hexavalent chromium จะถูกดูดซึมจากระบบทางเดินหายใจได้ดีกว่า trivalent ด้วย ซึ่งคงเป็นผลมาจากการที่ hexavalent chromium สามารถผ่าน cell membrane ได้ดี

ส่วนการซึมผ่านทางผิวหนังทั้ง hexavalent และ trivalent chromium เป็นไปอย่างจำกัด ยกเว้นกรณีที่ผิวหนังได้รับอันตรายจากความร้อน (burn) ทำให้สารประกอบโครเมียมบางชนิดเข้าสู่ร่างกายได้ เช่น potassium dichromate และ chromium chloride ส่วน chromium sulfate ไม่สามารถซึมผ่านทางผิวหนังได้

เมื่อโครเมียมเข้าสู่ร่างกายแล้ว trivalent chromium จะรวมกับ transferrin ใน plasma และกระจายไปทั่วร่างกาย มีเพียงส่วนน้อยที่เข้าไปในเม็ดเลือดแดง ส่วน hexavalent chromium จะผ่านเข้าไปในเม็ดเลือดแดงอย่างรวดเร็ว และจะรวมกับ b-chain ของ hemoglobin และเปลี่ยนไปเป็น trivalent form ในเม็ดเลือดแดงด้วย

โครเมียมเกือบทั้งหมดจะถูกขับออกทางไต มีเพียงส่วนน้อยที่สะสมอยู่ในร่างกาย มีการประมาณว่าผู้ใหญ่สุขภาพแข็งแรง ที่ได้รับโครเมียมจากอาหารวันละ 30-100 ไมโครกรัม จะมีระดับโครเมียมเฉลี่ยในปัสสาวะ 2-10 ไมโครกรัม/ลิตร และ half-life ของ hexa valent chromium ในปัสสาวะอยู่ระหว่าง 15-41 ชั่วโมง นอกจากนี้ โครเมียมยังถูกขับออกทางน้ำดี ประมาณ 10% ของการขับออกทั้งหมดและมีปริมาณน้อยมากที่ขับออกทางผม, น้ำนม, เล็บ และเหงื่อ

ความเป็นพิษของโครเมียมและผลต่อสุขภาพ ( toxicity and health effect)

 

ในกรณีที่ร่างกายได้รับโครเมียมในปริมาณที่สูงเกินกว่าที่ร่างกายจะรับได้ ก็จะก่อให้เกิดภาวะพิษโครเมียมได้ ทั้งในลักษณะการเกิดพิษแบบเฉียบพลันและแบบเรื้อรัง
1. ความเป็นพิษแบบเฉียบพลัน (acute toxicity)

มักพบในกรณีได้รับโดยการกิน hexavalent chromium เช่น chromic acid จะทำให้เกิด acute gastroenteritis ร่วมกับ yellow-green vomitus หรือ hematemesis, hepatic necrosis, gastrointestinal hemorrhage acute tubular necrosis และ renal failure นอกจากนี้ ในรายที่กิน hexavalent chromium ในปริมาณมากๆจะทำให้มี vertigo, thirst, abdominal pain, bloody diarrhea ในรายที่รุนแรงอาจจะพบความผิดปกติเหล่านี้ร่วมด้วย เช่น hepatorenal syndrome, severe coagulopathy, intravascular hemolysis และอาจเสียชีวิตได้ ปริมาณที่ทำให้เสียชีวิตได้ในผู้ใหญ่ คือ 1-3 กรัม

2. ความเป็นพิษแบบเรื้อรัง (chronic toxicity)

มักพบในคนงานที่ต้องทำงานสัมผัสกับโครเมียมเป็นเวลานานๆ โดยมี่รายละเอียดดังนี้คือ

- ความเป็นพิษต่อผิวหนังและ mucous membrane:

มักมีสาเหตุจากการสัมผัส hexavalent chromium เป็นระยะเวลานานๆ จะเกิดแผลบริเวณผิวหนังที่ต้องสัมผัสโครเมียมเป็นประจำที่เรียกว่า chrome hole หรือ chrome sore พบมากในคนงานที่ใช้ chromic acid, ammonium dichromate, potassium chromate และ sodium dichromate ถ้าแผลไม่ลึกมากเมื่อรักษาด้วยยาประมาณ 3 อาทิตย์แผลจะหาย ในรายที่รุนแรงทำให้เกิด allergic contact dermatitis ซึ่งเป็นอาการผิดปกติที่เกิดขึ้นร่วมกับ immune system จะพบ acute or chronic eczema และจัดเป็น chromium sensitivity ชนิด delayed-type (class IV) hypersensitivity reaction นอกจากนี้ในรายคนงานที่ต้องสัมผัสกับ chromate dust จะพบ conjunctivitis, lacrimination, respiratory irritation, rhinitis, epitaxis, และที่พบบ่อยคือ ulceration หรือ perforation of nasal septum

- การเป็นสารก่อให้เกิดมะเร็ง (carcinogenicity):

โดย The International Agency for Research on Cancer (IARC) และ US Toxicology Program จัด hexavalent chromium เป็น human carcinogen ด้วยความสามารถในการละลายน้ำที่ดีของสารประกอบ โครเมียม เช่น stronium และ zinc chromates จึงพบว่าเป็นปัจจัยที่สำคัญในการเกิดมะเร็งปอด ซึ่งพบค่อนข้างมากกว่ามะเร็งชนิดอื่น มีรายงานการศึกษาเกี่ยวกับการเกิดมะเร็งปอดในคนงานที่ต้องทำงานสัมผัสกับ hexavalent chromium เป็นเวลามากกว่า 30 ปีขึ้นไป จะมีความเสี่ยงสูงกว่าคนงานที่มีอายุงานน้อยกว่า
 

การวิเคราะห์ปริมาณโครเมียม (Analytical method)
 

hexavalent chromium: สิ่งสำคัญในการวิเคราะห์หาปริมาณโครเมียม คือการปนเปื้อนของโครเมียม ในตัวอย่างเลือดและปัสสาวะ รวมถึงการเลือกใช้เครื่องมือที่มีประสิทธิภาพในการวิเคราะห์ เนื่องจากปริมาณโครเมียม ที่ทำการตรวจวิเคราะห์มีปริมาณน้อยมาก ดังนั้นอุปกรณ์ทั้งหมดในการเก็บตัวอย่างและในการวิเคราะห์ต้องผ่านการแช่ด้วย 20% nitric acid อย่างน้อย 1 วัน แล้วจึงนำมาล้างด้วยน้ำสะอาด (millipore water) อีก 2-3 ครั้งก่อนนำมาใช้ ตลอดจน สารเคมีที่ใช้จะต้องเป็น analytical grade ด้วย ส่วนเครื่องมือที่นิยมใช้ในการวิเคราะห์ ได้แก่ graphite furnace atomic absorption spectrometry และต้องมีการใช้ร่วมกับ background correction method เพื่อทำให้ผลการตรวจวิเคราะห์มีความถูกต้องและแม่นยำ

ระดับโครเมียมในเลือด

ระดับ plasma chromium จะบ่งถึงการได้รับโครเมียมทั้ง trivalent and hexavalent chromium ในระยะเวลาไม่นาน ส่วน intracellular chromium จะบ่งถึง burden of hexavalent chromium เนื่องจากเฉพาะ hexavalent chromium เท่านั้นที่ สามารถผ่านเข้าไปใน red blood cell ได้ ซึ่งเป็นเรื่องที่สำคัญในการพิจารณาว่าต้องการที่จะ monitor สารประกอบโครเมียมชนิดใด นอกจากนี้ระดับโครเมียมใน red blood cell จะมีระดับสูงอยู่ประมาณ 30 วันหรือมากกว่า ขณะที่ระดับโครเมียมใน plasma จะกลับสู่ระดับปกติภายในเวลา 10 วัน

ค่าปกติของโครเมียมในเลือดสำหรับคนทั่วไป (serum หรือ plasma) เท่ากับ 0.5 ไมโครกรัม/ลิตร ส่วนระดับใน whole blood หรือ red blood cell ของคนงานที่ต้องสัมผัสกับสารประกอบโครเมียม ยังไม่มีการกำหนดค่ามาตรฐานที่แน่ชัด

ระดับโครเมียมในปัสสาวะ

ระดับโครเมียมในปัสสาวะจะบ่งถึง absorption of chromium ในระยะเวลา 1-2 วัน โดยทั่วไปการตรวจวัดในปัสสาวะ ไม่สามารถแยกระหว่าง trivalent กับ hexavalent chromium

ค่าปกติของโครเมียมในปัสสาวะสำหรับคนทั่วไป ไม่ควรเกิน 5 ไมโครกรัม/กรัมของครีเอตินิน ส่วนในคนงานค่าที่ยอมรับให้มีได้ คือไม่เกิน 30 ไมโครกรัม/กรัมของครีเอตินิน

1. การป้องกัน
   โดยเฉพาะในกลุ่มคนงานที่ทำงานเกี่ยวข้องกับโครเมียม ทำได้โดยการใส่หน้ากากป้องกัน การหายใจเอาโครเมียมเข้าไป, การใส่ถุงมือ ในขณะปฏิบัติงาน, การล้างมือและการทำความสะอาดร่างกายหลังการทำงานทุกครั้ง นอกจากนี้จะต้องมีการเฝ้าระวังการเกิดพิษของโครเมียม โดยการตรวจร่างกายและตรวจระดับโครเมียมเป็นประจำ
2. การรักษาแบบประคับประคอง
   หลังจากที่มีการวินิจฉัยว่าเป็นพิษจากโครเมียมชนิดใดแล้ว การรักษาที่สำคัญมุ่งเน้นป้องกันภาวะแทรกซ้อน ที่อาจจะเกิดขึ้น ได้แก่ ภาวะ shock, renal failure, และ cardiovasular dysfunction เป็นต้น
3. การรักษาที่จำเพาะ
   สำหรับภาวะพิษของโครเมียมไม่มี specific antidote การรักษาจึงเป็นแบบ symptomatic treatment ปัจจุบันมีรายงานการศึกษาว่าการให้วิตามินซีในปริมาณสูงๆ หลังจากเกิดภาวะพิษของโครเมียมทันที จะช่วยลดความรุนแรงจากภาวะพิษของโครเมียมได้

เอกสารประกอบการเรียบเรียง

Lauwerys RR. Occupational Toxicology. In : Classen CD, editors. Casarette and Doull’s Toxicology. The basic science of poison. 5th ed. New York: McGraw-Hill , 1995. p.987-1010.

 

International Program on Chemical Safety Environ -mental Health Criteria 61: Chromium. World Health Organi zation;1988.

 

Bacelous DG. Chromium. Clin Toxicol 1999;37:173 -94.

 

Agency for Toxic Substances and Disease Control. ATSR’ toxicological profiles: Chromium. Boca Raton, Florida : Lewis Publisher CRC Press, 1997.

 

American Conference of Governmental Industrial Hygienist. Chromium documentation of the biological exposure indices (BEIs), ACGIH, Cincinnati, OH, 1991, BEI-69-74.

 

Shermaierr AJ, Conner LH, Pearson KH. Semiauto- mated determination of chromium in whloe blood and serum by Zeeman eletrothermal atomic absorption spec -trometry. Clin chim acta 1985;152:123-34.