Chlorine Gas

Chlorine Gas

Letsel door chloorgas wordt waargenomen na industriële en beroepsmatige blootstelling, accidentele lekkages en opzettelijke vergiftiging. Acute chloortoxiciteit veroorzaakt schade aan de ademhalingswegen en treedt gewoonlijk op bij kortstondige blootstelling op hoog niveau, zoals bij lozingen. Meer recent is chloorgas opnieuw gebruikt als oorlogswapen. Beroepsmatige en openbare blootstellingen komen vaak voor, hoewel het daarbij meestal om lagere niveaus gaat. De toxiciteit wordt hoofdzakelijk bepaald door het niveau van blootstelling.

Natuur van chloor

Chloor bestaat als een gas bij normale temperatuur en druk. Het gas wordt onder druk gebracht en afgekoeld tot vloeibare vorm voor opslag en vervoer. Wanneer het vrijkomt, vormt het snel een geelgroen gas dat dicht bij de grond blijft en zich snel verspreidt. Chloorgas is niet brandbaar, maar het kan explosief reageren met andere chemicaliën zoals terpentijn en ammoniak. Het is te herkennen aan de doordringende, irriterende, bleekachtige geur die meestal waarschuwt voor blootstelling.

Routes van chloorblootstelling

Onopzettelijke blootstelling

Chloor wordt veel gebruikt in de industrie. Het wordt gebruikt als bleekmiddel bij de fabricage van papier en stof, bij de fabricage van bestrijdingsmiddelen, rubber, PVC en oplosmiddelen, in drinkwater en zwembadwater voor zuivering en als onderdeel van het saneringsproces voor industrieel afval en rioolwater. In het VK wordt jaarlijks meer dan 1,6 miljoen ton chloor geproduceerd. Wereldwijd wordt ongeveer 44 miljoen ton geproduceerd, waarvan een groot deel over de weg en per spoor wordt vervoerd.

In de afgelopen decennia waren de meeste acute blootstellingen het gevolg van industriële lozingen, chemische mengfouten en industriële ongevallen, en deze hebben geleid tot verwondingen en sterfgevallen. Chronische blootstelling aan lagere niveaus heeft zich voorgedaan op de werkplek en in openbare ruimten zoals zwembaden. Huishoudelijke blootstelling is vaak het gevolg van het mengen van chloorbleekmiddel met zure wasmiddelen zoals azijnzuur, salpeterzuur en fosforzuur.

Opzettelijke vergiftiging

Chloor werd voor het eerst als wapen gebruikt tijdens de Eerste Wereldoorlog. Het was aanvankelijk dodelijk voor grote aantallen troepen bij Ieper in 1915. Bescherming van de luchtwegen werd snel ontwikkeld, maar bood geen bescherming voor de meeste burgers. Op een bepaald moment was het zo wijdverbreid aan het Westelijk front dat er ademhalingsapparatuur werd ontwikkeld voor paarden en postduiven. Het gebruik ervan in oorlogssituaties werd vervolgens bij consensus verboden door de Verenigde Naties (VN).

Het wijdverbreide gebruik van chloor in de industrie betekent dat productie en opslag niet kunnen worden verboden, zelfs niet in regimes waar chemische wapens zijn ingeleverd. Daarom is het beschikbaar voor degenen die het als wapen willen gebruiken. Het is de afgelopen decennia weer opgedoken in conflictgebieden, onder meer in Sri Lanka, Irak en Syrië, en vele incidenten zijn door de VN geverifieerd. Chloorgas is recentelijk gebruikt in belegerde stedelijke gebieden, waar het in kelders sijpelt en de bevolking naar buiten drijft. De wijdverspreide opslag en het wijdverspreide vervoer maken het ook vatbaar voor terroristische aanvallen, waardoor het kan weglekken, zoals verscheidene malen in Irak is gebeurd. Artsen in en buiten conflictgebieden moeten zich daarom bewust zijn van het beheer van blootstelling aan chloorgas.

Chloorgiftigheid

Mensen kunnen zeer lage niveaus van chloorgas waarnemen. De drempelconcentratie voor de waarneming van de geur ligt rond 0,2 delen per miljoen (ppm). Onmiddellijke symptomen houden verband met de concentratie:

• Bij 1-3 ppm is er een lichte irritatie van de slijmvliezen van ogen, neus en keel, die meestal gedurende ongeveer een uur kan worden verdragen.
• Bij 5-15 ppm is er een matige irritatie van de slijmvliezen. Het gevoel is van irriterende blootstelling.
• Bij 30 ppm is er pijn op de borst, kortademigheid en hoest.
• Bij 40-60 ppm kunnen toxische pneumonitis en/of acuut longoedeem ontstaan, samen met obstructie van de bovenste luchtwegen, abdominaal ongemak en zelfs slokdarmperforatie.
• Concentraties boven 400 ppm zijn gewoonlijk na 30 minuten fataal.
• Boven 800 ppm is er binnen enkele minuten sprake van fataliteit.
• Blootstelling aan vloeistoffen veroorzaakt brandwonden en ulceratie van het hoornvlies, en dermatitis met blaarvorming.
• Chronische blootstelling aan lage concentraties veroorzaakt meestal irritatie van huid en slijmvliezen en, meestal, chronische ademhalingssymptomen.

Pathofysiologie

Chloorgas wordt geclassificeerd als een longagent of verstikkingsagent (andere zijn fosgeen, difosgeen en chloorpikrine). Na inademing diffundeert het in het respiratoire epitheel, waar de meeste schade ontstaat door het oplossen in zoutzuur en onderchlorigzuur. Verdere schade ontstaat door activering van ontstekingscellen en het vrijkomen van oxidanten en proteolytische enzymen. Zoutzuur en onderchlorig zuur richten zich ook op de epithelia van het oogbindvlies, wat leidt tot zuurschade aan het oog.

De intermediaire oplosbaarheid van chloor in water betekent dat het voornamelijk wordt geabsorbeerd in het geleidende compartiment van de luchtwegen, van de neus tot het niveau van de bronchiën, en er is een hogere blootstelling nodig om alveolaire schade te veroorzaken. Hoge chloorconcentraties (800 ppm of meer) veroorzaken gemengde luchtweg- en alveolaire schade. Wanneer alveolaire beschadiging optreedt, is de bijdrage daarvan aan het klinische beeld gewoonlijk minder uitgesproken dan die van beschadiging van de bovenste luchtwegen, met een hoge prevalentie van tekenen van obstructieve stoornis. Er zijn ook aanwijzingen voor schade aan de gladde spieren van de luchtwegen en de bronchiën, hoewel deze omkeerbaar lijkt.

Presentatie

De bovenste luchtwegen en de ogen zijn bij lage blootstellingsniveaus geïrriteerd. Bij hogere niveaus raken de nasopharynx en het strottenhoofd gewond. Bij zeer hoge niveaus treedt snel alveolaire schade op. Longoedeem is het belangrijkste levensbedreigende effect. De mate van schade wordt beïnvloed door factoren van het slachtoffer (leeftijd, huidige gezondheidstoestand van de longen, aanwezigheid van bronchospasmen, inspanningstoestand en metabolisme, rookgeschiedenis) en omgevingsfactoren (intensiteit en duur van de blootstelling, kwaliteit van de ventilatie in de ruimte waarin de blootstelling plaatsvindt). Grotere blootstelling gaat gepaard met grotere potentiële schade.

Impediate symptomen

Dit hangt af van het niveau van blootstelling. Tijdens of onmiddellijk na blootstelling aan gevaarlijke concentraties chloor zijn de volgende tekenen en symptomen kenmerkend:

• Ogen: brandende pijn, tranende ogen, roodheid, wazig zien. Chloor lost op het oogoppervlak op en veroorzaakt zuur oogletsel.
• Huid: Brandende pijn, roodheid en blaren op de huid bij blootstelling aan gas. Huidletsels vergelijkbaar met bevriezing kunnen optreden bij blootstelling aan vloeibaar chloor.
• KNO: branderig gevoel in de neus, keel en ogen. Irritatie van het strottenhoofd door zeer grote concentraties kan plotselinge larynxspasmen of oedemateuze obstructie veroorzaken, wat fataal kan zijn.
• Pulmonaal: hoesten met substernale pijn, benauwdheid, kortademigheid en piepende ademhaling. Deze kunnen onmiddellijk optreden als hoge concentraties chloorgas worden ingeademd, of met vertraging als lage concentraties chloorgas worden ingeademd. Longoedeem kan vroeg optreden, maar treedt meestal pas na enkele uren op. Hemoptoë kan optreden (dit is meestal een kenmerk van vergiftiging met blaartrekkende gassen). Vroegtijdige cyanose geeft een bijna hopeloze prognose.
• Gastro-enterologisch: misselijkheid en braken, slokdarmperforatie bij hoge niveaus.
• Neurologisch: hoofdpijn, desoriëntatie.

Deze symptomen zijn niet specifiek voor chloor; vele zijn ook kenmerkend voor blootstelling aan andere chemische agentia zoals fosgeen en traangas, en aan sommige neurologische agentia. Voor blootgestelde personen zijn de meest voor de hand liggende aanwijzingen voor chloor als de veroorzaker de karakteristieke chloorgeur en het zien van het geelgroene, dichte gas op grondniveau.

Latente symptomen

De aanwezigheid en snelheid van de ontwikkeling van longoedeem hangen af van de intensiteit van de blootstelling. Patiënten presenteren zich met verslechterende ademhalingsmoeilijkheden. Als zich longoedeem ontwikkelt, gebeurt dat meestal binnen 6-24 uur, hoewel het na zeer hoge blootstelling binnen enkele minuten kan ontstaan (met een uiterst slechte prognose). Oedeemvocht, gewoonlijk schuimend, wordt afgescheiden uit de bronchiën, en kan lekken uit de mond en de neusgaten.

• Het meest opvallende symptoom is dyspneu, met of zonder benauwdheid op de borst.
• Patiënten kunnen cyanose krijgen.
• Het grote volume van plasma-afgeleid oedeemvocht in de longen (tot één liter per uur) kan leiden tot hypovolemie en hypotensie.
• Eerst vroege hypoxaemie heeft een slechte prognose.

Fataliteiten

Bij zeer hoge blootstellingsniveaus treedt de dood binnen enkele minuten tot uren in ten gevolge van ademstilstand, hypoxaemie, hypovolemie, acute ademhalingsobstructie, alveolaire vernietiging of een combinatie van deze. Acute pulmonale hypertensie, pulmonale vasculaire congestie en brandwonden van de bovenste en proximale onderste luchtwegen dragen hiertoe bij. Hypoxie en hypotensie wijzen op een slechte prognose, evenals de ontwikkeling van longoedeem binnen vier uur na blootstelling.

Bij overlevenden treedt binnen 48 uur genezing op.

Chronische blootstelling op laag niveau

Chronische blootstelling aan betrekkelijk lage concentraties chloorgas heeft de neiging chronische symptomen op laag niveau te veroorzaken – met name:

• Acne en roodheid van de huid.
• Eirritatie van de ogen – rode ogen, tranen, blepharospasmen.
• Ontstekingsirritatie: chronische keelpijn, rinorroe, hypersalivatie, stridor.
• Persisterende hoest en piepende ademhaling, typisch een chronisch obstructieve longziekte (COPD)-achtige presentatie die enige reversibiliteit kan vertonen.
• Tandcorrosie.
• Vage pijn op de borst met verminderde inspanningstolerantie.
• Pulmonaal oedeem kan zich ontwikkelen en, soms, hemoptoë.

Re herhaalde blootstelling aan chloor in het zwembad is gepostuleerd als de oorzaak van een overmaat aan astma bij zwemmers. Bij atopische adolescenten lijkt de risicofactor van allergische rhinitis en astma dosisafhankelijk te worden verhoogd door de aanwezigheid van chloor in zwembaden.

Differentiële diagnose

De symptomen van blootstelling aan chloorgas zijn aspecifiek, hoewel de geur en het zicht van het gas diagnostisch zijn als de patiënt een voorgeschiedenis kan geven. Andere mogelijke oorzaken van soortgelijke symptomen zijn:

Andere pulmonale irriterende agentia

• Fosgeengas onderscheidt zich door zijn geur van pas gemaaid hooi. Hoewel de effecten vergelijkbaar zijn met die van chloor, is het minder oplosbaar en bereikt het dus in grotere mate de longblaasjes, waardoor het dodelijker is.
• Difosgeen is vergelijkbaar met fosgeen, met vergelijkbare effecten.
• Chloorpikrine (nitrochloroform) is een kankerverwekkende pesticide die in de Eerste Wereldoorlog werd gebruikt en die minder dodelijk is, maar vooral braken en oogirritatie veroorzaakt, waardoor de getroffenen hun ademhalingsbescherming verwijderen.
• Disulfur decafluoride (SF5) heeft een zwaveldioxide-achtige geur. Het is giftiger dan fosgeen, maar veroorzaakt meestal geen oogirritatie.

Ontstekingsmiddelen
Teergas en CS-gas veroorzaken ernstige tranen, samen met een branderig gevoel en pijn, voornamelijk in de ogen, de bovenste luchtwegen, de slijmvliezen en de huid. De kenmerkende chloorgeur is afwezig. CS-gas veroorzaakt bovendien overvloedig hoesten, desoriëntatie, ademhalingsmoeilijkheden en braken. Het veroorzaakt echter geen longoedeem op de niveaus die worden waargenomen in situaties van crowd control.

Zenuwagentia
Deze veroorzaken de productie van waterige afscheidingen alsmede ademnood. Andere karakteristieke effecten, zoals spiertrekkingen en miosis, helpen hen van chloor te onderscheiden.

Vesicantia
Deze blaartrekkende middelen, zoals mosterdgas, veroorzaken gewoonlijk een vertraagde ademhalingsvergiftiging van de centrale luchtwegen. Bij inhalatie van blaartrekkende middelen die ernstig genoeg zijn om dyspneu te veroorzaken, treden gewoonlijk tekenen van necrose van de luchtwegen op, vaak met pseudomembraanvorming en gedeeltelijke of volledige obstructie van de bovenste luchtwegen. De longschade manifesteert zich meestal eerder als bloedingen dan als oedeem.

Onderzoeken

Onderzoeken zijn van beperkte waarde bij de onmiddellijke verzorging van blootgestelde patiënten, hoewel sommige een voorspellende waarde hebben bij het bepalen van de ernst van de afloop.

CXR
Radiologische veranderingen kunnen dagen achterlopen op klinische veranderingen, zodat de röntgenfoto van de borstkas van beperkte waarde kan zijn, vooral als die normaal is. Hyperinflatie wijst op toxisch letsel van de kleinere luchtwegen met alveolaire luchtinsluiting. Peri-hillaire infiltraten wijzen op longoedeem secundair aan alveolaire-capillaire membraanschade. Atelectase komt vaak voor.

Arteriële bloedgassen
Zowel centrale als perifere longschade kan hypoxie veroorzaken. Lage PaO2 of PaCO2 zijn vroege niet-specifieke waarschuwingen voor pulmonaal oedeem. Normale arteriële bloedgaswaarden na 4-6 uur zijn voorspellend voor een niet-dodelijke afloop. Een hoge PaCO2 wijst op bronchospasme.

Pulmonale functietests
De piek expiratoire flow kan snel na een massale blootstelling afnemen en helpt zowel de mate van luchtwegbeschadiging als het effect van bronchusverwijdende therapie te beoordelen.

Triage van aan chloorgas blootgestelde patiënten

In het veld kan een snelle triage van patiënten noodzakelijk zijn. Dit gebeurt aan de hand van de klinische toestand en de beschikbare behandeling:

• Onmiddellijk: deze categorie wordt alleen gebruikt voor patiënten met longoedeem indien onmiddellijk intensieve pulmonale zorg beschikbaar is; anders zijn zij ‘expectant’.
• Expectant: patiënt heeft longoedeem, cyanose en/of hypotensie. Van een patiënt met deze verschijnselen binnen vier uur na blootstelling wordt niet verwacht dat hij overleeft zonder onmiddellijke, intensieve medische zorg, waaronder kunstmatige beademing.
• Vertraagd: patiënt is dyspneu zonder objectieve verschijnselen en moet nauwlettend worden geobserveerd en elk uur opnieuw worden onderzocht. Als de patiënt herstelt, ontslag 24 uur na blootstelling.
• Minimaal: patiënt is asymptomatisch met bekende blootstelling en moet om de twee uur worden geobserveerd en opnieuw worden onderzocht. Als de patiënt 24 uur na blootstelling asymptomatisch blijft, is het veilig om hem te ontslaan. Als de blootstelling twijfelachtig is en de patiënt 12 uur na de mogelijke blootstelling asymptomatisch is, kan ontslag worden overwogen.

Behandeling

Er bestaat geen antidotum voor chloorblootstelling. De behandeling is ondersteunend.

Beëindiging van de blootstelling

Het slachtoffer moet fysiek uit de gevaarlijke omgeving worden verwijderd of, als dit niet mogelijk is, ademhalingsbescherming krijgen. Verwijdering van de bron van de vergiftiging omvat verwijdering van besmette kleding en contactlenzen. Ontsmetting van vloeibaar middel op kleding of huid is essentieel.

Resuscitatie

• Voeding met bevochtigde zuurstof: wordt idealiter toegediend via een apparaat dat intermitterende of continue positieve druk genereert.
• Intubatie met of zonder beademingsassistentie: kan nodig zijn. Het tot stand brengen van een luchtweg is vooral belangrijk bij een patiënt met heesheid of stridor; zij kunnen een dreigende laryngeale spasme hebben en intubatie nodig hebben. Het vrijmaken van de luchtweg helpt ook bij de interpretatie van de auscultatoire bevindingen.
• Handhaaf de hemodynamische stabiliteit: kristalloïd of colloïd is even doeltreffend. Intravasculair volume moet zorgvuldig worden gecontroleerd. Er bestaat gevaar voor hypotensie veroorzaakt door longoedeem of positieve luchtwegdruk. Vasopressoren kunnen helpen als tijdelijke maatregel totdat vloeistoffen kunnen worden vervangen.

Ondersteunende zorg

• Rust: is van essentieel belang voor patiënten van wie wordt vermoed dat zij een agens hebben ingeademd dat longoedeem kan veroorzaken. Lichamelijke inspanning kan de latente periode verkorten en de ernst van de respiratoire symptomen vergroten.
• Bronchospasme voorkomen of behandelen:
• Inhalatie van bèta-adrenerge middelen is geïndiceerd voor patiënten met tekenen van luchtwegobstructie – bv. piepen, verminderde ademgeluiden, verhoogde ademhalingsfrequentie, hoesten.
• Erg vroege toediening van steroïden kan het risico op longoedeem verminderen en is ook geïndiceerd voor bronchospasme. Parenterale toediening heeft de voorkeur, omdat inhalatie kan leiden tot onvoldoende distributie naar beschadigde luchtwegen. Methylprednisolon 1000 mg, of het equivalent daarvan, wordt de eerste dag gegeven en gedurende de symptomatische periode geleidelijk afgebouwd.
• Inhalatiebicarbonaat: kan nuttig zijn, hoewel bewijs van hoge kwaliteit ontbreekt.
• Ondersteunde beademing – continue positieve luchtwegdruk (CPAP) en/of positieve end-expiratoire druk (PEEP): verminderen de complicaties van longoedeem:
• CPAP is spontane beademing met een positieve luchtwegdruk die gedurende de hele ademhalingscyclus wordt gehandhaafd. Het kan de hypotensie verergeren doordat de veneuze thoraxretour afneemt.
• PEEP handhaaft de luchtwegdruk boven de atmosferische druk aan het eind van de uitademing en kan ook worden gebruikt bij spontane ademhaling.
• Als de patiënt geïntubeerd is, wordt beschermende longventilatie aanbevolen, zoals bij acuut longletsel. Dit is beademing met een laag getijdevolume van ongeveer 6 mL/kg voorspeld (niet werkelijk) lichaamsgewicht, wat fysiologisch normaal is voor een gezond persoon. Beademing met een laag getijdevolume vermindert beademingsgeassocieerde longletsels zoals hyperinflatie, alveolaire breuk, pneumothorax en het vrijkomen van ontstekingsmediatoren. De daarmee gepaard gaande hypercapnie kan ook direct gunstige effecten hebben.
• Afzuigen: is nuttig bij overvloedige pulmonale secreties.
• Diuretica: hebben beperkte waarde en kunnen de patiënt predisponeren tot hypotensie.
• Antibiotica: zijn niet geïndiceerd zonder bewijs van een bijkomend infectieus proces.

Prognose

Acute blootstelling

• Bij overlevenden begint de verbetering meestal vanaf 48 uur.
• De meeste mensen met een milde tot matige blootstelling herstellen volledig in 3-5 dagen, hoewel sommigen chronische problemen ontwikkelen zoals reactieve luchtwegaandoeningen.
• Roken en reeds bestaande longaandoeningen zoals astma verhogen het risico op complicaties op lange termijn.
• Diegenen die acute ernstige chloorinhalatie en longoedeem overleven, herstellen meestal volledig, hoewel residuele obstructief-reactieve symptomen waarschijnlijker zijn.

Chronische blootstelling

• De gevolgen op lange termijn van chronische blootstelling aan lage concentraties omvatten een verhoogde reactiviteit van de luchtwegen, chronische bronchitis en recurrente piepende ademhaling. Dit is ernstiger bij mensen die ouder zijn, hebben gerookt en/of reeds bestaande chronische longaandoeningen hebben.
• Irritant-geïnduceerde astma wordt soms gezien na acute beroepsmatige blootstelling. Het lijkt op COPD met een omkeerbaar element, maar het treedt binnen 24 uur na blootstelling op.

Advies in geval van chloorblootstelling

• Verlaat het gebied waar het chloor neerslaat/verspreidt en ga naar de frisse lucht. Dit is zeer effectief om de blootstelling te verminderen. Als u buiten bent, ga dan zo mogelijk naar hoger gelegen grond, omdat chloor zwaarder is dan lucht en zich op lager gelegen plaatsen zal verzamelen.
• Als het vrijkomen van chloor binnenshuis plaatsvond, ga dan het gebouw uit.
• Als u bent blootgesteld, verwijder dan uw kleding. De Centers for Disease Control and Prevention (CDC) adviseren u uw hele lichaam met water en zeep te wassen en daarna zo snel mogelijk medische hulp te zoeken. Kleding waar vloeibare chloor op zit, moet dringend worden verwijderd. Deze kledingstukken moeten van het lichaam worden gesneden in plaats van over het hoofd worden getrokken. Sluit de kleding zo mogelijk af in een plastic zak en sluit de eerste zak af in een tweede plastic zak. Raak de plastic zakken verder niet aan.
• Als u andere mensen helpt hun kleding te verwijderen, vermijd dan het aanraken van besmette gebieden en wees zo snel mogelijk.
• Als de ogen branden of het zicht wazig is, spoel uw ogen dan gedurende 10-15 minuten met gewoon water. Doe eerst uw contactlenzen uit en gooi ze weg. Stop ze niet terug in uw ogen. Een bril kan met water en zeep worden gewassen en daarna weer worden gedragen.
• Als u chloor hebt ingeslikt (ingeslikt), mag u niet laten braken en geen vloeistoffen drinken. Zoek onmiddellijk medische hulp.

Geschiedenis

Gas was bedoeld als een effectief middel om soldaten uit hun loopgraven te lokken zodat ze met conventionele wapens konden worden aangevallen. Het werd voor het eerst gebruikt op 22 april 1915, toen 160 ton chloorgas langzaam over de Franse loopgraven dreef, waar het binnen enkele minuten meer dan 1.000 soldaten doodde en ongeveer 4.000 meer verwondde. Het effect op het moreel was even groot, en naarmate de oorlog voortduurde werden ook andere giftige gassen zoals zwavelmosterd en fosgeen gebruikt, met verwoestende gevolgen.

Na de Eerste Wereldoorlog beweerden sommigen dat gifgas een menselijk wapen was, omdat het niet zoveel slachtoffers maakte als machinegeweren en artillerie, en er werd heftig over gedebatteerd. Gifgas, inclusief chloorgas, wordt nu echter geclassificeerd als een massavernietigingswapen en is verboden door het VN-Verdrag inzake Chemische Wapens.