Токсикология окиси углерода

"токсикология окиси углерода, ПРОДУКТОВ НЕПОЛНОГО

СГОРАНИЯ ЗАЖИГАТЕЛЬНЫХ СМЕСЕЙ И КОМПОНЕНТОВ

БОЕПРИПАСОВ ОБЪЕМНОГО ВЗРЫВА"

1. Источники образования окиси углерода.

2. Токсикокинетика и токсикодинамика окиси углерода. Принци­пы профилактики и лечения.

3. Физико-химическая и токсикологическая характеристика ком­понентов боеприпасов объемного взрыва, их токсикокинети­ка и токсикодинамика (окись этилена).

4. Токсикологическая характеристика поражений зажигательными смесями.

ВВЕДЕНИЕ

Окись углерода (ОУ) встречается везде, где существуют усло­вия для неполного сгорания веществ, содержащих углерод. Она вхо­дит в состав многих промышленных газов, выхлопных газов автомоби­лей, широко используется в современном органическом синтезе, в больших количествах выделяется при пожарах, горении почти всех полимеров.

Рекомендуемые материалы

На вооружении армий почти всех государств мира имеются зажи­гательные смеси и боеприпасы объемного взрыва. Их основное пора­жающее воздействие на людей - ожоги, травмы. Однако при ряде ус­ловий их компоненты или вещества, выделяемые при взрыве и горе­нии, могут оказывать общеядовитое воздействие на организм челове­ка.

1. Источники образования окиси углерода

ОУ представляет собой бесцветный газ, без запаха и вкуса.

В воде почти не растворим, легче воздуха, поэтому накаплива­ется в верхних отделах закрытых помещений. Смесь двух объемов ОУ и одного объема кислорода взрывается при зажигании, о чем необхо­димо помнить при входе в загазованные помещения с открытым огнем. В присутствии смеси окислов марганца и меди окисляется до угле­кислого газа, что лежит в основе защитного действия гопкалитового патрона (ДП-1, ДП-2).

ОУ входит в состав многих промышленных газов. Так, газы ра­ботающей вагранки содержат 13-15% ОУ, в доменном газе ее содер­жится до 30%. Содержание ОУ в выхлопных газах автомобилей колеб­лется от 1,0 до 13,7%. Табачный дым содержит 0,5-1,0%, пороховые газы до 50%, бытовой газ до 11% ОУ. При пожарах может накапли­ваться в помещениях от 0,2 до 1,0% и более. До 50% людей гибнет при пожарах от отравления ОУ. При горении в кухне 3-х газовых го­релок в течении 2-х часов концентрация ОУ увеличивается в 11 раз, а содержание карбоксигемоглобина в крови у лиц, находящихся в этом помещении, возрастает в два раза. При работе цветного теле­визора концентрация ОУ в помещении 45 м куб. через 20 минут уве­личивается в 4-5 раз (84 мг/м³ - естественный уровень).

2. Токсикокинетика и токсикодинамика ОУ.

Принципы профилактики и лечения

Путь поступления в организм - только ингаляционный. В орга­низме связывается с ионом двухвалентного железа и другими метал­лами, входящими в состав различных ферментных комплексов и соеди­нений, нарушая их деятельность. В последующем происходит диссоци­ация с образованием вновь ОУ. Разносится по всем органам и систе­мам. Выделение происходит в неизменном виде через органы дыхания. В течение первого часа после выхода из зоны заражения выделяется до 60-70% ОУ, остальная часть в течение 3-4 часов. Незначительная часть окисляется до двуокиси углерода (ДУ), часть выделяется с мочой в виде комплексного соединения с железом.

Попадая в кровь, ОУ соединяется с железосодержащими система­ми и, в первую очередь, с гемоглобином крови. Происходит образо­вание карбоксигемоглобина и нарушение процесса переноса кислорода кровью. Причем, сродство ОУ к гемоглобину в 250-300 раз выше, чем у кислорода, поэтому образование карбоксигемоглобина происходит при невысоких концентрациях ее в воздухе. Содержание кислорода в крови при этом может снижаться с 18-20% до 8%, а разница содержа­ния оксигемоглобина в артериальной и венозной крови уменьшается с 6-7 до 2-4%. Кроме того, в присутствии ОУ снижается диссоциация оксигемоглобина и ухудшается отдача им кислорода тканям. Возника­ет гемический тип гипоксии. Часто ОУ соединяется с миоглобином мышц, сродство которого к ней в 25-50 раз выше, чем к кислороду. При тяжелых отравлениях до 25% всего миоглобина связывается с ОУ. Часто ОУ соединяется с двухвалентной формой железа цитохромоксо­дазной системы. Таким образом нарушается процесс передачи кисло­рода на тканевом уровне - возникает тканевая гипоксия. Кроме то­го, ОУ связывает и другие ферментные системы (каталазу, перокси­дазу, тироназу и другие), нарушая их деятельность.

Этот процесс связывания в организме идет до тех пор, пока не установится равновесие между концентрациями ОУ и кислорода во вдыхаемом воздухе, крови и тканях. Однако для этого требуется достаточно длительное время. Когда концентрация ОУ во вдыхаемом воздухе уменьшается, начинается обратный процесс диссоциации кар­боксигемоглобина, карбоксимиоглобина и обратное ее выделение че­рез органы дыхания. Диссоциация идет в 3600 раз медленнее, чем оксигемоглобина и ускоряется при повышении парциального давления кислорода и ДУ.

В зависимости от концентрации окиси углерода во вдыхаемом воздухе может развиться молниеносная и замедленная формы интокси­кации.

Молниеносная форма отравления развивается при воздействии окиси углерода в очень высоких концентрациях (10-15 г/м³). В этих случаях отравленный почти моментально теряет сознание, возникают судороги и смерть при явлениях токсического коллапса.

Более типичной формой отравления является замедленная форма, по выраженности клинической картины которой различают легкую, среднюю и тяжелую степени.

Легкая степень отравления характеризуется головной болью пульсирующего характера, головокружением, тошнотой, сонливостью, общей слабостью, резко выраженной в ногах. При объективном иссле­довании можно выявить учащение дыхания и пульса, некоторое повы­шение артериального давления. У некоторых пострадавших может иметь место состояние, напоминающее алкогольное опьянение. При исследовании периферической крови содержание в ней карбоксигемог­лобина составляет в этих случаях около 20-30%.

Средняя степень тяжести характеризуется более выраженными симптомами, присущими легкой степени отравления. Нередко отмеча­ется повторная рвота. Имеет место резкая адинамия, нарушение ко­ординации движений, затем наступает стойкая потеря сознания. При объективном обследовании можно обнаружить расширение зрачков, не­равномерность сухожильных рефлексов, снижение артериального дав­ления, одышку, гипертермию. Кожные покровы могут иметь малиновый цвет (первые часы интоксикации). При исследовании периферической крови содержание в ней карбоксигемоглобина составляет в этих слу­чаях около 50%. После выхода отравленного из коматозного состоя­ния довольно длительно отмечается ретроградная амнезия.

Тяжелая степень отравления характеризуется потерей сознания, переходящей в затяжное коматозное состояние (может продолжаться несколько суток). Нередко тонические судороги в конечностях, спонтанные миофибрилляции. Артериальное давление снижается, вплоть до коллапса. Температура тела повышается до 38-40^оC.

Возможны атипичные формы отравления - эйфорическая и синко­пальная. Первая из них характеризуется выраженными явлениями эй­фории, а вторая - отчетливыми нарушениями сосудистого тонуса с развитием острой сосудистой недостаточности.

Диагностика.

Основой диагностики является определение содержания СОНв в крови . В то же время следует подчеркнуть, что процентное содер­жание CОНв в крови не может служить надежным критерием определе­нием степени тяжести пострадавших при поступлении на ЭМЭ. В боль­шинстве случаев оно бывает очень низким, в то время как симптома­тика свидетельствует о достаточно тяжелой степени отравления. По­добное несоответствие можно объяснить значительным интервалом во времени, прошедшим с момента эвакуации пострадавшего из зоны с повышенной концентрацией окиси углерода, в течение которого прои­зошла его диссоциация. Указывая на относительную значимость обна­ружения СОНв в крови как основного критерия диагностики отравле­ния окисью углерода, следует помнить, что СОНв почти постоянно обнаруживается в крови жителей городов и у курильщиков: 3-6% и 6-10% соответственно. Исследование крови на содержание карбокси­гемоглобина достоверно при его определении в течение первого часа после выноса из очага.

Основными причинами отравлений ОУ являются: вдыхание выхлоп­ных газов автомобилей при закрытых гаражах, эксплуатация неисп­равных газовых приборов и печного отопления, нахождение в горящих помещениях, фортификационных сооружениях при стрельбе (с нарушен­ной системой вентиляции). А отсюда - основные принципы профилак­тики отравлений ОУ. Это, в первую очередь, наведение уставного порядка при эксплуатации техники, соблюдение мер безопасности при пожарах, возгораниях. Обучение людей по пользованию газовыми при­борами и печным отоплением, при движении колонн - выдерживание дистанции между машинами, особенно в зимнее время и в тоннелях. В случае нахождения в зоне воздействия повышенных концентраций ОУ необходимо пользоваться гопкалитовыми патронами (при концентрации до 1%) или изолирующими противогазами.

Общие принципы лечения.

а) Удалить пострадавшего из отравленной атмосферы, освобо­дить от одежды, стесняющей дыхание, предоставить покой, обеспе­чить согревание. В случае необходимости одеть противогаз с ДП-1 (ДП-2).

б) Кислородная терапия. При этом необходимо напомнить, что при вдыхании чистого кислорода из альвеолярного воздуха практи­чески вытесняется весь азот, что после всасывания кислорода ведет к спаданию альвеол (Я.А.Лазарис, И.А.Серебровская, 1962). Поэтому начальная концентрация кислорода во вдыхаемой смеси не должна превышать 25% и только при отсутствии ухудшения состояния больно­го ее можно увеличить до 30-35%. Ингаляция должна проводиться от­дельными циклами по 10-15 мин. При этой методике можно добиться хорошего эффекта усиления диссоциации СОНв.

Большой эффективностью обладает метод гипербарической окси­генации. Если при вдыхании чистого кислорода парциальное давление кислорода в альвеолах возрастает в 6 раз, то при давлении в 3 атм парциальное давление кислорода в альвеолах увеличивается в 10 раз. Это приводит к увеличению растворенного в плазме крови кис­лорода, что полностью обеспечивает метаболические потребности тканей в кислороде при блоке гемоглобина, способствует диссоциа­ции карбооксигемоглобина и выделению окиси углерода из организма.

Однако гипербарическая оксигенация эффективна при раннем ее использовании (в первый час после отравления).

в) Повышение способности тканей утилизировать кислород путем использования цитохрома С (15-60 мг в/с), который как металлопро­теид обеспечивает пополнение сниженного вследствие интоксикации физиологического уровня цитохрома С в тканях и восстановление ак­тивности цитохромоксидазы, блокированной окисью углерода (А.М.Ра­шевская, Л.А.Зорина, 1968).

г) Введение аскорбиновой кислоты 20 мл - 5% с целью восста­новления активности цитохромоксидаз, 20-50 мл 40% глюкозы с инсу­лином (10 ед) - для восстановления энергетических запасов.

д) Симптоматическая терапия, включающая мероприятия по про­филактике токсического отека легких - при отравлении пороховыми газами и продуктами горения напалма.

3. Физико-химическая и токсикологическая характеристика компонентов боеприпасов объемного взрыва (КБОВ), их токсикокинетика и токсикодинамика (окись этилена)

Основным компонентом БОВ является окись этилена. Бомбовые кассеты СВИ-55/В калибра 500 фунтов содержат от 136 до 635 кг ве­щества. На местности создается облако диаметром до 15-17 метров, высотой до 3 м, с каплями диаметром до 10 мкм, концентрацией па­ров от 3 до 1000 г/с. В результате взрыва до 12% вещества остает­ся в виде несгоревшего пара.

Окись этилена - жидкость с температурой кипения 10,7^оС, плотность паров меньше единицы, хорошо растворима в воде, жирах. В смеси с воздухом взрывается.

Токсикокинетика.

Пути поступления: в организм попадает в основном ингаляцион­но. Однако при попадании на кожу и слизистые в любом агрегатном состоянии оказывает выраженное раздражающее действие и вызывает химический ожог.

Метаболизм: в организме разносится кровью, накапливается в органах и тканях, богатых липидами (ЦНС, почки, печень), распада­ется с образованием формальдегида и этиленгликоля. Их метаболизм будет изучаться в соответствующем разделе.

Выведение: выводится в виде метаболитов, в основном, с мо­чой. Кроме того, возможно выделение в неизмененном виде через ор­ганы дыхания (18-20%).

Токсичность: нахождение в течение 10-15 минут в атмосфере с окисью этилена в концентрации 1400-1500 г/м³ приводит к поражению тяжелой степени тяжести. Запах воспринимается в концентрации 1,6 мг/л, раздражение глаз при 1,1 мг/л. При попадании жидкого вещества в глаза - ожег роговицы. Одноминутный контакт с кожей приводит к ожогу I-II степени.

Токсикодинамика: после поступления в ЦНС окись этилена ока­зывает наркотическое действие в результате проникновения в липид­ный слой мембран нервных клеток и нарушения их деятельности. В последующем - разлагается с образованием этиленгликоля и формаль­дегида, которые вызывают токсическое действие на почки , печень, ЦНС.

В результате окисления тиоловых групп нарушается деятель­ность ряда ферментов, что связано с раздражающим и воспалительным действием на кожу и слизистые, а также развитием токсического отека легких. Имеются данные о наличии радиомиметического эффекта (нарушение функции ДНК).

Медицинская помощь в очаге заключается в одевании противога­за с предварительной обработкой кожных покровов (при попадании капель) водой или 2% раствором соды, промывании глаз водой из фляжки. Далее следует обработка открытых участков кожных покровов водой, введение в подмасочное пространство фициллина при раздра­жении слизистых глаз, ВДП. Затем - вынос из зоны поражения. В последующем обязательное снятие обмундирования и его проветрива­ние, проведение мероприятий по профилактике токсического отека легких. Рекомендуется, как антидотное средство, введение тиосуль­фата натрия, а также антигистаминных препаратов (димедрола, пи­польфена). При поражениях средней и тяжелой степени обязательна госпитализация. Легкопораженные подлежат наблюдению в течение су­ток.

Защита медперсонала в очаге и на ЭМЭ:

- противогаз и ИСЗ КП изолирующего типа - при работе в оча­ге;

- после проведения работ - полная санитарная обработка с ги­гиенической помывкой и сменой обмундирования;

- проветривание обмундирования в течение не менее 24 часов;

- перед заносом раненых в закрытые помещения с них снимается обмундирование, кожные покровы обрабатываются водой с мылом. Мед­персонал при этом должен работать в противогазах, перчатках, фар­туках.

4. Токсикологическая характеристика поражений зажигательными смесями (ЗС)

Зажигательные смеси, в зависимости от их состава, можно под­разделить на 4 основные группы:

а) Зажигательные смеси  на основе нефтепродуктов.

б) Металлизированные зажигательные смеси на основе нефтепро­дуктов.

в) Зажигательные смеси на основе термита.

г) Самовоспламеняющиеся зажигательные смеси на основе белого фосфора.

Рассмотрим состав зажигательных смесей, созданных на основе нефтепродуктов, более подробно.

Зажигательные смеси на основе нефтепродуктов по своему агре­гатному состоянию могут быть жидкими (незагущенными) и вязкими (загущенными).

Незагущенные смеси представляют собой жидкости малой вязкос­ти, состоящие из смеси бензина с тяжелыми моторными топливами всех типов, дизельным топливом и смазочными маслами. Применяются они только для снаряжения ранцевых огнеметов.

Загущенные смеси представляют собой студнеобразные вещества, состоящие из жидкого горючего и загустителя. В первое время в ка­честве загустителя использовали натуральный каучук, что, естест­венно, значительно удорожало зажигательные смеси. В 1942 г. груп­пой ученых США во главе с профессором Гарвардского университета Луисом был разработан более дешевый загуститель, получивший шифр М-1. Он представляет собой смесь алюминиевых солей жирных кислот: 50% кислоты кокосового масла (пальмитиновой), 25% нафтеновой кис­лоты и 25% олеиновой кислоты. Этот загуститель был назван напал­мом (от начала слов "нафтеновая" и "пальметиновая"). С тех пор и по настоящее время в американских вооруженных силах и армиях не­которых других стран название "напалм" распространено не только на загустители, но и на сами зажигательные смеси.

В качестве горючей смеси напалмов используют бензин, смеси бензина с тяжелыми моторными топливами или другими горючими неф­тепродуктами.

Напалмы являются основой зажигательного оружия, так как они:

- обладают большой вязкостью и липкостью, горят на воде, трудно тушатся;

- просты в изготовлении и использовании;

- сравнительно дешевы при массовом производстве;

- основные компоненты (бензин, реактивное топливо) постоянно находятся в войсках и для получения напалма требуется лишь загус­титель.

Напалмовая смесь представляет собой студнеобразную густую липкую массу розового (желтого, коричневого) цвета, легче воды (удельный вес 0,7-0,85), которая хорошо прилипает к поверхности предметов и коже.

Горение напалма сопровождается разбрызгиванием крупных ка­пель горящей смеси и растеканием на площади, значительно превыша­ющей ту, которую занимал негорящий напалм. Продолжительность го­рения составляет 5-10 минут и при этом развивается температура 900-1000^оC. Процесс горения сопровождается образованием высоких концентраций окиси углерода и других токсических продуктов (окис­лы азота и т.п.)

В настоящее время на вооружении армий НАТО состоит напалм различных рецептур, известных под шифром напалм 1, напалм 2, на­палм 3, напалм М, напалм В.

Металлизированные зажигательные смеси на основе нефтепродук­тов, иначе называемые пирогелями, представляют собой разновид­ность напалмовых смесей с повышенной температурой горения (до 1400-1600^оC). Пирогели приготовляют добавлением в обычный напалм некоторых металлов (магния, натрия), тяжелых нефтепродуктов (ас­фальта, мазута) и некоторых видов горючих полимеров (изобутилме­такрилата, полибутадиена). По внешнему виду пирогель представляет собой тестообразную липкую массу серого цвета, которая несколько тяжелее воды.

Горение пирогеля происходит как бы в две фазы: в начале го­рит бензин обычным свойственным ему пламенем, а затем начинается горение смеси в целом. Продолжительность горения 1-3 мин. Вследс­твие наличия в пирогеле магния во второй фазе горения пламя имеет более высокую температуру и отличается характерными яркими белыми проблесками.

На вооружении армии США состоит металлизированная зажига­тельная смесь, известная под названием напалм РТ-1, представляю­щая собой смесь бензина (30-35%), керосина (3%), магниевых стру­жек, нитрата натрия, изобутилметакрилата и пасты ГУП (64-67%). Паста ГУП в свою очередь состоит из окиси магния, угля, нефтяного дистиллята и асфальта. При горении ЗС на 1 кг напалма выгорает 3,5 кг кислорода или 11,7 м³ воздуха. Содержание кислорода в зоне горения снижается до 15% (норма 21%), содержание окиси углерода повышается до 0,5%, двуокиси углерода 3-4,5% (норма 0,03%). При горении смеси напалм РТ-1 выделяются опасные концентрации окислов азота. Комплексное воздействие этих факторов приводит к взаимоо­тягощению и утяжелению состояния пострадавшего в 1,5-2 раза, чем при действии одного какого-либо фактора. Токсикодинамика и токси­кокинетика этих соединений была рассмотрена в соответствующих разделах.

Основные мероприятия по защите подразделений и частей меди­цинской службы от зажигательного оружия сводятся к следующему:

- ведение непрерывного наблюдения с целью своевременного об­наружения начала применения противником зажигательного оружия;

- своевременное оповещение о применении зажигательного ору­жия;

- проведение противопожарных мероприятий;

- использование защитных свойств местности, инженерных соо­ружений и техники, индивидуальных средств защиты;

- ликвидация последствий применения противником зажигатель­ного оружия.

Противопожарные мероприятия включают в себя:

- строгое выполнение правил пожарной безопасности;

- рассредоточенное хранение огнеопасного имущества и его окапывание;

- огнезащитное покрытие палаток, противопожарную обработку деревянных деталей зданий;

- очистку территории от легковоспламеняющихся предметов;

- поддержание в постоянной готовности нештатных противопо­жарных отделений, оборудование пожарных постов инвентарем;

- создание запасов воды и других средств тушения пожаров;

- обучение личного состава мерам предупреждения и правилам тушения пожаров.

Важное место среди мероприятий защиты в медицинских подраз­делениях и частях занимает противопожарное оборудование складов медицинского и санитарно-хозяйственного имущества (защита балло­нов с кислородом, горючих жидкостей и т.п.).

Важным мероприятием является своевременное использование ин­дивидуальных средств защиты.

Прежде всего следует помнить, что антипиреновая пропитка ОКЗК удлиняет время прогорания ткани при воздействии напалма до 40 сек (необработанная ткань гимнастерки прогорает за 10 сек). Это свойство ОКЗК, а также особая конструкция головного убора яв­ляется важным фактором защиты, поскольку позволяет без получения поражения кожных покровов отбросить головной убор и снять куртку при попадании на них зажигательных смесей.

Существует также мнение, что при непосредственной угрозе применения противником зажигательного оружия личный состав меди­цинской службы должен быть обеспечен гопкалитовыми патронами, за­щитная мощность которых по окиси углерода составляет около 1-1/2 часов.

Бесплатная лекция: "32. Маркетинговые решения по распределению товаров" также доступна.

Следует знать, что прогорание ткани защитного плаща при по­падании на него напалма происходит за 15 сек, что обеспечивает возможность его сбрасывания без получения поражения кожных покро­вов.

Оказание первой помощи начинается с тушения зажигательных веществ, попавших на кожу или одежду, самим пострадавшим или с помощью товарищей. Для тушения небольших количеств горящей зажи­гательной смеси горящее место должно быть плотно покрыто рукавом, полой шинели, плащ-палаткой, общевойсковым защитным плащом, засы­панием землей или песком. При значительных количествах горящей смеси, попавшей на одежду, последняя должна быть сброшена. При невозможности это сделать пламя сбивают катанием по земле. Попыт­ки отряхнуть горящую смесь, снять ее руками или залить водой, приводят, как правило, к усилению горения смеси и к увеличению площади и глубины поражения.

Бойцы корейской народной армии для тушения напалма, попавше­го на кожу, наиболее часто использовали сырую землю, ил, глину.

Следует подчеркнуть, что только полное погружение конечности с горящим на ней напалмом в воду прекращает горение. В зимнее время для этой цели может быть использован снег.

После того, как потушен горящий напалм, пораженные должны быть выведены (вынесены) за пределы очага горения, где оказание медицинской помощи продолжается.

При наличии симптомов, указывающих на тяжелое отравление окисью углерода и окислами азота, проводят оксигемотерапию, вво­дят сердечно-сосудистые средства и дыхательные аналептики. При резком возбуждении и судорогах - феназепам. При гепертермии - внутримышечно 1 мл 50% раствора анальгина.