Лекция Токсикология с позиций экологии. Классификация токсикантов

Вид материала

Лекция

Содержание Аммиак, или нитрид водорода – Геминовые яды, вызывающие гисто- и гемотоксическую гипоксию Взрывчатые вещества Токсические вещества с психотропным и наркозависимым действием Метиловый спирт

Подобный материал:

• Рабочая программа дисциплины «Экологическая токсикология» Код дисциплины по учебному, 187.94kb.
• Лекция №12. Классификация космических снимков Лекция №12. Классификация космических, 229.43kb.
• Экология как научная, 94.09kb.
• 9. Лекция: Новое поколение технологического оборудования, 120.87kb.
• "Ветеринарная и клиническая фармакология. Токсикология" Специальность: 111201 Ветеринария, 237.1kb.
• Лекция 2 Классификация Хокни. Классификация Шора (Shore) (Систематика Шора), 32.8kb.
• Лекция 5 Капитальные вложения. Источники и формы их финансирования, 843.14kb.
• Тема: понятие ландшафта. Классификации ландшафтов лекция Трактовки понятия «ландшафт»., 93.18kb.
• Программа минимум кандидатского экзамена по специальности 03. 02. 08 экология, 290.05kb.
• Конспект лекций по Экологии Лекция, 3388.53kb.

^ Аммиак, или нитрид водорода – бесцветный газ, который легче воздуха в 1,7 раза. Имеет резкий запах, раздражающий слизистые оболочки. Широко распространен в природе. Запах аммиака ощущается при разложении растительных и животгных тканей. 1 г аммиака при испарении выделяет 327 кал(1,37 кДж). Такая способность используется для охлаждения пищевых продуктов.

Товарные формы выпуска аммиака: металлические баллоны со сжиженным газом; 28-29% растворы аммиака; 20-25% аммиачная вода; 10% нашатырный спирт.

Сжиженный аммиак применяется в качестве горючего компонента жидких РТ. Окислителями могут быть жидкий кислород или фтор, при контакте с которыми аммиак самовоспламеняется.

Аммиачная вода, аммиачно-щелочной раствор №2 «АЩ», нашатырный спирт применяются для дегазации ФОС.

В промышленности аммиак является основой для синтеза АК, аммиачной селитры, взрывных веществ. В сельском хозяйстве его используют в качестве удобрений в виде жидких аммиакатов.

В медицине 10% водный р-р аммиака называется нашатырным спиртом. Его пары используются для рефлекторного возбуждения дыхательного и сердечно-сосудистого центров при обмороке, при отравлении алкоголем (прием внутрь 5-10 капель на 100 мл воды или ингаляция). В хирургии аммиак применяют для мытья рук по методу Спасокукоцкого. При артритах применяют аммиачную мазь. В педиатрии – нашатырно-анисовые капли как отхаркивающее средство. Растворы аммиака применяют в виде примочек при укусах насекомых, змей и каракурта для нейтрализации кислых токсинов.

У человека весьма низкий порог ощущения запаха аммиака – он в 40 раз ниже ПДК_р.з., равной 20 мг/м³. ПДК_сс для селитебной зоны – 0,2 мг/м³.

Втемя Т опасного испарения аммиака при стандартных условиях не превышает 1,5 часов. Поскольку пары аммиака легче воздуха, то основная масса его уходит вверх, где он нейтрализуется парами воды и углекислым газом.

В литературе описаны разрушение изотермического хранилища аммиака на литовском заводе «Азот», взрыв холодильной камеры в хладокомбинате г.Нальчика, выброс аммиака на мясокомбинате в г. Борисове (Белоруссия). Происходят аммиачные аварии в хранилищах РТ и при запуске ракет, в межрайонных товарных парках ПО «Сельхозхимия».

Клинические формы поражения аммиаком проявляют себя развитием местных воспалительных изменений, поражением органов дыхания и резорбтивным действием. Резорбтивное действие аммиака обусловлено его двойственной природой. Он является естественным участником азотного обмена в организме и может поступать извне как ксенобиотик.

В организме образуется 2 г аммиака на 1 кг массы тела. Увеличение этого порога на 10-20% за счет экзогенного аммиака вызывает смертельные исходы. Такое количество аммиака содержится в 25-50 мл нашатырного спирта.

В случае аварии жилые и производственные помещения с людьми защищают водяными завесами. Людей с верхних этажей многоэтажных домов помещают на нижние и средние этажи. Жители защищают себя ватно-марлевыми (тканевыми) повязками, смоченными 3% раствором уксусной кислоты, и максимально герметизируют помещения.

Первая помощь в очаге:

- промыть глаза и лицо водой;

- надеть ватно-марлевую маску с очками-консервами, смоченную 3% р-ром уксусной к-ты;

- под маску вставить раздавленную ампулу с фицилином;

- эвакуация на легком транспорте в полусидячем положении с укрытием от холода.

На пунктах сбора необходимо принять душ, длительно (15 минут) промывать ожоговые поверхности водой, затем на область кожных поражений накладываются примочки из 5% р-ра уксусной к-ты.


^ Геминовые яды, вызывающие гисто- и гемотоксическую гипоксию


Классическиеми представителями этой группы являются синильная кислота, хлорциан, окись углерода, нитрогазы и сероводород. Все эти вещества обладают сродством к биологическому железу, содержащемуся в цитохромовых ферментах, в гемоглобине и в миоглобине. Поэтому их называют геминовыми ядами. В последние годы было показано, что способностью угнетать цитохромовые ферменты обладают также барбитураты.


Синильная кислота и ее производные

Синильная кислота (СК) и хлорциан (ХЦ) широко используются как продукты химической промышленности. Одной из возможных причин аварий на предприятиях с гальваническим производством, где содержатся большие запасы цианидов, может стать разгерметизация контейнеров с цианидами и увлажнение их водой.

Синильная кислота (цианистая, или цианистоводородная) – легкокипящая жидкость (Т кипения 26^оС) с высокой летучестью (1000 мг/л) и запахом горького миндаля. При смешивании с воздухом или при длительном хранении взрывоопасна.

Хлорциан является хлорным ангидридом циановой к-ты и образуется при хлорировании синильной к-ты.

Хлорциан в отличие от синильной к-ты тяжелее воздуха, темп. кипения 12,6^оС, летучесть 3300 мг/л.

Поражение СК и ХЦ в полевых условиях происходит ингаляционным путем. Кожное поражение возможно при заражении жидкой синильной к-той на площади кожи более 5 см² или при концентрации паров в воздухе более 5 мг • мин/л.

При попадании внутрь синильная к-та вызывает смертельные поражения в дозе 1 мг/кг, цианид натрия в дозе – 2,5 мг/кг, цианид калия – 3,5 мг/кг, цианплав – 8,5 мг/кг, цианамид кальция – 650 мг/кг. 40 г горького миндаля или 100 г абрикосовых косточек содержат 1 г природного гликозида амигдалина. В желудке под влиянием кислой среды и ферментов из 1 г амигдалина выделяется 70 мг синильной к-ты. У южан с высоким уровнем активности фермента тиосульфаттрансферазы косточковые плоды не вызывают серьезных осложнений. Однако у северян такая доза амигдалина может оказаться смертельной.

При поступлении в организм человека синильной кислоты в количестве, равном 2-3 CL_50•t , развивается молниеноснаяформа поражения, вызывающая смерть через 3-5 минут.

Замедленная форма поражения синильной к-той и ее производными протекает 20-30 минут.

Цианиды блокируют цитохромовые ферменты, благодаря чему оксигемоглобин проходит через капиллярное русло транзитом, возникает артериализация венозной крови, которая содержит высокую концентрацию оксигемоглобина. Клеточные дыхательные ферменты – цитохромы локализуются в митохондриях. Только один фермент – цитохромоксидаза а₃ частично выходит за границу митохондрии и её атом железа становится доступным для циан-иона. Из металла с переменной валентностью, способного принимать электроны, железо в молекуле гема становится стабильным трехвалентным элементом, что приводит к блокированию аэробного дыхания на тканевом уровне. Наибольшую чувствительность к тканевой гипоксии проявляет головной мозг. Уже через 3-5 минут после её возникновения могут появиться судороги и параличи.


Изоцианаты

При окислении изоцианистоводородной кислоты образуется изоциановая к-та. К её производным относятся метилизоцианат, толуилендиизоцианат (ТДИ) и др.

Период скрытого действия при отравлении изоцианатами – от 30 минут до 3 недель. Наиболее важное значение имеет поражение органов дыхания: одышка, кашель, повышение температуры, ларинготрахеит, астматический бронхит, пневмония.

Производственные запасы изоцианатов представляют серьёзную угрозу для населения. Это подтверждают события, происшедшие в декабре 1984 г. в г. Бхопале (Индия). В результате повреждения хранилища химического предприятия «Юнион Карбайд» (США), где находилось более 60 т метилизоцианата, свыше 175 000 человек получили отравление, более 3000 погибли.


Окись углерода

Окись углерода (угарный газ, моноксид углерода) – наиболее распространенный токсичный газ, который относится к группе геминовых ядов. Проникая в кровь, он образует карбоксигемоглобин. СО образует связь с железом гемоглобина в 325 раз более прочную, чем кислород.

Угарный газ СО не имеет ни цвета, ни запаха, чуть легче воздуха, хорошо поглощается аммиачной водой и отчасти кровью. Смесь с воздухом в соотношении 2:1 взрывоопасна. Горит синим пламенем с образованием углекислого газа.

В большом количестве окись углерода образуется при боевых действиях. При взрыве тринитротолуола освобождается 60% окиси углерода (685 мг/л); при взрыве черного бездымного пороха – 4% (45 мг/л). На лесных пожарах содержание угарного газа в воздухе достигает 5,5% (65 мг/л).

Производственная деятельность человека приводит к выбросу в биосферу 300-600 млн тонн окиси углерода в год. Более 60% от этого количества составляют выхлопные газы автотранспорта. В выпускных газах карбюраторных двигателей, работающих на холостом ходу во время остановок, содержится до 15% окиси углерода, а при движении – до 4%.

Отравления угарным газом более часто возникают в помещениях, гаражах, тоннелях, в лесу. Взрывы и пожары внутри зданий, работа на холостом ходу карбюраторных двигателей представляют большую опасность в условиях недостаточного движения воздуха.

В возникновении бытовых отравлений имеет значение светильный (отопительный) газ, при сгорании которого образуется 11% (125 мг/л) окиси углерода. В основном потоке табачного дыма он содержится в количестве 4,6%, или 53 мг/л. По мнению экспертов ВОЗ, наиболее распространенной причиной образования высоких концентраций карбогсигемоглобина в организме является курение табака.

Концентрация карбоксигемоглобина в крови курильщика в течение сутток колеблется от 1,5 до 15%. Среднесуточное содержание карбоксигемоглобина у людей, потребляющих в сутки 10 г табака (≈ 10 сигарет), составляет 3,7%, 20 г – 5,5%, 30 г – 7,2%, 40 г – 9%.

Окись углерода образуется в организме при эндогенном превращении гемоглобина в желчные пигменты. Некурящий человек выдыхает окись углерода в количестве 11 мкг/л (11 мг/м³). Нормальное суточное содержание карбоксигемоглобина в крови у некурящих колеблется от 0,1 до 1%, что находится в равновесии с содержанием СО в атмосфере 1-3 мг/м³. Наличие естественного равновесия обусловило принятие предельно допустимых концентраций СО в атмосфере: при однократном воздействии – 3 мг/м³, при среднесуточном – 1 мг/м³.

В состав автомобильных выхлопных газов, помимо окиси углерода, входят оксиды азота (ОА), углекислый газ и другие компоненты. Поэтому при отравлении такими газами общетоксическое действие СО сочетается с пневмотоксическим действием ОА и наркотическим действием углекислого газа.

При действиях в условиях высокогорья, при нахождении в летательных аппаратах присутствие карбоксигемоглобина в крови усиливает диссоциацию оксигемоглобина и развитие гипоксии. При наличии в крови 6,7% СО•Нb высотная болезнь начинается с высоты 1250 метров над уровнем моря. Потеря сознания может произойти на высоте 4200 м.

При содержании карбокигемоглобина у курящих пилотов более 10% увеличивается время реакции на световой сигнал, нарушается точность в работе, что служит причиной от 8 до 30% всех расследованных катастроф.

Недооценка роли высоты может иметь самые роковые последствия и для наземного транспорта. В одном из отрогов Гиндукуша вблизи афганского селения Саланг построен тоннель на высоте 3200 м длиной более 2 км. В ноябре 1982 г. из-за неисправности в одной из машин остановились две встречные автоколонны. Двигатели оставались включенными. В течение первых 5-10 минут 80 человек погибли из-за возникновения мгновенной апоплексической формы отравления окисью углерода.

При остановках транспорта в тоннелях, на лесных и горных дорогах, во время стоянок, в гаражах, ангарах необходимо требовать от водителей немедленного выключения двигателей. Важное значение имеет запрещение курения в самолетах, наземном транспорте, в служебных и жилых помещениях.

Первая помощь при отравлении угарным газом заключается в скорейшем выносе пострадавшего из загазованной атмосферы и вдыхании чистого воздуха или кислорода, что способствует вытеснению окиси углерода из его связи с гемоглобином.


Газообразные продукты взрыва

В армиях различных стран происходит интенсивный процесс совершенствования обычного вооружения, созданы высокоточное оружие, боеприпасы объемного взрыва. Участились случаи применения взрывчатых средств с террористическими целями.

^ Взрывчатые вещества – химические вещества и их смеси, способные вступать в химические реакции с мгновенным выделением больших количеств тепловой энергии или газов. К ним относятся тринитротолуол (тротил, ТНТ), тетрил, гексоген, нитроглицерин и т.п.

При взрыве тротила образуются газообразные вещества в составе: окись углерода – 60%, окислы азота – 15-20%, углекислый газ – 20-25%, другие газы – 5-10%.

Основным поражающим фактором боеприпасов, снаряженных ВВ, является взрывная волна, которая может вызвать контузии, закрытые и открытые повреждения органов и тканей. Однако длительное коматозное состояние у контуженных может быть следствием отравления СО и СО₂.

Контакт специалистов взрывного дела с тротилом, нитроглицерином, гексогеном может стать причиной профессиональной интоксикации.

Нитроглицерин для человека смертелен в дозах 100 мг/кг при поступлении через рот. Другие ВВ оказывают токсическое действие примерно в таких же дозах. Через кожу всасываются слабо, через дыхательные пути могут поступать пары ВВ и пылевые аэрозоли.

При отравлении ВВ возникают жалобы на пульсирующую головную боль, чувство жжения в горле и желудке, шум в ушах, слабость, тошноту, похолодание конечностей.

В основе механизма токсического действия ВВ лежит образование патологического метгемоглобина, в котором железо утрачивает свою способность к перемене валентности. Повышение содержания метгемоглобина (в легких случаях до 25%, при смертельных отравлениях – до 60%) служит причиной развития тяжелой формы гемической гипоксии, вызывающей поражение головного мозга, печени, почек, других органов и тканей.

Первая помощь: вынос из зараженной атмосферы на свежий воздух, обработка кистей рук, других загрязненных мест кожи подкисленным раствором перманганата калия 1:5000.


^ Токсические вещества с психотропным и наркозависимым действием


ОВ и яды, вызывающие острые психические расстройства без выраженных соматических изменений, называются психотомиметическими или психохимическими.


Отравляющее вещество BZ

и атропиноподобные препараты

Табельное БОВ американской армии BZ относится к группе ядов психомиметического действия. Это твердое кристаллическое вещество, относящееся к группе ОВ, временно выводящих из строя.

О картине поражения можно судить по бытовым и лекарственным отравлениям, возникающим при неправильном применении лекарственных средств, имеющих структурное сходство с BZ. Эти лекарства являются антидотами ФОС и при их неправильном применении обнаруживается побочное действие препаратов на психику.

Большие дозы атропина преодолевают гематоэнцефалический барьер и оказывают психотропное действие. Описаны групповые отравления детей тареном из аптечки индивидуальной ГО (Приморский край), атропиновыми глазными каплями (Москва).

В течении атропиноподобного или BZ-подобного психоза различают следующие периоды: скрытое действие (1-2 часа), оглушенность (30-90 минут), галлюциногенный делирий (1-6 часов), кома (12-24 часа), астенизация и выздоровление (3-4 дня).

При поражениях отмечаются галлюцинации, нарушение контактов с окружающими, моторная активность. Во время галлюцинаций пострадавший становится опасным для себя и окружающих.


Очаг поражения аэрозолем

из фентанилподобных продуктов

Фентанил – наркотический анальгетик, применяемый для наркоза, близкий по строению к промедолу. Болевая чувствительность подавляется почти полностью, т.к. фентанил легко проникает через гематоэнцефалический барьер. Концентрация препарата в ткани головного мозга в 10 раз превышает его концентрацию в крови.

При передозировке фентанила снижаются частота и глубина дыхания, появляются кратковременные апноэ, возникает ригидность мышц грудной клетки и брюшной стенки (синдром «деревянной грудной клетки»), брадикардия и снижение АД.

При отсутствии условий для искусственной вентиляции легких использование фентанила недопустимо.

23 октября 2002 г. во время второго действия спектакля «Норд-Ост» (Москва) в зрительный зал вошел отряд террористов численностью более 40 человек. Террористы потребовали прекратить войну в Чечне и объявили заложниками более 900 человек зрителей и артистов.

26 октября в 5 часов утра спецназовцы произвели запуск высококонцентрированного аэрозоля с «веселящим действием» на основе прогизводных фентанила. Через 1,5 часа начались спасательные работы и вынос пострадавших к транспорту.

Поражающему действию фентанилподобного аэрозоля в условиях невентилируемой аудитории способствовали гипоксия, гиподинамия, отсутствие воды, продуктов питания и канализации. Дистрессовая ситуация продолжалась 56 часов.

У 117 зрителей не было обнаружено признаков жизни. Оставшиеся в живых получили инъекции из шприцов-тюбиков, содержащих налоксон. Обычная сортировочная практика в очагах массового поражения - прикалывать использованный шприц-тюбик к одежде пострадавшего – в Дубровке не использовалась. Некоторые зрители могли получить по 2-3 дозы антидота без мероприятий по восстановлению проходимости дыхательных путей.

Для транспортировки зрителей в больницы было подготовлено около 100 машин «скорой помощи» и 30 городских автобусов. Машины «скорой помощи» были поставлены последними в очереди автотранспорта. Реанимобили не были выделены. В городских автобусах не были оборудованы места для носилок.

Структура потерь по степени тяжести:

1. Пораженные легкой степени тяжести, нуждающиеся в амбулаторной врачебной помощи, – 100 человек (11,7%).
   
2. Пораженные легкой степени тяжести, нуждающиеся в кратковременной стационарной помощи, – 333 человека (39,1%).
   
3. Пораженные средней степени тяжести, нуждающиеся в реанимационной помощи на догоспитальном этапе, – 85 человек (10%).
   
4. Пораженные тяжелой степени тяжести, нуждающиеся в оказании специализированной помощи на госпитальном этапе, – 124 человека (14,6%).
   
5. Пораженные крайне тяжелой степени со смертельным исходом – 210 человек (24,6%).
   

Таким образом смерть 117 человек в зрительном зале наступила от асфиксии. Причиной смертельных исходов еще 93 человек на этапах медицинской эвакуации стали регургитационная пневмония, вызванная попаданием рвотных масс в легкие, и интоксикационный коллапс у лиц, ослабленных возрастом и сопутствующими болезнями.


Этанол, техничские жидкости

метанол и этиленгликоль

Этанол (этиловый алкоголь) широко применяется в промышленности для синтеза каучука, полимерных материалов, для экслуатации техники, вооружения и ухода за ним. Он входит в состав гидролизного спирта, денатурата, одеколонов и лосьонов, клея БФ, политуры, морильных растворов и т.п.

Обычная товарная форма содержит 95,5-96% этанола. Этанол хорошо растворяется в воде и липидах, что определяет его высокую проникающую способность по отношению к тканям организма. Поступает в организм через ЖКТ. Смертельная доза равна 4 г/кг. При хроническом алкоголизме смертельная доза этанола может возрасти в 3 раза (12 г/кг при пересчете на 96^оспирт). Описаны случаи ингаляционных отравлений в производственных условиях. ПДК этанола для рабочей зоны 1 г/м³.

В биотрансформации этанола первая фаза представляет собой летальный синтез, так как образующийся продукт ацетальдегид имеет токсичность в 30 раз более высокую, чем этанол. Такое окисление спирта происходит в печени. Этанол преимущественно поглощается серым веществом ткани головного мозга. Наиболее высокая концентрация ацетальдегида найдена в ткани мозжечка. При повторных приемах этанола ацетальдегид, соединяясь с дофамином и продуктами превращения последнего, превращается в вещество подобное эндорфинам. Таким образом, алкоголь и морфин в заключительном звене метаболизма имеют сходные биохимические механизмы развития наркомании.

^ Метиловый спирт (метанол, карбинол, древесный спирт) – бесцветная, прозрачная, малолетучая жидкость, обладает слабым винным запахом и вкусом. Применяется в качестве горючего компонента топлив для двигателей внутреннего сгорания, является составной частью антифризов. Служит сырьем в производстве формальдегида, сложных эфиров и других продуктов.

В 70-80% случаев отравление возникает при групповом приеме метанола в целях опьянения. Смертельная доза метанола при приеме внутрь составляет 100 мл (800 мг/л), токсичные дозы – 5-10 мл.

Опьянение, вызываемое метанолом, протекает легко и непродолжительно. Через несколько часов наступают зрительные расстройства, которые определяют специфику клинической картины. Сначала суживается поле цветного зрения. Затем появляются туман в глазах, чувство сетки, мелькание мушек. Зрачки расширены, вяло реагируют на свет.

С помощью алкогольдегидрогеназы метанол окисляется в формальдегид, а затем в муравьиную кислоту, которые являются высокотоксичными ядами. Формальдегид вызывает воспаление зрительного нерва, приводящее к стойкой слепоте.

В июне 1961 г. в одном из авиационных гарнизонов произошло отравление метиловым спиртом 80 человек. Этанол как антидот метанола в 1961 г.еще не применялся, и в результате погибли 20 человек, 25 лишились зрения, у остальных 35 человек в течение 3 месяцев наблюдались нарушения зрения и мочеиспускания.

Впервые использовать этанол для предупреждения летального синтеза метилового спирта было предложено в 1962 г. А.А. Покровским.

Этиленгликоль (гликоль, этандиол) – бесцветнаяч сиропообразная сладковатая на вкус жидкость с запахом, близким к алкогольному. Водный раствор (40-60%) обладает низкой температурой замерзания (от -40 до -60^оС). Поэтому наибольшее применение он получил в качестве составной части антифризов, используемых в зимнее время года для заполнения систем водяного охлаждения двигателей внутреннего сгорания. Кроме того, этиленгликоль включается в состав некоторых тормозных жидкостей и антиобледенителей. Смертельная доза жидкостей на гликолевой основе в среднем составляет 100-200 мл.

Прием больших количеств этиленгликоля может вызывать резко выраженное состояние опьянения, переходящее в кому с явлениями острой сердечно-сосудистой недостаточности и последующим летальным исходом в течение первых трех суток.

Этиленгликоль быстро всасывается в ЖКТ (в крови обнаруживается через 10-15 минут после приема внутрь) и длительное время циркулирует в организме, оказывая токсическое действие как неизмененной молекулой, так и продуктами биотрансформации. Наибольшей токсичностью обладает щавелевая к-та, вызывающая дегенеративные изменения клеток мозговой ткани и внутренних органов. Связывая ионы кальция, щавелевая к-та способствует гипокальциемии и судорог вследствие этого.