Токсические свойства отравляющих веществ

Токсичность (греч. toxikon – яд) является важнейшей характеристикой ОВ и других ядов, определяющей их способность вызывать патологические изме­нения в организме, которые приводят человека к потере боеспособности (работоспособности) или гибели, т.е. токсическими свойствами отравляю­щих веществ называют их способность вызывать токсическое действие, про­являющееся в поражении и отравлении организма.

Количественно токсичность ОВ оценивают дозой. Доза вещества, вы­зывающая определенный токсический эффект, называется токсической дозой (D).

Для веществ, проникающих в организм в жидком или аэрозольном со­стоянии через кожу, желудочно-кишечный тракт или через раны, поражаю­щий эффект для каждого конкретного вида организма в стационарных усло­виях зависит только от количества ОВ или яда, которое может выражаться в любых массовых единицах. Как правило, токсодозы выражаются в милли­граммах.

Токсические свойства ОВ и ядов определяют экспериментальным пу­тем на лабораторных животных, поэтому чаще пользуются понятием удель­ной токсодозы – дозы, отнесенной к единице живой массы животного и выражаемой в миллиграммах на килограмм.

Токсичность одного и того же ОВ даже при проникновении в организм одним путем различна для разных видов животных, а для конкретного жи­вотного заметно различается в зависимости от способа поступления в орга­низм.

Таким образом, токсическая доза, вызывающая равные по тяжести по­ражения, зависит от свойств ОВ или яда (т.е. их химической структуры, а следовательно, и реакционной способности с веществами организма, ответ­ственными за тот или иной физиологический процесс), пути их проникновения в организм, вида организма и условий применения ОВ или яда. При этом характер токсичности у различных отравляющих веществ неодинаков: одни из ОВ угнетают процесс дыхания, другие поражают нерв­ную систему, третьи вызывают нарушение обмена веществ, многие ОВ сильно раздражают слизистую оболочку глаз и верхних дыхательных путей.

При попадании отравляющего вещества в организм с вдыхаемым воз­духом (ингаляционное воздействие) количество ОВ, вызывающее поражение, зависит от его концентрации в воздухе и времени воздействия (экспозиции). При этом удельная доза ОВ, получаемая человеком, очевидно, тем больше, чем выше концентрация ОВ в воздухе и чем дольше человек дышит в зара­женной атмосфере, т.е.:

D = C · t ·V/G, (2.1)

где С – концентрация ОВ, мг/л;

t – время пребывания в зараженной атмосфере, мин;

V – объем легочной вентиляции, л/мин;

D – доза, мг/кг; G – масса человека, кг.

Из выражения (2.1) следует, что одна и та же доза ОВ может вызывать различный токсический эффект в зависимости от интенсивности дыхания, определяемой, в свою очередь, физической нагрузкой. Так, в спокойном со­стоянии человека V = 8 л/мин. При увеличении нагрузки скорость обмена воздуха в легких возрастает. Например, на марше V = 30 л/мин, при перепол­зании – 40 л/мин, а при перебежках – до 70 л/мин.

Немецкий химик Ф. Табер предложил упростить приведенное выше выражение. Он сделал допущение, что для людей или конкретного вида животных, находя­щихся в одинаковых условиях, отношение V/G постоянно. Разделив на него обе части уравнения, он получил выражение:

Т = C · t. (2.2)

Произведение C · t Ф. Габер назвал коэффициентом токсичности и принял его за постоянную величину. Это произведение, хотя и не является токсодозой в строгом смысле слова, позволяет сравнивать различные ОВ по ингаляционной токсичности. Если, например, C · t для иприта 1,5 мг · мин/л, а для фосгена 3,2 мг · мин/л, то ясно, что при действии через органы дыхания иприт примерно в 2 раза токсичнее фосгена. Однако на практике в военной химии вместо коэффициента токсичности все же часто пользуются выраже­нием "токсодоза" (величина дозы для средней физической нагрузки). Токсодоза (коэффициент токсичности – Т) имеет размерность мг · сек/л или мг · мин/л в зависимости от того, в каких единицах выражается время t. С увеличением токсодозы, естественно, возрастает вероятность поражения.

Как уже отмечалось, поражение организма человека возможно и при проникновении ОВ через кожные покровы (кожно-ре­зор­б­тив­ное действие). Наиболее эффективными в этом отношении являются ОВ типа ви-икс. Ип­рит при соприкосновении с кожей вызывает болезненные, долго не зажи­вающие язвенные поражения.

За меру токсичности при кожно-резорбтивном действии принимают количество ОВ, вызывающее определенную степень поражения и приходя­щееся на единицу массы человека. Эта величина называется удельной токси­ческой дозой и выражается в миллиграммах ОВ на килограмм массы пора­жаемого организма (мг/кг).

Для оценки токсичности различных ОВ при действиях их в парообраз­ном, аэрозольном или капельно-жидком состоянии пользуются величинами значений токсодоз, связанных с определенной вероятностью поражения жи­вой силы: средней смертельной и средней выводящей из строя токсодозой.

Средние смертельные токсодозы ОВ, поражающие в парообразном и аэрозольном состоянии, имеют обозначение LCt₅₀, а в капельно-жидком со­стоянии – LD₅₀. Они вызывают смертельные поражения у 50% живой силы, подвергшейся воздействию ОВ и не получившей своевременной медицин­ской помощи.

Средние выводящие из строя токсодозы ОВ, воздействующие на лич­ный состав в парообразном состоянии, имеют обозначение ICt₅₀, а в капель­но-жидком состоянии – ID₅₀. Эти величины представляют собой токсодозы ОВ, которые вызывают поражение не ниже средней тяжести, приводящее к полной потере боеспособности на срок не менее 10 суток у 50% живой силы, подвергшейся воздействию ОВ.

В таблице 17 приведены значения средних ингаляционных токсодоз и средних удельных доз для различных ОВ и степеней поражения.

Из таблицы видно, что ОВ сильно различаются между собой по ток­сичности. Ви-икс по ингаляционной токсичности в 200 раз токсичнее си­нильной кислоты, а по кожно-резорбтивной токсичности в 1000 раз токсич­нее иприта. Для получения смертельного поражения (с вероятностью 50%) при воздействии через кожу человека, имеющего массу 70 кг, достаточно около 6 мг ОВ ви-икс.

Величина поражающей удельной кожно-резорбтивной дозы сильно за­висит от защищенности кожи и от времени нахождения живой силы в зара­женном обмундировании. Так, например, LD₅₀ для ви-икс по действию через открытые участки тела (лицо, руки, шею) – 0,08 мг/кг, а по действию через двухслойное летнее обмундирование – 2,8 мг/кг.

Некоторые ОВ (зарин, ви-икс, иприт) характеризуются способностью к кумуляции, т.е. суммированию эффекта действия отдельных токсодоз ОВ. Благодаря этому продолжительное воздействие даже малых концентра­ций таких ОВ может привести к серьезным поражениям.

Токсичность отравляющих веществ характеризуется, кроме того, вели­чиной непереносимой концентрации (пороговой токсодозой PCt₁₀, при воздействии которой не менее чем у 10% личного состава появляются на­чальные симптомы поражения). Например, концентрация 0,0001 мг/л ОВ типа си-эс вызывает слезотечение. Как уже указывалось, ОВ могут приво­дить к поражениям различной степени тяжести. Различают четыре степени поражения отравляющими веществами:

– смертельное – пораженные погибают в различные сроки после воз­действия ОВ (от нескольких секунд до нескольких суток);

– тяжелое – пораженным требуется госпитализация на срок более двух недель, после чего, как правило, в строй возвращается до 70% пораженных;

– среднее – пораженным требуется госпитализация сроком до одной неде­ли;

– легкое – пораженным требуется амбулаторное лечение до двух недель или госпитализация в течение 2 – 3 суток.