Учебник Военная токсикология и токсикология экстремальных ситуаций, 2005

—трудность распознавания причины поражения с помощью различных методов анализа;

—удобство боевого применения;

—устойчивость при хранении;

—относительная дешевизна производства и т.д.

1.2.Понятие о яде и отравляющем веществе

Определение понятия «яд» встречает известные трудности. Знаменитый врач древности Парацельс считал, что «все есть яд, и ничто не лишено ядовитости: одна лишь доза делает яд незаметным».

Ядом называется вещество, которое при поступлении в организм в минимальных дозах оказывает значительный токсический эффект.

Среди всех ядовитых веществ ОВ занимают особое место. Это химические соединения с определенными химическими и физическими свойствами, которые определяют возможность их боевого применения с целью поражения живой силы, заражения местности и боевой техники. Их назначение – вывести противника из строя (вызвать смертельный исход, заболевание, подавить психику), как непосредственно действуя на человека (через органы дыхания, кожу), так и опосредованно (через зараженные воду, пищу, окружающие предметы). При этом следует учитывать: способность ОВ проникать в укрытия, здания, военную технику и поражать там живую силу; длительность действия ОВ; трудность своевременного обнаружения факта применения ОВ; необходимость использования для защиты и ликвидации последствий применения ОВ специальных средств химической разведки, индивидуальных, коллективных и медицинских средств защиты, а также дегазации и специальной санитарной обработки.

В результате воздействия ядовитых веществ на человека развивается симптомокомплекс, который определяется как отравление. В практике военной медицины используют термин «поражение», который характеризует особенности возникновения отравлений в боевых условиях при применении ОВ.

Физико-химическими свойствами ядовитых (отравляющих) веществ определяются способы их применения, возможность проникновения, распределения и метаболизма в организме. Их изучение позволяет понять химические процессы, лежащие в основе механизма

21

токсического действия, а также помогает обосновать способы индикации, дегазации, антидотной профилактики и терапии.

При характеристике ОВ принято учитывать: агрегатное состояние (жидкость, пар, твердое вещество); растворимость в воде (что может привести к сильному заражению водоисточников); летучесть ОВ (способность переходить в парообразное состояние); устойчивость к гидролизу (это определяет продолжительность поражающего действия); температуры кипения и плавления (позволяют судить о летучести ОВ и характеризуют стойкость его на местности).

К группе нестойких относятся вещества с высоким давлением насыщенного пара и низкими температурами кипения (до 140ºС). Эти вещества попадают в атмосферу в виде паров и вызывают поражение главным образом через органы дыхания, например, фосген.

Стойкими ОВ являются вещества с температурами кипения выше 140ºС, обладающие незначительным давлением насыщенного пара. Их стойкость меняется от нескольких часов (летом) до недель (зимой). Стойкие ОВ можно применять в капельножидком состоянии или в виде аэрозолей (туманы), например, иприты. ОВ с очень высокой температурой кипения и очень малым давлением насыщенного пара, в обычных условиях находящиеся в твердом агрегатном состоянии, относятся к числу дымообразующих ядовитых веществ. Их обычно используют в виде аэрозолей, например, адамсит.

Для проявления биологической активности яды должны обладать способностью к растворению в веществах, присущих живому организму (липиды, вода). Поэтому характеристика их растворимости

вразличных растворителях (выражается обычно в процентах при 20ºС) имеет большое практическое значение. Высокая растворимость

вжирах определяет легкое проникновение ОВ через клеточные мембраны и поэтому все ОВ, хорошо растворяющиеся в липидах, обладают, как правило, большой токсичностью. В связи с этим существенное значение имеет такой показатель, как коэффициент распределения в системе липиды – вода. Чем выше этот коэффициент, тем больше концентрация ядовитого вещества в тканях, богатых липидами.

Химическое строение веществ обусловливает их способность вступать в те или иные химические реакции с различными компонентами живого организма.

Кислотно-основные свойства, активность по отношению к нуклеофильным группировкам (SH, NH2, OH и др.), склонность к окис- лительно-восстановительным реакциям, способность к гидролизу,

22

комплексообразованию определяют активность ядовитых веществ, то есть их биологическое действие.

Однако нельзя считать, что, зная химическое строение соединения, можно безошибочно предсказать характер и силу его действия на организм. Известны многочисленные примеры сходного токсического действия веществ, близких по химической структуре, но в то же время определенные (хотя и незначительные) изменения в химической структуре вещества (родоначальника) могут быть причиной появления других токсических эффектов вплоть до новых видов биологической активности (например, действие этанола и метанола). С другой стороны можно назвать много веществ, существенно различающихся по химической структуре, с одинаковым биологическим действием (наркотики).

Боевое состояние ОВ — такое состояние вещества, в котором оно применяется на поле боя с целью достижения максимального эффекта в поражении живой силы. Виды боевого состояния ОВ: пар, аэрозоль, капли.

Количественной характеристикой заражения воздуха парами и тонкодисперсными аэрозолями является массовая концентрация С — количество ОВ в единице объема зараженного воздуха (г/м3, мг/л). Количественной характеристикой степени заражения различных поверхностей является плотность заражения Qм — количество ОВ, находящееся на единице площади заражения поверхности (г/м2). Количественной характеристикой заражения водоисточников является концентрация ОВ, содержащаяся в единице объема воды (г/м3).

При применении химического оружия образуется облако ОВ, состоящее из паров или аэрозольных частиц ОВ, которое называется первичным.

ОВ, находящиеся в виде аэрозоля и капель на различных поверхностях, испаряются. В результате этого образуется вторичное облако ОВ, состоящее только из паров.

Эти показатели учитываются при характеристике очагов химического поражения.

Масштабы химического заражения определяются площадью зоны химического заражения, которая включает район местности, зараженной аэрозолем и каплями ОВ, а также зону распространения облака ОВ (первичного и вторичного).

Длительность химического заражения зависит от масштабов применения химического оружия, типа ОВ, характера и степени заражения, метеорологических условий.

На характер и тяжесть течения интоксикации накладывают свой

23

отпечаток и особенности состояния организма.

1.3. Классификация боевых отравляющих веществ

ОВ классифицируются по разным принципам. Значение имеют физические, химические, токсикологические свойства, а также тактические и методологические соображения.

Для военной медицины особый интерес представляет классификация в соответствии с основным действием на организм и последствиями,

ккоторым этодействие приводит. Так, различают ОВ:

1.Смертельного действия:

—нервно-паралитические (зарин, зоман, V-газы);

—кожно-нарывные (иприт, люизит);

—удушающие (фосген, дифосген);

—общеядовитые (синильная кислота, хлорциан). 2. Несмертельного действия:

—психохимические (психодислептики) (BZ);

—раздражающие (CN, DM, CS, CR).

По скорости развития поражающего действия в группе ОВ различают:

—быстродействующие (поражение характеризуется минимальным скрытым периодом — минуты): зарин, люизит, синиль-

ная кислота, CN, DM, CS, CR;

—медленнодействующие (поражение характеризуется длительным скрытым периодом — часы): VX, иприт, фосген.

В зависимости от продолжительности заражения территории и войск после воздействия отравляющие вещества подразделяются на:

—нестойкие — поражающие концентрации в зоне химического заражения сохраняются несколько десятков минут после их боевого применения;

—стойкие — поражающие концентрации в зоне химического заражения сохраняются в течение нескольких часов и суток.

В странах, производивших ОВ, было принято выделять следующие группы (3. Франке, 1973):

— табельные ОВ — вещества, производимые в больших количествах, состоящие на вооружении армий, боевое применение которых определяется соответствующими уставами. В США, например, к числу табельных относили VX, зарин, ботулотоксин, иприт, адамсит, хлорацетофенон, BZ и другие, включая их всевозможные смеси;

24

—резервные ОВ — хорошо изученные вещества, которые на данный момент не производятся непосредственно в качестве ОВ, но при необходимости могут быть быстро изготовлены промышленностью в достаточных количествах (синильная кислота, галогенцианы, мышьякорганические и свинецорганические соединения, фосген и др.);

—ОВ ограниченного значения — токсичные вещества, свойства которых в целом удовлетворяют требованиям, предъявляемым к ОВ, но которые либо использовались и используются для других целей (фосфорорганические инсектициды, мышьяковистый водород и др.), либо производятся в малом количестве в связи с отсутствием достаточных производственных возможностей.

Пестициды

Пестициды — вещества, предназначенные для борьбы с вредителями с целью повышения урожайности и сохранения материальных ценностей, созданных человеком (фитотоксиканты — вещества, предназначенные для поражения различных видов растительности). Наиболее желательным свойством пестицидов является избирательность их действия в отношении организмов-мишеней (высокая токсичность для вредителя и низкая — для человека). Однако селективность действия подавляющего большинства пестицидов не является абсолютной, поэтому многие вещества представляют опасность для человека. Групповое и массовое поражение людей возможно при авариях и катастрофах на объектах производства и хранения веществ, при их транспортировке, а также при использовании в военных целях.

Различные классы пестицидов представлены в табл. 1.

К числу наиболее вероятных ОВТВ из числа пестицидов относятся некоторые инсектициды, родентициды и отдельные гербициды из группы фитотоксикантов.

Фосфорорганические инсектициды (ФОИ) представляют собой по большей части эфиры фосфорной и тиофосфорной кислот. В настоящее время это наиболее широко используемые пестициды. Они токсичнее хлорорганических инсектицидов, но менее стойки в окружающей среде и потому менее опасны с точки зрения экологии.

Среди наиболее известных ФОИ: паратион, диазинон, хлорофос, карбофос, дисульфотион, малатион. Все ФОС — нейротоксиканты, нарушающие проведение нервных импульсов в центральных

25

и периферических холинергических синапсах и вызывающие отсроченную периферическую нейропатию.

Близким ФОИ по механизму токсического действия на организм насекомых и млекопитающих является класс инсектицидов из группы карбаматов (производные карбаминовой кислоты). К наиболее известным пестицидам этой группы относятся: карбарил (севин), пропоксур (байгон), альдикарб (темик). Среди карбаматов найдены и вещества, обладающие чрезвычайной токсичностью для лабораторных животных.

Чрезвычайно опасны для человека средства борьбы с грызунами

— родентициды. Производные фторуксусной кислоты, соли таллия, используемые для этой цели, — высокотоксичные соединения.

Гербициды — это вещества, предназначенные для борьбы с растениями, в частности, сорными травами. Динитрофенол, динитро- орто-крезол, пентахлорфенол используются как контактные гербициды. Хлорфенолы применяют и как фунгициды для защиты древесины от поражения грибами. Печальную известность после войны США против Вьетнама получили производные феноксиуксусной кислоты (2,4-Д и 2,4,5-Т), входившие в состав так называемой «оранжевой смеси», использовавшейся американцами в качестве дефолиантов.

Таблица 1

Эти вещества практически не токсичны для человека, однако содержавшийся в качестве примеси 2,4,7,8-тетрахлордибензоди- оксин (ТХДД) — вызывал поражение людей. Это вещество обладает свойствами иммунотоксиканта, тератогена, мутагена и канцерогена. Другими известными гербицидами являются паракват, дикват, атразин и т.д.

Диверсионные яды

Диверсионные яды — это вещества, которые могут быть использованы для заражения продовольствия, воды, обмундирования, других предметов снабжения и т. д. Такие вещества могут применяться диверсионными группами, диверсионно-десантными и воз- душно-десантными подразделениями (3. Франке, 1973), а также различного рода террористическими группировками. Эти вещества даже в малых количествах могут оказаться весьма эффективными. К диверсионным ядам предъявляют следующие требования:

—высокая токсичность при поступлении через рот;

—отсутствие запаха, цвета, вкуса;

—хорошая растворимость в воде;

—устойчивость к нагреванию и гидролизу;

—наличие достаточно продолжительного скрытого периода действия;

—трудность обнаружения в организме и в зараженном мате-

риале;

—отсутствие специфики в клинической картине поражения;

—отсутствие противоядий и т.д.

Этим требованиям удовлетворяют многие соединения, с которыми может столкнуться военная медицина. С диверсионными це-

27

лями могут использоваться вещества растительного происхождения (некоторые алкалоиды, гликозиды), яды грибов (аманитин, афлатоксины, трихотеценовые микотоксины), яды животных (тетродотоксин, сакситоксин), бактериальные токсины (тетанотоксин, ботулотоксин), другие органические (производные фторкарбоновых кислот) и неорганические (соли таллия, мышьяка, ртути, азотистой кислоты и т.д.) соединения. Не исключено использование с целью диверсии лекарств, пестицидов, промышленных агентов и т.д., в том числе и боевых отравляющих веществ.

Сильнодействующиеиядовитыевещества(СДЯВ)

Любое вещество, используемое в качестве сырья, исходного компонента синтеза, являющееся конечным продуктом производства или его отходом, обладающее высокой токсичностью, способное формировать достаточно устойчивые зоны химического заражения и находящееся на промышленном объекте в количестве нескольких десятков — сотен тонн, может при авариях и катастрофах стать причиной поражения людей. Перечни таких веществ неодинаковы для различных регионов страны (и тем более мира), они постоянно меняются, по мере совершенствования технологий и разработки новых технологических процессов.

Поэтому списки и перечни СДЯВ, принятые различными ведомствами, порой включают разные вещества, числом от нескольких десятков до нескольких сотен наименований. Свойства этих веществ (агрегатное состояние, растворимость в воде, устойчивость к гидролизу, летучесть и проч.) и биологическая активность различны. Исходя из основных критериев, определяющих опасность СДЯВ (токсичность, способность формировать зону заражения, объем производства), к числу веществ, заслуживающих наибольшего внимания, относятся: хлор, аммиак, оксиды серы и азота, нитрилы и изоцианаты, гидразин и его производные, некоторые металлорганические соединения и др.

ПатофизиологическаяклассификацияОВТВ

Несмотря на разнообразие химических веществ, представляющих интерес для военной токсикологии, они могут быть объединены в группы в соответствии с особенностями механизмов, лежащих в основе острого повреждающего действия на организм, известной близостью течения и проявлений формирующегося токсического процесса (транзиторных токсических реакций и острых

28

отравлений). В рамках учебника будут рассмотрены следующие группы отравляющих и высокотоксичных веществ:

1.Вещества, оказывающие преимущественно местное действие на слизистые оболочки глаз и дыхательных путей и вызывающие их раздражение, сопровождающееся временной утратой пораженным дееспособности («ОВТВ раздражающего действия»).

2.Вещества пульмонотоксического действия, оказывающие преимущественно местное действие на дыхательные пути и ткань легких и вызывающие развитие токсического отека легких («ОВТВ удушающего действия»).

3.Вещества, оказывающие преимущественно резорбтивное действие на организм, сопровождающееся выраженным нарушением функции органов и тканей с высокой метаболической активностью, в основе которого лежит острое повреждение энергетического обмена («ОВТВ общеядовитого действия»).

4.Вещества, характеризующиеся как местным, так и резор-

бтивным действием на организм, сопровождающимся структурнофункциональными изменениями со стороны клеток различных органов и тканей, в основе которых лежит нарушение пластического обмена, процессов синтеза белка и клеточного деления («ОВТВ цитотоксического действия»).

5. Вещества, оказывающие преимущественно резорбтивное действие на организм, сопровождающееся нарушением высшей нервной деятельности, механизмов регуляции жизненно важных органов и систем, в основе которого лежит повреждение процессов генерации, проведения и передачи нервных импульсов («ОВТВ нейротоксического действия»).

Как и любая другая, предлагаемая классификация веществ носит условный характер, так как все процессы, протекающие в организме, неразрывно связаны между собой и повреждение одного из них непременно приводит к повреждению и других. Необходимость выделения веществ в группы продиктована главным образом дидактическими соображениями.

В табл. 2 приведены шифры ряда боевых отравляющих веществ, используемые в армии США.

29

1.4. Пути проникновения ОВ в организм, их распределение и выведение

1.4.1. Токсикокинетика и токсикодинамика

При объяснении действия токсических веществ (в том числе и ОВ) на организм человека и животных исходят из физиологической концепции — учения о гомеостазе (Голиков С.Н., 1980). Действие токсических веществ характеризуется токсикокинетическими и токсикодинамическими закономерностями. Токсикокинетика — изучение прохождения токсических веществ через организм, то есть процессов их поступления, распределения, превращения и выделения. Токсикодинамика — изучение механизма токсического действия веществ на организм, закономерностей развития и проявления различных форм токсического процесса. Она определяет, где, как и почему действует ядовитое вещество.

1.4.2. Прохождение токсических веществ через организм

Пути проникновения. Основными путями поступления отравляющих, как и многих других, ядовитых веществ в организм являются органы дыхания, желудочно-кишечный тракт и кожа. Отравляю-

30