Учебник Военная токсикология и токсикология экстремальных ситуаций, 2005

ских энзимов. Активация свободнорадикальных реакций приводит к окислению липидов мембран и дальнейшему нарушению их функции.

В 1948 г. была модифицирована предложенная Питерсом и ВанСлайком классификация различных форм гипоксии, в основу которой положен патогенетический принцип и которую широко используют в токсикологической практике. По этой классификации различают 4 формы гипоксии (табл. 5).

1.Гипоксическая гипоксия: а) от понижения парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе; б) в результате затруднения поступления кислорода в кровь через дыхательные пути; в) вследствие расстройства дыхания.

2.Гемическая гипоксия: а) анемическии тип; б) в результате инактивации гемоглобина (характеризуется уменьшением кислородной емкости крови).

3.Циркуляторная гипоксия: а) застойная форма; б) ишемическая

форма.

4.Тканевая гипоксия, при которой нарушаются процессы потребления кислорода тканями в связи с подавлением функциональной активности различных дыхательных ферментов.

Наряду с указанным, И. Р. Петров и др. выделяют смешанную форму гипоксии.

По течению гипоксию делят на молниеносную (например, при вдыхании чистых инертных газов), острую и хроническую.

Известно, что при снижении содержания кислорода в артериальной крови и в тканях включаются компенсаторные механизмы, направленные на устранение кислородной недостаточности.

К ним относятся дыхательные, сердечно-сосудистые, кровяные

итканевые реакции, которые устраняют возникшее понижение рО2. При максимальном напряжении всех этих механизмов снабже-

ние тканей кислородом может увеличиться в сравнении с нормой в

16—18 раз.

Вразвитии гипоксии различают две стадии: компенсации и декомпенсации.

Встадии декомпенсации кислородного голодания развиваются патологические изменения в важнейших системах и органах, наиболее чувствительных к недостатку кислорода.

51

Таблица 5

Клинико-патогенетическая классификация гипоксических состояний при острых отравлениях

52

Так, при гипоксической гипоксии нарушение функции центральной нервной системы представляет непосредственную опасность для жизни человека. Как правило, вслед за изменениями в центральной нервной системе при острой гипоксии наблюдаются нарушения функций сердечно-сосудистой и дыхательной систем.

Изменение метаболизма при гипоксии характеризуется активацией анаэробного окисления, что приводит к нарушению кислотноосновного состояния, повышению содержания недоокисленных продуктов в крови и в моче (ацетоновые тела, молочная и пировиноградная кислоты, аминокислоты н т.д.). Эти изменения наступают в результате нарушения углеводного, белкового и жирового обменов.

При интоксикациях наблюдаются практически все типы кислородного голодания, которые могут проявляться в различных сочетаниях.

Так, гипоксическая гипоксия возникает при действии инертных газов, не оказывающих влияния на кровь (метан, азот); как следствие поражения дыхательных путей кислотами и щелочами, оксидами азота, удушающими ОВ и другими ядовитыми веществами, вызывающими отек легких; при действии ядовитых веществ, вызывающих угнетение функции дыхательного центра (например, хлорированные углеводороды); при действии ядовитых веществ, вызывающих бронхоспазм (например, ФОВ и др.).

Гемическая гипоксия развивается как при уменьшении количества гемоглобина в результате действия гемолитических ядов (например, мышьяковистый водород), так и при инактивации гемоглобина при отравлении оксидом углерода и метгемоглобинообразователями.

Циркуляторная гипоксия возникает при действии различных ядовитых веществ в результате нарушения сердечно-сосудистой деятельности (токсический шок, коллапс).

Тканевая гипоксия развивается вследствие паралича дыхательной функции клеток при отравлении цианидами, сероводородом и другими ядами.

Во всех случаях гипоксия сразу же начинает приобретать смешанный характер, так как при общих расстройствах функций организма страдают и другие звенья внешнего и внутреннего дыхания.

В случаях интоксикации, протекающих с явлениями гипоксии,

53

возникает необходимость в проведении рациональной терапии, направленной на ее ликвидацию.

1.9. Некоторые вопросы токсикометрии в военной токсикологии

Об эффективности, или «силе» яда судят по его токсичности. Токсичность — свойство химических веществ, которое можно измерить.

Измерение токсичности означает определение количества вещества, действуя в котором оно вызывает различные формы токсического процесса. Чем меньшее количество вещества инициирует токсический процесс, тем оно токсичнее.

Раздел токсикологии, посвященный измерению токсичности ядов, называется токсикометрией.

Токсикометрию рассматривают как совокупность методических приемов токсикологии, позволяющих на основе представлений о критериях вредности оценить количественную степень токсичности и опасности химических веществ при различных способах их воздействия на организм. При этом токсичность ОВ определяется как способность оказывать поражающее действие на живой организм.

Выделяют теоретическую и практическую токсикометрию. Теоретическая токсикометрия — область токсикологии, разрабатывающая и совершенствующая методы количественной оценки токсичности химических веществ. Практическая токсикометрия — это повседневная деятельность токсикологов по определению количественных характеристик токсичности различных веществ.

Определение количественных характеристик токсичности вещества осуществляется в экспериментах на лабораторных животных, а затем уточняется (применительно к человеку) в условиях клиники и/или в ходе популяционных исследований (эпидемиологические методы исследования).

Впервые количественно оценивать токсичность веществ в опытах на экспериментальных животных предложил J. W. Trevan в 1927 г.

В процессе токсикометрических исследований определяют токсические дозы, токсические концентрации, токсодозы, действуя в которых вещества вызывают различные неблагоприятные эффекты (нарушают работоспособность, вызывают заболевание или смерть и т.д.).

54

Количество вещества, попавшее во внутренние среды организма и вызвавшее токсический эффект, называется токсической дозой

(D). Токсическая доза выражается в единицах массы токсиканта на единицу массы организма (мг/кг).

Количество вещества, находящееся в единице объема (массы) некоего объекта окружающей среды (воды, воздуха, почвы), при контакте с которым развивается токсический эффект, называется токсической концентрацией (С). Токсическая концентрация вы-

ражается в единицах массы токсиканта на единицу объема среды (воздуха, воды) — (мг/л, г/м3) или единицу массы среды (почвы, продовольствия) — (мг/кг).

Для характеристики токсичности веществ, действующих в виде пара, газа или аэрозоля, часто используют величину, обозначаемую как токсодоза (W). Эта величина учитывает не только содержание токсиканта в воздухе (токсическую концентрацию), но и время пребывания человека в зараженной атмосфере. Расчет величин токсодозы предложен немецким химиком Габером в начале XX в. для оценки токсичности боевых отравляющих веществ:

W = Ct,

где W — токсодоза;

С — концентрация вещества в окружающем воздухе; t — время действия вещества.

При расчете токсодозы допускается, что одинаковый эффект наблюдается при кратковременном действии токсиканта в высокой концентрации и продолжительной аппликации малых концентраций вещества. Единица измерения токсодозы — г×мин/м3. Так, токсодоза фосгена по Габеру — 450 мг×мин/м3, т.е. одинаковый эффект следует ожидать при ингаляции в течение 1 мин вещества в концентрации 450 мг/м3 и 10 мин — 45 мг/м3.

В военной токсикологии, как правило, оценивают три уровня эффектов, развивающихся при действии токсиканта на организм:

— смертельный; характеризуется величиной летальной дозы (концентрации) — LD (LC). Под среднесмертельной дозой (или концентрацией) понимают то количество ОВ, которое вызывает гибель 50% случаев. Эту дозу обозначают как LD50 или LCt50 (в зависимости от пути поступления яда в организм). Абсолютно смертельная доза или концентрация — это минимальные количества ОВ или яда, которые вызывают гибель в 100% случаев, их обозначают как LD100 или

LCt100;

55

—непереносимый (выводящий из строя); характеризуется величиной дозы (концентрации), вызывающей существенное нарушение дееспособности (транзиторную токсическую реакцию), в результате чего личный состав теряет боеспособность (выходит из строя) — ID (1С);

—пороговый; характеризуется дозой (концентрацией), вызывающей поражение не более чем в 10% случаев или достоверные изменения со стороны определенного органа или системы, выходящие за пределы физиологических колебаний — Lim D (Lim С), либо PD (PC).

В промышленной, сельскохозяйственной, коммунальной токсикологии при оценке токсичности веществ иногда измеряют дозы и концентрации, в которых исследуемый агент вызывает самые разные эффекты (кардиотоксический, гепатотоксический, нефротоксический, иммунотоксический и т.д.). Доза (концентрация) вещества, вызывающая любое, оцениваемое исследователем неблагоприятное действие, обозначается как эффективная доза (ED).

Сравнительная токсичность ОВ представлена в табл. 6.

В практике токсикологии и гигиены часто используются понятия о предельно допустимых концентрациях (ПДК) токсических веществ, расчет которых основывается на данных о пороговых реакциях. В методологическом плане пороговая реакция организма представляет собой качественные изменения его состояния в результате нарастания количественных изменений до определенного критического предела.

ПДК — это такая концентрация, при воздействии которой на организм человека периодически или постоянно на протяжении дли-

56

тельного времени не возникает соматических или психических заболеваний либо изменений состояния здоровья, выходящих за пределы физиологических приспособительных реакций.

Следовательно, химическое вещество, присутствующее в воздухе на уровне ПДК, не должно вызывать каких-либо нарушений при длительном пребывании человека, например, в отсеке подводной лодки, на космическом корабле или в танке, в производственных помещениях и на других объектах. При установлении ПДК пороговую дозу, в зависимости от токсичности агента и цели установления норматива, уменьшают в 2—100 раз. Наряду с ПДК используется понятие ОБУВ — ориентировочный безопасный уровень воздействия химического вещества.

При одновременном действии на организм нескольких ядов токсический эффект может быть усилен или ослаблен. В первом случае говорят о синергизме, во втором — об антагонизме.

Внастоящее время различают два вида синергизма: сумми-

рование и потенцирование. Если эффект токсического действия двух или более ядов составляет сумму эффектов каждого из них, то такой вид синергизма называют аддитивным. Если токсический эффект больше суммы действия каждого яда, входящего в комбинацию, этот вид синергизма называют потенцированием.

Суммирование токсических эффектов обычно регистрируется при комбинированном действии веществ с близким механизмом действия (например, хлора и оксидов азота).

Потенцирование обычно отмечается в тех случаях, когда при комбинированном действии одно вещество тормозит процессы биотрансформации другого вещества, продукты превращения которого менее токсичны, чем исходные соединения. Так, например, антабус, подавляя активность альдегиддегидрогеназы, потенцирует токсическое действие этилового спирта, блокируя его биотрансформацию на стадии образования ацетальдегида.

Под антагонизмом понимают взаимное уменьшение токсического действия ядов. В этом случае эффект будет меньше суммы эффектов отдельных веществ, входящих в данную комбинацию. Например, отмечается антагонизм в действии тиопентала и стрихнина. Это связано со способностью тиопентала активировать микросомальные ферменты, обеспечивающие детоксикацию стрихнина.

Вестественных условиях возможность возникновения отравления зависит не только от токсичности, но и от других факторов, объе-

57

диненных термином «опасность ядовитого (отравляющего) вещества». К ним относятся зона острого токсического действия вещества, летучесть и стойкость химического продукта, его водо- и жирорастворимость. Так, ингаляционная опасность вредных газов тем больше, чем выше летучесть этих газов и чем меньше токсодозы.

1.10. Понятие о бинарных системах химического оружия

Рассмотренные отравляющие вещества подлежат модернизации

— замене на бинарные. В США принята специальная программа по созданию бинарных систем химического оружия смертельного действия. В отличие от обычных химических унитарных боеприпасов бинарные снаряжаются не одним готовым ОВ, полученным в стационарных заводских установках, а двумя и более (отсюда и термин – бинарное) нетоксичными или малотоксичными в отдельности компонентами, разделенными перегородкой или размещенными в двух пластмассовых контейнерах, при разрушении которых содержимое их внутри корпуса боеприпаса во время полета (доставки) к цели смешивается и вступает между собой в химическую реакцию с образованием практически тех же высокотоксичных ОВ — зарин-2, VX-газы-2 (схема 4).

В результате осуществления программы BGWS в 1977 году на вооружение США поступил 155 миллиметровый гаубичный снаряд (М 687), позже создали 203,2 миллиметровый бинарный гаубичный снаряд (ХМ 736). Сейчас создаются бинарные боеприпасы для всех систем орудий ствольной и реактивной артиллерии, минометов, ракет оперативно-тактического назначения, включая крылатые ракеты. Для авиации создана бомба «Биг-ай» — с VX-газами-2. Для крупномасштабного производства бинарных боеприпасов построен завод воен- но-химического арсенала Пайн-Блаф (штат Арканзас). 70 тыс. единиц бинарных боеприпасов (155 миллиметровых артиллерийских снарядов и авиабомб «Биг-ай») — производительность завода в год. Опасность применения бинарной системы состоит в том, что варьируя компонентами бинарных смесей можно добиться невозможности обнаружения факта применения ОВ; затруднения противохимической защиты; большой токсичности и новых механизмов действия ОВ; неизвестной клиники поражения; малой эффективности средств профилактики и антидотной терапии.

58

В развитии любой дисциплины должна быть перспектива. Какова же перспектива развития химического оружия?

1. Введение в состав химического оружия токсинов. Ранее они входили в состав биологического оружия (БО). Сейчас БО стало синонимом бесчеловечного ведения войны. Абсолютно все поддерживают запрещение БО. Очень удобно вывести из понятия БО токсины, т.к. они являются химическими соединениями и формально относятся

59

именно к химическому оружию, но по результатам применения значительно эффективнее обычных ОВ.

В настоящее время на вооружении армии США имеются два вида токсинов: токсин смертельного действия — ботулотоксин и временно выводящий из строя — стафилококковый энтеротоксин.

2.Создание экзотических ядов: тетрадотоксин, батрахотоксин, сакситоксин, палитоксин.

3.Создание «генетического оружия» (синтез Let генов для расы, семьи, человека); «этнического оружия».

4.Программированные на «агрессивность», «нокаутирующее действие», «благодушие»; создание химических веществ, способных при контакте с содержимым шихты противогаза поджигать ее и т.д.

Другими словами, химическое оружие остается в настоящее время чрезвычайно актуальной проблемой и будет таковой достаточно длительное время.

1.11.Медико-тактическая характеристика

химических очагов

Применение противником химического оружия приведет к созданию очагов химического поражения (ОХП). Под ОХП понимается воздушное пространство и территория с находившимися на ней войсками, боевой техникой, транспортом и др. объектами, подвергшимися воздействию химического оружия, в результате которого возникли или могут возникать поражения людей и животных. Размеры и характер очагов химического поражения зависят от физико-химических и токсических свойств ОВ, средств и способов их применения, метеорологических условий, рельефа местности и т.д.

Современные средства нападения позволяют создать очаги небольших и крупных размеров на площадях в десятки и сотни квадратных километров.

В медико-тактическом отношении очаги поражения химическим оружием характеризуются особенностью формирования санитарных потерь (массовый характер, тяжесть поражения).

При ликвидации последствий применения химического оружия нужно соблюдать определенную последовательность действий: разведка очагов поражения; аварийно-спасательные и лечебноэвакуационные мероприятия; дегазация материальных средств, местности, дорог и сооружений.

60