Группа веществ, не требующих особых методов изолирования. Вредные пары и газы. Оксид углерода (II)

Из ядовитых газообразных веществ особое токсикологическое значение имеет оксид углерода (II), который можно обнаружить и определить количественно без изолирования непосредственно в биологическом объекте.

Оксид углерода (II), угарный газ (СО) – газ без цвета и запаха. С воздухом образует взрывоопасные смеси. Угарный газ находится везде, где существуют условия для неполного сгорания веществ, содержащих углерод.

Токсическое действие. Окись углерода присоединяется к гемоглобину крови, образуя карбоксигемоглобин (НbСО), в результате чего понижается содержание кислорода в крови и тканях (аноксемия и гипоксия). Низкие концентрации кислорода оказывает токсическое действие на клетки, нарушая дыхание тканей.

При остром отравлении угарным газом наступает головная боль, головокружение, тошнота, рвота, потеря сознания, коллапс, смерть. Симптомы отравления появляются при концентрации 0,2 мг на 1л воздуха и увеличиваются с повышением концентрации СО в воздухе и длительности воздействия.

Для хронического отравления СО характерно разнообразие многочисленных симптомов, наиболее типичными из которых являются психическая и физическая астения, головные боли и головокружения.

Поступление в организм и всасывание. Оксид углерода (II) поступает в организм через дыхательные пути и определяется концентрацией во вдыхаемом воздухе угарного газа и кислорода, длительностью воздействия СО и интенсивностью лёгочной вентиляции. Окись углерода взаимодействует с двухвалентным железом гемоглобина крови, вытесняя из оксигемоглобина (HbO₂) кислород и образуя карбоксигемоглобин (HbCO).

HbO₂ + CO = HbCO + O₂

Грамм гемоглобина может связать 1,34 мл кислорода или окиси углерода. Сродство гемоглобина к окиси углерода в 220-290 раз больше, чем к кислороду, поэтому СО легко вытесняет кислород из оксигемоглобина, образуя более стойкое соединение. Карбоксигемоглобин диссоциирует в 3600 раз медленнее, чем оксигемоглобин, что приводит к накоплению карбоксигемоглобина в крови и усилению кислородной недостаточности.

Окись углерода также связывается с двухвалентным железом миоглобина, цитохрома, цитохромоксидазы, пероксидазы и каталазы. В незначительной степени СО окисляется в углекислоту.

Распределение в организме. При остром отравлении высокими концентрациями СО большая часть яда, находящегося в крови, связана с эритроцитами. Повторные острые отравления приводят к повышению уровня СО в плазме, а при хроническом отравлении в плазме обнаруживается 25-30% общего количества окиси углерода, связанной кровью. В значительном количестве СО переходит из крови в ткани. При остром отравлении в скелетных мышцах и миокарде обнаруживается до 13,5% от общего количества адсорбированной СО, где она связана с миоглобином.

Выделение из организма. Выделение СО происходит через дыхательные пути и продолжается несколько часов. Около 60-70% яда выделяется в течение первого часа, а за 4 часа составляет 96% от адсорбированной организмом дозы. Некоторое количество СО выводится через ЖКТ, ничтожные количества выделяются через кожу, а также с мочой в виде комплексного соединения с железом.

Объектами исследования являются кровь из трупа и воздух, содержащий СО.

При острых отравлениях концентрация карбоксигемоглобина в крови составляет около 40%, а при смертельных исходах до 60% и более.

Обнаружение карбоксигемоглобина в крови является доказательством отравления угарным газом. Для обнаружения и количественного определения СО используют химические, газохроматографические, фотоколориметрические, спектрофотометрические и спектроскопические методы анализа.

1. Спектроскопический метод. При рассматривании крови спектроскопом в спектре можно увидеть тёмные полосы поглощения определённых длин волн для гемоглобина и его производных. В судебно-медицинской практике часто используют микроспектроскоп (спектроскоп, соединённый с окуляром).

Оксигемоглобин в видимой части спектра имеет две полосы поглощения при длинах волн 577-589 и 536-556 нм. Карбоксигемоглобин также имеет две полосы поглощения при 564-579 и 523-536 нм.

Кровь для исследования разбавляют водой до светло-розовой окраски (чётко видны спектральные полосы). К четырём объёмам водного раствора крови добавляют 1 мл свежеприготовленного раствора сульфида аммония или другого восстановителя. При этом оксигемоглобин восстанавливается до дезоксигемоглобина - исчезают полосы поглощения оксигемоглобина и появляется широкая полоса поглощения дезоксигемоглобина при длинах волн 543-596 нм. Карбоксигемоглобин при этом не восстанавливается и его полосы поглощения не исчезают. По этим полосам делают заключение об отравлении СО.

Спектроскопический метод можно использовать при содержании в крови от 10% до 30% карбоксигемоглобина.

2. Спектрофотометрическое определение. Кровь в количестве 0,1 мл растворяют в 10 мл аммиака, наливают в кювету и измеряют оптическую плотность (D) при длинах волн 578 и 564 нм. Содержание карбоксигемоглобина в крови рассчитывают по формуле:

%COHb = (1,70 – D578/D564):(1,70 – 0,75) 100

При содержании карбоксигемоглобина до 30% точность метода составляет около 1,5%, а при содержании его в крови до 50%, точность до 5%. Проведение анализа требует 3-5 мин.

3. Фотометрическое определение. Кровь в количестве 0,1 мл растворяют в 5 или 10 мл аммиака и 0,5 мл полученного раствора вносят в кювету. В кювету сравнения вносят раствор аммиака. Измеряют экстинкцию при длинах волны пропускаемого света 530 и 470 нм. По полученным средним значениям экстинкций вычисляют:

Q = E530/E470

Процент карбоксигемоглобина определяют по формуле:

%COHb = (97,5Q – 100) : (0,0955Q + 0,342)

Процент карбоксигемоглобина можно определить также по калибровочному графику (зависимость между величиной Q и содержанием карбоксигемоглобина в крови). Ошибка определения не более 4%, время выполнения анализа около 10 мин.

Химические методы обнаружения СО в крови

Суть этих методов состоит в том, что при добавлении соответствующих реактивов окраска нормальной крови изменяется, а кровь, содержащая карбоксигемоглобин окраску не изменяет или изменяет незначительно. Поэтому всегда проводят два опыта.

1.Проба Гоппе-Зейлера. К определённому объёму крови добавляют равный объём 30% раствора NаОН. Нормальная кровь буреет, а кровь, содержащая COHb, не изменяется (ярко красная).

2.Проба Сальковского-Катаяма. К 10 мл дистиллированной воды добавляют 5 капель крови и 5 капель сульфида аммония, осторожно взбалтывают и прибавляют 30% раствор уксусной кислоты до слабокислой реакции среды. Нормальная кровь – серо-зелёная, исследуемая – малиново-красная.

3.Проба Хорошкевича-Маркса. К 2 мл крови добавляют 4 мл 8% раствора гидрохлорида хинина, доводят до кипения. После охлаждения прибавляют 2-3 капли сульфида аммония. Нормальная кровь – грязно красно-бурая, исследуемая – красная.

4.Проба Бюркера. К 5-10 мл разбавленной крови добавляют 5 капель 1% раствора гексацианоферрата (III) калия. Нормальная кровь – желтоватого цвета, исследуемая – красная.

5.Проба Сидорова. К 2 мл разбавленной крови добавляют 3-5 капель 30% раствора K₃[Fe(CN)]₆ и 3-5 капель 0,01% раствора K₂Cr₂O₇. Нормальная кровь – коричневато-зелёная, исследуемая – карминово-красная.

6.Проба Ветцеля. К 10 мл разбавленного раствора крови добавляют 5 мл 20% раствора гексацианоферрата калия и 1 мл ледяной уксусной кислоты. Нормальная кровь образует серовато-коричневый осадок, а исследуемая – вишнёво-красный осадок.

7.Проба Кункеля-Ветцеля. К 5 мл разбавленной крови добавляют 15 мл 3% водного раствора таннина. Нормальная кровь образует серовато-коричневый осадок, а исследуемая светло карминово-красный осадок.

8.Проба Либмана. К 5 мл неразбавленной крови добавляют 5 мл формалина. Нормальная кровь – коричнево-чёрная, исследуемая красного цвета.

9.Проба Рубнера. К 5 мл неразбавленной крови добавляют 20 мл 5% раствора основного ацетата свинца. Нормальная кровь коричневатого цвета, исследуемая красного цвета.

10.Проба Залесского. К 5 мл разбавленной крови добавляют 5 капель 10% раствора сульфата меди. Нормальная кровь – зеленоватая, исследуемая – красная.

Заключение о наличии карбоксигемоглобина можно сделать на основании большинства этих реакций. Если в крови мало карбоксигемоглобина, то окраска может измениться, поэтому эти реакции непригодны для малых количеств COHb.

Количественное определение СО

1. Определение СО в воздухе. Метод основан на окислении СО в СО₂ иодноватым ангидридом и его определение.

I₂O₅ + 5CO = 5CO₂ + I₂

Ba(OH)₂ + CO₂ = BaCO₃ + H₂O

Ba(OH)₂ изб. + 2HCl = BaCl₂ + 2H₂O

Избыток гидроксида бария оттитровывают соляной кислотой.

2. Определение в крови. Метод основан на определении карбоксигемоглобина спектроскопически. Для этого готовят ряд растворов:

раствор А – раствор исследуемой крови;

раствор Б – раствор крови, содержащей СОНb и дезоксигемоглобин. Его готовят из раствора А добавлением дитионата натрия.

раствор В – раствор крови, в котором все формы гемоглобина переведены в COHb.

Расчёт содержания COHb в исследуемой крови в процентах производят по следующей формуле:

Р = 100 – (D_COHb – D_HbCOHb) 100 : (D_HbI K), где

D_COHb – оптическая плотность раствора В (при 538 нм)

D_HbCOHb - оптическая плотность раствора Б (при 538 нм)

D_HbI – оптическая плотность раствора Б в изобестической точке (точка в которой оптические плотности растворов COHb и дезоксигемоглобина равны) при 550 нм

К – коэффициент, равный 0,372.

При концентрациях COHb от 3% до 20% ошибка не более 3%, а при концентрациях свыше 20% - не более 5%.