ГБОУ ВПО ЧелГМА Минздравсоцразвития РФ

Кафедра безопасности жизнедеятельности, медицины катастроф,

скорой и неотложной медицинской помощи.

Методическая разработка практических занятий для студентов

«Ядовитые технические жидкости»

Учебные вопросы:

1. Физико-химические и токсические свойства метилового спирта, этиленгликоля, дихлорэтана, гидразина и его производных, тетраэтилсвинца и др.

2. Механизмы токсического действия и патогенез интоксикации.

3. Основные клинические проявления токсического процесса.

4. Первая помощь и принципы лечения.

Челябинск

2011

ЯДОВИТЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ЖИДКОСТИ

Введение.

Под понятием ядовитые технические жидкости (ЯТЖ) понимается сборное, составное определение, которое можно выразить следующим образом - ЯТЖ - это жидкости различной химической природы применяемые в быту, в технике, в сельском хозяйстве и прочих сферах деятельности человека, которые обладают токсическим действием на организм человека и могут быть по неосторожности или намеренно употреблены человеком в рекреационных целях.

С другой стороны обсуждаемый термин можно охарактеризовать следующим образом: в процессе эксплуатации боевой и специальной техники в Советской Армии и Военно-Морском Флоте используются специальные жидкости, которые по своему целевому назначению получили название технических жидкостей. Многие из них обладают высокими токсическими свойствами, поэтому они именуются — ядовитыми техническими жидкостями (ЯТЖ).

Отравления ЯТЖ происходят в результате небрежного хранения, неосведомленности или недостаточности знаний их ядовитых свойств. По данным Р. В. Бережного (1977), в 97,9% случаев, окончившихся летальным исходом, причиной отравления являлось использование ЯТЖ не по назначению. Вот почему чрезвычайную актуальность приобретают знания требований безопасности при обращении с ЯТЖ и широкая разъяснительная работа о смертельной опасности этих жидкостей.

По химическому составу, а вернее по классам и массивности использования ЯТЖ можно разделить на три группы:

• спирты одноатомные, двухатомные, многоатомные;

• углеводороды - ароматические; хлорированные, фторированные - моно и полигалогенированные;

• элементорганические и другие соединения.

К одноатомным спиртам, применяемым для обслуживания военной техники, относятся метанол, технический этанол, спирт сырец, денатурированный спирт, бутиловый, изоамиловый, изопропиловый и многие другие спирты. К двухатомным спиртам относится этиленгликоль (пропандиол-1,2), бутандиол-1,2 и другие.

При обслуживании авиационной и другой техники широко используются такие ароматические углеводороды, как бензол, толуол, ксилол, и другие производные бензола.

К хлорированным углеводородам относятся 1,2-дихлорэтан, 1,1-дихлорэтан, тетрахлорметан, 1,1,2-трихлорэтан и др.

В ракетостроении и ракетных войсках и соединениях РФ в качестве топлива используется чрезвычайно токсичное для человека соединение такое как гидразин и 1,1-диметилгидразин (гептил).

Элементорганическими соединениями являются тетраэтилсвинец, трикрезилфосфат и др.

Одноатомные и двухатомные спирты используются для приготовления охлаждающих, противообледенительных, тормозных жидкостей. Галогенированные углеводороды используются в качестве хладогенов в холодильных установках как для промышленного так и для бытового применения, так же их используют в качестве растворителей, для обезжиривания поверхностей при пайке и другие способы и сферы применения. Они обладают местным раздражающим действием. Особенно опасны продукты термического разложения фторированных углеводородов, вызывающие токсические поражения органов дыхания. Наиболее распространенным элементорганическим соединением является тетраэтилсвинец (ТЭС). ТЭС используется для приготовления этилированного бензина для повышения его детонационных способностей по сравнению с нормальным октаном (н-октан). Детонационные свойства н-октана принимают за 100 - октановое число – и, затем, сравнивают детонационные свойства бензина (который представляет собой смесь углеводородов жидкой фракции, как нормального строения так и различных изомеризованных разветвленных углеводородов), наиболее распространённые бензины АИ-86, АИ-92, АИ-93, АИ-95, АИ-98. Так при добавлении ТЭС в бензин марки АИ-86 можно улучшить его детонацию и получить бензин марки АИ-92, но это является уже мошенничеством, поскольку фракция углеводородов при добавлении к их смеси ТЭС своей химической структуры не меняет, ТЭС улучшает процесс "поджигания", окисления молекулы углеводорода. Так например в среднем на 1 кг автомобильного бензина добавляется 0,5—1 мл ТЭС. В авиационном бензине концентрация этиловой жидкости равна 4 мл/кг. Этилированный бензин (с добавлением ТЭС) имеет розовую окраску. В технические масла, применяемые в авиации и другой технике, нередко включаются различные присадки. Например, в авиационных маслах используется трикрезилфосфат, обладающий высокой токсичностью. Токсикологической оценке подлежат и продукты сгорания технических масел и различных топлив. Для этих процессов предусмотрены ПДК, которые регулярно замеряются, так например автомобиль должен ежегодно проходить технический осмотр, на котором замеряются в выхлопе концентрации токсических продуктов сгорания топлива - так называемые CO, CH. При превышении ПДК эксплуатировать автомобиль запрещается до устранения этого недостатка.

С позиции объема материала по изучаемому разделу токсикологии - ЯТЖ - нас интересуют следующие вещества: спирты - этанол, метанол, этандиол-1,2 (этиленгликоль); 1,2-дихлорэтан, тетраэтилсвинец, фторуксусная кислота, гидразин, 1,1-диметилгидразин (гептил). А так же, отравления жидкостями прижигающего действия. Конечно это лишь небольшое количество ЯТЖ используемых нами, но они превосходят остальные по объёму использования.

Метанол.

Физико-химические свойства и применение.

CH₃OH

Метано́л (метиловый спирт, древесный спирт, карбинол, метилгидрат, гидроксид метила), простейший одноатомный спирт, бесцветная ядовитая жидкость. Метанол — это первый представитель гомологического ряда одноатомных спиртов. Молярная масса 32,04 г/моль, состояние (н. у.) жидкое, плотность 0,7918 г/см, температура плавления -97 °C, температура кипения +64,7 °C, температура вспышки +11 °C. С воздухом в объёмных концентрациях 6,72—36,5% образует взрывоопасные смеси (температура вспышки 15,6 °C). Метанол — бесцветная жидкость с запахом, напоминающим запах этилового спирта. Теплота горения равна 170,6. Метанол смешивается во всех отношениях с водой, этиловым спиртом и эфиром и многими другими органическими веществами; при смешении с водой происходит сжатие и разогревание. Горит синеватым пламенем. Подобно этиловому спирту — сильный растворитель, вследствие чего во многих случаях может заменять этиловый спирт. Принятый внутрь, ядовит.

Применяется в органической химии в качестве растворителя и для химического синтеза других веществ. Используется в газовой промышленности для борьбы с образованием гидратов (из-за низкой температуры замерзания и хорошей растворимости). В органическом синтезе метанол применяют для выпуска формальдегида, формалина, уксусной кислоты и ряда эфиров (например, МТБЭ и ДМЭ), изопрена и др. Наибольшее его количество идёт на производство формальдегида, который используется для производства фенолформальдегидных смол. Значительные количества CH₃OH используют в лакокрасочной промышленности для изготовления растворителей при производстве лаков. Кроме того, его применяют (ограниченно из-за гигроскопичности и отслаивания) как добавку к жидкому топливу для двигателей внутреннего сгорания. Используется в топливных элементах. Благодаря высокому октановому числу, что позволяет увеличить степень сжатия до 16 и большей на 20 % энергетической мощностью заряда на основе метанола и воздуха, метанол используется для заправки гоночных мотоциклов и автомобилей. Метанол горит в воздушной среде, и при его окислении образуется двуокись углерода и вода. Во многих странах метанол применяется в качестве денатурирующей добавки к этанолу при производстве парфюмерии. В России использование метанола в потребительских товарах запрещено. В России в среднем составе бензинов содержание МТБЭ (производимого из метанола) составляет до 12 % для АИ92 и до 15 % для АИ95, АИ98.

Механизм токсического воздействия.

Для того, что бы понять механизм токсического действия метанола, необходимо обратить внимание на этанол (С₂Н₅ОН). Согласно современным представлениям нейробиологии и нейрохимии, этанол не является чужеродным для организма человека веществом, более того, в ЦНС в ничтожных дозах были обнаружены изопропиловый, изобутиловый и некоторые другие как одноатомные, так и многоатомные спирты. Этанол был обнаружен во многих межнейрональных синаптических связях ЦНС, особенно в лобных долях головного мозга, лимбической и мезолимбической системах, а так же было обнаружено участие этанола в межнейрональной передаче сигнала в сосочке зрительного нерва и сетчатке глаза. Было доказано, что эти спирты осуществляют нейромедиаторную регуляцию в ЦНС, а так же участвуют в энергообеспечении клетки. Соответственно, для биотрансформации этанола в организме человека присутствуют специфические ферменты – алкогольдегидрогеназы (АДГ). Более того, было обнаружено около 20 изотипов данного фермента, соответственно разные изотипы фермента осуществляют биотранформацию с разной скоростью и имеют различную степень сродства к различным видам спиртов. Около 80% АДГ обнаруживается в печени, 5% в почках, 10% в ЦНС и 5% в остальных системах организма человека. Естественно все эти процессы протекают в норме, если не происходит рекреационного употребления спиртов, этанола например и других, с целью опьянения.

В норме биотрансформация этанола осуществляется по схеме:

Этанол Этаналь (ацетальдегид) Этановая кислота Оксид Вода

(уксусная кислота) углерода IV

1 – фермент алкогольдегидрогеназа (АДГ)

2 – фермент альдегиддегидрогеназа

3 – фермент декарбоксилаза

При отсутствии поступления этанола в организм с целью опьянения, продуты реакции, а именно ацетальдегид, не оказывают токсического воздействия, вследствие малой концентрации.

При поступлении в организм метанола, он равномерно распределяется по всем тканям, но особенно важно его попадание в ЦНС. Метанол имеет более высокое сродство к изотипам алкогольдегидрогеназы локализующимся именно в ЦНС, а так же хорошо биотрансформируется АДГ печени. Сам по себе метанол малотоксичен (сравним с этанолом), но продукты его биотрансформации оказывают чрезвычайно токсический эффект – это называют летальным синтезом. Рассмотрим реакцию его биотрансформации:

Метанол

Метаналь, Муравьиный альдегид

Метановая кислота, Муравьиная кислота

Оксид углерода IV

Вода

1 – фермент алкогольдегидрогеназа (АДГ)

2 – фермент альдегиддегидрогеназа

3 – фермент декарбоксилаза

Основным токсикантом в этом летальном синтезе оказывается метаналь (35% раствор метаналя в воде называется формальдегидом), а так же метановая кислота (муравьиная кислота). В связи с тем, что изотипы АДГ находящиеся в ЦНС имеют более высокое сродство к метанолу, нежели изотипы АДГ печени, а особенно высокое сродство имеют изотипы АДГ находящиеся в сосочке зрительного нерва и сетчатке, то в клинике отравления преобладает неврологическая и офтальмологическая симптоматика, так же нужно учитывать летальный синтез метаналя и метановой кислоты АДГ в печени и других органах.

Из-за низкой электронной плотности на атоме углерода формальдегид легко вступает в реакции даже со слабыми нуклеофилами, а именно амино-, имино-, сульфгидрильными группами, которые входят в состав самых различных белков, в том числе и белков-ферментов, обеспечивающих нормальную жизнедеятельность клетки. В первую очередь поражаются ферменты цепи окислительного фосфорилирования в сетчатке глаза и ЦНС, за счет этого и за счет синтеза метановой кислоты нарастает метаболический ацидоз и истощаются энергетические запасы клетки с накоплением протонов, что ещё сильнее «закисляет» среду клетки, еще одним важный моментом в патогенезе отравления метанолом (и этанолом) является то, что при окислении молекул спиртов участвует НАД⁺ и, соответственно, при интоксикации его запасы в клетке резко истощаются. Во-вторую очередь, следует отметить то, что происходит денатурация самых разных белков как внутри клетки, так и во вне клеточных средах. В результате клетка гибнет от тяжелых метаболических нарушений, чем обуславливается клиника и соответствующее лечение. Ещё следует отметить тот факт, что сродство этанола к АДГ выше чем метанола, это путь для конкурентного метаболизма и лечения, а так же, следует отметить, что при отравлении метанолом строго противопоказано введение препаратов индукторов ферментов микросомального окисления например карбамазепина, фенобарбитала натрия и пр, так как это усилит скорость летального синтеза.