Farmf | литература для фармацевтов : Лекции » Некоторые ядовитые газы. Оксид углерода (II). Хлор

Некоторые ядовитые газы. Оксид углерода (II). Хлор

Глава 12. Некоторые ядовитые газы

Токсикологическая химия Вергейчик Т.Х.

12.1. Оксид углерода (II)

12.2. Хлор

Токсические вещества, поступающие в организм ингаляционным путем, называют ядовитыми газами. Через легкие в организм могут проникать вещества в виде аэрозолей, паров, дыма и т.д. В данном разделе мы рассматриваем вещества, токсическое действие которых проявляется только при вдыхании воздуха, содержащего примесь газов — это хлор и оксид углерода. Другие летучие соединения рассмотрены в соответствующих разделах.

12.1. Оксид углерода (II)

Физико-химические свойства. Оксид углерода (II) — монооксид углерода, угарный газ. Это газ без цвета и запаха, горит синим пламенем с образованием СO2. В смеси с воздухом взры­вается при зажигании. Он образуется при неполном сгорании топлива, в процессе выплавки и переработки черных и цветных металлов. Оксид углерода (II) содержится в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания, образуется при взрывных работах, при пожарах.

Токсикологическое значение. Отравления оксидом углерода составляют более 17% среди общего числа отравлений. Основными их видами являются:

  • Отравления оксидом углерода (II), содержащимся в выхлопных газах автомобилей и других транспортных средств. Наблюдаются у лиц, длительно находящихся в закры­тых гаражах и автомобилях с работающим двигателем (чаще всего в зимнее время).
  • Отравления от угорания в быту в помещениях с неисправным отоплением, в ко­тельных бытовых и производственных зданий.
  • Отравления при пожарах лиц, находящихся в задымленных зданиях и помещениях (закрытые комнаты, квартиры), в вагонах транспорта и в лифтах.

Чувствительность людей разных возрастных групп к оксиду углерода различна. Новорожденные более выносливы и переносят такие концентрации оксида углерода (II) в воздухе, которые являются смертельными для взрослых.

Действие оксида углерода (II) на организм выражается в угнетении кислородопе­реносящей функции крови. Механизм основан на взаимодействии оксида углерода (II) с железом (II) гемоглобина и образовании карбоксигемоглобина.

HbO2 + СО ↔ O2 + HbСО

Сродство гемоглобина к окиду углерода (II) в 250-300 раз выше, чем к кислороду. Даже небольшое количество оксида углерода (II) во вдыхаемом воздухе приводит к образованию больших количеств HbСО. Например, наличие в воздухе 0,1% угарного газа ведет к пре­вращению в карбоксигемоглобин 50% гемоглобина крови. Обратная реакция диссоциации карбоксигемоглобина происходит в 3600 раз медленнее, чем диссоциация оксигемопгобина, что приводит к выраженной гипоксии тканей. Симптомы отравления при различных концентрациях карбоксигемоглобина (HbСО) в крови приведены в таблице 57.

Оксид углерода (II) способен угнетать тканевое дыхание. Это происходит за счет его соединения с железосодержащим комплексом цитохромоксидазой, что снижает способ­ность тканей утилизировать кислород. Оксид углерода (II) фиксируется и задерживается тканями достаточно длительное время (более 16 сут.). Это объясняется прочной связью с миоглобином, основным белком мышечной ткани.

МbO2 + СО ↔ МbСО + O2

Таблица 57. Содержание карбоксигемоглобина в гемоглобине и основные симптомы отравления

Концентрация HbСО, % Симптомы отравления
0-10 Симптомов не выявлено
10-20 Ощущаются сжатие лба, небольшая головная боль, покраснение кож­ных покровов
20-30 Легкая степень отравления: ощущение тяжести и давления в голове, пульсация в висках, туман в глазах, головокружение, сильная сла­бость, головная боль, тошнота, часто рвота, сонливость, сердцебие­ние, учащенное дыхание
30-40 Отравление средней тяжести: нарастающая слабость, одышка, крат­ковременная потеря сознания и памяти, заторможенность, судороги
40-50 К описанным симптомам добавляются учащение дыхания и пульса, часто наблюдается коллапс
50 60 Тяжелая форма отравления: длительная потеря сознания (часы, сутки), нарушение нервной и психической деятельности (галлюцинации, бред, клонические и тонические судороги, парезы, параличи). Резкое расстройство дыхания (частое, неправильного типа), кровообраще­ния. Слизистые оболочки и цвет лица алые
60-70 К вышеописанным симптомам добавляются ослабление дыхательной н сердечной деятельности. Возможен смертельный исход
70-80 Замедление дыхания, ослабление пульса, остановка дыхания и смер­тельный исход

На течение отравления оксидом угаерода (II) оказывают влияние следующие факторы:

  • Этиловый спирт сдерживает насыщение крови оксидом углерода (II), и чем больше спирта в крови, тем меньше процент образования ньСО.
  • Синильная кислота способна усилить токсическое действие оксида углерода (II). Синильная кислота выделяется при сгорании шерсти, полимеров, синтетических материалов (на пожарах).
  • Оксиды азота (II и IV) усиливают токсическое действие оксида углерода (II).

При отравлении наибольшие количества оксида углерода (II) обнаруживаются в синусах мозговых оболочек, сосудах бедра и плеча. Оксид углерода (II) выводится из организма через дыхательные пути за 1 ч на 60-70%, за 4 ч — на 90-96%.

Объекты исследования: кровь, мышцы (редко).

Обнаружение и определение оксида углерода (II) проводится непосредственно в крови. С этой целью используются газохроматографический, химический, спектроско­пический и спектрофотометрический методы анализа.

Газохроматографический метод основан на определении оксида угаерода (II) с по­мощью парофазного анализа. Обнаружение проводят непосредственно в газовой фазе или после восстановления до метана или окисления до оксида углерода (IV).

  1. й вариант метода. К крови добавляют карбонат или гидрокарбонат натрия. Оксид углерода (II) переходит в газовую фазу. Ее отбирают шприцом и вводят в хроматограф. Используют детектор по теплопроводности (катарометр). Обнаружение проводят по вре­мени удерживания. Концентрацию оксида углерода (II) рассчитывают по калибровочному графику, выражающему зависимость площади пика от концентрации оксида угперода (II). В таком варианте определение оксида углерода (II) в крови возможно при его содержании 30-100%. Ошибка метода составляет 10%.
  2. й вариант метода. Выделение оксида углерода (II) из крови проводят, как и в пер­вом варианте. Газовую фазу вводят в дозатор прибора. В качестве газа-носителя реко­мендован гелий, который вытесняет СО из дозатора и переносит в хроматографическую колонку с никелевым катализатором на ИНЗ-600. Под действием водорода СО восста­навливается до метана (СНД, появление которого в системе регистрируется пламенно­ионизационным детектором (ПИД). Преимущество метода в высокой чувствительности и возможности проведения анализа с малыми навесками крови (0,1 мл).
  3. й вариант метода основан также на применении парофазного анализа. В паро­газовой фазе содержится смесь СО и С02 эндогенного происхождения. Используется колонка с силикагелем, на которой разделяются оксид углерода (IV) и оксид углерода (II). Это разделение фиксируется детектором. Затем оксид углерода (II) в специальной ячейке окисляется оксидом йода (V) до оксида углерода (1V), и регистрируется общее количество С02, Концентрацию оксида углерода (II) определяют по разнице полученных пиков эндо­генного С02 и суммарного количества СO2.

Метод микродиффузии. Описание метода и используемого прибора приведено ранее (см. раздел 6.6.2). Во внешнюю камеру прибора вносят 1 мл крови и 1 мл 10% раствора серной кислоты. Во внутреннюю камеру помещают 2 мл 0,1% раствора хлорида палладия в 0,1 М растворе хлороводородной кислоты. Прибор закрывают крышкой и оставляют на 1 ч при комнатной температуре. При наличии в крови оксида углерода (II) во внутрен­ней камере появляется серебристая пленка металлического палладия.

PdCI2 + СО + Н2O → Pd + 2HCI + СO2

Химический метод основан на том, что оксид углерода (II) образует с гемоглобином довольно прочное химическое соединение, которое плохо реагирует с другими реакти­вами.

Обнаружение карбоксигемоглобина химическим методом при отравлениях прово­дят непосредственно в крови с использованием различных реактивов. Для сравнения ис­пользуют кровь животных или доноров (контрольная проба), с которой проводят те же испытания (табл. 58).

Изменение окраски наблюдают путем сравнения контрольного и испытуемого образца после добавления различных реактивов. Кровь, содержащая карбоксигемоглобин, от при­бавления химических реагентов не изменяет или незначительно изменяет окраску.

Заключение об обнаружении карбоксигемоглобина в крови дается, если с большин­ством реактивов будут получены указанные в таблице результаты.

Следует учитывать, что при легкой степени отравления и незначительном содержа­нии карбоксигемоглобина возможно получение отрицательного результата.

Спектроскопический метод используется для обнаружения в крови карбоксигемогло­бина при отравлении оксидом углерода (II). В практике химико-токсикологического анализа для этих целей используют микроспектроскоп — это спектроскоп, соединенный с окуляром. В основе метода — способность гемоглобина и его производных поглощать световое излучение определенной дайны волны. Если луч света проходит через раствор, содержащий гемоглобин и его производные, в спектре появляются темные полосы поглощения.

Таблица 58. Химические реакции для обнаружения в крови карбоксигемоглобина

Название пробы Реактив Окраска крови, содержащей HbСО Окраска контрольного опыта крови
Гоппе-Зейлера 30% раствор NaOH Ярко-красная Бурая
Сальковского-

Катаяма

(NH4)2S + 30% раствор СН3СООН Малиново-красная Серо-зеленая
Хорошкевича-

Маркеа

8% раствор хинина г/х → t° + (NH4)2S Светло-красная Красно-бурая
Бюркера 1% раствор K3[Fe (CN)6] Красная Желтоватая
Сидорова 20% р-р K3[Fe (CN)6] и 0,01% раствор К2Сr2O7 Карминово-красная Коричнево-зеленая
Ветцеля 20% р-р K3[Fe(CN)6] + ледяная СН3СООН Вишнево-красный осадок Серовато-коричневый осадок
Лнбермана Формалин Красная Коричнево-черная
Рубнера 5% раствор основного ацетата свинца Красная Коричневая
Залесского 10% раствор CuSO4 Пурпурно-красная Зеленая

Разбавленная кровь, не содержащая карбоксигемоглобина, при наблюдении в спек­троскопе обнаруживает две полосыпоглощения. Они располагаются между линиями Фраунгофера Д и Е в желтой и зеленой частях спектра, которые соответствуют оксигемоглобину. Если к крови добавить восстановитель (NH4)2S, оксигемоглобин восстанавли­вается в гемоглобин. При этом вместо 2 полос поглощения будет наблюдаться одна ши­рокая полоса в той же области спектра. В разбавленной крови, направленной на химико­токсикологический анализ с подозрением на отравление оксидом углерода (II), также будут наблюдаться две темные полосы поглощения (рис. 100). При добавлении к этой крови (NH4)2S восстановления не происходит. Две полосы поглощения не исчезают. Это говорит о высокой химической стойкости карбоксигемоглобина. Однако между этими четко выра­женными полосами часто появляется небольшое затемнение за счет того, что несвязанный с оксидом углерода (II) оксигемоглобин восстанавливается до гемоглобина.

Спектрофотометрическое определение карбоксигемоглобина. По своей сущности этот метод можно отнести к дифференциальной фотометрии.

В крови людей и животных гемоглобин содержится в виде дезоксигемоглобина (Hb) и оксигемоглобина (HbO2) — продукта взаимодействия гемоглобина с кислородом. В кро­ви может содержаться также небольшое количество метгемоглобина (MtHb).

При поступлении в организм оксида углерода (II) происходит образование карбокси­гемоглобина за счет оксигемоглобина и дезоксигемоглобина. Метгемоглобин с оксидом углерода (II) не связывается. Все указанные соединения имеют характерные спектры по­глощения в области 450-620 нм.

Метод определения карбоксигемоглобина основан на том, что при взаимодействии с восстановителями (дитионатом натрия, сульфидом аммония) все соединения гемогло­бина (MtHb, HbO2) за исключением карбоксигемоглобина (СОHb) восстанавливаются до дезоксигемоглобина.

Спектр поглощения дезоксигемоглобина имеет одну полосу поглощения с максимумом при 557 нм. Карбоксигемоглобин не восстанавливается, и его спектр поглощения сохраня­ется. Это видно из представленных спектров поглощения проб крови (см. рис. 101).

Методика определения карбоксигемоглобина (ВОЗ, Женева, 1998) заключается в следующем. Для анализа исследуемую кровь делят на 3 части. Одну часть (А) остав­ляют без изменения, вторую часть (В) насыщают оксидом углерода до 100% содержа­ния СОHb и используют в качестве стандарта, третью часть (С) насыщают кислородом до полного вытеснения СО, т.е. получают 100% оксигемоглобина.

К каждой из трех проб добавляют восстановитель дитионат натрия — Na2S2O4 · 2Н2O. Регистрируют спектры поглощения всех трех растворов в области 500-620 нм и измеря­ют значение оптической плотности А при 540 и 579 нм (изобестическая точка).

Расчет содержания карбоксигемоглобина ведут по величине отношения оптической плотности А540/А579. Находят отношение А540/А579 для растворов А, В и С. Эти отношения подставляют в формулу:

Этот метод эффективен при исследовании крови, содержащей более 10% карбоксиге­моглобина. Физиологическая норма содержания карбоксигемоглобина в крови составляет от 1,5 до 3,1%, для курильщиков — <10%. Смертельная концентрация карбоксигемогло­бина в крови составляет в среднем -60% и может колебаться в зависимости от внешних условий и особенностей организма от 40 до 80%.

Определение оксида углерода (II) в воздухе

1-й способ. Для обнаружения оксида углерода (II) в воздухе используют его способность поглощаться кровью животного. С этой целью 20 л воздуха прокачивают при помощи аспиратора сначала через ряд склянок Тищенко с суспензией гидроксида железа (II) с це­лью связывания кислорода, а затем через 5 мл разведенной крови животного. Полученную кровь анализируют спектрофотометрическим методом.

2-й способ. Метод основан на окислении оксида углерода (II) оксидом йода (V) до ок­сида утлерода (IV). Исследуемый объем воздуха (20 л) прокачивают через раствор, со­держащий оксид йода (V).

I2O5 + 5СО → 5СO2 + I2

Образовавшийся оксид углерода (IV) пропускают через раствор гидроксида бария.

Ва(ОН)2 + СO2 → ВаСO3 + Н2O

Избыток гидроксида бария оттитровывают (микротитрование) хлороводородной кис­лотой.

Ва(ОН)2 + 2HCI → ВаСI2 + 2Н2O

Симптомы отравления оксидом углерода (II) наблюдаются при его содержании в воз­духе 0,20 мг/л. Смертельное отравление может наступить при 1,8-5,7 мг/л. При концен­трации 5,7-14,8 г/л смерть наступает в течение нескольких минут, что соответствует 90% содержанию карбоксигемоглобина в крови.

12.2. Хлор

Хлор — желто-зеленый газ с резким удушающим запахом, растворим в неполярных рас­творителях, хуже — в воде. Хлор применяется для хлорирования воды, для получения пластмасс, инсектицидов, растворителей, дезинфицирующих, отбеливающих, моющих средств, в производстве глицерина, оксида этилена, в металлургии для хлорирующего обжига руд цветных металлов.

Хлор является высокотоксичным элементом, его использовали во время Первой миро­вой войны как боевое отравляющее вещество. Отравления хлором, в том числе массовые, могут наблюдаться в результате аварий на химических производствах, а также при транс­портировке хлора или при избыточном хлорировании воды в бассейнах. Содержание хло­ра в воздухе 0,006 мг/л оказывает раздражающее действие на дыхательные пути. Хлор в организме реагирует с влагой на слизистых дыхательных путей и образует хлороводо­родную и хлорноватистую кислоты, что и обуславливает его раздражающее действие. Концентрация хлора в воздухе 0,1 мг/л опасна для жизни. Пострадавший задыхается, лицо синеет, он мечется, делает попытку бежать, но тотчас падает, движения становятся нескоординированными, сознание теряется, пульс делается частым, затем нитевидным. Остановка дыхания может наступить через 5-25 мин после вдыхания газа. Вдыхание более высокой концентрации может привести к мгновенной смерти в результате рефлек­торного торможения дыхательного центра. Смертельный исход объясняется химическим ожогом легких.

При вскрытии легкие кажутся уменьшенными в размере и имеют характерный желтовато-бурый глинистый цвет, ткань легких теряет эластичность.

Обнаружить в организме свободный хлор невозможно. Чаще всего обнаружение хло­ра проводят в атмосфере или в производственных помещениях.

Для обнаружения хлора в воздухе около 20 л его прокачивают через два поглотите­ля. Первый поглотитель содержит растворы йодида калия и крахмала, второй раствор о-толидина. В первом случае при наличии хлора в воздухе наблюдается появление синего окрашивания за счет выделения свободного йода, который с крахмалом образует окра­шивание.

Cl2 + 2KI → 2KCl + I2

Такое окрашивание могут давать оксиды азота, озон. Поэтому в качестве теста для проверки используют вторую реакцию с о-толидином. О-толидин подвергается окис­лению с образованием желто-оранжевого окрашивания.

Для количественного определения хлора в воздухе применяют два метода. Фотоколориметрический метод основан на реакции с йодидом калия и крахмалом и спек­трофотометрический метод по реакции с о-толидином.

А Вам помог наш сайт? Мы будем рады если Вы оставите несколько хороших слов о нас.
Категории
Рекомендации
Можно выбрать
Интересное
А знаете ли вы, что нажав сочетание клавиш Ctrl+F - можно воспользоваться поиском по сайту?
X
Copyrights © 2015: FARMF.RU - тесты, лекции, обзоры
Яндекс.Метрика
Рейтинг@Mail.ru