10.1.1.1.2. Оксид углерода (со)

Оксид углерода является продуктом неполного сгорания углерода. Он об­разуется в качестве примеси везде, где происходит горение углеродсодер-жащего топлива (топка печей, эксплуатация двигателей внутреннего сго­рания и т. д.). Массовые поражение угарным газом возможны в очагах пожаров и при накоплении вещества в плохо вентилируемых пространст­вах — помещениях, туннелях, шахтах и т. д., где действует источник его образования.

Физико-химические свойства

СО — бесцветный газ, не имеющий запаха, с низкой плотностью по воздуху (0,97). Кипит при -191,5° С и замерзает при —205, Г С. В воде и плазме крови растворяется мало (около 2% по объему), лучше в спирте. Смесь СО с воздухом способна взрываться. Плохо сорбируется активиро­ванным углем и другими пористыми материалами. Оксид углерода как соединение с двухвалентным атомом углерода является восстановителем и может вступать в реакции окисления. На воздухе горит синим пламе­нем с образованием диоксида углерода. При нормальной температуре превращение СО в С0₂ идет при участии катализаторов, например гопка­лита [смеси двуокиси марганца (60%) и окиси меди (40%)]. Поскольку газ легче воздуха, зоны нестойкого химического заражения на открытом про­странстве могут формироваться лишь в очагах обширных пожаров.

Токсичность

Чувствительность людей к оксиду углерода колеблется в довольно ши­роких пределах. Она зависит от многих факторов: от длительности экспо­зиции, степени физической нагрузки в момент действия яда, от температу­ры внешней среды и состояния организма. Отравление наступает быстрее и протекает тяжелее при анемиях, авитаминозах, у истощенных людей. Пребывание в атмосфере, содержащей 0,01 об. % СО (0,2 мг/л), при физи­ческой нагрузке допустимо не долее 1 ч. После этого появляются признаки отравления. Отчетливая клиническая картина острого поражения развива­ется при содержании СО в воздухе более 0,1 об. %.

Токсикокинетика

Единственный способ поступления газа в организм — ингаляцион­ный. Оксид углерода, при вдыхании зараженного им воздуха, легко прео­долевает легочно-капиллярную мембрану альвеол и проникает в кровь. Скорость насыщения крови оксидом углерода увеличивается при повы­шении его парциального давления во вдыхаемом воздухе, усилении внешнего дыхания и интенсификации легочного кровообращения (уве­личиваются при физических нагрузках). По мере увеличения концентра­ции яда в крови скорость резорбции замедляется. При достижении рав­новесия в содержании СО в альвеолярном воздухе и в крови дальнейшее поступление его в организм прекращается.

Выделение оксида углерода из организма при обычных условиях про­исходит в неизмененном состоянии также через легкие. Период полувы­ведения составляет 2—4 ч.

Основные проявления интоксикации

Раздражающим действием оксид углерода не обладает. Контакт с ве­ществом проходит незамеченным. Тяжесть клинической картины отрав­ления угарным газом определяется содержанием СО во вдыхаемом возду­хе, длительностью воздействия, потребностью организма в кислороде, интенсивностью физической активности пострадавшего. По степени тя­жести интоксикации принято делить на легкие, средние и тяжелые.

Легкая степень отравления формируется при действии относительно невысоких концентраций яда. Она развивается медленно (порой в тече­ние нескольких часов) и характеризуется сильной головной болью, голо­вокружением, шумом в ушах, потемнением в глазах, понижением слуха, ощущением «пульсации височных артерий», тошнотой, иногда рвотой. Нарушается психическая деятельность: пораженные теряют ориентиров­ку во времени и пространстве, могут совершать немотивированные по­ступки. Отмечается повышение сухожильных рефлексов. У отравленного развиваются тахикардия, аритмия, повышается артериальное давление. Возникает одышка — признак компенсаторной реакции организма на развивающуюся гипоксию. Однако в результате одышки увеличивается количество выдыхаемого диоксида углерода (С0₂), развивается газовый алкалоз. Кроме того, учащение дыхания при нахождении человека в отравленной зоне является дополнительным фактором, ускоряющим по­ступление оксида углерода в организм.

Легко пораженный СО утрачивает боеспособность. Однако при прекра­щении поступления яда в организм все перечисленные симптомы отравле­ния в течение нескольких часов проходят без каких-либо последствий.

При продолжительном поступлении оксида углерода в организм или при действии его в более высоких концентрациях развивается отравление средней степени тяжести, характеризующееся более выраженными про­явлениями интоксикации, большей скоростью их развития. Нарушается координация движений. Сознание затемняется, развиваются сонливость и безразличие к окружающей обстановке, появляется выраженная мы­шечная слабость. Слизистые оболочки и кожа приобретают розовую окраску. Могут развиваться фибриллярные подергиваний мышц лица. Возможно повышение температуры тела до 38—40° С. Одышка усиливает­ся, пульс учащается. Артериальное давление после кратковременного подъема, связанного с возбуждением симпатико-адреналовой системы и выбросом катехоламинов из надпочечников, снижается. Этот эффект объясняют прямым действием СО и рефлекторной реакцией (с хеморе-цепторов каротидного синуса) на центры регуляции сосудистого тонуса.

Прогрессирующая гипоксия активирует процессы анаэробного глико­лиза, о чем свидетельствует активация ряда ферментов (альдолазы, дегид-рогеназы-3-фосфоглицеринового альдегида, лактатдегидрогеназы). В резу­льтате в организме накапливаются молочная и пировиноградная кислоты.

15Q

151

Это способствует развитию метаболического ацидоза, который приходит на смену газовому алкалозу.

При отравлении средней степени тяжести в большинстве случаев через несколько часов (до суток) после прекращения действия яда состояние по­страдавших существенно улучшается, однако довольно долго сохраняются тошнота, головная боль, сонливость, склонность к головокружению, шат­кая походка.

Тяжелое отравление характеризуется быстрой потерей сознания, по­явлением признаков гипертонуса мышц туловища, конечностей, шеи и лица (ригидность затылочных мышц, тризм жевательной мускулатуры). На высоте токсического процесса могут развиться судороги клонико-то-нического характера. Кожные покровы и слизистые оболочки приобрета­ют ярко-розовый цвет (признак высокого содержания карбоксигемогло-бина в крови). Если в этот период пострадавший не погибает, судороги прекращаются, но развивается кома: утрачиваются рефлексы, мышцы расслабляются. Дыхание становится поверхностным, неправильным. Зрачки расширены, на свет не реагируют. Пульс частый, слабого напол­нения, артериальное давление резко снижено. При регистрации биоэлек­трической активности сердца на электрокардиограмме определяются экстрасистолия, нарушение внутрисердечной проводимости, признаки диффузных и очаговых мышечных изменений, острой коронарной недо­статочности. Изменения в мышце сердца, регистрируемые на ЭКГ, отча­сти обусловлены изменением электролитного состава крови: увеличива­ется содержание кальция и магния, уменьшается содержание натрия и калия. В связи с сужением периферических сосудов происходит перепол­нение кровью внутренних органов и полых вен. Развиваются застойные явления, затрудняющие работу сердца.

В крови, вследствие рефлекторного сокращения селезенки, увеличи­вается до 6—7* 10¹²/л количество эритроцитов, развиваются лейкоцитоз со сдвигом формулы крови влево, относительная лимфопения и эозино-пения. Растет содержание мочевины в крови. В таком состоянии отрав­ленный может пребывать несколько часов, и при нарастающем угнете­нии дыхания с прогрессирующим падением сердечной деятельности наступает смертельный исход. При благоприятном течении отравления и своевременном оказании медицинской помощи симптомы интоксика­ции исчезают, и через 3—5 дней состояние пострадавшего нормализуется. Изменения ЭКГ при тяжелых отравлениях порой выявляются в течение нескольких недель и даже месяцев.

В случае высокого содержания во вдыхаемом воздухе оксида углерода (до нескольких процентов) на фоне пониженного парциального давления 0₂ (до 17—14%) при выполнении физической нагрузки, сопровождаю­щейся усиленным газообменом (ситуация, возникающая при пожарах, взрывах боеприпасов в замкнутых пространствах и т. д.), развивается мол­ниеносная форма отравления (Другов Ю. В., 1959). Пораженные быстро теряют сознание. Возможны кратковременные судороги, за которыми наступает смерть или развивается тяжелая кома. Прогноз неблагоприят­ный, если коматозное состояние продолжается более двух суток.

Выделяют также синкопальную форму интоксикации. По данным Б. И. Предтеченского, эта разновидность поражения составляет до 10-20% всех случаев отравления и развивается у лиц с нарушенными механизма­ми регуляции гемодинамики. При этом варианте течения отравления на­блюдается резкое снижение артериального давления, сознание быстро утрачивается, кожные покровы и слизистые оболочки становятся блед­ными («белая асфиксия»). Развившееся коллаптоидное состояние может продолжаться несколько часов. Возможен смертельный исход от парали­ча дыхательного центра.

Осложнения острой интоксикации

При отравлениях тяжелой степени могут наблюдаться осложнения, которые снижают дееспособность или полностью лишают человека рабо­тоспособности в течение длительного времени. Чаще эти осложнения развиваются не сразу после отравления, а по прошествии нескольких дней или даже недель. К таким осложнениям относятся деструктивные процессы в ткани мозга, приводящие к формированию стойких наруше­ний функций центральной нервной системы (ослабление памяти, неспо­собность к умственному напряжению, изменения психической деятель­ности). Нарушения со стороны периферической нервной системы харак­теризуются невритами, радикулитами, парестезии. Иногда развиваются параличи и парезы конечностей. Возможны расстройства зрения, слуха, обоняния и вкуса. Тяжелое отравление часто осложняется пневмонией и отеком легких, вследствие нарушения легочного кровообращения и сер­дечной недостаточности, а также рабдомиолизом с последующей острой почечной недостаточностью.

Механизм токсического действия

Оксид углерода in vitro активно взаимодействует с многочисленными гем-содержащими протеидами (гемоглобин, миоглобин, цитохромы и т. д.) при условии, что железо, входящее в структуру порфиринового кольца их простетической группы, находится в двухвалентном состоя­нии. Связь двухвалентного железа с СО — обратима. С трехвалентным железом вещество не взаимодействует.

Оксид углерода, проникший в кровь, вступает во взаимодействие с ге­моглобином (Но) эритроцитов, образуя карбоксигемоглобин (НЬСО), не способный к транспорту кислорода. Развивается гемтеский тип гипок­сии. Оксид углерода способен взаимодействовать как с восстановленной (Но), так и с окисленной (НЬО) формой гемоглобина, поскольку в обеих формах железо двухвалентно.

НЬО + СО ===== НЬСО + о К-1

К* = К₊₁/К_, — Константа Дугласа; К*= 300

Степень сродства токсиканта к гемоглобину может быть охарактери­зована константой равновесия реакции взаимодействия (константа Дуг­ласа). Установлено, что у человека, хотя скорость присоединения СО к гемоглобину в 10 раз ниже скорости присоединения кислорода, скорость диссоциации карбоксигемоглобина приблизительно в 3600 раз меньше соответствующей скорости для оксигемоглобина. Поэтому относитель­ное сродство НЬ к СО примерно в 300 раз выше, чем к кислороду. Вели­чина константы Дугласа у животных разных видов различна (у лошади — 240, канарейки — 100, кролика — 40). В состоянии равновесия СО, в кон­центрации 1 объемная часть на 1000 объемных частей воздуха, превраща­ет 50% гемоглобина крови человека в карбоксигемоглобин. Как правило, в реальных условиях концентрация 0,1 % СО во вдыхаемом воздухе обу­словливает образование около 10% карбоксигемоглобина в крови.

Количество карбоксигемоглобина, образовавшегося в крови в начале воздействия яда, может быть рассчитано по формуле Лилиенталя (1946):

% НЬСО = (pCO't«MOfl)«0,05,

где рСО — парциальное давление СО во вдыхаемом воздухе в мм рт. ст.; t — время экспозиции в минутах; МОД — минутный объем дыхания в литрах.

Поскольку карбоксигемоглобин не в состоянии переносить кислород а от легких к тканям, существует тесная корреляция между его уровнем в крови и выраженностью клинической картины отравления. Экспозиция \ 0,5% СО в течение часа при умеренной физической активности сопро- | вождается образованием 20% карбоксигемоглобина, при этом пострадав- ший начинает испытывать неприятные ощущения, предъявляет жалобы | на головную боль. Интоксикация средней степени тяжести развивается I при содержании крабоксигемоглобина 30—50%, тяжелая — около 60% и | выше. Смертельные исходы при отравлении СО в эксперименте на жи- ? вотных наблюдаются при уровне НЬСО в крови — 60—70%. Вместе с тем ^] механическое удаление 70% гемоглобина или ингаляция воздуха с пони- ^ женным парциальным давлением 0₂ (и снижение тем самым содержания } НЬО до уровня 30%) к смерти экспериментальных животных не приво- дят. Это наблюдение косвенно указывает на наличие дополнительных | механизмов токсического действия СО. По существующим представле- ниям они состоят в следующем. i

Во-первых, оксид углерода не только выключает из транспорта 0₂ | часть гемоглобина, но также нарушает явление гем-гем взаимодействия, \ затрудняя тем самым процесс диссоциации НЬО в крови отравленного и \ передачу транспортируемого кислорода тканям (Л. А. Тиунов, В. В. Кус- тов, 1969). Эффект еще более усиливается по мере развития интоксика- ции и понижения парциального давления С0₂ в крови и тканях (эффект i Бора). I

Во-вторых, СО взаимодействует не только с гемоглобином, но также с целым рядом различных цитохромов (цитохромом «а», цитохромом «С», цитохромом Р-450 и т. д.), угнетая тем самым биоэнергетические процес­сы в тканях (развивается гистотоксический тип гипоксии — см. ниже).

Поскольку валентность железа тканевых цитохромов переменна, они ста­новятся уязвимыми для действия токсиканта при переходе в состояние Fe⁺². Это состояние наиболее вероятно в условиях снижения парциаль­ного давления кислорода в тканях (при гипоксии). Так, установлено, что экспериментальные животные, находящиеся под воздействием газовой смеси 3 атм. кислорода и I атм. оксида углерода, не погибают, хотя при этих условиях практически весь НЬ превращается в НЬСО. Тем не менее тканевые цитохромы резистентны к действию СО (железо находится пре­имущественно в трехвалентной форме), а растворенного в плазме крови кислорода оказывается достаточно, чтобы удовлетворить потребность в нем тканей. При изменении соотношения газовой смеси — 3 атм. кисло­рода и 2 атм. оксида углерода — животные погибают, несмотря на то что количество растворенного в плазме крови кислорода остается таким же, как в первом опыте. Развитие интоксикации в этом случае можно объяс­нить угнетением системы цитохромов — нарушением тканевого дыхания.

Наконец, СО активно взаимодействует с миоглобином (сродство в 14—50 раз выше, чем к кислороду), пероксидазой, медь-содержащими ферментами (тирозиназа) тканей. Миоглобин (мышечный пигмент — аналог гемоглобина, состоящий из одной молекулы глобина, связанной с гемом) в организме выполняет функцию депо кислорода, а также значи­тельно ускоряет диффузию кислорода в мышечной ткани. Взаимодейст­вие оксида углерода с миоглобином приводит к образованию карбокси-миоглобина. Нарушается обеспечение работающих мышц кислородом. Этим отчасти объясняют развитие у отравленных выраженной мышечной слабости.

Определение карбоксигемоглобина в крови

Для уточнения диагноза отравления оксидом углерода производится определение НЬСО в крови различными физико-химическими и химиче­скими методами.

Существуют довольно простые экспресс-методы определения содер­жания НЬСО в крови: проба с разведением, проба с кипячением, проба со щелочью, проба с медным купоросом, проба с формалином. Принцип методов основан на большей устойчивости НЬСО (сохраняет розовую окраску в растворе), в сравнении с НЬО, к денатурирующим воздействи­ям. Их чувствительность находится в пределах 25—40% НЬСО.

Количественное определение содержания НЬСО в крови производят спектрометрическими, фотометрическими, колориметрическими и газо­аналитическими методами. Наиболее чувствительны фотометрический и спектрофотометрический методы, позволяющие определять НЬСО в кро­ви начиная с 0,5—1%.

При необходимости направления проб в лабораторию для определе­ния наличия НЬСО необходимо исключить контакт содержимого проби­рок с воздухом, например, путем наслаивания вазелинового масла.

Мероприятия медицинской защиты |

Специальные санитарно-гигиенические мероприятия:

• использование индивидуальных технических средств защиты ¹ (средства защиты органов дыхания; при применении карбонилов i металлов — средства защиты органов дыхания и кожи) в зоне хи- ^: мического заражения.

Специальные профилактические медицинские мероприятия:

• применение антидота перед входом в зону пожара;

• проведение санитарной обработки пораженных карбонилами металлов на передовых этапах медицинской эвакуации.

Специальные лечебные мероприятия:

• своевременное выявление пораженных; ,i

• применение антидотов и средств патогенетической и симптома­тической терапии состояний, угрожающих жизни, здоровью, > дееспособности, в ходе оказания первой (само- и взаимопо- ' мощь), доврачебной и первой врачебной (элементы) помощи по- J страдавшим;

• подготовка и проведение эвакуации.

Медицинские средства защиты i

Сразу после удаления пораженного из зараженной атмосферы начина- 'i ется процесс спонтанного выведения СО из организма, постепенно вое- 1 станавливаются свойства гемоглобина и тканевых ферментов. Специфиче­скими противоядиями при отравлении СО являются вещества, ускоряю- | щие этот процесс: кислород (Н. Н. Савицкий и др.) и ацизол (Л. А. Тиунов ; и др.).

Кислород. В связи с тем что СО обратимо связывается с гемоглобином ^] и при этом конкурирует за участок связывания (двухвалентное железо , гема) с кислородом, увеличение парциального давления последнего во ' вдыхаемой смеси (вдыхание чистого кислорода) способствует ускорению \ диссоциации образовавшегося карбоксигемоглобина и усиленному выве- :\ дению яда из организма отравленного (скорость элиминации возрастает в 3-4 раза). При ингаляции 0₂ под повышенным давлением (0,5-2 атмо­сферы избыточной), кроме того, увеличивается количество кислорода, | транспортируемого плазмой крови в форме раствора, снижается чувстви- \ тельность тканевых цитохромов к ингибиторному действию СО, что так­же способствует устранению явлений кислородного голодания, нормали­зации энергетического обмена.

Ингаляцию кислорода (или кислородо-воздушных смесей) с помощью имеющихся на снабжении технических средств (кислородные ингаляторы) следует начинать как можно раньше. В первые минуты рекомендуют вды­хать 100% кислород, затем в течение 1-3 ч — 80-90% кислородо-воздуш-ную смесь, затем — 40-50% смесь кислорода с воздухом. Продолжитель­ность мероприятия определяется степенью тяжести пострадавшего.

Бессознательное состояние, признаки ишемии миокарда, уровень кар­боксигемоглобина в крови выше 60%, дыхательная недостаточность — показания к проведению гипербарической оксигенации (при наличии технических средств).

Ацизол — бис-(1-виниламидазол)-цинкдиацетат — комплексное сое­динение цинка, которое при действии на гемоглобин уменьшает его сродство к оксиду углерода (константа Хила процесса взаимодействия уменьшается с 2,3 до 1,8). Препарат рекомендуют применять внутримы­шечно в форме 6% раствора на 0,5% растворе новокаина в объеме 1,0 мл на человека в возможно более ранние сроки после воздействия СО. В случае тяжелого отравления допускается повторное введение ацизола в той же дозе не ранее чем через 1 ч после первой инъекции.

Симптоматические средства. При легких и средней степени тяжести поражениях позитивный эффект на состояние пострадавших оказывает назначение, наряду с ингаляцией кислорода, средств, возбуждающих ды­хание и сердечную деятельность: кордиамин — 1 мл (п/к), кофеин 10% — 1-2 мл (п/к), вдыхание паров нашатырного спирта. Применение таких средств у тяжелопораженных без одновременно проводимой кислородотера-пии — противопоказано.

При поражении карбонилами металлов, кроме указанного выше, при угрозе развития токсического отека легких необходимо использование средств и методов, применяемых при отравлениях ОВТВ удушающего действия (см. гл. 9. «Отравляющие и высокотоксичные вещества пульмо­нотоксического действия»).