Бова А.А., Горохов С.С. Военная токсикология и токсикология экстремальных ситуаций

Подождите немного. Документ загружается.

ских энзимов. Активация свободнорадикальных реакций приводит к

окислению липидов мембран и дальнейшему нарушению их функ-

ции.

В 1948 г. была модифицирована предложенная Питерсом и Ван-

Слайком 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 дав-

ления кислорода во вдыхаемом воздухе; б) в результате затруднения

поступления кислорода в кровь через дыхательные пути; в) вследст-

вие расстройства дыхания.

2. Гемическая гипоксия: а) анемическии тип; б) в результате

инактивации гемоглобина (характеризуется уменьшением кислород-

ной емкости крови).

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

форма.

4. Тканевая гипоксия, при которой нарушаются процессы по-

требления 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 арте-

риальной крови и в тканях включаются компенсаторные механизмы,

направленные на устранение кислородной недостаточности.

К ним относятся дыхательные, сердечно-сосудистые, кровяные

и тканевые реакции, которые устраняют возникшее понижение рО

При максимальном напряжении всех этих механизмов снабже-

ние тканей кислородом может увеличиться в сравнении с нормой в

16—18 раз.

В развитии гипоксии различают две стадии: компенсации и де-

компенсации.

В стадии декомпенсации кислородного голодания развиваются

патологические изменения в важнейших системах и органах, наибо-

лее чувствительных к недостатку кислорода.

Таблица 5

Клинико-патогенетическая классификация гипоксических состояний при острых отравлениях

Механизм

гипоксии

Клин.

примеры

Клинические формы артериальной гипоксии

Гемическая

гипоксия

Циркуляторная

(застойная) ги-

поксия

Гистотоксиче-

ская (тканевая)

гипоксия

Неврогенная

Аспирационно-

обтурационная

Легочная

Клинические при-

меры

Угнетение дыхатель-

ного центра при от-

равлении снотворны-

ми, наркотиками;

функциональная миа-

стения при пораже-

нии ФОВ

Бронхоспазм при пораже-

нии ФОВ; отек гортани

при отравлении кислота-

ми, щелочами

Токсический отек

легких; массивная

пневмония

Отравление бензолом,

оксидом углерода, фе-

нилгидразином, уксус-

ной эссенцией

Отравление

«сердечными

ядами»

Отравление

циа-

нидами

Патогенез

Нарушение нервной

регуляции акта дыха-

ния

Нарушение проходимости

дыхательных путей

Патологические

процессы в парен-

химе легких

Образование метгемог-

лобина, карбоксиге-

моглобина, гемолиз

Снижение со-

кратительной

функции мио-

карда

Блокада цито-

хромов

Так, при гипоксической гипоксии нарушение функции цен-

тральной нервной системы представляет непосредственную опас-

ность для жизни человека. Как правило, вслед за изменениями в цен-

тральной нервной системе при острой гипоксии наблюдаются нару-

шения функций сердечно-сосудистой и дыхательной систем.

Изменение метаболизма при гипоксии характеризуется акти-

вацией анаэробного окисления, что приводит к

нарушению кислотно-

основного состояния, повышению содержания недоокисленных про-

дуктов в крови и в моче (ацетоновые тела, молочная и пировиноград-

ная кислоты, аминокислоты н т.д.). Эти изменения наступают в ре-

зультате нарушения углеводного, белкового и жирового обменов.

При интоксикациях наблюдаются практически все типы кис-

лородного голодания, которые могут проявляться в

различных соче-

таниях.

Так, гипоксическая гипоксия возникает при действии инертных

газов, не оказывающих влияния на кровь (метан, азот); как следствие

поражения дыхательных путей кислотами и щелочами, оксидами азо-

та, удушающими ОВ и другими ядовитыми веществами, вызываю-

щими отек легких; при действии ядовитых веществ, вызывающих уг-

нетение функции дыхательного центра (например, хлорированные

углеводороды); при действии ядовитых веществ, вызывающих брон-

хоспазм (например, ФОВ и др.).

Гемическая гипоксия развивается как при уменьшении коли-

чества гемоглобина в результате действия гемолитических ядов (на-

пример, мышьяковистый водород), так и при инактивации гемогло-

бина при отравлении оксидом углерода и метгемоглобинообразовате-

лями.

Циркуляторная гипоксия возникает при действии различных

ядовитых

веществ в результате нарушения сердечно-сосудистой дея-

тельности (токсический шок, коллапс).

Тканевая гипоксия развивается вследствие паралича дыха-

тельной функции клеток при отравлении цианидами, сероводородом

и другими ядами.

Во всех случаях гипоксия сразу же начинает приобретать сме-

шанный характер, так как при общих расстройствах функций организ-

ма страдают и другие звенья внешнего

и внутреннего дыхания.

В случаях интоксикации, протекающих с явлениями гипоксии,

возникает необходимость в проведении рациональной терапии, на-

правленной 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 изме-

рить.

Измерение токсичности означает определение количества ве-

щества, действуя в котором оно вызывает различные формы токси-

ческого 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 кри-

териях вредности оценить количественную степень токсичности и

опасности химических веществ при различных способах их воздейст-

вия на организм. При этом токсичность ОВ определяется как способ

ность оказывать поражающее действие на живой организм.

Выделяют теоретическую и практическую токсикометрию. Тео-

ретическая токсикометрия — область токсикологии, разрабаты-

вающая и совершенствующая методы количественной оценки ток-

сичности химических веществ. Практическая токсикометрия — это

повседневная деятельность токсикологов по определению количе-

ственных характеристик токсичности различных веществ.

Определение количественных характеристик токсичности ве-

щества осуществляется в экспериментах на лабораторных живот-

ных, а затем уточняется (применительно к человеку) в условиях

клиники и/или в ходе популяционных исследований (эпидемиологи-

ческие методы исследования).

Впервые количественно оценивать токсичность веществ в опы-

тах на экспериментальных животных предложил J. W. Trevan в

1927 г.

В процессе токсикометрических исследований определяют ток-

сические дозы, токсические концентрации, токсодозы, действуя в

которых вещества вызывают различные неблагоприятные эффекты

(нарушают работоспособность, вызывают заболевание или смерть и

т.д.).

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, называет-

ся токсической концентрацией (С). Токсическая концентрация вы-

ражается в единицах массы токсиканта на единицу объема среды

(воздуха, воды) — (мг/л, г/м

) 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 пре-

бывания человека в зараженной атмосфере. Расчет величин токсодо-

зы предложен немецким химиком Габером в начале XX в. для оцен-

ки 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/м

. Так, токсодо-

за фосгена по Габеру — 450 мг×мин/м

, т.е. одинаковый эффект сле-

дует ожидать при ингаляции в течение 1 мин вещества в концен-

трации 450 мг/м

и 10 мин — 45 мг/м

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 кон-

центрацией) понимают то количество ОВ, которое вызывает гибель

50% случаев. Эту дозу обозначают как LD

или LCt

(в зависимости

от пути поступления яда в организм). Абсолютно смертельная доза

или концентрация — это минимальные количества ОВ или яда, кото-

рые вызывают гибель в 100% случаев, их обозначают как LD

100

или

LCt

100

;

— непереносимый (выводящий из строя); характеризуется ве-

личиной дозы (концентрации), вызывающей существенное нару-

шение дееспособности (транзиторную токсическую реакцию), в

результате чего личный состав теряет боеспособность (выходит из

строя) — ID (1С);

— пороговый; характеризуется дозой (концентрацией), вызы-

вающей поражение не более чем в 10% случаев или достоверные из-

менения со стороны определенного органа или системы

, выходящие

за пределы физиологических колебаний — Lim D (Lim С), либо PD

(PC).

В промышленной, сельскохозяйственной, коммунальной токси-

кологии при оценке токсичности веществ иногда измеряют дозы и

концентрации, в которых исследуемый агент вызывает самые раз-

ные эффекты (кардиотоксический, гепатотоксический, нефротокси-

ческий, 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.

Таблица 6

Сравнительная токсичность отравляющих веществ

Отравляющие

Вещества

Поражения через органы дыхания

Поражения через кожу

мг/чел

LCt

г × мин/м

ICt

г × мин/м

Зарин 0,10 0,055 1480

Зоман 0,05 0,025 100

V-газы 0,01 0,005 7

Иприт 1,30 0,200 5000

Азотистый иприт 1,00 0,100 1000

Синильная кислота 2,00 0,300 —

Хлорциан 11,00 7,000 —

Фосген 3,20 1,600 —

BZ 110,00 0,110 —

Хлорацетофенон 85,00 0,080 —

Адамсит 30,00 0,030 —

CS 25,00 0,020 —

CR — 0,001 —

В практике токсикологии и гигиены часто используются поня-

тия о предельно допустимых концентрациях (ПДК) токсических ве-

ществ, расчет которых основывается на данных о пороговых реакци-

ях. В методологическом плане пороговая реакция организма пред-

ставляет собой качественные изменения его состояния в результате

нарастания количественных изменений до определенного критиче-

ского предела.

ПДК — это

такая концентрация, при воздействии которой на ор-

ганизм человека периодически или постоянно на протяжении дли-

тельного времени не возникает соматических или психических забо-

леваний либо изменений состояния здоровья, выходящих за пределы

физиологических приспособительных реакций.

Следовательно, химическое вещество, присутствующее в воз-

духе 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 по-

мещениях и на других объектах. При установлении ПДК пороговую

дозу, в зависимости от токсичности агента и цели установления нор-

матива, уменьшают в 2—100 раз. Наряду с ПДК используется поня-

тие ОБУВ — ориентировочный безопасный уровень воздействия хи-

мического вещества.

При одновременном действии на организм нескольких ядов ток-

сический эффект может

быть усилен или ослаблен. В первом случае

говорят о синергизме, во втором — об антагонизме.

В настоящее 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 эф-

фект 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 дей-

ствия (например, хлора и оксидов азота).

Потенцирование обычно отмечается в тех случаях, когда при

комбинированном действии одно вещество тормозит процессы био-

трансформации другого вещества, продукты превращения

которого

менее токсичны, чем исходные соединения. Так, например, антабус,

подавляя активность альдегиддегидрогеназы, потенцирует токсиче-

ское действие этилового спирта, блокируя его биотрансформацию на

стадии образования ацетальдегида.

Под антагонизмом понимают взаимное уменьшение токси-

ческого действия ядов. В этом случае эффект будет меньше суммы

эффектов отдельных веществ, входящих в данную комбинацию. На-

пример,

отмечается антагонизм в действии тиопентала и стрихнина.

Это связано со способностью тиопентала активировать микросомаль-

ные ферменты, обеспечивающие детоксикацию стрихнина.

В естественных условиях возможность возникновения отравле-

ния зависит не только от токсичности, но и от других факторов, объе-

диненных термином «опасность ядовитого (отравляющего) вещества».

К ним относятся зона острого токсического действия вещества, лету-

честь и стойкость химического продукта, его водо- и жирораствори-

мость. 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 дейст-

вия. В отличие от обычных химических унитарных боеприпасов би-

нарные снаряжаются не одним готовым ОВ, полученным в стацио-

нарных заводских установках, а двумя и более (отсюда и термин –

бинарное)

нетоксичными или малотоксичными в отдельности компо-

нентами, разделенными перегородкой или размещенными в двух пла-

стмассовых контейнерах, при разрушении которых содержимое их

внутри корпуса боеприпаса во время полета (доставки) к цели сме-

шивается и вступает между собой в химическую реакцию с образова-

нием практически тех же высокотоксичных ОВ — зарин-2, VX-газы-2

(схема 4).

В результате осуществления программы BGWS в 1977 году на воо-

ружение США поступил 155 миллиметровый гаубичный снаряд (М

687), позже создали 203,2 миллиметровый бинарный гаубичный сна-

ряд (ХМ 736). Сейчас создаются бинарные боеприпасы для всех сис-

тем орудий ствольной и реактивной артиллерии, минометов, ракет

оперативно-тактического назначения, включая крылатые ракеты. Для

авиации создана бомба «Биг-ай» —

с VX-газами-2. Для крупномас-

штабного производства бинарных боеприпасов построен завод воен-

но-химического арсенала Пайн-Блаф (штат Арканзас). 70 тыс. единиц

бинарных боеприпасов (155 миллиметровых артиллерийских снаря-

дов и авиабомб «Биг-ай») — производительность завода в год. Опас-

ность применения бинарной системы состоит в том, что варьируя

компонентами бинарных смесей можно добиться невозможности об

наружения факта применения ОВ; затруднения противохимической

защиты; большой токсичности и новых механизмов действия ОВ; не-

известной клиники поражения; малой эффективности средств профи-

лактики и антидотной терапии.

В развитии любой дисциплины должна быть перспектива. Како-

ва же перспектива развития химического оружия?

1. Введение в состав химического оружия токсинов. Ранее они

входили в состав биологического оружия (БО). Сейчас БО стало си-

нонимом бесчеловечного ведения войны. Абсолютно все поддержи-

вают запрещение БО. Очень удобно вывести из понятия БО токсины,

т.к. они являются химическими соединениями и формально относятся

именно к химическому оружию, но по результатам применения зна-

чительно эффективнее обычных ОВ.

В настоящее время на вооружении армии США имеются два ви-

да токсинов: токсин смертельного действия — ботулотоксин и вре-

менно 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 достаточ-

но длительное время.

1.11. Медико-тактическая характеристика

химических очагов

Применение противником химического оружия приведет к соз-

данию очагов химического поражения (ОХП). Под ОХП понимается

воздушное пространство и территория с находившимися на ней вой-

сками, боевой техникой, транспортом и др. объектами, подвергшими-

ся воздействию химического оружия, в результате которого возникли

или могут возникать поражения людей и животных. Размеры и харак-

тер

очагов химического поражения зависят от физико-химических и

токсических свойств ОВ, средств и способов их применения, метео-

рологических условий, рельефа местности и т.д.

Современные средства нападения позволяют создать очаги не-

больших и крупных размеров на площадях в десятки и сотни квад-

ратных 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: раз-

ведка очагов поражения; аварийно-спасательные и лечебно-

эвакуационные мероприятия; дегазация материальных средств, ме-

стности, дорог и сооружений.