ВОЕННО-МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ С.М. КИРОВА МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ ВОЕННОЙ МЕДИЦИНЫ МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Санкт-Петербург, 2022

УДК 544.23.022 : 614.841] : 615.099 (075.5)

ББК 24.7 +52.84я7

Т 51

Токсикология продуктов горения полимерных материалов: уч. пособие / В.А. Башарин, С.В. Чепур, П.Г. Толкач и соавт. – СПб.: ООО «Издательство «Левша. Санкт-Петербург», 2022. – 104 с. ISBN 978-5-93356-240-5

В учебном пособии приведены данные литературы и результаты собственных экспериментальных исследований по проблеме отравления продуктами горения полимерных материалов. Представлена характеристика основных поражающих факторов пожара. Особое внимание уделено воздействию химического фактора пожара на организм пострадавших. Дана токсикологическая характеристика некоторых продуктов горения хлор-, азот- и фторсодержащих полимеров (монооксид углерода, хлороводород, диоксид азота, цианистый водород, перфторизобутилен). Описаны особенности сочетанного воздействия токсичных продуктов горения полимеров. Обобщены сведения о подходах к проведению этиотропной, патогенетической и симптоматической терапии отравлений продуктами горения. Приведены ситуационные кейс-задачи, посвящённые особенностям диагностики и определения подходов к терапии отравления продуктами горения.

Учебное пособие утверждено решением Ученого совета Военно-медицинской академии имени С.М. Кирова. Предназначено для слушателей факультета повышения квалификации и профессиональной переподготовки и может быть использовано для изучения токсичности продуктов горения полимерных материалов врачами различных специальностей.

Авторский коллектив: д.м.н. профессор В.А. Башарин, д.м.н. профессор С.В. Чепур, к.м.н. П.Г. Толкач, д.м.н. Н.Г. Венгерович, д.м.н. доцент М.А. Юдин, д.б.н. доцент А.С. Никифоров, к.м.н. М.А. Тюнин, к.м.н. Д.А. Халютин, к.б.н. доцент Н.Ф. Маркизова, Ю.В. Димитриев., к.м.н. Завирский А.В.

Рецензент - доктор медицинских наук профессор В.К. Бородавко

© Коллектив авторов, 2022

© Военно-медицинская академия, 2022

© ООО «Издательство «Левша. Санкт-Петербург», макет, 2022

2.3 Сочетанное действие газообразных продуктов горения

При одновременном поступлении в организм большого количества химических соединений, содержащихся в продуктах горения полимерных материалов, наблюдают неоднозначные эффекты сочетанного действия.

Суммирование – наиболее распространённый эффект, при котором конечный результат одновременного действия нескольких токсикантов будет равен сумме эффектов каждого из них. Так, например, при горении поливинилхлорида образуются хлороводород и монооксид углерода, оказывающие суммирующее токсическое действие на организм пострадавших.

Потенцирование или синергизм характеризуется тем, что конечный результат больше арифметической суммы отдельных эффектов. Например, воздействие на пострадавших монооксида углерода и оксидов азота будет обладать потенцирующим действием, вследствие более выраженного нарушения транспорта кислорода кровью.

Антагонизм – это снижение эффекта совместного действия токсикантов по сравнению с предполагаемой суммой отдельных эффектов. Например, при горении азотсодержащих полимеров образуются цианистый водород и оксиды азота (например, N2O2, N2O4, N2O3), сочетанное действие которых будет антагонистическим, за счёт образование метгемоглобина в крови и задержки части циан-иона (CN–) в системном кровотоке (см. раздел 5.3).

В реальных условиях пожара наиболее часто встречают следующие смеси газов, оказывающие токсическое действие на организм человека (Таблица 10).

Важно отметить, что конечный эффект сочетанного действия этих газов определяется их концентрациями. Так, например, увеличение содержание диоксида углерода (2 % во вдыхаемом воздухе) приводит к рефлекторному тахипноэ, что увеличивает количество поглощённого монооксида углерода. А при воздействии высоких концентраций диоксида углерода (2-8 % во вдыхаемом воздухе) токсичность монооксида углерода снижается (антагонистический эффект) вследствие увеличения выделения кислорода из артериальной крови в метаболизирующие ткани на фоне увеличения парциального давления диоксида углерода в крови (эффект Вериго-Бора[15]).

Таблица 10. Характеристика токсического действия продуктов горения полимеров в зависимости от их качественного и количественного состава
Комбинация газообразных веществ Тип взаимодействия

СО + недостаток кислорода (10-15 %)

Суммация

СО + СО2 (1-2 %)

Суммация

СО + СО2 (2-8 %)

Антагонизм

СО + СО2 (2-8 %) + недостаток кислорода (10-15 %)

Суммация

СО (высокие концентрации) + HCl

Суммация

СО (низкие концентрации) + HCl

Антагонизм

СО + СО2 (2-8 %) + HCl

Суммация

СО + HCN

Суммация

HCN + NxOy

Антагонизм

Примечания: СО – монооксид углерода, CO2 – диоксид углерода, HCl – хлороводород, HCN – цианистый водород, NxOy – смесь оксидов азота

В качестве другого примера можно рассмотреть взаимное влияние хлороводорода и монооксида углерода, входящих в состав продуктов горения. Если концентрации обоих токсикантов близки к летальным, то большее значение в токсикогенной фазе интоксикации принадлежит монооксиду углерода. Хлороводород в данных условиях отягощает интоксикацию монооксидом углерода, вызывая более тяжёлые последствия (суммирование эффектов). В тех случаях, когда концентрации хлороводорода не оказывают явного токсического действия, а концентрация монооксида углерода достаточно высокая, раздражающее действие хлороводорода приводит к рефлекторному уменьшению частоты дыхательных движений и дыхательного объёма, что приводит к ограничению поступления монооксида углерода в организм и замедляет развитие интоксикации (антагонистическое действие).

1. Согласно данным МЧС России (https://mchs.gov.ru, дата обращения декабрь 2021 г.)
2. Например, самовоспламенение глицерина при взаимодействии с марганцовокислым калием
3. Якоб-Хендрик Вант-Гофф (1852-1911 гг.) – нидерландский химик, первый лауреат Нобелевской премии по химии (1901 г.)
4. Тление кокса или древесного угля.
5. Материал – смесь веществ из которых изготавливают продукцию, например, двухкомпонентный полиуретан – это материал, состоящий из изоцианата и компонентов гидроксильных групп.
6. Мономеры – низкомолекулярные вещества, из которых получают полимеры. Например, полимер полиэтилен –(СН2–СН2)–n получают из мономера этилена (СН2=СН2).
7. Природные полимеры представлены целлюлозой, полипептидами и др.
8. Гидролиз – реакция расщепление химической связи с присоединением молекулы воды.
9. Радиолиз – разложение химических соединений под действием ионизирующих излучений.
10. В 2016 г. были опубликованы данные о том, что грамотрицательные протеобактерии (Ideonella sakaiensis) способны быстро разлагать полиэтилентерефталат (используют для изготовления пластиковых бутылок).
11. FiO2 – фракция кислорода во вдыхаемом воздухе, FiO2 атмосферного воздуха – 0,21
12. Упругость пара – давление, при котором устанавливается равновесие между жидкостью и паром или между твёрдым телом и газом при данной температуре в замкнутом объёме
13. Липофильность – свойство вещества означающее его химическое сродство к органическим соединениям.
14. Вентиляционно-перфузионное отношение (V/Q) – соотношение минутного объёма вентиляции (V=4 л/мин) к минутному объёму кровообращения (Q=5 л/мин), в норме составляет 0,8.
15. Эффект Вериго-Бора – зависимость степени диссоциации оксигемоглобина от величины парциального давления диоксида углерода в альвеолярном воздухе и в крови, при увеличении которого (парциального давления СО2) сродство кислорода к гемоглобину понижается, при этом облегчается переход кислорода из капилляров в ткани
16. Монооксид углерода – неполная форма окисления углерода, образуется при горении любых углеродсодержащих соединений в условиях дефицита кислорода.
17. Здесь и далее приведены данные для стандартных условий (25 ℃, 760 мм рт.ст. (1 атм)).
18. Давление пара – физический параметр, характеризующий процесс перехода молекул вещества из жидкого состояния в пар, характеризует летучесть вещества; чем больше давление пара, тем выше летучесть вещества.
19. Мгновенноопасная концентрация – величина, которая показывает при какой концентрации кратковременное воздействие вредного вещества может привести к смерти или необратимому ухудшению здоровья (сразу или с задержкой по времени).
20. Софронов Г.А. Качество жизни лиц, перенёсших острые отравления продуктами горения / Вест. Рос. Воен.-Мед Акад. – 2012, 2(38), 6-10.
21. Токсический отёк лёгких – это патологическое состояние, сопровождающееся последовательным выходом компонентов плазмы крови, а в ряде случаев и клеточного инфильтрата, из кровеносных сосудов, плазматическим пропитыванием соединительной ткани, интерстиция и накоплением экссудата, клеточного инфильтрата в альвеолах после местного или системного воздействия химических веществ.
22. Согласно МКБ-10 данное патологическое состояние определяют как химический легочной отёк (острый) (код J68.1 – Легочной отек, вызванный химическими веществами, газами, дымами и парами)
23. Первый закон Фика – количество газа, диффундирующего через полупроницаемую мембрану прямопропорционально градиенту концентрации этого газа по обе стороны мембраны и обратнопропорционально толщине мембраны, через которую происходит диффузия
24. В результате остаются только 2 молекулы АТФ, образовавшиеся в процессе гликолиза
25. Цианрезистентное тканевое дыхание – процессы энергообразования в тканях, происходящие без участия цитохромов
26. Алая окраска кожных покровов и видимых слизистых связана с увеличением содержания кислорода в тканях, вследствие прекращения его использования в процессах тканевого дыхания
27. Pa-vO2 (артерио-венозная разница по кислороду) – интегральный показатель, представляющий разность между парциальным давлением кислорода в артериальной и венозной крови, в норме составляет 60-70 мм рт.ст.
28. Перфторуглеводороды – углеводороды, в которых все атомы водорода замещены на атомы фтора.
29. Температура нагрева посуды с антипригарным фторопластовым (тефлоновым) покрытием в домашних условиях составляет не более 220 °С.
30. В ВС РФ на снабжении находятся изолирующий противогаз ИП-6, в структурах МЧС РФ – ИП-4 и ИП-5.
31. В ВС РФ на снабжении находятся фильтрующие противогазы ПМК, ПМК-1 и ПМК-2, в структурах МЧС РФ – ПФМГ-96, ППФМ-92, ПФСГ-98.
32. Гопкалит – катализатор, на котором СО окисляется кислородом воздуха до СО2.
33. Проведение сеанса нормобарической оксигенации в ВС РФ осуществляют при помощи аппарата искусственной вентиляции лёгких ручного полевого ДП-11.
34. Нейропептиды – малые и средние по размеру пептиды от 2 до 60 аминокислотных остатков, синтезирующиеся преимущественно в структурах ЦНС и периферической нервной системы
35. Средства индивидуальной защиты кожных покровов фильтрующего типа в ВС РФ представлены ОКЗК-М, КЗФО и др.
36. Для достижения наибольшего эффекта необходимо использовать ретинол и α-токоферол в молярном соотношении «витамин А/витамин Е» в диапазоне 0,1-1 (Плужников Н.Н. и др., 2012).
37. При горении азотсодержащих полимеров образуется цианистый водород, пары которого длительное время (до нескольких суток) могут сохраняться на различных поверхностях, в том числе и на одежде пострадавших
38. Применение данных препаратов необходимо осуществлять под контролем пульса и артериального давления