Комбинированное значение отравляющего действия окиси углерода и летучих продуктов горения полимерных материалов при исследовании крови погибших

В условиях современного интенсивного развития техники, промышленности, транспорта, широкого использования в быту печей, каминов оксид углерода становится одним из вредных факторов окружающей среды. Оксид углерода образуется при неполном сгорании углеводородов, дерева, каменного угля и многих других горючих материалов. Оксид углерода (угарный газ) содержится в выхлопных газах автомобилей, в газах, образующихся при неполном сгорании горючих материалов в неисправных печах, на кухнях. Он в больших количествах образуется при пожарах, взрывах. Отмечены случаи отравления угарным газом в плохо вентилируемых жилых помещениях с печным отоплением. Значительные количества оксида углерода образуется во время пожаров при недостаточном притоке кислорода в очаг горения. В связи с этим опасности отравления подвергаются на производстве рабочие многих специальностей, а также лица, оказавшиеся в очаге пожара. Возможны отравления оксидом углерода шоферов при неисправной выхлопной системе двигателя в гаражах.

Оксид углерода (угарный газ) представляет собой газ без цвета и запаха. Смесь оксида углерода с воздухом может быть взрывоопасной. При комнатной температуре взрывоопасны смеси, содержащие от 16 до 73% оксида углерода. Оксид углерода проникает в кровь через дыхательные пути, а затем с гемоглобином крови образует довольно прочное соединение — карбоксигемоглобин. Сродство оксида углерода к гемоглобину в 300 раз больше, чем сродство кислорода к указанному оксиду.

Оксид углерода не только кровяной, но и клеточный яд, оказывающий прямое токсическое действие на тканевые биохимические системы, содержащие железо: миоглобин, цитохромы, цитохромоксидазу и каталазу, пероксидазу. В процессе поступления оксида углерода в кровь наряду с образованием в ней карбоксигемоглобина в мышцах появляется карбоксимиоглобин. На распределение оксида углерода между кровью и мышцами влияют его концентрация во вдыхаемом воздухе и продолжительность контакта с газом.

В целом, в крови лиц, отравленных оксидом углерода, содержится гемоглобин и его соединения, к числу которых относятся: гемоглобин, не связанный с кислородом и оксидом углерода, или так называемый дезоксигемоглобин; оксигемоглобин — гемоглобин, связанный с кислородом, и карбоксигемоглобин — гемоглобин, связанный с оксидом углерода. Кроме того в крови может содержаться некоторое количество метгемоглобина.

Диссоциация карбоксигемоглобина происходит в 3600 раз медленнее диссоциации оксигемоглобина. Это ведет к нарушению транспорта кислорода и развитию кислородной недостаточности — гемической гипоксии. Наряду с образованием карбоксигемоглобина и нарушением транспорта кислорода тормозится диссоциация оксигемоглобина, что усугубляет развитие кислородной недостаточности. При малых концентрациях количество оксида углерода, связанное гемоглобином, прямо пропорционально его содержанию во вдыхаемом воздухе в течение 1–2 часов, а затем уменьшается, пока не наступит равновесие, при котором часть гемоглобина связана с окисью углерода, а остальная — с кислородом. У разных людей это равновесие устанавливается в различное время, зависящее от ряда анатомо-физиологических факторов, таких как скорость дыхания, скорость обменных процессов.

Отравление окисью углерода может протекать в острой и хронической формах. При острой форме возможна резкая потеря сознания и смерть от паралича дыхательного центра. Если при отравлении преобладают симптомы нарушения деятельности сердечно-сосудистой системы с резким падением артериального давления и сопровождающими его анемией головного мозга с обмороком и бледностью кожных покровов, частым аритмичным дыханием, такая форма носит название синкопальной. При постепенном развитии острого отравления начальная стадия проявляется в общей слабости, головокружении, головной боли в лобно-теменной области, пульсирующем шуме в ушах, жажде, жжении лица, беспричинном страхе, общем беспокойстве и мышечной слабости, особенно в нижних конечностях. Наблюдаются затемненное сознание, сонливость, тошнота, рвота. Развитие общей слабости приводит к пассивному состоянию пострадавших. При медленном нарастании интоксикации в начальном периоде у пострадавших может наблюдаться эйфория, проявляющаяся возбуждением, излишней разговорчивостью, нарушением ориентировки в окружающей обстановке, нецелесообразностью поступков с явной опасностью для себя и окружающих. Эти признаки напоминают состояние алкогольного опьянения. Затем наступает стадия моторных нарушений, при которой появляются различные формы мышечного возбуждения: дрожание, тонические и клонические судороги, сопровождающиеся повышением температуры тела до 38–40 градусов. Моторное возбуждение заканчивается потерей сознания и переходом в коматозное состояние, при котором пострадавший полностью обездвижен. В этот период наблюдается непроизвольное отхождение мочи и кала. При попадании человека в атмосферу с высоким содержанием окиси углерода в зоне взрыва или атмосфере пожара наблюдается молниеносная форма отравления. При этой форме мгновенно наступает потеря сознания и смерть от паралича дыхательного центра. После остановки дыхания сердечная деятельность некоторое время сохраняется. В зависимости от условий отравления и индивидуальной чувствительности коматозное состояние может продолжаться до суток. При затянувшейся коме вследствие трофических нарушений развиваются симметричные пролежни и гангрена. У лиц, переживших острое отравление, сохраняются длительное время остаточные явления со стороны наиболее чувствительной к окиси углерода центральной нервной системы в виде паркинсонизма, корсаковского синдрома, различных амнестических расстройств, эпилепсии. Поражается и периферическая нервная система — развиваются невриты и радикулоневриты; им соответствуют нейротрофические симметричные некрозы кожи.

Специфическое действие окиси углерода на сердечно-сосудистую систему выражается в падении артериального давления, прямо пропорциональном концентрации яда в крови, вследствие паралича сосудодвигательного центра и сердечной мышцы, что сопровождается тахикардией, расширением сердца, появлением очаговых изменений в виде инфаркта миокарда, аритмией в силу нарушения внутрисердечной проводимости. Поражаются сосуды мелкого и среднего калибра, что осложняется развитием тромбозов и гангрен. Поражение лимфатических сосудов приводит к развитию отеков. Острое отравление окисью углерода сопровождается изменением периферической крови в виде эритро- и лейкоцитоза.

Поражение органов внутренней секреции — гипофиза, щитовидной железы, сперматогенного эпителия ведет к нарушению обмена веществ, в первую очередь углеводного: увеличивается уровень сахара в крови и развивается глюкозурия, нарушение азотистого обмена выражается в увеличении азота крови вследствие повреждения антитоксической функции печени. Расстройство водно-солевого обмена проявляется накоплением в плазме крови негемоглобинового железа за счет его уменьшения в тканях. Под воздействием окиси углерода в значительной степени снижается активность ферментов.

МАКРОСКОПИЧЕСКАЯ КАРТИНА

При смерти от острой интоксикации с накоплением в организме карбоксигемоглобина кожные покровы и видимые слизистые оболочки трупа приобретают ярко-розовый или малиново-красный оттенок. Такую же окраску имеют и трупные пятна, носящие характер разлитых, обильных, с четкими границами. На коже возможны кровоизлияния медно-красного цвета, пузыри, наполненные соломенно-желтой жидкостью, или отслойки эпидермиса на передней поверхности грудной клетки и нижних конечностях, часто принимаемые за ожоги. Характерно раннее трупное окоченения и более позднее его разрешение. Следует отметить выраженность трупного окоченения, которое фиксирует позу покойного перед смертью. Все внутренние органы и скелетные мышцы имеют розовый оттенок. Сердечная мышца дряблая, полости сердца расширены, содержат алую жидкую кровь. Ткань легких, головного мозга, мягкие мозговые оболочки отечные. Под плеврой, брюшиной, эпикардом — множественные кровоизлияния. Такие же кровоизлияния обнаруживаются во многих органах, в частности, в слизистой оболочке желудка и кишечника. В венах нижних конечностей, реже брыжеечных, обнаруживаются тромбы, распространяющиеся до нижней полой вены.

МИКРОСКОПИЧЕСКАЯ КАРТИНА

Морфологические изменения при отравлении окисью углерода состоят в том, что в органах и тканях возникает дистрофия, не имеющая специфического характера. Окись углерода действует на все системы организма. Наиболее чувствительна к ней нервная система.

В центральной нервной системе микроскопически обнаруживаются незначительные дистрофические изменения в поверхностных клетках коры и подкорковой области, выражающиеся в просветлении протоплазмы. Подобные изменения еще более резко выражены в стволовой части и глубоких слоях коры: резкое полнокровие, стазы, периваскулярный и перицеллюлярный отек, появление в капиллярах резко расширенных и спазмированных участков, свидетельствующих о падении со- сздистого тонуса; в мелких сосудах — коагуляция белков плазмы с образованием гиалиновых тромбов. У умерших на 2–5 день после отравления дистрофические изменения в клетках коры, подкорковых узлов и ствола выражены еще сильнее и характеризуют гибель части клеток: более распространены и тяжелы сосудистые расстройства в виде гиалиновых тромбов и кольцевых кровоизлияний в подкорковых узлах, продолговатом мозге, симметрично располагающихся в гипоталамической области. У умерших через 1–3 недели после отравления, помимо изменений в сосудах и нервных клетках, обнаруживаются симметричные фокусы размягчения в чечевичном теле, бледном шаре, аммоновом роге, реже в коре и спинном мозге. Появляются фокусы колликвационного некроза, по периферии которого располагаются глиозные клетки, содержащие гемосидерин и липоидные включения. При благоприятном исходе на месте мелких участков размягчения образуются глиозные рубцы в виде розеток, а на месте крупных — кисты.

При остром отравлении поражается и периферическая нервная система — развиваются невриты и радикулоневриты. Им соответствуют нейротрофические симметричные некрозы кожи.

В сердце появляются очаговые периваскулярные кровоизлияния, располагающиеся преимущественно в стенке левого желудочка и сосочковых мышцах, межуточный отек и дистрофия мышечных волокон, очаговая фрагментация, исчезновение поперечной исчерченности фибрилл. При смерти пострадавшего в более поздние сроки отравления отмечаются множественные очаги некроза в миокарде и реактивной инфильтрации из лимфоцитов, лейкоцитов и плазматических клеток.

В легочной ткани выявляются резкая гиперемия и отек, эмфизематозное расширение альвеол и периваскулярные кровоизлияния, ателектазы, десквамация эпителия бронхов. При смерти в более поздние сроки в просветах альвеол и бронхов обнаруживается фиброзно-гнойный экссудат или некротические массы, в перибронхиальных пространствах — полиморфно-ядерные лейкоциты, лимфоциты и эозинофилы.

В печени выявляются явления отека и лимфостаза, расширение межуточных пространств, в клетках — все виды дистрофии. Развиваются мелкоочаговые некрозы, лимфоидная инфильтрация по ходу сосудов.

В почках — гиперемия, лимфостаз, экссудативные и пролифера- тивные изменения клубочков, зернистая дистрофия и некроз клеток эпителия извитых канальцев. Возникают очаговые дистрофические и некробиотические изменения извитых канальцев; просветы прямых канальцев заполнены зернистыми и гиалиновыми цилиндрами.

Строгого соответствия между содержанием карбоксигемоглобина в крови и степенью интоксикации не наблюдается, поэтому судить о тяжести отравления по его содержанию в крови можно лишь ориентировочно. Различные коэффициенты токсичности окиси углерода условны и не учитывают индивидуальной чувствительности к ней организма, кислородной емкости крови, физической и эмоциональной нагрузки и некоторых объективных факторов — температуры и влажности воздуха в момент отравления, величины атмосферного давления. В литературе имеются противоречивые сведения о чувствительности детей к окиси углерода, в частности, некоторыми авторами у детей отмечены функциональная неравнозначность эритроцитов и изменение концентрации карбоксигемоглобина в крови в зависимости от времени суток.

Оксид углерода выводится из организма через дыхательные пути. Скорость выведения колеблется от 3 до 7 часов. Кроме дыхательных путей, оксид углерода выводится через кожу и с мочой в виде комплексных соединений с железом.

Наиболее надежными диагностическими признаками отравления оксидом углерода являются результаты судебно-химического исследования — обнаружение карбоксигемоглобина и количественное определение его в крови в концентрации более 10%, что в настоящее время считается верхней границей нормы. Физиологическая норма содержания карбоксигемоглобина в крови составляет от 1,5 до 3,1%. При острых отравлениях уровень его в крови может доходить до 50—80 и даже 100%. Возможно обнаружение в крови пострадавших и меньших количеств карбоксигемоглобина, так как у ослабленных лиц, больных и находящихся в состоянии алкогольного опьянения смерть наступает при более низких концентрациях.

Таблица 1.

Зависимость состояния человека от концентрации карбоксигемоглобина в крови

Таблица 2.

Зависимость симптомов отравления от количества карбоксигемоглобина в крови

Нагревание крови до 80–90°С приводит к коагуляции белка, и кровь превращается в густую пастообразную массу, в результате чего провести количественное определение карбоксигемеглобина в крови, взятой из обгоревших трупов, становится затруднительным.

В настоящее время анализ крови в случае подозрения на отравление окисью углерода ограничивается определением карбоксигемоглобина и обнаружением оксида углерода. Причина этого заключается в укоренившемся мнении о том, что оксид углерода едва ли не единственный определяет токсичность продуктов горения неметаллических материалов. Вместе с тем при горении полимеров можно обнаружить более 140 веществ, многие из которых относятся к 1-му и 2-му классам токсичности, а содержание в крови карбоксигемоглобина не может служить надежным критерием состояния потерпевшего. Статистика свидетельствует о том, что от ожогов умирают лишь 18% людей, пострадавших на пожаре, а 82% погибают в результате отравления токсичными газами, а также от совместного воздействия нескольких факторов, включая яды и высокую температуру. Угроза отравления при пожарах возрастает с расширением номенклатуры и масштабов применения синтетических материалов. Смеси летучих веществ, выделяющихся при горении полимеров, сложны по химическому составу, неоднородны по агрегатному состоянию и направленности физиологического эффекта. В составе газов обнаруживаются вещества с различной биологической активностью, в том числе и чрезвычайно токсичные, действие которых усугубляется повышенной температурой, задымленностью помещения и пониженным содержанием кислорода.

Пламенное горение пенополиуретана ПР-292 и ППУ-ЗС сопровождается выходом синильной кислоты и выделением акрилонитрила. Полимерные эфиры акриловой кислоты применяются в качестве пластических масс. В процессе горения нетканного пластика КН-1 при наличии небольшой концентрации карбоксигемоглобина (до 27%) обнаруживаются высокие концентрации акрилонитрила и метгемоглобина. Решающая роль в наступлении смерти принадлежит акрилонитрилу высокое содержание которого имеет танатогенетическое и диагностическое значение. Ведущими по токсичности компонентами продуктов горения полиамидного материала П-53-П являются цианистый водород, двуокись азота, альдегиды, акрилонитрил и, наконец, оксид углерода. Оксид углерода в обнаруженной газовой смеси не имеет главенствующего значения с точки зрения токсикологии. Об этом также свидетельствуют результаты исследования образования токсикантов в воздухе при горении другого полиамидного материала марки СТБО. При сжигании 500 г материала максимальная концентрация цианистого водорода была обнаружена на 2–3 минуте от момента поджигания, окислов азота — на 7 минуте, а оксида углерода только на 12–13 минуте.

Нитрилы относятся к классу чрезвычайно опасных веществ и способны вызвать острые ингаляционные отравления. Токсическое действие может быть обусловлено как воздействием цианистой группы, образующейся после гидролизата нитрилов в организме, так и химической активностью целой молекулы.

Для судебно-химического исследования во время вскрытия необходимо брать 10 мл крови во флакон (под пробку) из глубоких крупных сосудов. Флакон с кровью не должен содержать пузырька воздуха.

Предлагается методика определения акрилонитрила и ацетонитрила в крови, разработанная кафедрой судебной медицины 1 Санкт-Петербургского медицинского института.

Кровь в количестве 5 мл помещали во флакон вместимостью 10 мл, который плотно закрывали резиновой пробкой и фиксировали в металлическом флаконе с плотно привинчивающейся крышкой. Подготовленный объект помещали в термостат при температуре 30°С и выдерживали в течение 60 минут. При помощи шприца из флакона отбирали 1 мл парогазовой фазы и вводили через испаритель в хроматографическую колонку. Идентификацию акрилонитрила и ацетонитрила осуществляли путем измерения времени их удерживания, для установления которого использовали искусственную смесь разделяемых веществ. Условия анализа, позволяющие дифференцированно идентифицировать исследуемые нитрилы при их совместном присутствии в крови: хроматограф «Цвет-104» с пламенно-ионизационным детектором, газ-носитель — азот, скорость движения газа-носителя 36 мл/мин, скорость движения воздуха — 300 мл/мин, температура термостата колонки — 60°С, жидкая фаза 5% Reoplex — 400 на носителе инертоне AW с зернением 0,2–0,25 мм, температура испарителя — 120°С. Время выхода компонентов составляло соответственно 415 (акрилонитрила) и 490 (ацетонитрила) секунд.

При приобретении необходимой аппаратуры предлагаемый метод будет внедрен в работу, что позволит проводить качественное определение нитрила акриловой кислоты и ацетонитрила в крови, существенно расширит диапазон судебно-токсикологических исследований.

Выводы:

1. В направлении на судебно-химическое исследование необходимо более подробно излагать обстоятельства смерти. Эксперт вправе в процессе осмотра места происшествия уточнить и предложить внести в протокол данные о характере загорания с перечнем сгоревших предметов и материалов, из которых они сделаны.
2. В связи с применением полимеров газовая среда пожаров претерпевает значительные изменения, которые выражаются в уменьшении количества оксида углерода и появлении синильной кислоты и нитрилов в количествах, способных приводить к тяжелым интоксикациям.
3. При воздействии на людей газовой фазы среды пожаров наиболее часто наблюдаются комбинированные отравления, в генезе которых оксид углерода не всегда играет ведущую роль. Поэтому при диагностике смерти в условиях пожара правомочно будет употреблять формулировку «Отравление угарными газами».