Классификация токсичных веществ
Физические характеристики
1. Способность к рассеиванию – совокупность свойств токсичного вещества, определяющая интенсивность создаваемых им токсических нагрузок. Максимальная способность к рассеиванию у сжиженных газов, например, хлора, аммиака. Высоколетучие токсические жидкости тоже опасны, но менее чем сжиженные газы вследствие их достаточно высокой скорости испарения, особенно при ветре. Низколетучие жидкости и твердые вещества не обладают способностью к рассеиванию (только под действием внешних сил, например, взрывов).
2. Стойкость. Боевые отравляющие вещества делят на стойкие и нестойкие (со средней и низкой летучестью, например, иприт).Стойкость зависит от атмосферных условий и вида местности. Например, летом стойкость иприта – дни, зимой – часы, а для хлора – минуты или часы. Для промышленных веществ такое разграничение провести сложнее, т.к. при многократных разлитиях например, хлора или аммиака часть жидкости (около15%) мгновенно испаряется (формируя так называемое первичное облако). Скорость испарения основной массы оставшейся жидкости при разлитии зависит от интенсивности подвода тепла и иногда время испарения достигает нескольких дней (вторичное облако). Твердое вещество диоксин обладает чрезвычайно большой стойкостью – его период полураспада в почве – нескольких лет.
Насколько быстро может быть проведена дегазация местности, на которую попал токсичный агент (жидкость или твердое вещество)? Некоторые вещества нейтрализуются легко, например, иприт гипохлоритами (отбеливатели, есть у каждой хозяйки). Для диоксина до сих пор не найден удовлетворительный способ дегазации. В общем, наименьшей стойкостью при выбросе обладают «плавучие» (более легкие, чем воздух) токсичные химически стабильные газы, например, угарный газ и циановодород. Затем в этом ряду идут сжиженные газы с высокой плавучестью, например, аммиак. За ним сжиженные газы с большей плотностью, чем у воздуха (хлор); высоколетучие жидкости (метилизоцианат); низколетучие жидкости (ипирит) и, наконец, твердые вещества, например, диоксин.
Биологические характеристики токсичных веществ
1. Вид воздействия на человека.Классификации по этому признаку для промышленных веществ нет, для боевых отравляющих веществ есть несколько. Одним из возможных подходов является классификация промышленных веществ на основе преимущественного синдрома, складывающегося при острой интоксикации:
– с преимущественно удушающим действием:
а) с выраженным прижигающим действием (хлор);
б) со слабым прижигающим действием (фосген, хлорид серы)
– с преимущественно общеядовитым действием (циановодород, моноксид углерода);
– с преимущественно удушающим и общеядовитым действием:
а) с выраженным прижигающим действием (акрилонитрил);
б) со слабым прижигающим действием (оксиды азота, диоксид серы, сероводород);
– вещества, действующие на генерацию, проведение и передачу нервного импульса, или нейротропные яды (сероуглерод, фосфорорганические соединения).
Классификация боевых веществ:
1. Вещества, поражающие легкие (хлор, фосген, хлорпикрин).
2. Вещества, оказывающие кожно-нарывное действие (иприт, его еще называют горчичный газ).
3. Вещества, раздражающие органы чувств (дифенилхлорарсин, слезоточивые газы).
4. Вещества раздражающие кожные покровы и слизистые (лакриматоры, бромбензилцианид).
5. Вещества, действующие на кровь (моноксид углерода, синильная кислота).
6. Психотропные (BZ).
7. Нервно-паралитические газы (табун, зарин, зоман).
Психотропные вещества не относятся к основным химическим опасностям, так как они не приводят к летальным исходам.
2. Степень токсичности,то есть классификация по тяжести воздействия на организм человека. Международной классификации по степени токсичности нет. В России используется следующая классификация (таблица 1).
Таблица 1 – Классификация СДЯВ по тяжести воздействия
| Характеристика ядов | LC50, мг/л | LD50,мг/кг |
| Чрезвычайнотоксичные | менее1 | менее1 |
| Высокотоксичные | 1 – 5 | 1 – 50 |
| Сильнотоксичные | 6 – 20 | 51 – 500 |
| Умереннотоксичные | 21 – 80 | 501 – 5000 |
| Малотоксичные | 81 – 160 | 5001 – 15000 |
| Практически нетоксичные | выше 160 | выше 160 |
LC50 – летательная доза, при которой погибает 50% особей, участвующих в эксперименте при пероральном отравлении (через желудочно – кишечный тракт);
LD50 – летальная доза, при которой погибает 50% особей, участвующих в эксперименте при ингаляции (вдыхании).
3. Соотношение числа пострадавших и погибших при авариях с выбросом токсичных веществ.Токсичные вещества различаются по степени вреда для человека. Во время первой мировой войны для одного боя отношение числа раненых к погибшим было 3:1, а при газовых атаках отношение раненых к погибшим было 13:1, то есть при использовании отравляющих веществ соотношение выше, чем при применении обычного огнестрельного оружия. Для разных веществ это соотношение различное: в случае иприта оно выше, чем при использовании хлора.
4. Долгосрочные последствия (отложенные эффекты).Некоторые вещества обладают долгосрочными последствиями. Например, диоксин оказывает влияние на будущее потомство.
Основываясь на приведенной классификации, можно расположить токсичные вещества по тяжести воздействия, используя балльную систему. Например, максимальное количество баллов для оценки токсичности равно 8, промышленное значение 4, остальные факторы по 2 балла. Результаты приведены в таблице 2.
Таблица 2 – Классификация токсичных веществ
| Признак | Хлор | Аммиак | Иприт | Диоксин |
| Способность к рассеиванию | ||||
| Стойкость | ||||
| Промышленное значение | ||||
| Степень токсичности | ||||
| Отношение числа пострадавших к числу погибших | ||||
| Отложенные эффекты | ||||
| Способ попадания в организм* | ||||
| Итого: |
* – предполагается, что при ингаляционном отравлении смерть наступает до момента, когда возможно оказание медицинской помощи.
Из таблицы 2 видно, что в плане промышленных опасностей диоксин лишь немногим опаснее хлора.
Рассмотрим наиболее распространенные СДЯВ, их особенности и поражающие свойства.
Аммиак (NH3)
При нормальных условиях бесцветный газ с характерным резким запахом («нашатырного спирта»), почти в два раза легче воздуха. При выходе в атмосферу дымит. При обычном давлении затвердевает при температуре – 780С и сжижается при – 340С. С воздухом образует взрывоопасные смеси в пределах 15 – 28 объемных процентов.
Растворимость его в воде больше чем, у всех других газов: один объем воды поглощает при 200С около 700 объемов аммиака, 10% - й раствор аммиака поступает в продажу под названием «нашатырный спирт». Он находит применение в медицине и в домашнем хозяйстве (при стирке белья, выведение пятен и т.д.). 18 – 20% - й раствор называется аммиачной водой и используется как удобрение.
Жидкий аммиак – хороший растворитель большинства органических и неорганических соединений.
Мировое производство аммиака ежегодно составляет около 90 млн.т. Его используют при получении азотной кислоты, азотосодержащих солей, соды, мочевины, синильной кислоты, удобрений, диазотипных светокопировальных материалов. Жидкий аммиак широко применяется в качестве рабочего вещества (хладагента) в холодильных машинах и установках.
Перевозится в сжиженном состоянии под давлением. Если же его содержание в воздухе достигает 500 мг/м3, он опасен для вдыхания (возможен смертельный исход). LD50 = 21 мг/кг массы.
Вызывает поражение дыхательных путей. Признаки: насморк, кашель, затрудненное дыхание, удушье, учащается сердцебиение, нарастает частота пульса. Пары сильно раздражают слизистые оболочки и кожные покровы, вызывает жжение, покраснение и зуд кожи, резь в глазах, слезотечение. При соприкосновении жидкого аммиака и его растворов с кожей возникает обморожение, жжение, возможен ожог с пузырями, изъязвления.
Если поражение аммиаком все же произошло, следует немедленно вынести пострадавшего на свежий воздух. Транспортировать надо в лежачем положении. Необходимо обеспечить тепло и покой, дать увлажненный кислород. При отеке легких искусственное дыхание делать нельзя. В качестве лекарственного препарата надо использовать сульфат атропина, кожные покровы, рот, нос обильно промыть водой. В глаза закапать 2-3 капли 30% раствора альбуцида, в нос – оливковое масло.
Наличие и концентрацию этого газа в воздухе позволяет определить универсальный газоанализатор УГ – 2.
В случае аварии необходимо опасную зону изолировать, удалить людей и не допускать никого без средств защиты органов дыхания и кожи. Около зоны следует находиться с наветренной стороны. Место разлива нейтрализуют слабым раствором кислоты, промывают большим количеством воды. Если произошла утечка газообразного аммиака, то с помощью поливомоечных машин, авторазливочных станций, пожарных машин распыляют воду, чтобы поглотить пары.
Хлор (Cl2)
При нормальных условиях газ желто – зеленого цвета с резким раздражающим запахом. При обычном давлении затвердевает при –1010С и сжижается при –340С. Тяжелее воздуха примерно в 2,5 раза. Вследствие этого стелется по земле, скапливается в низинах, подвалах, колодцах, тоннелях.
Ежегодное потребление хлора в мире достигает 40 млн.т.
Используется он в производстве хлорорганических соединений (винил хлорида, хлоропренового каучука, дихлорэтана, хлорбензола и др.). В большинстве случаев применяется для отбеливания тканей и бумажной массы, обеззараживания питьевой воды, как дезинфицирующее средство и в различных других отраслях промышленности.
Хранят и перевозят его в стальных баллонах и железнодорожных цистернах под давлением. При выходе в атмосферу дымит, заражает водоемы.
В первую мировую войну применялся в качестве отравляющего вещества удушающего действия. Поражает легкие, раздражает слизистые и кожу. В легких вызывает обильное выделение жидкости, которая изымается в этом случае из круга кровообращения, что приводит к загущению крови, а человек буквально «тонет» в жидкости, заполняющей легкие.
Первые признаки отравления – резкая загрудинная боль, резь в глазах, слезоотделение, сухой кашель, рвота, нарушение координации, одышка. Соприкосновение с парами хлора вызывает ожоги слизистой оболочки дыхательных путей, глаз, кожи.
Воздействие в течение 30 – 60 мин. при концентрации 100 – 200 мг/м3 опасно для жизни. LD50= 3,5 мг/кг массы.
Если все - таки произошло поражение хлором, пострадавшего немедленно выносят на свежий воздух, тепло укрывают и дают дышать парами нашатырного спирта или воды. Кожные покровы, рот и нос обильно промыть 2% раствором питьевой соды.
Наличие хлора в воздухе можно определить с помощью ВПХР (войсковой прибор химической разведки), используя индикаторные трубки, обозначенные тремя зелеными кольцами, или УГ – 2 (универсальный газоанализатор).
При интенсивной утечке хлора используют распыленный раствор кальцинированной соды или воду, чтобы осадить глаз. Место разлива заливают аммиачной водой, известковым молоком, раствором кальцинированной соды или каустика с концентрацией 60 – 80% и более (примерный расход – 2л раствора на 1 кг хлора).
Ртуть (Hg)
Жидкий тяжелый металл, очень опасен при попадании внутрь организма. Пары при вдыхании высокотоксичные, вызывают тяжелые поражения. При разливе в помещении необходимо открыть окна, исключить распространение паров в другие помещения. Необходимо собрать разлившуюся ртуть с помощью кисточки из медной (латунной) проволоки или обыкновенной медицинской «грушей» (нельзя для этой цели использовать пылесос). Все собранные шарики ртути поместить в стеклянную емкость и отвезти на санэпидемстанцию. Зараженную ртутью поверхность обработать одним из водных растворов: 20 – процентным раствором хлористого железа или 0,2 – процентным раствором перманганата калия, подкисленным соляной кислотой. Через 24 часа обработанную поверхность следует промыть мыльным раствором.
Личная безопасность: сменить одежду, прополоскать рот 0,25 процентным раствором перманганата калия («марганцовка»), принять душ, почистить зубы.
При больших разливах ртути следует быстро покинуть помещение и вызвать специалистов.
Кислород (О2)
Бесцветный газ, без запаха и вкуса. В 1,4 раза тяжелее воздуха, поэтомулегко заполняет приямки, колодцы. Химически высокоактивен, соединяется с большинством элементов. С горючими газами образует взрывчатые смеси. Жидкий кислород с пористыми горючими органическими веществами дает взрывчатые вещества «оксиликтивы». Масла в атмосфере с повышенным содержанием кислорода самовозгораются. Содержание кислорода в воздухе 21%. Предельное, неопасное для здоровья человека содержание кислорода в воздухе – 19%. Опасны как недостаток кислорода, так и его повышенное содержание в воздухе. Когда воздух обеднен кислородом, то наступает состояние асфиксии, т.е. удушение вызываемое прекращением подачи воздуха в легкие. Это может происходить под действием жидкости, сыпучих веществ, замены воздуха другими газами, при пожаре и т.д. Летальный исход более вероятен в замкнутом объеме. Признаки кислородной недостаточности приведены в таблице 3.
Таблица 3 – Зависимость самочувствия от содержания кислорода в воздухе
| Количество О2, % об. | Симптомы в спокойном состоянии |
| 12 – 14 | Глубокое дыхание, учащенный пульс, слабая координация движений. |
| 10 – 12 | Тяжелое, затрудненное дыхание (дыхание Гайна-Стокса), головокружение, слабая ориентировка, посинение губ. |
| 8 – 10 | Обморок, рвота, потеря сознания, лицо приобретает землистый оттенок. |
| 6 –8 | При экспозиции 8 мин. 100% животных погибает, при 6 мин. – 50%; 4 – 5 мин. все приходят в себя после лечения. |
| В течение 40с развивается кома, прекращается дыхание, смерть. |
Повышенное содержание кислорода (сжиженный кислород используется в металлургии). В больших концентрациях кислород может рассматриваться как токсичное вещество (токсичность проявляется при коротких экспозициях при давлении 0,3 МПа и выше или при длительных воздействиях при пониженных давлениях).
Пороговая повышенная концентрация кислорода во вдыхаемом воздухе и нормальном давлении составляет в пределах 25 – 40%. При большем содержании рано проявляются нарушения зрения (сужение полей зрения, расширение зрачков), учащается пульс, наступают спазмы периферических сосудов, повышается кровяное давление, наступает бледность, головокружение, оцепенение.
При попадании человека в атмосферу чистого кислорода или с содержанием 60% кислорода в окружающей среде происходит окисление жира на коже с последующим возгоранием. Загорание может быть вызвано и тепловым воздействием (например: тепловые лучи от папиросы с близкого расстояния, искра от трения синтетической одежды о тело человека, зажженная спичка без непосредственного касания огня к одежде, искра от расчески). Кислород активно насыщает шерстяную одежду, волосы и долго в них задерживается.
При повышенном содержании кислорода в атмосфере возможны следующие эффекты:
– увеличивается скорость горения;
– материалы в обычных условиях малогорючие, сильно горят при избытке кислорода;
– затрудняется тушение пламени.
Эффективным способом тушения одежды на человеке в такой ситуации является лишь распыление воды по всей поверхности тела. Задержка более 20 с приводит к летальному исходу.
Меры предосторожности:
При необходимости работать в колодцах, приямках, емкостях, подвальных помещениях, где имеется опасность появления и заполнения кислородом – провентилировать помещение, приямки, колодцы, включив вентиляцию или добиваясь движения воздуха перемещением предметов. Огонь не применять, не курить и не ударять друг о друга металлические предметы, следить за своим самочувствием.
При необходимости или опасных ситуациях применять средства индивидуальной защиты (изолирующий противогаз, фильтрующий противогаз, защитный костюм).
Неотложная терапия:
Вывести на свежий воздух. Обеспечить тепло, покой. При затрудненном дыхании дать кислород с карбогеном. Дать капли валерианы, пустырника. При потере сознания – госпитализация.
Азот (N2)
Бесцветный газ, без запаха, несколько легче воздуха. В воздухе азота содержится 78%. Химически инертен. Действие азота на человека проявляется только при резком снижении содержания кислорода в воздухе.
В среде с повышенным содержанием азота проявляется ослабление умственной деятельности, смешливость и болтливость, замедляется реакция на зрительные, обонятельные раздражения, на прикосновения. При большом содержании азота в окружающей среде появляется головокружение, цветные круги перед глазами, помутнение сознания, расстройство координации движений. В атмосфере чистого азота головокружение, помутнение сознания наступает после первого вдоха. Человек падает в обморок. Дыхание прекращается. Сердце при этом продолжает работать. Если человека вынести на свежий воздух, он быстро приходит в себя. Все действия азота на организм быстро проходят, болезненные явления исчезают. Все оксиды азота и его химические соединения ядовиты.
Меры предосторожности.
При работе с жидким азотом применять защитные перчатки, очки. Обязательна вентиляция помещений. В местах, где применяется чистый газообразный азот или проходят газопроводы азота, необходимо перед началом работы проветривать, вентилировать помещения. Емкости, в которых может быть азот, вентилировать принудительно, устанавливая переносные вентиляторы. Входить в эти помещения или емкости после проветривания, строго следя за своим самочувствием. При работе с жидким азотом применять изолирующий противогаз и защитный костюм. Для спасения людей из атмосферы азота входить в помещение только в защитных изолирующих аппаратах. Пострадавших необходимо как можно скорее вынести на свежий воздух.
Оксиды азота (NхOy)
Их пять: NO, NO2, N2O3, N2O4 , N2O5.
Общий характер действия зависит от состава оксида, чаще заключается в образовании на слизистых азотной HNO3 и азотистой HNO2 кислот и, как следствие, происходит отек легких и сложные рефлекторные расстройства. В крови образуются нитриты. Последние приводят к снижению кровяного давления, а в крови – к превращению оксигемоглобина в метгемоглобин. ПДК (в расчете на NO2) = 5 мг/м3 (в США – 9 мг/м3).
Острое отравление: сначала кашель, иногда головная боль, рвота, невозможность сделать глубокий вдох. На свежем воздухе это быстро проходит, пострадавший может чувствовать себя удовлетворительно, но часто через некоторое время (2 – 12 часов) развивается чувство страха и сильной слабости, нарастающий кашель, озноб, поднимается температура, учащенное сердцебиение, тошнота, рвота, сильная жажда. Иногда нервное возбуждение, судороги. Сознание обычно сохраняется. Примерно в 58% случаев смерть наступает в течение суток после отравления и только в 8% - через трое суток. Последствия тяжелее, если пострадавший страдал заболеваниями сердца или легких.
Однократное отравление приводит к следующим последствиям: долго сохраняются хрипы в легких, боли в боку, кашель, одышка, синюшность лица. Повторные отравления могут вызывать воспаление легких, нарушение сердечной деятельности, склероз сердца, паралич глазных мышц, заболевание почек, сильное исхудание.
Хроническое отравление вызывает хронические заболевания верхних дыхательных путей, бронхиты, разрушение зубов, расстройства обмена веществ, нервные расстройства, снижение давления.
Неотложная терапия: вынести на свежий воздух (недопустимо, чтобы пострадавший сам шел дальше при удовлетворительном самочувствии!). Максимальный покой, предотвращение охлаждения, быстрое вдыхание кислорода. Рекомендуются также содовые ингаляции, горячее молоко с содой или щелочной минеральной водой.
Специфическое действие оксидов:
N2O (веселящий газ) – обладает приятным запахом, сладковатым вкусом, в смеси с кислородом действует как слабый наркотик. При высоких концентрациях вызывает удушье из-за вытеснения кислорода.
NO (оксид азота) –бесцветный газ, является кровяным ядом, т.к. переводит оксигемоглобин в метгемоглобин. Действует на центральную нервную систему.
NO2 (диоксид азота) - бурый газ с удушающим запахом, раздражает дыхательные пути.
N2O5 (азотный ангидрид) – бесцветные кристаллы, возгораются при
32,3 ˚С. Раздражают дыхательные пути.
Сернистый ангидрид, диоксид серы (SO2)
Это бесцветный газ с резким запахом, тяжелее воздуха.
Общий характер действия: раздражает дыхательные пути, вызывая спазм бронхов. При туманах и повышенной влажности эффект сильнее, т.к. образуется сернистая H2SO3 и серная H2SO4 кислоты. При неблагоприятных метеоусловиях могут быть массовые отравления. Сернистый ангидрид (сернистый газ) нарушает углеводный и белковый обмен, угнетает окислительные процессы в головном мозге, печени, селезенке, мышцах, снижает содержание витаминов В2 и С, вызывает изменение в эндокринных органах, костной ткани. Токсичность резко возрастает при одновременном действии сернистого ангидрида и угарного газа.
Острое отравление: порог восприятия 3 мг/м3, раздражение глаз вызывает концентрация 50 мг/м3, раздражение в горле – 20 мг/ м3, кашель – 50 мг/ м3; концентрацию 120 мг/ м3 можно выдержать 3 мин; 300 мг/ м3 – лишь 1 мин.
Признаками отравления являются рвота, речь и глотание затруднены, одышка, расстройство сознания. Смерть наступает от удушья вследствие спазма голосовой щели, внезапной остановки кровообращения в легких или шока. Смерть наступает или через несколько часов от отека легких, или через 20 дней – 10 месяцев от заболевания органов дыхания.
Хроническое отравление: ухудшается обоняние, понижается вкусовое восприятие, хронические заболевания дыхательных путей с астмоподобными приступами. Реже наблюдаются желудочно-кишечные расстройства, конъюктивиты, разрушаются зубы. Происходит изменение состава крови, обостряются заболевания печени, желудка, увеличивается частота ОРЗ.
Неотложная терапия: вынести пострадавшего на свежий воздух, ингаляции кислорода. Промыть глаза, нос водой, горло прополоскать 2-процентным раствором соды.