1.5.3.6 Метаболічні отрути.

До метаболічних отрут відносяться токсичні сполуки, котрі потрапляють до організму людини і призводять до зміни метаболізму речовин в організмі. Метаболізм — це процес обміну речовин, енергії та інформації в живих організмах. Отруєння даними речовинами характеризується відсутністю реакції на отруту. Ураження організму розвивається, як правило, поступово і в важких випадках закінчується смертю на протязі декількох діб. Токсичність ускладнюється ще й тим, що в процесі порушеного метаболізму утворюються метанол, формальдегід, мурашина кислота – речовини, що порушують енергетичний обмін в клітинах тканин.

В патологічний процес ураження цими речовинами залучаються багато органів, але головними є порушення з сторони центральної нервової системи, паренхіматозних органів і іноді системи крові. Метоболічні отрути можуть діяти безпосередньо, або опосередковано. Безпосередньо – взаємодіють з біосубстрактами обмінних процесів. Опосередковано - при взаємодії утворюють токсичний агент (комплексну сполуку), яка діє на біосубстракти.

В основі механізму дії лежить дві властивості цих отрут: алкілювання біосубстратів та висока вільнорадикальна активність. Більшість представників групи проявляють наркотичні властивості.

До яскравих представників цієї групи можна віднести наступні сполуки: етан-пропан оксиди, хлоро-, бромометан, диметилсульфат та інші.

Етан оксид (оксиран за ІЮПАК), оксид етилену С2Н2О – за звичайних умов є безбарвним газом з солодкуватим смаком, температурі нижче 10,7 0С скраплюється у безбарвну, досить рухому рідину. Етан оксид розчинний у воді та в багатьох органічних розчинниках, тому при потраплянні до навколишнього середовища буде забруднювати його.

Термічно стійкий, але при температурі вище 570 0С розкладається з виділенням теплоти (реакція розкладу є екзотермічною). Зазвичай при нагріванні утворюється фосген, насичені та ненасичені вуглеводні.

Етан оксид – реакційно здатна сполука, що взаємодіє з спиртами, карбоновими кислотами, амоніаком, гідрогенгалогенідами, тощо. Всі ці реакції відбуваються за рахунок розкриття циклу з приєднанням реагентів.

При тривалому зберігання проявляє здатність полімеризуватися. Для цього його стабілізують пропеном.

Пожежо-, вибухонебезпечність. Етан оксид є легкозаймистою речовиною ІІ розряду з температурою спалаху парів + 18 0С. Температура самозаймання становить 430 0С. З повітрям утворюються вибухонебезпечні суміші. Нижня концентраційна межа поширення полум’я – 3,2 %, верхня концентраційна межа поширення полум’я – 100%.

Небезпечна речовина етан оксид при контакті з каталізаторами (безводні алюміній-, ферум хлориди, металевий калій, органічні основи та амоніак) може розкладатися та полімеризуватися з виділенням тепла, що може призвести до вибуху.

Горить блакитним полум’ям з виділенням 1306 кДж/моль теплоти.

С2Н2О + 2О2 → 2СО2 + Н2О

Токсичність. За токсичністю етан оксид відноситься до ІІ класу небезпеки «високотоксичні» з гранично допустимою концентрацією 1 мг/м3. Оксиран здійснює деякий  вплив як у рідкому, так і в газоподібному стані. На його токсичність великий вплив мають  і його температура. Поріг сприйняття людиною запаху етан оксиду 1,26 мг/дм3. Отруєння етан оксидом при вдиханні характеризується двома стадіями: першою — суто наркотичною з помірним місцевим подразненням  і другою, яка характеризується загальною дією на клітини тканин.

При концентрації випарів етан оксиду менше 1 мг/дм3, що відповідає вмісту 0,05 об'ємних %, через 3—4 години виявляється подразнення слизових оболонок і очей.

При концентраціях більше 1 мг/л подразнююча дія проявляється набагато швидше і виражена сильніше. Після вдихання випарів речовини протягом 1 хвилини починається легке серцебиття, посмикування м'язів, почервоніння обличчя, а потім головні болі і зниження слуху.

Після перебування людини в атмосфері, що містить випари етан оксиду, протягом 10 хвилин наступало сильне блювання, запаморочення і порушення серцевої діяльності протягом декількох тижнів. При отруєнні починаються також сильний пульсуючий головний біль, запаморочення, невпевненість при хотьбі, утруднення мови, розлад сну, болі в ногах, млявість і скованість. Рідкий оксиран при попаданні в око людини викликає опіки рогівки, який при відповідній обробці проходить через два дні. Після однохвилинної дії 50%-ного розчину на шкірі через 1—5 годин з'являються почервоніння, набряк, дрібні пухирі, які зникають через 6-12 годин. При тривалій дії 1%-ного розчину оксирану спостерігались опіки другого ступеня.

Дегазація. Для розсіювання парів використовують тонко розпилену воду з витратою 2,2 тони води на 1 тону оксирану. Нейтралізують 5% розчином амоніаку з витратою 8 тони на 1 тону.

С2Н2О + NH3 → H2N-CH2-CH2-OH

У випадку розливу для запобігання високого випаровування рідину покривають повітряно-механічною піною. Для надійного захисту органів дихання і очей застосовують ізолюючий протигаз, фільтруючі протигази марок А, М, БКФ, захисний костюм типу ТоЯж, спецодяг, рукавички, взуття з непромокальних і, по можливості, непроникних для етан оксиду тканин. Треба мати на увазі сорбцію речовини тканиною одягу. У випадку потрапляння на шкіру слід негайно інтенсивно змити його водою (митися в душі), швидко змінити одяг і білизну.

Хлорометан, метилхлорид, СН3С1 – безбарвний газ з солодкуватим смаком, важчий за повітря. Не розчинний у воді, проте добре розчиняється в органічних розчинниках. За температури (–23,76 0С) скраплюється у безбарвну рухому рідину.

За звичайних умов у воді слабо гідролізує, проте при нагріванні у присутності лужних розчинів гідролізує з утворенням метанолу.

Взаємодіє з хлором, амоніаком, металічним натрієм, тощо. При контакті з алюміній хлоридом при 20 0С розкладається на етен та гідроген хлорид:

2СН3С1 → С2Н4 + 2НС1

Пожежо-, вибухонебезпечність. Хлорометан відноситься до легкозаймистих речовин ІІ розряду «високо небезпечні» з температурою спалаху парів 0 0С. З повітрям утворює вибухонебезпечні суміші: нижня концентраційна межа поширення полум’я – 8%, верхня – 66%. Температура самозаймання 625 0С. Горить блакитним полум’ям з утворенням токсичного газу – хлор (І) оксиду:

2СН3С1 + 4О2 → 2СО2 + 3Н2О + С12О

Токсичність. За токсичністю хлором етан відноситься до ІІ класу небезпеки «високотоксичні» з гранично допустимою концентрацією 0,8 мг/м3. Поріг сприйняття запаху досить високий і наближається до ГДК – 0,7 мг/м3. Запах і подразнювальна дія слабкі. Діє переважно на нервову систему, що зумовлено утворенням метаболітів: метанолу, формальдегіду, мурашиної кислоти.

Небезпечний при вдиханні, можлива смерть від вдихання. Отруєння настає також при потраплянні речовини у шлунок. Доторкання до рідини викликає обмороження. Вдихання парів викликає головний біль, відчуття сітки перед очима, запаморочення, атаксію, різке прискорення пульсу, підвищення температури, відчуття “подовшання язика”, незвичайну сонливість, біль у шлунку, блювоту, рідке випорожнення. Випадки тяжких і смертельних отруєнь внаслідок пошкодження холодильників супроводжувались тривалим (24 год. і більше) непритомним станом з розширенням зіниць, клінічними і тонічними судомами, в ряді випадків зі зниженням або відсутністю рефлексів.

Концентрація хлором етану 2 % при 2-годинній дії смертельна. Після отруєння можливі зміни психіки: в’ялість, загальмованість, гіпомімія, невиразна мова, жахи, підозрілість, порушення слуху, марення. Описано хронічний депресивний стан, токсичні енцефаліти. Алкоголізм погіршує перебіг отруєння. Метаболізується до метанолу і формальдегіду: останній через 18 год. повністю виводиться з крові. Виділення незміненого метанолу з повітрям, що видихається, дуже інтенсивне в перші хвилини, а протягом першої години становить 29 % від введеної дози.

Нейтралізація. При проведені хімічної розвідки та нейтралізації застосовують фільтруючий промисловий протигаз марки А, при високих концентраціях хлорометану - ізолюючі протигази (шлангові з примусовим поданням повітря), для використання при вогнегасінні - спеціальні кисневі прилади, для захисту шкіри - захисний костюм типу Яа, гумові чоботи і рукавички.

Нейтралізують 5% лужними розчинами з витратою 2т на 1 тону речовини. Внаслідок відбувається гідроліз з утворенням метанолу та натрій хлориду:

СН3С1 + NaОН → СН3ОН + NaС1

Для дегазації та нейтралізації застосовують авто розливні станції, гідранти, спеціальні наявні системи.

Вініламін, аміноетен, СН2=СН-NH2 - безбарвний газ, що при сильному розведенні має запах оселедця, при високих концентраціях - запах амоніаку. При температурі 6,9 0С переходить у газоподібний стан. Добре розчиняється у воді. В атмосфері димить. Важчий за повітря, накопичується у низинах, підвалах, тунелях.

За хімічними властивостями вініламін подібний до амоніаку та нанасичених вуглеводнів класу алкени (наявність подвійного зв’язку). Взаємодіє з мінеральними кислотами, хлором, полімеризується. Вініламін легко приєднує галогени, особливо хлор та бром по місцю розриву подвійного зв’язку:

СН2=СН-NH2 + Cl2 → СН2Cl-СНCl-NH2

Пожежо-, вибухонебезпечність. Вініламін - горючий газ з температурою спалаху парів +78 0С. концентраційні межі поширення полум’я 2,8-14,4 % (об.). Легко займається від іскор і полум’я. При достатній кількості кисню вініламін горить жовтуватим полум’ям:

2СН2=СН – NH2 + 6,5O2 = 4CO2 + 5H2O + N2

При недостатній кількості кисню можуть утворюватися токсичні продукти горіння:

СН2=СН – NH2 + 2,5O2 = 2CO2 + H2O + NH3

Пари горять при наявності постійного джерела запалювання. У промисловості для попередження утворення вибухонебезпечних сумішей вініламіну з повітрям подають безперервно азот.

Токсичність. Вініламін відноситься до однієї з найтоксичнішої небезпечної хімічної речовини 1 класу небезпеки, концентрація якої становить в межах до 0,1 мг/м3. Одним із механізмів токсичної дії є пригнічення ферменту холінестерази. Вініламід небезпечний при вдиханні, і потраплянні до шлунку. Пари дуже подразнюють слизові оболонки і шкіру, викликають опіки очей і шкіри, сльозотечу, кашель, нудоту. Рідкий вініламід спричинює обмороження. Гостре отруєння призводить до збудження з наступним пригніченням Ц.Н.С. і до сильного подразнення. У білих щурів, які вдихали по 2 год. кожний день протягом 2 місяців 50-70 мг/м3, рефлексорефлекторна діяльність не порушувалася. При цілодобовому отруєнні протягом 3 місяців за концентрації вініламіну 4 мг/м3 змінювалося співвідношення хронаксії м’язів - антагоністів. Нестійкою була активність холінестерази крові, знижувався вміст SН- груп сироватки крові, підвищувалась кислотна стійкість еритроцитів, знижувався вміст аскорбінової кислоти у внутрішніх органах.

Нейтралізація. Вініламін можна нейтралізувати такими способами:

- 10%-ним водним розчином гіпохлориту кальцію (наприклад, 100 кг гіпохлориту кальцію і 900 л води) з нормою витрати 20 тонн розчину на 1 тонну вініламіну;

- 25%-вим водним розчином амоніаку (наприклад, 250 л рідкого амоніаку і 750 л води) з нормою витрати 2 тонни розчину на 1 тонну вініламіду. При негативних температурах у водний розчин амоніаку додають натрій гідроксид.

При пожежі гасити розпиленою водою, повітряно-механічною піною.

Для розпилення води і розчинів застосовують поливомийні і пожежні машини, авторазливні станції (ПМ-130, АЦ, АРС-14, АРС-15), спеціальні теплові машини ТМС-65, мотопомпи МП-800), а також наявні на хімічно небезпечних об'єктах гідранти і спецсистеми.

У небезпечну зону входити в ізолюючих протигазах або дихальних апаратах (ИП-4М, ИП-5, ІП-6, КИП-8, АИР-324, АИР-317, ИВА-24М, АП-96, АСВ-2) і засоби захисту шкіри (костюм Л-1, ОЗК, КІХ-4, КІХ-5, «КАЇСА»). На віддаленні від джерела хімічного зараження більше 400 м. засоби захисту шкіри можна не використовувати, а для захисту органів дихання використовують фільтруючі промислові протигази з коробкою марки А, а також цивільні та дитячі протигази ГП-5, ГП-7, ПДФ-2Д, ПДФ-2Ш з додатковими патронами ДПГ-3, ДПГ-1.

Питання та завдання для самоперевірки знань

1. Дайте визначення поняттю метаболізм. Поясніть токсичність даної групи токсичних АНХР.

2. Назвіть представників даної групи. Узагальніть спільні фізико-хімічні представників групи "метаболічні отрути".

3. Охарактеризуйте пожежну небезпеку даної групи.

4. Вкажіть особливості нейтралізації метаболічних отрут.