ОКСИД УГЛЕРОДА (окись углерода, угарный газ – CO) – это газ без цвета и запаха; почти не поглощается активированным углем; горит синим пламенем с образованием CO2 и выделением тепла; концентрационные пределы взрываемости (КПВ) в смеси с воздухом 12,5–74,2%; смесь CO : O2 = 2 : 1 (по объему) взрывается при зажигании. CO образуется при сгорании органических видов топлива (древесина, уголь, бумага, масла, бензины, газы, взрывчатые вещества и др.) в условиях недостатка О2; при взаимодействии CO2 с раскаленным углем, при конверсии метана в присутствии различных катализаторов.
Естественный уровень CO в атмосфере 0,01–0,9 мг/м3 (в северном полушарии в 3 раза выше); 90% атмосферного CO образуется в результате естественных процессов (вулканические и болотные газы, лесные и степные пожары, жизнедеятельность наземной и океанической флоры и фауны, окисление метана в тропосфере). Сотни миллионов тонн CO поступают в атмосферу ежегодно в результате деятельности человека: автотранспорт, железнодорожный и морской транспорт; неисправность газопроводов и газоаппаратуры; металлургия, химическая индустрия (крекинг-процесс, производство формалина, углеводородов, аммиака, соды, фосгена, метилового спирта, муравьиной и щавелевой кислот, метана и др., производство и переработка синтетических волокон), угледобывающая промышленность (добыча угля и углеподающие трассы, поверхностное окисление угля в шахтах, тление терриконов); производство табака, хлеба; светокопирование; переработка отходов; сжигание топлива в быту.
В промышленности CO получают путем неполного окисления природного газа или газификацией угля и кокса. CO является одним из исходных соединений в органическом синтезе, используется как восстановитель в металлургии, производстве карбонилов, ароматических альдегидов, формамида, гексагидроксибензола, хлорида алюминия, метанола, синтетического бензина, синтола.
В основе биологического действия CO лежит образование карбоксигемоглобина (HbCO), при этом CO занимает место кислорода. В результате синтезируется HbCO вместо оксигемоглобина (HbO2). Сродство гемоглобина (Hb) человека к CO приблизительно в 240 раз выше, чем к О2. HbCO затрудняет подачу кислорода к тканям и высвобождение кислорода, доставленного молекулами Hb в ткани. CO связывается также с мышечным гемоглобином (миоглобином), что приводит к образованию карбоксимиоглобина и существенно влияет на обмен веществ в мышцах (особенно сердечной мышцы). В обычных условиях в организме человека образуется небольшое количество CO и уровень эндогенного HbCO составляет 0–0,7%. Нормой для разных категорий населения принято считать следующие уровни HbCO: беременные женщины – 0,4–2,6%, здоровые дети – 0,5–4,7%, взрослые – 1–5%, пациенты с гемолитической анемией – до 6%, курильщики (1 пачка в день) – 3–7%.
Тяжесть отравления зависит от концентрации и длительности воздействия CO, наличия сопутствующих хронических заболеваний и особенностей состояния здоровья человека, интенсивности дыхания. К группам риска при отравлении угарным газом относятся: беременные женщины, курильщики, лица с повышенной легочной вентиляцией (дети и подростки, лица, связанные с тяжелым физическим трудом или работающие в условиях нагревающего микроклимата, с высокой температурой тела), лица, страдающие заболеваниями сердечно-сосудистой системы (напр., ишемической болезнью сердца, церебральным или общим атеросклерозом), системной гипоксией, анемией, гипертиреозом. Мужчины более чувствительны к отравлению CO, чем женщины.
Концентрация карбоксигемоглобина HbCO в крови
и симптомы отравления угарным газом
| Угарный газ | HbCO вкрови, % | Основные клинические симптомы острого отравления | |
| Содержание в воздухе,мг/м3 | Время воздействия,ч | ||
| ≤ 100 | 3,5—5 | 2,5—10 | Снижение скорости психомоторных реакций, иногда — компенсаторноеувеличение кровотока к жизненно важным органам. У лиц с выраженнойсердечно—сосудистой недостаточностью — боль в груди при физическойнагрузке, одышка |
| 220 | 6 | 10—20 | Незначительная головная боль, снижение умственной и физическойработоспособности, одышка при средней физической нагрузке.Нарушения зрительного восприятия. Может быть смертельно для плода,лиц с тяжелой сердечной недостаточностью |
| ≤ 600 | 1 | ||
| ≤ 600 | 2 | 20—30 | Пульсирующая головная боль, головокружение, раздражительность,эмоциональная нестабильность, расстройство памяти, тошнота,нарушение координации мелких движений рук |
| 800 | 1 | ||
| ≤ 600 | 4 | 30—40 | Сильная головная боль, слабость, насморк, тошнота, рвота, нарушениезрения, спутанность сознания |
| 880 | 2 | ||
| 800—1100 | 2 | 40—50 | Галлюцинации, тяжелая атаксия, тахипноэ |
| 1250 | 2 | 50—60 | Обмороки или кома, конвульсии, тахикардия, слабый пульс, дыхание типаЧейна—Стокса |
| 2000 | 0,5 | ||
| 1800 | 1,5 | 60—70 | Кома, конвульсии, угнетение дыхания и сердечной деятельности.Возможен летальный исход |
| 2300—3400 | 0,5 | ||
| 5700—11500 | 2—5 мин | 70—80 | Глубокая кома со снижением или отсутствием рефлексов, нитевидныйпульс, аритмия. Возможен летальный исход |
Легкие отравления протекают без потери сознания или с кратковременным обмороком, могут сопровождаться сонливостью, тошнотой, рвотой. Отравления средней тяжести характеризуются потерей сознания различной длительности, после чего сохраняется общая слабость; могут быть провалы памяти, двигательные расстройства, судороги. При тяжелых отравлениях потеря сознания длится более 2 ч, происходят клонические и тонические судороги, непроизвольное мочеиспускание и дефекация.
Первые признаки типичной картины отравления при вдыхании угарного газа в концентрациях до 1000 мг/м3 появляются уже через 5–10 мин: тяжесть и ощущение сдавливания головы, боль в лобных и височных областях, головокружение, затем присоединяются слабость, чувство страха и жажды, ощущение недостатка воздуха, пульсация височных артерий, тошнота, рвота. В дальнейшем, при сохранении сознания – мышечная слабость, оцепенелость и безучастность (или даже ощущение приятной истомы), из-за чего человек вскоре не может покинуть опасную зону; сонливость, спутанность и потеря сознания. В редких случаях наблюдаются атипические формы отравления – внезапная потеря сознания без предварительных симптомов либо острые психические расстройства во время или через 2–3 недели после воздействия высоких концентраций CO.
Последствиями острого отравления могут быть: продолжительные головные боли и головокружения, обмороки, энцефалопатии, психозы (редко), паркинсонизм; стойкие нарушения функции кишечника и мочевого пузыря; расстройства периферической нервной системы (двигательные, чувствительные и трофические); снижение остроты зрения и слуха, нарушение функции вестибулярного аппарата; трофические расстройства кожи, ногтей, волос; поражение органов дыхания, мышц, суставов; нарушение работы сердца (гипотония, тахикардия, экстрасистолия, стенокардия, инфаркт миокарда); гипертиреоз; поражение печени, надпочечников, почек; снижение иммунитета. Кроме того, у молодых пострадавших – хореоидные гиперкинезы, у пожилых – депрессия, деменция, амнезия, прогрессирующая кахексия.
Повторное воздействие. CO не накапливается в организме. Существует определенная адаптация к хроническому воздействию CO (увеличение концентрации гемоглобина и гематокрита). Хроническое отравление диагностируют по профессиональному анамнезу, клинической картине, содержанию HbCO в крови. Жалобы и симптомы интоксикации многообразны и неспецифичны: физическая и психическая астения, нарушения со стороны кардиореспираторной системы (одышка, сердцебиение, боли в области сердца, аритмия, экстрасистолия, стенокардия, гипотония), нервной системы (красный дермографизм, тремор, вялость рефлексов, невриты, расстройства речи, парезы, энцефалопатии и др.); эритроцитоз и ретикулоцитоз крови позже переходят в анемию; нарушаются все виды обмена. Признаки нарушения др. органов и систем в целом сходны с признаками острого отравления CO.
Профилактика. Локализация источников выделения CO путем герметизации оборудования, организации эффективного воздухообмена. Применение средств индивидуальной защиты – фильтрующих противогазов марки CO или М (время защитного действия при концентрации CO в воздухе 6200 мг/м3 – 150 или 90 мин соответственно) – допускается лишь при наличии в воздухе 18% кислорода и не более 0,5% углекислого газа. Следует применять также кислородные изолирующие противогазы.
ПДК О. у. в воздухе рабочей зоны – 20 мг/м3; пары; 4-й класс опасности (ГН 2.2.5.686–98); CAS [630-08-0].
О. у. – основной загрязнитель воздуха жилых помещений, опасный фактор пожара. Особенно высокая концентрация CO наблюдается в жилых помещениях с печным отоплением с использованием твердого топлива при нарушении правил эксплуатации печей. Для предохранения образования и проникновения CO в помещение вьюшечную задвижку можно полностью закрывать только тогда, когда дрова целиком прогорят, угли начинают темнеть и над ними уже не появляются голубые огоньки. Если печь топится углем, то для предохранения образования CO окончание топки производят так: убедившись, что стенки печи прогрелись в достаточной степени, полностью очищают топливник от остатков топлива, а затем закрывают вьюшечную задвижку. Остатки топлива дожигают во время следующей топки. У детей, живущих в домах с газовыми плитами, отмечено сокращение объема легких и увеличение числа респираторных заболеваний по сравнению с детьми, живущими в домах с электрическими плитами. Если нет возможности заменить газовую плиту на электрическую, то, по крайней мере, необходимо тщательно следить за исправностью конфорок у плиты, правильно регулировать доступ воздуха, не включать на полную мощность газовую плиту, желательно избегать ставить низко на конфорку кастрюли и сковородки больших размеров. Но в любом случае необходимо использовать кухонные воздухоочистители. Средства защиты: фильтрующие противогазы марки CO, самоспасатели СПИ-20, ПДУ-3 и др.
