Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Химико-токсикологический анализ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Химический факультет

Кафедра аналитической химии

Курсовая работа

“Химико-токсикологический анализ”

Исполнитель

Студентка II– ого курса 5-ой группы Павлович М.В.

Руководитель

К. х. н. профессор Мечковский С.А.

Минск 2010

Оглавление

1.Введение…………………………………………………………………………………….3

2. 2.1.Понятия «яд», «отравление»…………………………………………..………………5

2.2.План исследования………………………………………………………………………..8

2.2.1.Токсикологический анализ………………………………………………...……….. 8

2.2.2. Предварительные испытания…………………………………………………..……8

2.3. Классификация ядовитых и сильнодействующих веществ в токсикологической химии………………………………………………………………………………...………….15

2.4. Методы изолирования ядов……………………………………………………………

2.4.1. Группа ядовитых и сильнодействующих веществ, изолируемых дистилляцией с водяным паром…………………………………………………………………...………..16

2.4.2. Группа ядовитых и сильнодействующих веществ, изолируемых из биологического материала подкисленным спиртом и подкисленной водой…………………………………………………………………………………………...16

2.4.2.1. Изолирование подкисленным спиртом……………………………….…..17

2.4.2.2. Изолирование подкисленной водой………………………………………..20

2.4.2.3. Изолирование подщелоченной водой…………………….……………….21

2.4.3. Химико-токсикологический анализ биологических объектов на пестициды………………………………………………………………………………………….....22

2.4.4. Группа веществ, изолируемых после минерализации (разрушения) органических веществ………………………………………………………………………………...22

2.4.4.1.Методы минерализации, имеющие практическое значение………………………………………………………………………………………..….24

2.4.4.1.1. Минерализация серной и азотной кислотами………………………………………………………………………………….…………24

2.4.4.1.2. Минерализация серной, азотной и хлорной кислотами…………………………………………………………………………………………….25

2.4.4.1.3. Минерализация сплавлением с карбонатом и нитратом натрия……………………………………………………………………………………….…25

2.4.5. Изолирование веществ из биологического материала диализом……………………………………………………………………………………………26

2.4.6. Некоторые вещества, требующие особых методов изолирования….. ………………………………………………………………………………………..……….27

2.5. Противоядия и тактика врача при отравлении…………………………..……………29

2.5.1.Пути попадания яда…………………………………………………………...….. 29

2.5.2. Мероприятия по уточнению яда………………….………………………………30

2.5.3. Антидоты при наиболее распространенных отравлениях………………..…….30

3.Заключение………………………………………………………………………………...34

4.Список литературы……………………………………………………………….……….35

ВВЕДЕНИЕ

Объекты химико-токсикологического анализа чрезвычайно разнообразны. Это кровь, моча, рвотные массы, экскременты, внутренние органы трупов людей и животных, волосы, ногти, остатки пищевых продуктов и напитков, фураж, остатки лекарственных веществ, пестициды, средства дератизации и бытовой химии, посуда, предметы домашнего обихода, одежда, вода, земля и т. д. Особую трудность для исследования представляют биологические объекты животного происхождения (внутренние органы трупа, кровь, моча и т. п.).

В большинстве случаев объекты исследования направляют на химико-токсикологический анализ в связи с отравлением или подозрением на отравление с постановкой основного вопроса к химику: содержатся ли те или иные ядовитые или сильнодействующие вещества в доставленном на анализ материале и, если содержатся, то в каких количествах? Могли ли найденные при анализе химические вещества причинить отравление?

В химико-токсикологических лабораториях центров по лечению отравлений обычными объектами являются кровь, моча, рвотные массы, промывные воды желудка, иногда экскременты. Основная задача исследования в этих случаях — возможность обнаружения и определения химических веществ, вызвавших отравление. Результаты химико-токсикологического анализа используются врачами для уточнения диагноза и оказания быстрой и эффективной помощи, для наблюдения за ходом лечения интоксикации и выведением яда и для других целей. Вместе с мочой, рвотными массами и другими объектами на химико-токсикологический анализ могут поступать остатки различных лекарственных препаратов, химических веществ, содержимого домашней посуды, пищевых продуктов, части растений и т.п. При химико-токсикологическом исследовании остатков лекарственных препаратов ставятся и решаются вопросы о содержании в них ядовитых веществ, подлинности этих препаратов, о количестве действующих веществ в них и т. п.

При исследовании частей растений в большинстве случаев решаются вопросы о возможной принадлежности этих частей к ядовитым растениям, о том, какие химические вещества в них содержатся, какие признаки отравления они могут вызвать и т. д. Вопросы, связанные с исследованием частей растений, часто решаются химиком совместно с фармакогностом или даже направляются фармакогносту на специальное исследование.

При анализе остатков пищевых продуктов и напитков в большинстве случаев основным является вопрос о том, не содержит ли этот продукт введенных в него ядовитых химических веществ (соединения мышьяка, ртути, фториды и т. п.). Посуда может быть объектом химико-токсикологического исследования при подозрении на отравление через нее. В этих случаях может ставиться вопрос о возможности извлечения из посуды (луженая, эмалированная, кадмированная и др.) в процессе приготовления или содержания в ней пищи химических веществ, которые могли вредно отразиться на состоянии здоровья человека (свинец, сурьма, кадмий и др.).

Объектами исследования могут оказаться одежда и белье. Эти объекты поступают на химико-токсикологический анализ при подозрениях на обливание (с преступной целью) кислотой, например серной, при наличии на белье или одежде пятен, подозрительных на остатки каких-либо химических веществ (красители, пикриновая кислота, нитрат серебра и др.) или рвотных масс. Иногда на химико-токсикологический анализ направляется вода с подозрением на наличие в ней различных химических соединений, которые могли причинить вред здоровью при ее использовании для питья или привести к гибели рыбы в водоеме.

Воздух, содержащий те или иные ядовитые химические вещества (сероводород, формальдегид, бром, окись углерода и др.), также может быть объектом химико-токсикологического анализа. Исследование воздуха промышленных предприятий на присутствие ядовитых или вредных для здоровья веществ и их количественное определение в настоящее время выросло в особую область — промышленно-санитарную химию, получившую в нашей стране особенно мощное развитие. Тем не менее, токсикологическая химия и промышленно-санитарная химия не потеряли связи между собой, они являются частями одной и той же дисциплины и имеют много общего в методах исследования. В отдельных случаях при нарушении правил техники безопасности или охраны труда вопросы о необходимости исследования воздуха промышленных предприятий (а также шахт, колодцев, емкостей) могут быть поставлены и перед химиком, работающим в области токсикологической (судебной) химии. Провизоры как лица, имеющие химическую и биологическую подготовку, успешно развивают промышленно-санитарную химию.

Перечислить все объекты и все вопросы, возникающие перед практическими работниками в области токсикологической химии, не представляется возможным. Иногда их трудно даже предвидеть.

Помимо решения перечисленных выше чисто практических задач, большое место в токсикологической химии принадлежит разработке и усовершенствованию химических, физико-химических и некоторых физических методов изолирования из разных биологических объектов, очистки, качественного обнаружения и количественного определения различных химических веществ и соединений, на которые токсикология указывает как на яды, а фармакология как на лекарства.

Изучение метаболизма и биотрансформации ядовитых и лекарственных веществ в организме и трупе и методов химического доказательства продуктов превращения приобретает все больший интерес и значение. В связи с расширяющимися исследованиями метаболизма ядовитых и особенно лекарственных веществ перед провизорами, посвятившими свою деятельность токсикологической химии, неизбежно встанут вопросы о разработке методов синтеза химических веществ, встречающихся в качестве метаболитов, и дальнейших путей их анализа.

Важное значение не только для токсикологической химии, но и для ряда смежных с нею дисциплин приобретает изучение распределения отдельных ядовитых, сильнодействующих и лекарственных веществ в различных органах и системах, сохраняемости их в живом организме и в трупе, возможности обнаружения и определения одних веществ в присутствии других, часто сопутствующих им, и многие другие вопросы, без решения которых невозможно дальнейшее развитие токсикологической химии и химико-токсикологического анализа.

В данной работе будут даны определения понятиям «яд» и «отравление», рассмотрены предварительные испытания на присутствие ядовитых веществ, методы выделения ядовитых веществ, тактика врача при отравлении, а также приведены примеры основных противоядий.

2.1. ПОНЯТИЯ «ЯД», «ОТРАВЛЕНИЕ»

Из сравнительно большого многообразия вопросов, разрешаемых химико-токсикологическим анализом, особенно часто ставится и решается один: о наличии в объекте исследования (с последующим количественным определением) химического вещества или соединения, которое токсикология рассматривает как «яд».

В токсикологии ядом, или ядовитым веществом, условно называют такое химическое соединение, которое, будучи введено в организм в малых количествах и действуя на него химически или физико-химически при определенных условиях, способно привести к болезни или смерти.

Под отравлением, или интоксикацией, разумеют нарушение функций организма под влиянием ядовитого вещества, что может закончиться расстройством здоровья или даже смертью.

Понятие «яд», принятое условно в токсикологии, уже, чем это же понятие в общей биологии. Хорошо известно, что ядовитые вещества могут не только вводиться в организм человека (животного, растения), но и образовываться или накапливаться (Hg, As, Сu и др.) в нем в процессе жизнедеятельности, при некоторых заболеваниях и состояниях (инфекция, нарушение обмена, неполноценное питание и др.). Организм человека, например, постоянно вырабатывает гормоны, которые в больших количествах действуют как яды. Наоборот, многие ядовитые вещества (соединения мышьяка и ртути, алкалоиды, барбитураты и др.) в малых дозах вводятся в организм в качестве лекарств.

Абсолютных ядов, т. е. химических веществ, способных приводить к отравлению в любых условиях, в природе не существует. Химическое вещество становится ядом лишь при определенных условиях. Эти условия разнообразны: ядовитое действие химических веществ связано, прежде всего, с их количеством (дозой), затем с физическими и химическими свойствами, с условиями применения, состоянием организма (возраст, состояние здоровья и др.). Так, в зависимости от дозы одно и то же химическое вещество может быть и ядом, и лекарством. Стрихнин, атропин, морфин, соединения мышьяка, ртути и др. хорошо известны как лекарства. В токсикологии, соответственно и в токсикологической химии, эти вещества входят в группу «ядовитых» веществ, вопросы об исследовании на которые часто ставятся перед химиком.

Физические и химические свойства вещества также оказывают влияние на проявления токсических свойств. Например, сульфат бария при приеме внутрь не ядовит, так как нерастворим в воде и соляной кислоте желудка, а хлорид бария или другая растворимая соль бария при приеме внутрь ядовита; при введении в желудок двухлористая ртуть (сулема) ядовита, однохлористая — не ядовита, так как не растворяется в жидкостях организма. При введении в организм имеют значение другие вещества, вместе с которыми вводится яд в организм. При этом действие одних ядов в присутствии других веществ может усиливаться (барбитураты и алкоголь) — проявляется синергизм, а других ядов — ослабляться (кислота и щелочь) — проявляется антагонизм.

В задачу химика входит лишь обнаружение и определение ядовитого вещества в том или ином объекте исследования с применением химических, физико-химических, иногда физических и биохимических методов анализа. Решение этой задачи не всегда легко осуществимо. Трудности обнаружения и определения ядовитых веществ в объектах исследования, особенно объектах животного происхождения, в значительной степени обусловлены поведением химических веществ в организме и трупе.

Введенное в организм ядовитое вещество распределяется часто неравномерно: одни из веществ попадают главным образом в кровь, другие распределяются по другим органам и тканям.

Организм тем или иным способом борется с введенным ядовитым веществом; последнее выводится из организма, например, с рвотными массами, мочой, экскрементами и т. п.

Многие химические вещества вступают во взаимодействие с различными жидкостями и тканями организма (соединения металлов с белками образуют альбуминаты, алкалоиды — комплексные соли и т. п.); химические вещества органической природы подвергаются в организме многочисленным превращениям (метаболизм), протекающим по 4 основным типам: окисление, восстановление, гидролиз и синтез с отдельными биохимическими компонентами организма (с глюкуроновой кислотой, с остатком серной кислоты). При этом количество превращений, протекающих по 3 первым типам, очень велико, по 4-му типу — ограничено; большинство веществ подвергается превращениям в организме в две фазы. В первой фазе протекают реакции окисления, восстановления и гидролиза, а во второй — синтеза. Для некоторых веществ характерной является лишь одна фаза. Примером может служить метаболизм этилового спирта до ацетальдегида, уксусной кислоты и углекислоты. В процессе метаболизма в подавляющем большинстве случаев образуются менее токсичные вещества, а в отдельных случаях, наоборот, менее токсичные вещества переходят в более токсичные (например, тиопентал превращается в этаминал).

Из сказанного становится понятным, почему специалист, проводящий химико-токсикологический анализ биологического материала, в заключении своего исследования никогда не может утверждать об отсутствии того или иного ядовитого вещества в объекте исследования. У него есть возможность говорить лишь об обнаружении или необнаружении искомого вещества в доставленном ему материале, а в случае обнаружения и о количестве найденного соединения.

При этом химик обязательно должен учитывать методы (разрешающие возможности методов) изолирования, очистки, обнаружения и определения вещества и свойства исследуемых веществ. Заключение о том, является ли найденное вещество ядом или не является, делается не химиком, а врачом, в том числе и судебно-медицинским экспертом, судебно-следственными органами (при судебно-химическом исследовании), и даже комиссией различных специалистов с учетом не только результатов химико-токсикологического анализа, но и ряда других материалов: обстоятельства дела, клиническая картина, история болезни, акт судебно-медицинского исследования трупа и т. д.

И действительно, исходя из природы химических веществ и учитывая возможности химических методов, нетрудно представить, что отрицательный результат судебно-химического исследования биологических объектов не всегда будет свидетельствовать об отсутствии в объекте исследования ядовитых веществ. При помощи судебно-химического исследования в биологическом материале обнаруживаются лишь следы остатков ядовитого вещества, введенного в организм. Часть введенного вещества могла распределиться по всем органам, часть оказалась выведенной из организма, например, с мочой, рвотой, экскрементами. Какое-то количество вещества могло быть разрушено, подвергнуто превращениям или вступило во взаимодействие с различными компонентами организма. Наконец, часть вещества может оказаться необнаруженной в связи с недостаточно чувствительными реакциями, применяемыми при том или ином методе исследования. Многие вещества до настоящего времени еще и не обнаруживаются химическими методами, например, бактерийные токсины и ряд других органических химических соединений.

Даже если анализ показал присутствие какого-либо ядовитого вещества, это не всегда может служить доказательством введения его в организм с целью отравления, так как вещество могло попасть в организм и не в качестве яда, а в виде лекарства (мышьяк, морфин, стрихнин и др.), могло быть внесено в объект исследования (например, мышьяк из земли кладбища при исследовании органов эксгумированного трупа). Наконец, при использовании особенно чувствительных методов судебно-химическим исследованием могут быть обнаружены вещества, являющиеся продуктами белкового распада или находящиеся в объекте исследования в качестве естественно содержащихся элементов (цинк, марганец и др.). В силу всего этого производство химико-токсикологических и особенно судебно-химических исследований, главным образом биологического материала, требует серьезной теоретической и практической подготовки специалиста в области токсикологической (судебной) химии, с одной стороны, и знания границ этого вида исследований врачами, органами дознания, следствия и суда - с другой.

2.2. План исследования

План судебнохимического исследования, прежде всего, вытекает из тех вопросов, какие ставят химику-эксперту соответствующие органы, препровождая объект. Эти вопросы определяют чем будет данное исследование: 1) открытием ядовитых и вредных веществ при различного рода отравлениях: криминальных, санитарных, профессиональных, для нахождения причины смерти или повреждения здоровья, а также для предупреждения возможности их (токсикологический анализ); 2) открытием фальсификации, подделки тех или других предметов и пр.; 3) определением подлинности тех или других объектов: врачебных средств, косметических товаров, чернил и пр.

2.2.1. Токсикологический анализ

Химико-токсикологический анализ является наиболее частой, столь обычной работой судебного химика, что судебную химию часто отождествляют с открытием ядов, с химико-токсикологическим анализом. Объекты его отличаются своим разнообразием: части внутренних органов, рвотные массы, моча, остатки пищи и напитков с прибавленными ядами и сами эти ядовитые вещества, пищевые и вкусовые продукты, предметы домашнего обихода, земля, вода, воздух и пыль промышленных предприятий и их окрестностей.

Твердые и жидкие объекты доставляются в соответствующих укупорках: банках, бутылках, коробках и пр. Для исследования воздуха химическое исследование переносится на территорию предприятий и пр. В некоторых случаях и здесь воздух собирается и доставляется в лабораторию в опечатанных, особо приспособленных баллонах с измеренным объемом. Далее проводят предварительные испытания.

2.2.2. Предварительные испытания

Приходится всегда иметь в виду, что предварительные испытания не решают вопроса, а только направляют его решение; поэтому необходимо с особенно большой осторожностью относиться к трате на них объектов, беря на все испытания, например, не более 1/20 части каждого объекта, и, где это возможно, весьма желательно, чтобы испытания не сопровождались тратой объекта, а заключались лишь во временной утилизации его и даже только в наблюдении.

Прежде всего устанавливают характер объекта, его консистенцию, морфологический состав, например, при внутренних органах трупа отмечается, части каких органов в нем заключаются.
Устанавливают, консервированы ли объекты. Консервирование внутренних органов трупов при пересылках на достаточно большие расстояния часто производятся винным спиртом. Это важно установить потому, что некоторые дальнейшие манипуляции, например, разрушение органических веществ хлором, потребуют удаления спирта.

В протоколах вскрытия и других препроводительных документах консервирование обыкновенно отмечается, но иногда это и упускается. В случаях консервирования объектов винным спиртом при объекте должен быть доставлен образец этого спирта для производства судебнохимического исследования.

Были недопустимые по существу дела попытки консервировать формалином, уничтожающим многие яды, как, например, аммиак, синильную кислоту и пр., затрудняющим открытие метилового спирта и, наконец, могущим быть ядом.

Определяют запах объекта. Часто он дает руководящие указания, например, горькоминдальный запах при синильной кислоте и простой цианистой соли вследствие гидролиза, нитробензоле, бензойном альдегиде; запах винного спирта, особенно денатурированного (пиридиновых оснований), сивушного масла, карболовой кислоты, дихлорэтана и пр. Резкий запах нитробензола обыкновенно и дает повод к его отысканию. Понятно, что пахучие продукты гниения часто маскируют первоначальный запах. Иногда прибавление нескольких капель раствора перманганата калия уничтожает запах продуктов гниения.
Цвет объекта дает обыкновенно ценные указания. При внутренних органах трупа, рвотных массах, пище и пр. является весьма важным установить, равномерно ли окрашен весь объект или окрашены только некоторые места; не исходит ли окрашивание от отдельных частиц, кристаллов и пр. Желтое окрашивание характерно для пикриновой кислоты, акрихина (окраска белковых тел), для азотной кислоты (ксантопротеиновая реакция на белок), хроматов и различных каменноугольных красок. Зеленое, синее или фиолетовое окрашивание наблюдается при солях меди, каменноугольных красках и пр. Черное окрашивание (обугливание) характерно для содержимого желудка при отравлениях концентрированной серной кислотой и для тканей при облитии их ею. Характерны изменения в цвете от кислот на окрашенных тканях одежды и пр., которые часто бывают объектом исследования при преступных попытках к вредительству.

Из многочисленных примеров того как окраска дает соответствующие указания, можно привести один случай, когда нахождение во внутренних органах трупа ртути при окраске в фиолетовый цвет пищеварительных путей (далее был установлен характер краски) дало ясную картину, что найденная ртуть была введена в виде медицинского раствора сулемы, окрашенного, как это требуется законом, каменноугольной краской. В другом случае изумрудно-зеленая окраска содержимого желудка коров (швейнфуртская зелень) дала повод к исследованию объектов на мышьяк.

Реакция исследуемых жидкостей, желудочного содержимого и пр. на лакмус и другие индикаторы дает иногда ясные указания.

При неводной жидкости несколько капель ее тщательно взбалтывают с небольшим количеством дистиллированной воды (нейтральной реакции на лакмус) и водный раствор испытывают индикаторами. При этом необходимо иметь в виду, что обыкновенные пробирки и другая химическая посуда при взбалтывании с водой часто отдают ей следы щелочей, сообщая щелочную реакцию. Поэтому должно быть предварительно испытано стекло пробирок, делительных воронок и пр. Желательно употребление в этих случаях пробирок и другой посуды твердого стекла, не отдающих воде щелочи даже при кипячении.

Реакции лучше всего проводить в фарфоровых чашечках, в которые положены реактивные бумажки: в одну помещаются капли испытуемой жидкости, в другую – дистиллированная вода; спустя некоторое время сравнивают окраску бумажек.

При густой жидкости, какой бывает иногда желудочное содержимое, предварительно каплю ее смешивают в фарфоровой чашечке, на крышечке от тигля и т.д. с одной-двумя каплями дистиллированной воды – нейтральной реакции на лакмус.

Кислая реакция объекта на лакмус может обусловливаться наличием свободных кислот, кислых солей сильных кислот и солей тяжелых металлов.

Кислая реакция желудочного содержимого уже исключает возможность открытия введенных в организм едких щелочей.

Ткани внутренних органов трупа, как и содержимое желудка, после смерти обыкновенно имеют кислую реакцию на лакмус, не вследствие первоначальной кислотности их (соляная кислота желудочного сока уже не открывается после смерти организма), а как результат кислотного брожения, вызываемого бактериями. Затем с переменой бактерийной флоры начинается щелочное брожение, развиваются аммиак и сероводород, содержимое желудка приобретает щелочную реакцию на лакмус. При этом часто успевают нейтрализоваться до исследования даже введенные внутрь кислоты, что делает невозможным их открытие.

При кислой реакции на лакмус жидкость испытывают на красное конго (бумажкой конго), тропеолин, диметиламиноазобензол и метилвиолет. В присутствии минеральных кислот при всех концентрациях их, а органических – при большой концентрации их, какая обычно не имеет места при естественном нахождении их в содержимом желудка, наступает посинение конго, покраснение тропеолина и диметиламиноазобензола и позеленение метилвиолета. Из сказанного следует, что положительный результат не является окончательным доказательством присутствия минеральных кислот, а лишь служит руководящим указанием.