Метиловый спирт
Основные представители и синонимы: Древесная нефть; Древесный спирт; Карбинол; Колумбийский спирт; Метанол; Метилгидроксид; Моногидроксиметан; Carbinol; Colonial spirit; Columbian spirit(s); Hydroxymethane; Manhattan spirit; Methyl alcohol; Methyl hydroxide; Methylol; Methylhydroxide; Monohydroxymethane; Pyroxylic spirit; Wood alcohol; Wood naphtha; Wood spirits.
Физико-химические свойства
Молекулярная формулаCH3OH
Молекулярная масса32,04
Плотность (г/см3)0,79134
Температура плавления (°С)-97,68
Температура кипения (°С)64,65
Показатель преломления при 20°С1,32855
Давление паров. кПа (при t,°С)1,33 (-16); 11,6 (18); 21,3 (30).
Растворимость в воденеограниченная
Коэффициент распределения масло/вода0,011-0,028
Бесцветная жидкость с характерным "спиртовым" запахом. Смешивается во всех отношениях с водой, эфиром, этиловым и другими высшими спиртами. Хороший растворитель жиров, липидов, масел и других органических веществ. Горит бледным пламенем, нижний предел воспламеняемости в смеси с воздухом - 3,5%.
Основной причиной поступления метилового спирта в атмосферу в его производстве являются периодические выбросы при остановке агрегатов, отдельных машин, аппаратов и всех других узлов технологической линии. Источником заражения биосферы являются сточные воды. В сточных водах производства метанола содержится до 0,3% метанола и других кислородных соединений углерода.
Пары вещества тяжелее воздуха. Скапливается в низких участках поверхности, подвалах, тоннелях.
Легко воспламеняется от искр и пламени. Разлитая жидкость выделяет воспламеняющиеся пары. Пары образуют с воздухом взрывоопасные смеси (нижний предел воспламеняемости в смеси с воздухом - 3,5%).
Методы получения и область применения
Получение
Получается несколькими различными способами:
сухой перегонкой древесины и лигнина;
путем термического разложения солей муравьиной кислоты;
синтезом из метана через метилхлорид с последующим омылением этого продукта;
неполным окислением метана на катализаторах под давлением;
из окиси или двуокиси углерода путем каталитического гидрирования под давлением.
Производство из окиси углерода и водорода занимает в настоящее время ведущее место.
Применение
Применяется в производстве фотопленки, различных аминов, поливинилхлоридных, карбамидных и ионообменных смол, при производстве красителей и полупродуктов, в виде растворителя, в том числе и в лакокрасочной промышленности. В большом количестве расходуется на получение различных химикатов: хлорофоса, фталофоса, карбофоса, хлористого и бромистого метила, различных ацеталей и др.
В последние годы метанол стали использовать для производства уксусной кислоты, натриевой соли нитрилотриуксусной кислоты, для производства метанольных топливных элементов.
Смертельные дозы и концентрации
Чаще всего отравления происходят в результате приема яда внутрь, хотя известны случаи отравления в результате его абсорбции через кожу или вдыхания паров метанола при его концентрации в воздухе свыше 0,2%.
В наших наблюдениях смертельные отравления регистрировались при приме внутрь от 50 до 500 мл Наибольшую информативность приобретает концентрация яда в крови на момент поступления больного в стационар. По нашим наблюдениям у больных с благоприятным исходом отравления она составляла 1,21±0,61 мкг/мл, а у умерших - 3,30±0,66 мкг/мл (Р<0,05).
В норме в крови - 0,0001 г/л, моче - 0,003 г/л (Бережной Р.В, 1977).
Токсическая в крови - 100-200 мкг/мл, летальная в крови - 200 мкг/мл (Современные методы химико-токсикологического анализа, 1986).
Токсическая в крови - 200 мг/л, летальная в крови - более 800 мг/л (Лужников Е.А., 1982).
Минимальная летальная в крови - 0,025-0,03 г/л (Бережной Р.В, 1977).
Концентрации в сыворотке крови:
токсическая200 мкг/мл;
летальная>900 мкг/мл.
При смертельном остром отравлении в крови - 21-181 мг%, в моче - 128-2560 мг/л (Тейсингер Я.А. и соавт., 1959).
Пути поступления в организм
Пероральный, ингаляционный.
Метаболизм, биотрансформация и пути выведения из организма
Быстро всасывается в желудке и кишечнике. Подвергается медленному окислению с образованием токсичных метаболитов, формальдегида, муравьиной кислоты. Выделение метанола происходит с выдыхаемым воздухом (50-70%) и с мочой (1-10%); муравьиная кислота выводится с мочой в количестве 5-9% от поступившей дозы. Определение муравьиной кислоты в крови и моче проводят обязательно количественно, так как эта кислота - естественный метаболит.
Метанол как и этанол метаболизируется идентичной группой энзимов, но при скорости, составляющей 1/7 - 1/5 скорости метаболизма этилового спирта, что объясняет сравнительную отсроченность его токсических эффектов. Так же как и у других спиртов, процесс метаболизма метанола не зависит от его концентрации в крови.
Метаболизм метилового спирта протекает по типу "летального" синтеза - с образованием более токсичных метаболитов: формальдегида и муравьиной кислоты.
Первым этапом биотрансформации является его окисление до муравьиного альдегида (формальдегида), который в 33 раза токсичнее исходного продукта.
Метаболические превращения не являются единственным способом выведения его из организма. Значительная часть метанола выводится через легкие и почки.
Основной механизм действия и патогенез отравления
Психотропное (наркотическое), нейротоксическое (дистрофия зрительного нерва), нефротоксическое действие.
Метанол как таковой оказывает психотропное (наркотическое) воздействие на ЦНС, в то время как большинство других его эффектов являются следствием тяжелого декомпенсированного метаболического ацидоза. Наблюдается и относительный рост превращения NAD+ в NADH. Избыток NADH способствует восстановлению пируватов в лактаты. Таким образом, метаболический ацидоз, сопутствующий отравлению метанолом, вызван образованием и накоплением как муравьиной, так и молочной кислоты. Соответственно снижению рН увеличивается дефицит анионов (разница между общим числом катионов и анионов). Обычно указанный дефицит анионов составляет 18 ммол/L Он вычисляется по формуле: [Na+ + K+] - [Cl- + HCO3-]) и при тяжелых формах отравлений может быть в два и более раз выше нормы. Следует отметить что степень тяжести этого отравления всегда находится в прямой зависимости от степени выраженности ацидоза.
Особую опасность представляет специфическое поражение глаз. Прием внутрь даже такого незначительного количества метанола как 4 мл уже может вызывать полную слепоту. По современным представлениям поражение глаз в виде поражения сетчатки и деградации зрительного нерва в первую очередь обусловлено воздействием формальдегида.
Клиника отравления
В большинстве изученных нами источников отечественной и зарубежной токсикологической литературы указывается на значительную вариабильность клинической картины отравлений метанолом.
Чтобы максимально исключить влияние индивидуальной чувствительности, мы в качестве критерия оценки использовали количественный показатель 50% порога, т.е. величину, характеризующуюся появлением искомого токсического эффекта в половине наблюдений. Сравнительная оценка чувствительности организма человека к воздействию метанола показала, что резистентность различных органов и систем к его токсическим концентрациям неоднозначна. Эта неоднозначность выявляется не только на уровне всего организма, но и на уровне одной системы (органа), что обусловлено их сложной и неоднородной клеточной структурой.
Наиболее чувствителен к метанолу орган зрения. При этом его функциональные нарушения (в форме светобоязни, мерцаний в глазах и мелькания "мушек" перед глазами) регистрируются уже при самых малых уровнях яда в крови (0,69 - 0,87 мкг/мл). В свою очередь, расстройства зрения, свидетельствующие о начале органических повреждений сетчатки глаз и зрительного нерва ("белая пелена" перед глазами, нечеткость видения и диплопия) имеют более значительный уровень концентрационного порога (соответственно 1,20±0,40; 1,97±1,10 и 2,07±0,64 мкг/мл).
Достаточно высока чувствительность к метанолу и у центральной нервной системы. Обычно на начальном этапе ЦНС реагирует лишь нейро-сенсорными расстройствами (при уровне 0,87±0,19 мкг/мл - головной болью, при 1,28±0,66 мкг/мл - головокружением). При дальнейшем возрастании концентрации яда присоединяются нарушения психической активности: оглушенность (1,51±0,20 мкг/мл), возбуждение (1,75±0,40 мкг/мл) и сопор (2,19±0,54 мкг/мл).
Следует однако отметить, что при данном отравлении критическое состояние организма может наблюдаться только вслед за развитием тяжелого метаболического ацидоза, концентрационным порогом которого является содержание метанола в крови свыше 3,15±0,68 мкг/мл.
Как правило смерть наступает на фоне глубокой комы, осложненной параличом дыхания и декомпенсированным шоком. Летальному исходу могут предшествовать опистотонус и судороги, концентрационные пороги которых соответственно равны 3,92±0,13 и 4,45±0,26 мкг/мл.
Клинику данного отравления необходимо рассматривать только в динамическом аспекте.
Начальные симптомы отравления метанолом имеют в своей основе его наркотическое воздействие на ЦНС и клинически напоминают обычное отравление этиловым спиртом (хотя, как правило, они не столь выражены, возможно из-за более низкой растворимости метанола в липидах). Таковыми являются: эйфория (1,21±0,33 ч), и атаксия (1,23±0,26 ч). Синдром опьянения, как правило, не вызывает серьезных реаниматологических проблем, за исключением тех случаев, когда имеет место комбинированный прием метанола с большой дозой этилового алкоголя. Эта фаза отравления довольно быстро завершается глубоким сном, после которого пострадавшие чувствуют себя вполне удовлетворительно.
Вторая фаза (мнимого благополучия) соответствует началу метаболических превращений метанола в организме и до определенного предела (обусловленного буферным резервом КЩС) клинически никак себя не проявляет. Индивидуальные колебания этого бессимптомного (латентного) периода достаточно значительны (от 6 до 44 ч).
По его завершению у пострадавших внезапно появляются тошнота и рвота (21,25±0,41 ч) или общая слабость (21,57±0,57 ч), с головными болями (22,34±0,51 ч) и головокружением (26,83±0,45 ч). Возникают острые желудочно-кишечные боли и боли в области поясницы (28,25±0,48 ч), а в более отдаленные сроки возможен понос (50,11±0,96 ч). Нарастают симптомы токсической энцефалопатии: психомоторное возбуждение (31,62±0,29 ч), оглушенность и спутанность сознания (32,12±0,38 ч), недоступность контакту (52,45±0,71 ч). Эти признаки знаменуют собой развитие третьей (ацидотической) фазы токсического процесса. В кульминационной стадии этой фазы больные впадают в кому, конечности становятся холодными и влажными, может снижаться частота пульса и дыхания, что является достоверными признаками близкого летального исхода.
Четвертая (офтальмическая) фаза отравления метанолом относительно независима от общего хода патологического процесса. Описаны случаи, когда общие симптомы отравления метанолом почти не выявлялись, а пострадавшие обращались уже непосредственно к окулисту с жалобами на острое снижение остроты зрения, нередко переходящее в слепоту.
Результаты проведенного нами анализа показали, что наиболее ранним признаком расстройств зрительного аппарата являются жалобы пострадавших на наличие белой пелены перед глазами (18,41±0,53 ч), за которыми следуют жалобы на нечеткое видение (20,61±0,42 ч), неразличимость окружающих предметов; регистрируется мидриаз (33,72±0,77 ч). При обратимых повреждениях сетчатки глаза и зрительного нерва восстановление остроты зрения мы наблюдали в среднем к 427,50±175,50 ч от момента воздействия яда.
С увеличением поглощенной дозы яда интенсивность течения патологического процесса возрастает. Прежде всего это находит отражение в сокращении длительности латентного периода с 23,76±0,45 ч у выживших до 13,50±0,39 ч у умерших (Р<0,01). Однако основное различие при этих полярных исходах отравлений заключается в сроках развития и выраженности тяжелейшего метаболического ацидоза, который и предопределяет реальный риск смерти. Если при благоприятном течении отравления метаболический ацидоз в среднем развивается на 30,50±0,14 ч, то у умерших сроки его формирования сокращаются до 19,38±0,30 ч (Р<0.05); а степень ацидемии достигает запредельных величин в 6,80±0,04 (с размахом колебаний рН от 6,14 до 7,19).
Структура клинической симптоматики при благоприятных и неблагоприятных исходах отравлений метанолом
Как следует из представленных данных при отравлениях, закончившихся выздоровлением (включая пострадавших с частичной потерей зрения), в клинической картине превалируют общая слабость, тошнота, рвота, боли в пояснице, а также симптоматика психостении и умеренной токсической энцефалопатии: головная боль, головокружение, сонливость, возбуждение и оглушенность.
Напротив, у лиц со смертельным исходом эти симптомы сравнительно редки и в картине интоксикации преобладают шок и метаболический ацидоз.
Соотнести симптоматику зрительных расстройств довольно сложно, ибо у тяжелого контингента больных сознание, как правило, нарушено, что исключает возможность ее объективной оценки.
Таким образом, токсикометрический и хронологический анализ клинической картины острых отравлений метанолом представляет для практического врачу особую ценность, ибо позволяет ему предвидеть ожидаемое течение патологического процесса и открывает возможность превентивной терапии грядущих осложнений.