Человеческое общество, несмотря на развитие науки и техники, часто оказывается незащищенным от различных стихийных бедствий и техногенных катастроф. Самые современные технологии не могут обеспечить нашу безопасность. Быстрые темпы роста производства, близость промышленных объектов к населенным пунктам и городам с большой численностью жителей создают опасность массовых поражений за короткий промежуток времени [1]. Одним из самых распространенных аварийных химически опасных веществ считается аммиак, широко применяемый в промышленности и сельском хозяйстве [2]. Аварии с утечкой аммиака нередко происходят в разных странах. Так, в Хьюстоне (Техас, США) в 1976 г. на городском шоссе произошло столкновение цистерны, перевозящей сжиженный аммиак, в результате которого разлилось 19 т вещества и погиб-ли 5 человек, а общее число пострадавших составило 150 человек. В 1977 г. и 1979 г. в авариях на железной дороге во Флориде (США) пострадали 90 и 46 человек соответственно. В 1976 г. произошел взрыв на заводе удобрений, погиб 21 человек. В 1984 г. в Лос-Пахаритос (Мексика) был прорыв трубопровода, пострадали 46 и погибли 4 человека [3].

В Республике Татарстан хорошо развита химическая, целлюлозно-бумажная и пищевая промышленность. Всего в республике 293 потенциально аварийно опасных предприятия. Согласно классификации ВОЗ, по степени химической опасности объекты делятся на три категории. К 1-й категории относятся предприятия, имеющие запасы аммиака более 2500 т, ко 2-й — 500—2500 т и к 3-й категории — 10—500 т [4].

Транспортировка аварийноопасных веществ, нарушение технологии производства, изношенность оборудования, несоблюдение техники безопасности, террористические акты в любое время могут привести к внезапным массовым потерям. Если при чрезвычайной ситуации погибают люди, то их тела подвергают обязательному судебно-медицинскому исследованию. Часто обстоятельства происшествия неизвестны, а так как аммиак — летучий газ, то на месте обнаружения погибших его запах может не определяться.

Учитывая потенциальную опасность отравления парами аммиака, мы изучили диагностику этого вида отравлений. Эффективные методы выявления аммиака в крови и внутренних органах в судебно-медицинской практике отсутствуют [5]. Согласно данным литературы [5, 6], при отравлении парами аммиака смерть наступает от серозно-геморрагического отека легких.

Цель исследования — экспериментальным путем выявить особенности диагностики смертельного отравления парами аммиака, которые могут быть использованы в практической работе судебных медиков в чрезвычайной ситуации.

Провели серийные эксперименты на лабораторных животных (крысы, кролики). Для эксперимента были отобраны 20 половозрелых крыс, самцов и самок с массой тела 180—220 г и 10 кроликов, самцов и самок, породы «Серый великан» с массой тела 2,5—3,0 кг. Две контрольные группы животных (по 5 животных каждого вида) подбирали по тем же критериям.

Экспериментальные исследования проводили в условиях, приближенных к чрезвычайной ситуации на производстве, в специализированной камере объемом 2,3 м³, имеющей герметично закрывающийся погрузочно-разгрузочный люк, систему вытяжной вентиляции для создания отрицательного давления внутри камеры. Давление в камере определяли с помощью манометра. В камере имелись испаритель аммиака (САГ-1) и вентилятор. Для получения паров аммиака действующее вещество в виде 25% водного раствора вносили в испаритель и подогревали до температуры 60 °C. Концентрацию паров аммиака определяли с помощью универсального газоанализатора УГ-2. Пробы воздуха из камеры отбирали каждые 10 мин в течение 2 ч. Кроме того, использовали газожидкостный хроматограф Кристалл 5000.2 для определения содержания аммиака по методу абсолютной калибровки.

У животных извлекали гортань и исследовали с помощью стереомикроскопа Leica MZ 125 при увеличении до 50 раз. Гортань выделяли отдельным комплексом, фиксировали в 10% нейтральном формалине и затем изготовляли поперечные гистологические срезы.

Объекты для гистологического исследования фиксировали в 10% растворе нейтрального формалина, гистологические срезы окрашивали гематоксилином и эозином. Все препараты изучали на микроскопе Leica DM1000 при увеличении до 1000 раз в проходящем свете и с использованием фазового контраста. Обработку фотографий проводили с помощью программы Photoshop 7.

Активность ферментов, нейтрализующих аммиак, в организме крысы и человека схожа, поэтому биохимическое исследование крови проводили на крысах [7]. Для этого брали кровь из правой половины сердца через 30 мин после наступления смерти. Определяли содержание глюкозы, мочевины, общую активность лактатдегидрогеназы, количество средних молекул.

Содержание глюкозы рассчитывали энзиматическим колориметрическим методом с депротеинизацией (набор реагентов Эко-Лаб). В пробирки вносили по 0,45 мл 3% раствор трихлоруксусной кислоты, добавляли 0,05 мл исследуемой крови, перемешивали и центрифугировали (центрифуга ОПн-3) при скорости 3000 об/мин в течение 10 мин. Далее в пробирки вносили по 2,2 мл рабочего раствора, добавляли 0,22 мл надосадочной жидкости. По описанной ранее методике готовили стандартный и контрольный растворы. Снимали оптическую плотность на фотоэлектроколориметре (КФК-3) при длине волны 540 нм в кювете с толщиной рабочего слоя 0,5 см, напротив контроля. Расчет производили по формуле:

Сглюкозы = Еопыт/Ест · 10 ммоль/л.

Общую активность лактатдегидрогеназы определяли кинетическим методом в сыворотке крови (Диакон-ДС). К 4 объемам буферного раствора рН 7,5, содержащего однозамещенный калия фосфат, пируват, натрия азид, добавляли 1 объем буферного раствора, рН 9,6, содержащего трис, никотинамидадениндинуклеотид (НАДН), натрия азид, инкубировали в течение 5 мин при температуре 37 °C. В пробирку вносили 0,01 мл сыворотки крови и 1 мл полученного рабочего реагента. Пробу перемешивали и инкубировали в кювете с длиной оптического пути 10 мм при температуре 37 °C в течение 1 мин, затем измеряли оптическую плотность пробы Е1 при длине волны 340 нм против воздуха, включали секундомер и через 1 мин аналогичным образом измеряли оптическую плотность пробы Е2. Рассчитывали ∆Е=Е1–Е2. Активность ЛДГ=∆Е/мин · 16 030.

Содержание мочевины определяли уреазным методом (VITAL DIAGNOSTICS SPb). В пробирки вносили по 0,1 мл раствора уреазы. В опытную пробу добавляли 0,01 мл сыворотки крови, в стандартную — 0,01 мл раствора мочевины (5 ммоль/л), в контрольную — 0,01 мл дистиллированной воды. Реакционную смесь тщательно перемешивали и инкубировали 5 мин при комнатной температуре. Затем во все пробы вносили по 1 мл фенол-нитропруссидного реагента и 1 мл гипохлорита. Помещали в термостат (37 °С) на 15 мин. После окончания инкубации пробы охлаждали до комнатной температуры и измеряли оптическую плотность опытной и стандартной пробы против контрольной в кюветах с толщиной поглощающего слоя 5 мм при длине волны 540 нм, напротив контроля. Расчет производили по формуле:

Смочевины=Еоп/Ест · 5 ммоль/л.

Содержание средних молекул в сыворотке крови определяли по методу Габриэляна. В пробирку вносили 1 мл сыворотки крови, добавляли 0,5 мл 10% раствор трихлоруксусной кислоты, центрифугировали 30 мин со скоростью 2000 об/мин. К 0,5 мл центрифугата добавляли 4,5 мл дистиллированной воды. Снимали оптическую плотность на спектрофотометре (СФ-46 ЛОМО) при длине волны 490 нм, в кювете с толщиной рабочего слоя 1 см, напротив дистиллированной воды.

Измеряли рН крови с помощью универсальной индикаторной бумаги Лах-Нер.

В соответствии с задачами исследования, учетом характера материала для статистической обработки полученных данных использовали как параметрические, так и непараметрические методы статистики. Производили расчет среднего арифметического, средней ошибки средней арифметической. Сравнение достоверности различий средних значений по t— критерию Стьюдента и распределений по критерию χ². Полученные данные подвергали статистической обработке в среде программного продукта Statistica 5.0.

При концентрации в камере паров аммиака 32,6 мг/л первые признаки интоксикации у крыс наблюдали через 2—4 мин в виде беспокойства, чиханья, которые усиливались через 7—10 мин: животные начинали «потирать» глаза, нос. Через 12—13 мин от начала эксперимента появлялись признаки затруднения дыхания: животные активно заглатывали воздух, вытягивали шею вперед, затем присоединялись хрипы, саливация, атаксия, тремор, тонические и тетанические судороги. Все подопытные крысы погибали в течение 3 ч.

У кроликов явления интоксикации возникали при более низких концентрациях аммиака — 16,3 мг/л через 5—7 мин и выражались в учащении дыхания, признаках раздражения глаз, носа. Через 25—35 мин от начала эксперимента проявлялись атаксия, тремор, саливация, учащалось дыхание, а спустя 30 мин происходило снижение частоты дыхания, изо рта и носа выделялась пенистая жидкость, иногда с примесью крови. Все кролики погибали в течение 2 ч.

При изучении гистологических препаратов крыс и кроликов выявили общие признаки в виде паретического капиллярно-венозного полнокровия внутренних органов, периваскулярных кровоизлияний в головном мозге, печени, сердце, почках, селезенке, тимусе. В просветах сосудов определялись скопления лейкоцитов, лимфоцитов. Обнаружены признаки преимущественно вакуольной дистрофии печени, почек с участками некрозов паренхиматозных клеток. В печени описанные изменения имели наибольшую выраженность вокруг центральных вен. В просветах сосудов легких — скопления эозинофильных мелкопузырчатых масс, при этом стенки сосудов эозинофильно окрашены, набухшие, гомогенизированные, с участками нарушения целостности. В периваскулярных пространствах между набухшими волокнами соединительной ткани также имелись скопления мелкопузырчатых эозинофильных масс. Наблюдали признаки эмфиземы легких с очаговым серозно-геморрагическим отеком. Бронхи в состоянии неравномерно выраженного спазма, на поверхности эпителия — скопления эозинофильных масс. Обнаружили участки гомогенизации стенок бронхов. В головном мозге проявления дистрофии нейронов по гипоксическому типу сочетались с отеком глии. Стенки сосудов головного мозга имели неравномерно выраженные признаки гомогенизации, набухания, некоторые были утолщены, гомогенной эозинофильной окраски с фрагментарным истончением. У кроликов кровоизлияния были более выраженные, чем у крыс.

В ходе исследования гортани с помощью стереомикроскопа у обоих видов экспериментальных животных обнаружили признаки резкого спазма голосовой щели и заполнение оставшегося просвета эозинофильными слизистыми массами. В гистологических срезах гортани наблюдали десквамацию слизистого слоя с гомогенизацией подлежащих волокнистых структур, отек, кровоизлияния.

При определении рН сыворотки крови крыс выявили сдвиг вправо до 8,5—9,0.

Содержание глюкозы было повышено по отношению к контролю в 2—5 раз. Глюкоза — основной показатель углеводного обмена, повышение ее количества может быть вызвано стресс-реакцией организма в ответ на выброс гормонов коры надпочечника [8]. Содержание мочевины в крови было в 3 раза больше, что указывает на нарушение выделительной функции почек [9]. Количество средних молекул превышало их число в контроле в 2 раза, что может служить показателем интоксикации [10]. Накопление средних молекул является не только маркером эндотоксикации, но и фактором, усугубляющим течение патологического процесса, играя роль вторичных токсинов [11]. Источником образования средних молекул является разрушающийся белок, что указывает на эндогенную интоксикацию, почечно-печеночную недостаточность. Общая активность лактатдегидрогеназы превышала норму в 4—5 раз, что может свидетельствовать о нарушении структуры печени, почек, легочной ткани [12].

Таким образом, в ходе проведенных исследований удалось установить, что ингаляционное отравление аммиаком приводит к резко выраженному спазму гортани и отеку, способствующих нарушению как вдоха, так и выдоха, и, как следствие, к развитию асфиксических признаков (дистрофия нейронов по гипоксическому типу, полнокровие, кровоизлияния). При исследовании были обнаружены колликвационный некроз гортани, острая эмфизема легких с очаговым серозно-геморрагическим отеком, набухание стенок сосудов легких вплоть до некроза, скопление мелкопузырчатых эозинофильных масс в сосудах и периваскулярно. Выявили также признаки некротических изменений стенок сосудов головного мозга.

Описанные изменения обусловлены проявлением активного действия аммиака, который больше, чем другие газы, растворяется в воде и, попадая в организм, связывается с жидкостью, образуя щелочное соединение гидроокись аммония [12]. Сдвиг рН крови вправо также свидетельствует об ощелачивании крови при отравлении аммиаком.

Проведенные исследования позволили выявить морфологические изменения, которые могут свидетельствовать об ингаляционном отравлении аммиаком. Так, обнаруженные в гистологических препаратах отек головного мозга с дистрофией нейронов по гипоксическому типу, набухание стенок сосудов легких и головного мозга с нарушением их целостности вплоть до некроза, скопление мелкопузырчатых масс в просветах сосудов и периваскулярно наряду с признаками колликвационного некроза гортани и сдвигом рН крови вправо до не совместимых с жизнью значений (8,5—9,0) можно считать характерными для ингаляционного отравления аммиаком и использовать для подтверждения данного диагноза. Кроме того, следует отметить наличие резко выраженного спазма голосовой щели. Биохимические показатели демонстрируют проявление глубокой интоксикации, нарушение структуры и функции внутренних органов. Перечисленные изменения могут быть полезны в практической работе судебно-медицинских экспертов, особенно при чрезвычайных ситуациях, связанных с массовой гибелью людей и необходимостью проведения экспертных исследований в оперативном порядке.