Чрезвычайные ситуации (ЧС) техногенного характера приводят к многочисленным человеческим жертвам. Неблагоприятные факторы и экстремальные условия в зоне ЧС могут вызывать изменение физико-химических свойств биологического материала, направляемого для лабораторных судебно-медицинских исследований. Так, под воздействием механических сил и высоких температур многие аналиты изменяют свои свойства, в результате чего могут значительно изменяться концентрации определяемых при судебно-химическом исследовании веществ. Это приведет к неправильной экспертной оценке полученных результатов и в конечном счете может явиться причиной неверного юридического решения [1, 2].
Основные принципы работы судебно-медицинской службы при ЧС подробно описаны в «Руководстве по авиационной медицине», изданном Международной ассоциацией гражданской авиации, и в монографиях [3, 4].
В каждом случае техногенных катастроф, сопровождающихся гибелью людей, рекомендуется проводить лабораторные исследования биологического материала погибших на наличие этилового спирта, других спиртов и растворителей, горюче-смазочных материалов, монооксида углерода, цианидов и других токсичных продуктов горения, наркотических средств, сильнодействующих лекарственных веществ и их метаболитов на уровне чувствительности используемых методов, позволяющих обнаружить и провести количественное определение искомых веществ в концентрациях ниже токсических.
Опыт нашей работы с трупами и/или останками лиц, погибших в результате катастроф при авиационных и других транспортных авариях, позволил разработать определенный алгоритм по отбору биоматериала для определения различных токсичных веществ.
Этиловый спирт. В зависимости от характера ЧС тела погибших людей могут разрушаться, подвергаться действию высокой температуры, разлагаться. Это необходимо учитывать при отборе и направлении проб биологического материала для судебно-химического анализа на наличие и количественное содержание этилового спирта [4, 5]. В таких случаях объекты изымают из глубинных тканей, не подверженных неблагоприятным факторам, помещают в герметично закрывающиеся емкости и хранят в холодильной камере при температуре около 4 °С.
В диагностических целях и для исключения посмертного образования этанола рекомендуется исследовать его количественное содержание в различных частях и органах тела. Наряду с этим необходимо определять наличие и концентрацию основного продукта метаболизма этанола — ацетальдегида, а также таких веществ, как ацетон, 2-бутанол, пропанол и изопропанол, которые могут образовываться и при микробиологическом разложении тканей [5, 6]. Целесообразны и перспективны исследования на наличие и концентрацию таких метаболитов этанола, как этилглюкуронид и этилсульфат [7, 8]. Эти вещества не образуются посмертно при микробиологическом разложении тканей, а этилсульфат стабилен к неблагоприятным условиям окружающей среды и не подвергается разрушению под действием микрофлоры.
При воздействии высоких температур возможно изменение концентрации этанола в биологическом материале трупа. Так, при термических ожогах I—II степени и площади поражения до 40% поверхности тела в тканях увеличивается концентрация этилового спирта за счет потери жидкости из организма, а при ожогах III—IV степени и площади поражения более 90% тела содержание этанола в жидких средах тела снижается вследствие летучести этанола [9, 10].
Летучие органические соединения. Такие соединения могут быть как источником ЧС, так и образовываться в условиях ее возникновения. Накопление летучих веществ в салоне самолета и кабине пилота могут стать причиной авиакатастрофы [11—13]. Образующиеся в очаге ЧС органические летучие вещества могут загрязнять биоматериал; источником загрязнения могут стать горюче-смазочные материалы.
Для определения влияния летучих органических веществ на состояние человека в зоне ЧС биологический материал необходимо по возможности изъять из неповрежденных участков тела, а в случаях их разрушения пригоден любой фрагмент либо мышечная ткань с остатками или сгустками крови.
Для дифференциальной диагностики наличия горючесмазочных материалов, способствующих ЧС, и летучих компонентов продуктов взрыва изымают части трупа и одежды, предположительно подверженные воздействию горючей жидкости. По возможности на экспертизу предоставляются образцы горюче-смазочных материалов, имеющих отношение к ЧС.
Летучие продукты горения. Биоматериал от трупов лиц, погибших при пожаре или обнаруженных на пепелище, исследуют на обнаружение летучих продуктов горения: монооксида углерода, цианидов, акрилонитрила, акролеина, изоцианатов, нитрилов, формальдегида, бутилальдегида, ацетальдегида, бензола, ксилолов, толуола, стирола, оксидов азота, а кровь — на наличие метгемоглобина (МtHb), карбоксигемоглобина (HbCO) и сульфгемоглобина.
В очаге пожара при горении углеродсодержащие материалы выделяют монооксид углерода, азотсодержащие материалы — синильную кислоту (HCN), фенолсодержащие полимеры — бензол и другие летучие ароматические соединения, а хлорсодержащие материалы — хлористый водород [14, 15].
Монооксид углерода. В условиях возникшей ЧС природного и техногенного происхождения часто образуется монооксид углерода (СО). Известно, что в 19% случаев причиной авиационных катастроф является отравление экипажа СО. В атмосфере с высоким содержанием СО может наступить молниеносная форма отравления СО с параличом дыхательного центра, приводящая к летальному исходу [16, 17]. Концентрация карбоксигемоглобина (HbCO) в крови при этом может быть в пределах условно нормальных значений.
В связи с этим в крови трупов, особенно обнаруженных в очаге пожара, следует определять не только HbCO, но и СО и другие летучие токсичные вещества. Воздействие высокой температуры может значительно снижать содержание HbCO в организме вплоть до полного исчезновения его за счет окисления железа в гемоглобине. Согласно данным литературы, алкоголь усиливает токсическое действие СО и даже при относительно низкой величине HbCO может наступить смерть. В организм СО проникает только при жизни человека, концентрация HbCO в крови остается постоянной при посмертном кратковременном воздействии открытого пламени на тело человека. В трупе HbCO сохраняется до 6 мес в зависимости от условий хранения и концентрации вещества. Обнаружение несмертельного количества HbCO в крови не является доказательством низкого содержания СО в крови на момент отравления [17].
При отсутствии жидкой крови рекомендуется направлять спекшиеся свертки крови, высохшую кровь, мягкие ткани с гематомой, любой участок тела с остатками крови или ее свертками. В вытяжке из сухой крови концентрация HbCO, как правило, выше, чем в жидкой (до 20% для низких и до 10% для высоких концентраций). HbCO более устойчив при термических воздействиях на кровь, чем другие дериваты гемоглобина; кроме того, высохшая кровь лучше диффундирует СО, который соединяется с гемоглобином. Это может привести к завышенным результатам содержания HbCO [17].
Основные затруднения при проведении судебно-химического исследования СО в зоне ЧС возникают при изучении обескровленных фрагментов тел. В таких случаях рекомендуется исследовать костный мозг. Предел детектирования метода определения HbCO в костном мозге составляет 10% с погрешностью метода 3—7% [18].
Токсический эффект на организм человека усиливается при совместном присутствии СО и цианидов [19]. Как показывает практика, примерно у 40% погибших в очаге пожара обнаруживают повышенную концентрацию цианидов в крови [20]. Данные литературы свидетельствуют, что при совместном присутствии CO и HCN в крови редко выявляют одновременно их высокие концентрации [21], чаще концентрация выше у одного из этих веществ.
Вопрос остается не до конца исследованным, и данные о роли цианидов при пожарах противоречивы. Некоторые авторы считают, что отравление цианидами само по себе может быть причиной смерти. Другие полагают, что СО — основной токсичный агент, и утверждают, что содержание HCN может увеличиваться в тканях под действием высокой температуры. Возможно также обнаружение высокой концентрации цианидов в крови за счет их высокого сродства к MtHB. Этим можно объяснить большое количество HCN в крови при пожарах, превышающее в несколько раз смертельную дозу [22—24].
В настоящее время причиной смерти от токсического воздействия газов в очаге пожара чаще считают СО, чем HCN. Возможно, что в очаге пожара HCN быстро поражает нервную систему жертв, что нарушает координацию, приводит к обездвиживанию и беспомощному состоянию, создавая условия для смертельного отравления угарным газом [24]. В отличие от других продуктов горения СО и HCN в очаге пожара образуются в значительных количествах. Оба газа оказывают неблагоприятное воздействие на функции центральной нервной и дыхательной систем. Другие компоненты дыма могут быть токсичны, но они обычно присутствуют в низких концентрациях и не могут вызвать острого неблагоприятного эффекта значительной степени [25—27, 29].
Следовательно, от трупа погибшего при пожаре на судебно-химическое исследование направляют кровь не только для определения HbCO, СО, но и цианидов. Согласно нормативным документам [3, 28, 29], HbCO следует определять двумя методами: спектрофотометрическим и с помощью газожидкостной хроматографии (монооксид углерода), а цианиды — с помощью колориметрического метода с подтверждением другим доступным способом: например, качественными цветными реакциями и хроматографическими методами.
Воздействие высоких температур и гнилостные изменения образцов могут приводить к искажению ультрафиолетового спектра гемоглобина и влиять на достоверность результатов анализа. В связи с этим для судебно-химического исследования рекомендуется изымать фрагменты минимально поврежденных биотканей. Для анализа следует использовать полнокровные участки ткани. При исследовании хорошо сохранившейся капиллярной крови можно получить объективные результаты содержания HbCO [30, 31].
Предлагается при авиационных происшествиях в случаях возникновения пожара во время полета и на земле определять в крови погибших содержание HbCO и HCN [32, 33]. Определение HbCO необходимо проводить на уровне чувствительности примененного метода исследования, позволяющей разграничить содержание СО в организме курящих людей и людей, подвергшихся воздействию СО при аварийных ситуациях. Повышенное количество в крови жертв HbCO и HCN свидетельствует о воздействии на организм продуктов горения на борту или на земле, а повышенное содержание в крови только HbCO может быть последствием неисправности нагревателей или выхлопных систем в самолете.
Данные о стабильности HbCO в крови противоречивы. В одних источниках сообщается, что HbCO обнаруживают в гнилостно измененных и мумифицированных объектах. Результаты специально проведенных исследований показали, что в течение 45 ч концентрация HbCO снижается с 80 до 50% при хранении 1 мл крови во флаконе вместимостью 50 мл. При хранении содержащийся в крови СО испаряется, заполняя внутренний объем флакона, пока не наступит равновесие концентраций в воздухе флакона и в крови. Этот процесс ускоряется при повышении температуры, поэтому рекомендуется кровь набирать в герметично закрытые шприцы-тюбики, хранить при температуре около 4 °С до проведения анализа, а после исследования хранить при температуре –20—40 °С [2, 30, 34].
При гниении крови HbCO не образуется. При неблагоприятных условиях в гемоглобине крови двухвалентное железо окисляется до трехвалентного, образуя MtHb, который не способен удержать СО, что может привести к снижению содержания HbCO в крови. Вероятность обнаружения HbCO в крови, находящейся в неблагоприятных условиях окружающей среды, зависит от первоначальной концентрации СО: чем выше концентрация СО в биоматериале, тем больше вероятность его обнаружения. Содержание цианидов в трупной крови зависит от времени, прошедшего после наступления смерти: уменьшается примерно на 50% в день, что объясняется переходом цианид-ионов в легколетучую синильную кислоту [29, 35, 36].
Карбоксимиоглобин. Миоглобин (Мb) — белок мышечной ткани, основная функция которого состоит в передаче кислорода из крови к клеткам ткани. Миоглобин легко соединяется с кислородом, СО, оксидом азота, образуя оксимиоглобин (МbO2) ало-красного цвета, карбоксимиоглобин (MbCO) вишнево-красного цвета и нитрозомиоглобин (MbNO) красного цвета. В зоне ЧС под действием сильных окислителей двухвалентное железо миоглобина легко теряет СО, переходит в трехвалентное состояние с образованием MtHb коричневого цвета. Под воздействием сероводорода при микробиологическом разложении образуется сульфмиоглобин зеленого цвета. Сульфмиоглобин и метмиоглобин не способны присоединять СО. Таким образом, если мышечная ткань не красного или не вишнево-красного цвета, определять MbCO малоэффективно. В неблагоприятных условиях HbCO более стабилен, чем MbCO. Следовательно, обнаружение HbCO в капиллярной крови более вероятно, чем обнаружение менее стабильного MbCO в мышечной ткани [37].
Нет единого мнения о стабильности MbCO. По данным одних авторов, MbCO «обнаруживается через довольно длительный срок после смерти»; согласно другим данным, MbCO нестабилен, вследствие чего рекомендуется хранить образцы в холоде и темноте [2, 9, 39]. Чем выше первоначальная концентрация MbCO или HbCO в биологическом материале, тем больше вероятность их обнаружения после длительного нахождения объектов исследования в неблагоприятных условиях окружающей среды.
При направлении на судебно-химическое исследование биоматериала из фрагментов тел, находящихся в зоне ЧС, необходимо выбирать участки с остатками крови или ткани ярко-красного цвета. Их направляют для обнаружения в первую очередь СО методом газохроматографического анализа.
При положительном результате следует провести исследование HbCO в крови, находящейся в капиллярах мышечной ткани. Содержание MbCO целесообразно определять только для установления токсикокинетики отравления угарным газом [9]. В литературе приведено несколько методик определения MbCO [38, 39]. В экспертной практике рекомендуется проводить количественное определение MbCO согласно методическим разработкам [39]. Наши экспертные исследования показали, что данная методика плохо воспроизводима, содержит методические неточности, что приводит к сомнительным результатам, особенно если биологический материал подвергся термическому воздействию или гнилостным изменениям.
Метгемоглобин и сульфгемоглобин. В очаге пожара гемоглобин может перейти в MtHb под действием высокой температуры и при посмертном окислении [40—42]. MtHb может взаимодействовать с токсичными газами, при этом образуются цианметгемоглобин (циан-MetHb) и сульфметгемоглобин (сульф-MtHb) [25]. Это необходимо учитывать при расследовании случаев, когда в крови находят нетоксические концентрации HbCO. Образование цианидов в очаге пожара может привести к повышенному содержанию MtHb, что может явиться одной из основных причин смерти при невысоких концентрациях HbCO [21].
Вдыхание оксидов азота, образующихся при горении полимеров, может вызвать образование MtHb, поэтому при обнаружении фрагментов тел, подвергшихся воздействию высоких температур, следует учитывать возможность образования MtHb. Сульф-MtHb может образоваться посмертно под воздействием микроорганизмов при гнилостных процессах в трупе. Наличие сульф-MtHb может искажать результаты спектрофотометрического определения дериватов гемоглобина в крови, особенно если сульф-MtHb присутствует в высоких концентрациях. УФ-спектр сульф-MtHb аналогичен спектру поглощения MtHb. Кроме того, некоторые аналитические методы не учитывают циан- и сульф-MtHb при измерении общего гемоглобина [26, 43]. Следовательно, результаты таких методов определения содержания HbCO могут быть ошибочно высокими. Только комплексное исследование всех дериватов гемоглобина может дать объективную картину отправления летучими продуктами горения в зоне ЧС.
Учитывая аналитические возможности методик определения летучих токсичных веществ, попавших в организм с газообразными продуктами горения в зоне ЧС, рекомендуется использовать следующую схему работы.
1. Порядок изъятия и направления биологического материала:
— для исследования на наличие HbCO и СО направляют 20—30 мл (минимальный допустимый объем 1,5—2,0 мл) крови, изъятой из глубоких магистральных сосудов, участков тела, минимально пораженных действием высокой температуры или гнилостными изменениям;
— при отсутствии жидкой крови рекомендуется направлять сгустки крови, спекшуюся кровь, гематому (концентрация HbCO в гематоме будет соответствовать времени образования гематомы, а не моменту смерти человека), костный мозг, менее подверженный термическому воздействию;
— если в зоне ЧС обнаружены обескровленные фрагменты тел, рекомендуется направлять участки мышечной ткани с максимальным содержанием капиллярной крови (из глубоких участков фрагментов тел красного или вишнево-красного цвета).
2. Порядок проведения судебно-химического исследования летучих токсичных газов при ЧС:
— в первую очередь определяют HbCO в крови. При содержании HbCO ниже 30% необходимо газохроматографическое подтверждение наличия СО, так как при низких концентрациях цветные качественные реакции малоэффективны;
— для судебно-химического определения HbCO в крови используют методики, позволяющие достоверно обнаружить 2—5% HbCO для возможности диагностики естественных, фоновых концентраций HbCO, не имеющих отношения к ЧС;
— при поступлении мышечной ткани предварительно проводят исследование на наличие HbCO в капиллярной крови и СО в капиллярной крови и/или мышечной ткани;
— если поступившая на исследование мышца имеет «вареный» вид, проводят газохроматографическое определение CO. При положительном результате мышцу исследуют на наличие MbCO;
— определение MbCO актуально только в совокупности с определением HbCO в неизмененных объектах и только для определения токсикокинетики отравления угарным газом;
— если концентрация обнаруженного HbCO ниже токсической, рекомендуется проводить исследование на наличие синильной кислоты.
При оценке результатов судебно-химической экспертизы необходимо учитывать, что образующиеся в зоне ЧС сопутствующие агрессивные органические и неорганические вещества (этанол, бензол, синильная кислота, сульфгемоглобин, метгемоглобин, цианметгемоглобин) способны влиять на результат химического анализа и быть причиной комбинированного токсического действия на организм человека.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.