سم شناسی حریق

سم شناسی حریق یکی از اجزای مهم در سیستم آتش نشانی و ایمنی همواره مورد تاکید بوده است. بررسی‌های آماری نشان داده که دردهه‌های اخیر مرگ و میر در حوادث آتش‌سوزی به نحو چشمگیری افزایش یافته است.

علت این امر تغییراتی است که در کمیت و کیفیت دودها و بخارهای ناشی از حریق به وجود آمده و این پدیده نیز به نوبه خود متأثر از تحولاتی است که در دهه‌های اخیر در مواد سازنده اثاثیه منازل و ساختمان‌ها حاصل شده است.

سم شناسی حریق

گزارش‌های متعددی مبنی بر تولید سموم گازی، مانند

دتکتور مونوکسید کربن

، دی اکسیدکربن، سیانور هیدروژن، نیتریت‌های آلی، الکل‌ نیز دارد. شناسائی این سموم در اجساد قربانیان حریق و نیز بررسی مسمومیت‌های حاد و مزمن در این حوادث زمینه بررسی گسترده‌ای را تحت عنوان سم شناسی حریق فراهم آورده است.

جنبه های سم شناسی حریق

بررسی جنبه‌های سم شناسی حریق از سال ۱۹۵۱ با گزارش زپ آغاز شد. این گزارش مدعی بود که استنشاق گازهای سمی، مسئول عمده مرگ افراد در آتش‌سوزی است، زیرا که در بسیاری از موارد قربانیان حریق در مناطقی کشف می‌شوند که در آنجا هیچ نشانی از آتش، گرما و یا حتی اثر واضحی از دود و یا دوده مشهود نیست.

بررسی های اپیدمیولوژیک چه چیزی را نشان داد؟

سال ها بعد بررسی‌های اپیدمیولوژیک این وقایع نشان داد که علت مرگ افرادی که در آتش‌سوزی‌ها جان خود را از دست می‌دهند، در ۸۰ درصد موارد استنشاق گازها و بخارهای حاصل از حریق است تا تماس با شعله و سوختگی‌های حرارتی، در سم شناسی حریق به بررسی این موارد خواهیم پرداخت.

امروزه صاحب نظران یکی از عوامل افزایش مرگ در این حوادث را به تغییراتی نسبت می‌دهند که در مواد مورد استفاده در ساختمان ها و دکوراسیون داخل منازل رخ داده است.

این تغییرات سبب می‌شوند که اولاً حریق سریعتر گسترش یافته و به سرعت به درجه حرارت های بالاتری برسد، درنتیجه مرگ در اثر سوختگی و شوک های حرارتی افزایش یابد. ثانیاً نوع و غلظت دودها و بخارها در آتش‌سوزی ها تغییریافته که این مواد به سرعت سبب رخوت، بیهوشی و سپس خفگی و مرگ می‌شوند.

عوامل مرگ در حریق از جنبه سم شناسی حریق

در این مقاله به بررسی علل و عوامل مرگ در حریق از جنبه‌های سم شناسی حریق پرداخته می شود.

• مونوکسید کربن

– یکی از مهمترین گازهای سمی در سم شناسی حریق گاز منواکسید کربن می باشد.

– این گاز حاصل سوختن ناقص هیدروکربن‌ها و مواد سلولزی مانند چوب، کاغذ، کتان و غیره است.

– تشکیل کربوکسی هموگلوبین را در مقادیر ۳۰ تا ۴۰ درصد سمی و در مقادیر بیش از ۵۰ درصد کشنده می‌دانند.

– جمع‌ آوری و آنالیز گازهای آتش‌سوزی نشان می‌دهدکه این گاز مهمترین و سمی‌ترین ماده موجود در این حوادث است.

– غلظت این گاز در حریق ممکن است به ۱۰ درصد برسد.

– این غلظت از مونوکسیدکربن می‌تواند سطح کربوکسی هموگلوبین را در مدت یک دقیقه به غلظت کشنده ۷۵ درصد برساند.

– به همین علت در بسیاری از بررسی‌ها مونوکسیدکربن عمده‌ترین علت مرگ های ناگهانی در حریق ذکر شده است.

• کربوکسی هموگلوبین

در مواردی که سطح کربوکسی هموگلوبین بیش از ۷۰ درصد گزارش شده است.

تفاوت آشکار غلظت کربوکسی هموگلوبین در رگه‌ای شریانی وریدی و نیز رگ‌های مرکزی – محیطی نشان می دهد که اثرات کشندگی مونوکسیدکربن در این حوادث ناگهانی بوده و احتمالاً با نارسائی حاد قلبی همراه است.

علی رغم گزارش‌هائی که در مورد نقش کشندگی این گاز در حوادث حریق وجود دارد، ذکر این نکته ضروری است که درصد تشکیل کربوکسی هموگلوبین به عواملی چون نوع حریق، مدت تماس و در دسترس بودن اکسیژن بستگی دارد.

به عنوان مثال اگر حریق در محوطه باز و با تهویه مناسب حادث شود و یا مرگ بلافاصله به علت تروما و یا شوک های حرارتی رخ دهد، در این صورت کربوکسی هموگلوبین ممکن است حتی در مقادیر سمی نیز تشکیل نشود.

در یک بررسی سه ساله در مورد افرادی که اقدام به خودسوزی خودکشی با آتش نموده اند. مقادیر کربوکسی هموگلوبین در ۷۳ درصد موارد کمتر از ۱۰ درصد گزارش شده است. نظیر این یافته‌ها در قربانیان انفجار و سقوط هواپیما نیز مشاهده می‌شود.

در انفجار هواپیماهای نظامی آمریکا در سا لهای ۱۹۸۶ تا ۱۹۷۹ غلظت کربوکسی هموگلوبین در مقادیر بیش از ۱۰ درصد فقط در ۴ درصد قربانیان گزاش شده است.

صرف نظر از سوانح هوائی در حریق‌های انفجاری نیز یافته‌های مشابهی قابل ذکر است. هیرش مقدار کربوکسی هموگلوبین را در افرادی که در جریان انفجار یک تانکر حامل مواد سوختنی جان خود را از دست داده اند.

بررسی کرد و مقدار آن را در افراد غیر سیگاری ۵/۲ – ۴/۱ درصد و در افراد سیگاری ۵ – ۹/۲ درصد گزارش کرده است، یعنی در واقع هیچ افزایش غیرطبیعی در مقدار کربوکسی هموگلوبین آنها مشاهده نکرده است.

• سیانید هیدروژن

در جریان حریق، سیانید هیدروژن از سوخت مواد طبیعی و یا صناعی نیتروژ ندار مانند پشم، ابریشم، آسفالت، فیلم‌های رادیولوژی و پلاستیک‌های مانند پلی اورتان، پلی اکریلونیتریل، رزین، ملامین و سایر پلیمرهای وابسته تولیدمی‌شود.

در دو دهه اخیر، پلیمرهائی که به طور فزاینده در ساختمان ها، دکوراسیون و اثاثیه منزل مورد استفاده قرارگرفته‌اند با تولید ترکیبات سمی مختلف ازجمله سیانور از عوامل مهم افزایش مرگ و میر در حوادث آتش‌سوزی به شمار می روند.

بترول و همکاران توانسته‌اند در اتاقی با ابعاد متوسط، غلظت کشنده‌ای از اسید سیانیدریک را با احتراق ۲ کیلوگرم پلی اکریلونیتریل تولید کنند.

در سال ۱۹۶۰ اولین بار افزایش غیرمنتظره سیانور از نمونه خون قربانیان انفجار یک هواپیما و آتش‌سوزی یک ساختمان در دیترویت گزارش شد و سپس به تدریج با گزارش های دیگر، نقش و اهمیت سیانور در حوادث آتش‌سوزی از جنبه سم شناسی حریق روشن تر شد.

• سطح سیانید خون

– سطح سمی سیانور در خون از مقدار ۱ میکروگرم در میلی گرم شروع می شود.

– در مقادیر بیش از ۵/۲ میکروگرم در میلی گرم آن را کشنده می‌دانند.

– سطح سیانید خون در حریق های خانگی ۱۴/ ۳ – ۱/ ۰ میکروگرم در میلی گرم گزارش شده است.

– بالاترین غلظت سیانور در مقادیر بیش از ۸/ ۱۴ میکروگرم در میلی گرم بوده است.

– این غلظت بالا در خون قربانیان حوادث هوایی و به علت پیرولیز ماکرو مولکول های نیتروژن‌ دار کابین هواپیما بود.

– نیمه عمر کوتاه سیانید حدود یک ساعت

– بنابراین غلظت آن در خون افرادی که از حوادث آتش‌سوزی نجات می‌یابند، اندک است.

– سطح سمی سیانور حداقل در ۳۰ درصد و سطح کشنده آن در ۱۰ درصد نجات یافتگان نیز قابل تشخیص است.

– سیلورمن و همکاران سیانور عامل مهم مرگ های دیر رس نجات یافتگان از حریق ذکر کرده اند.

– برخی بررسی‌ها همبستگی بالائی بین غلظت سیانید و کربوکسی هموگلوبین خون مسمومین و قربانیان حریق گزارش کرده اند.

– در صورتیکه مقدار کربوکسی هموگلوبین این افراد بیش از ۱۵ درصد باشد امکان مسمومیت با سیانور نیز مطرح خواهد بود.

• رادیکال های آزاد

تشکیل رادیکال های آزاد در آتش‌سوزی نتیجه شکسته شدن پیوندهای پرانرژی مانند کربن – کربن، کربن – هیدروژن و کربن – اکسیژن است. انرژی موردنیاز برای جداسازی این باندها در دامنه ۴۵۰ – ۶۵۰ C است که این درجه حرارت از سوخت مواد مختلف، ازجمله فرآورده‌های پلاستیکی تأمین می‌شود.

اشتعال مواد آگاهی داشتند ولی چون این ترکیبات واسطه عمر کوتاهی دارند، به نظر نمی‌رسد ازنظر سمی بودن دارای نقش با اهمیتی باشند.

امروزه ثابت شده رادیکال های آزاد با تأثیر بر سورفاکتانت ریه و تغییر فوری در کشش سطحی شش ها سبب کاهش اکسیژن دریافتی شده، یکی از مهمترین عوامل ناتوانی افراد در آتش‌سوزی محسوب می‌شود.

سورفاکتانت مایع مفروش‌کننده جداره حبابچه ها و پائین آورنده کشش سطحی آنها در زمان بازدم است. جز اصلی سورفاکتانت ریه، فسفولیپیدی به نام دی پالمیتویل فسفاتیدیل کولین یا DPPC است.

مکانیسم سمیت رادیکال های آزاد در سیستم سورفاکتانت با پراکسیداسیون لیپیدهای غیراشباع صورت می‌گیرد و DPPC اولین لیپیدی است که تحت تأثیر واکنش با رادیکال های آزاد قرار می‌گیرد.

• متهموگلوبینمی

درصورتیکه آهن دو ظرفیتی موجود در ساختمان هموگلوبین تحت تأثیر داروها و مواد شیمیائی مختلف اکسیدشده، به آهن سه ظرفیتی تبدیل شود، متهموگلوبین تشکیل می‌شود.

در این وضعیت گلبولهای قرمز فاقد ظرفیت انتقال اکسیژن هستند. مقدار فیزیولوژیک متهموگلوبین به طور طبیعی کمتر از یک درصد است و در مقادیر بیش از ۵۵ درصد خطرناک است.

ترکیبات سمی مسئول تشکیل متهموگلوبین در حریق نامشخص هستند ولی اکسیدهای نیتروژن و آمین‌های آروماتیک به عنوان علل آن پیشنهاد شده است. متهموگلوبینمی را عموماً پدیده نادری در اثر استنشاق دودهای ناشی از آتش‌سوزی میدانند.

ولی باید گفت که هنوز بررسی جامعی در این مورد انجام نشده و در واقع قضاوت بر اساس این که آیا این پدیده واقع به ندرت اتفاق می‌افتد و یا تشخیص آن به ندرت انجام گرفته، دشوار است.

بررسی هوفمن بر سه مورد از نجات یافتگان یک حادثه حریق از معدود گزارش هائی است که به بررسی متهموگلوبینمی در آتش‌سوزی ها پرداخته است. در این گزارش مقادیر متهموگلوبین ۱۲، ۱۹ و ۲۱ درصد ذکر شده است.

• سایر عوامل در سم شناسی حریق

نوع، مقدار و سرعت تولید مواد سمی به درجه حرارت، مقدار اکسیژن موجود در جریان حریق و به ویژه به ماهیت مواد سوختنی بستگی دارد. مطالعات سم شناسی حریق که روی مواد حاصل از سوخت پلیمرها انجام شده، نشانگر احتمال تولید صدها ترکیب سمی در جریان حریق است.

به عنوان مثال در اثر احتراق نوعی پلیمر به نام پلی وینیل کلراید بیش از ۷۵ ماده سمی شناخته شده تولید می‌شود. از این منظر شاید شناخت سمی بودن مواد محیط آتش‌سوزی بتواند راهنمای باارزشی در بررسی علت مرگ و میر در این وقایع باشد.

وجود بنزن و تولوئن در خون قربانیان سوانح هوائی و یا تشخیص عناصری مانند سرب، برم و…

آنتیموان از ریه قربانیان آتش‌سوزی را فقط ماهیت مواد و پلیمرهای موجود در محیط آتش‌سوزی توجیه می‌کند. صرف نظر از اثرات گازها و ترکیبات سمی، نکته‌ای که معمولاً در بررسی علت مرگ در آتش‌سوزی ها مغفول می‌ماند، اثرات هیپوکسی ناگهانی محیط است.

واکنش های مصرف کننده اکسیژن

– مقدار طبیعی اکسیژن در سطح دریا حدود ۲۱ درصد است.

– کاهش ناگهانی آن به علت انواع واکنش های مصرف کننده اکسیژن است.

– کاهش ناگهانی اکسیژن در بسیاری از آتش‌سوزی ها محتمل است.

– اندازه‌گیری مقدار اکسیژن در یک فروشگاه لوازم خانگی در منچستر نشان می‌دهد که در جریان حریق، مقدار اکسیژن در مدت ۲ دقیقه از ۲۱ درصد به ۵/ ۵ درصد کاه شیافته است. مقادیر ۶ تا ۸ درصد اکسیژن می‌تواند موجب کاهش سطح هوشیاری شده و در چند دقیقه موجب مرگ شود.

نیتروژن و هیدروکربن های خطی با زنجیره کوتاه

از سوی دیگر استنشاق گازهائی، مانند نیتروژن و هیدروکربن های خطی با زنجیره کوتاه مانند متان، اتان، پروپان و بوتان با مکانیسم جانشینی فیزیکی با اکسیژن و نه به علت اثرات سیستماتیک منجر به خفگی ساده می‌شوند.

استنشاق هیدروکربن‌هائی که زنجیرهای بلندتری دارند (C4) تا (C8) موجب دپرسیون دستگاه اعصاب مرکزی (CNS) می‌شود. گاز دی اکسیدکربن اگرچه در مکانیسم جانشینی با اکسیژن نیز شرکت می‌کند ولی افزایش سطح آن در خون ابتدا سبب تحریک تنفسی و سپس دپرسیون CNS می شود. ذرات جامد مانند دوده به خودی خود بی‌اثرند ولی استنشاق مقادیر زیاد آن‌ها اولاً سبب انسداد مکانیکی راه‌های هوائی می‌شود.

ثانیاً قدرت آن‌ها در جذب گازها و مایعات سمی باعث می‌شود که بتوانند به عنوان وسیله‌ای جهت انتقال سموم مختلف ازجمله سیانید، مونوکسید کربن و دی اکسید کربن نیز عمل کنند.

– تعیین نقش دقیق هر یک از گازهای سمی در قربانیان آتش دشوار است.

– برخی از پژوهشگران سیانور و گروهی دیگر مونوکسیدکربن را مسئول اصلی مرگ افراد در این حوادث می‌دانند.

– ولی در اغلب این بررسی ها غلظت هیچ یک از گازهای سمی در دامنه کشندگی گزارش نشده است.

– زیکریا در سم شناسی حریق مشکلاتی که در تفسیر مرگ در آتش‌سوزی وجود دارد را بررسی کرد.

– مقدار کربوکسی هموگلوبین ۷۶ درصد از افراد تحت بررسی را در غلظتی کمتر از مقادیر کشندگی یافته است.

مطالعات بر ۲۰۰۰ مورد مرگ در آتش

وسیع‌ترین بررسی آماری موجود در مورد غلظت مونوکسید کربن در افرادی است که علت مرگ آنها در حریق استنشاق این گاز اعلام شده است. نتایج این بررسی نشان می‌دهد که میانگین غلظت کربوکسی هموگلوبین در این افراد کمتر از غلظت خون افرادی است که در وقایع غیر از آتش‌سوزی و به علت استنشاق مونوکسید کربن جان خود را از دست می‌دهند.

از سوی دیگر در اغلب این گزارش ها غلظت سیانور خون نیز کمتر از مقادیر کشندگی ذکر شده است.

به علاوه واضح است که در مقادیر ذکر شده، متهموگلوبین نیز به تنهائی نقش تعیین کننده‌ای در مرگ این ا فراد نداشته است.

علیرغم تمام شواهد و یافته‌ها آمار قابل توجه مرگ افرادی که در آتش‌سوزی جان خود را از دست می‌دهند ولی سوختگی علت مرگ آنها محسوب نمی‌شود، واقعیتی است که محتاج دلایل و توجیهات علمی است.

اثرات تقویتی و یا افزایشی گازها و ترکیبات سمی، ازجمله سیانور، مونوکسید و د یاکسید کربن از مهمترین مباحث در علت یابی و توضیح علت مرگ در حریق است.

بررسی تداخل اثرات سیانور و منوکسید

– نوریس و همکاران در سم شناسی حریق تداخل اثرات سیانور و منوکسید را موردبررسی قرار داده اند.

– نتایج این بررسی‌های پیشنهادکننده نوعی اثر تقویتی در عملکرد آن‌ها است.

– وجود یک مکانیسم تقویتی بین سیانور و منوکسید کربن از طریق تشدید شیفت منحنی جداسازی اکسیژن به اثبات نرسیده است.

– ولی به نظر می‌رسد این دو دارای اثرات تقویتی در مهار سیتوکروم اکسیداز باشند؛

– سیانید با اتصال به آهن سیتوکروم ها در وضعیت فریک سبب مهار کامل سیتوکروم و ایست تنفسی می‌شوند.

– مونوکسید کربن با اتصال به آهن در وضعیت فرو سبب مهار سیتوکروم و ایست تنفسی می‌شوند.

– تجارب مشابهی در سم شناسی حریق نیز در مورد اثرات تداخلی مونوکسید و دی اکسید کربن قابل ذکر است؛

– در حضور دی اکسید کربن قدرت کشندگی مونو کسید برای حیوانات آزمایشگاهی به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد.

– در تجربه نلسون افزایش دی اکسید به مقادیر تحت کشنده مونوکسید کربن باعث مرگ حیوانات آزمایشگاهی شده است.

– از دیدگاه پزشکی قانونی، تشخیص کربوکسی هموگلوبین در مقادیر غیر سمی گرچه توجیه‌گر علت مرگ در حریق نیست؛

– ولی شاخص با ارزشی در اطمینان از زنده بودن شخص در جریان آتش‌سوزی است.

– محققان در تشخیص سیانور نیز ارزش مشابه قائل‌ هستند.

– وجود آن را نیز دلیل قابل اتکائی بر وجود حیات در زمان حادثه می‌دانند.

گزارش یک مورد مرگ در حریق

از سوی دیگر کارهانن در سم شناسی حریق با گزارش یک مورد مرگ در حریق نسبت به منشأ نمونه خون جهت تشخیص سیانور و احتمال خطا در تفسیر نتایج هشدار می‌دهد:

– مرد جوانی با ضربات کارد به قتل رسیده و در یک کیسه پلاستیکی به آتش کشیده می‌شود.

– مقدار سیانید در رگ های ششی ۱۰ میلی گرم در لیتر تعیین شده است.

– در واقع در این حادثه محوطه قفسه سینه با سوختن بافتهای بین دنده‌ای بازشده است.

– سیانیدپساز ورود به محوطه قفسه سینه و با یک دیفوزیون ساده وارد خون رگ های ششی شده است.

سم شناسی حریق | سم شناسی حریق | سم شناسی حریق | سم شناسی حریق

سم شناسی حریق | سم شناسی حریق | سم شناسی حریق | سم شناسی حریق