Влияние метана на организм человека кратко

Обновлено: 08.07.2024

Метан — первый член гомологического ряда насыщенных углеводородов (алканов), наиболее устойчив к химическим воздействиям. Подобно другим алканам вступает в реакции радикального замещения (галогенирования, сульфохлорирования, сульфоокисления, нитрования и др.), но обладает меньшей реакционной способностью. Специфична для метана реакция с парами воды, которая протекает на Ni/Al₂O₃ при 800—900 °C или без катализатора при 1400—1600 °C; образующийся синтез-газ может быть использован для синтеза метанола, углеводородов, уксусной кислоты, ацетальдегида и других продуктов.

Взрывоопасен при концентрации в воздухе от 4,4 % до 17 % [5] . Наиболее взрывоопасная концентрация 9,5 %. Является наркотиком; действие ослабляется ничтожной растворимостью в воде и крови. Класс опасности — четвёртый [6] .

Содержание

Источники

Основной компонент природных (77—99 %), попутных нефтяных (31—90 %), рудничного и болотного газов (отсюда другие названия метана — болотный или рудничный газ). В анаэробных условиях (в болотах, переувлажнённых почвах, рубце жвачных животных) образуется биогенно. Получается также при коксовании каменного угля, гидрировании угля, гидрогенолизе углеводородов в реакциях каталитического риформинга.

Классификация по происхождению:

абиогенный — образован как результат химических реакций неорганических соединений;
биогенный — образован как результат химической трансформации органического вещества;
бактериальный (микробный) — образован в результате жизнедеятельности бактерий;
термогенный — образован в ходе термохимических процессов.

Предположительно, что на поверхности Титана (спутник Сатурна) в условиях низких температур (−180 °C) существуют целые озёра и реки из жидкой метано [источник не указан 27 дней] -этановой смеси.

Получение

В лаборатории получают нагреванием натронной извести (смесь гидроксидов натрия и кальция) или безводного гидроксида натрия с ледяной уксусной кислотой.

$\mathsf<2NaOH + CH_3COOH \xrightarrow[]<^ot> Na_2CO_3 + CH_4\uparrow>$

Для этой реакции важно отсутствие воды, поэтому и используется гидроксид натрия, так как он менее гигроскопичен.

Возможно получение метана сплавлением ацетата натрия с гидроксидом натрия [7] :

$\mathsf<CH_3COONa + NaOH \rightarrow CH_4\uparrow + Na_2CO_3> $

Также для лабораторного получения метана используют гидролиз карбида алюминия или некоторых металлорганических соединений (например, метилмагнийбромида).

Химические свойства

Горит в воздухе голубоватым пламенем, при этом выделяется энергия около 39 МДж на 1 м³. С воздухом образует взрывоопасные смеси при объёмных концентрациях от 5 до 15 процентов. Точка замерзания −184 o С (при нормальном давлении)

Вступает с галогенами в реакции замещения, которые проходят по свободно радикальному механизму:

" width="" height="" />
" width="" height="" />
" width="" height="" />
" width="" height="" />

Выше 1400 °C разлагается по реакции:

$\mathsf<2CH_4 \rightarrow C_2H_2 + 3H_2> $

Окисляется до муравьиной кислоты при 150—200 °C и давлении 30—90 атм. по цепному радикальному механизму:

$\mathsf<CH_4 + 3[O] \rightarrow HCOOH + H_2O> $

Соединения включения

Метан образует соединения включения — газовые гидраты, широко распространенные в природе.

Применение метана

Топливо.
Сырьё в органическом синтезе.

Физиологическое действие

Метан является самым физиологически безвредным газом в гомологическом ряду парафиновых углеводородов. Физиологическое действие метан не оказывает и не ядовит (из-за малой растворимости метана в воде и плазме крови и присущей парафинам химической инертности). Погибнуть человеку в воздухе, с высокой концентрацией метана можно только от недостатка кислорода в воздухе для дыхания при очень высоких концентрациях метана. Так, при содержании в воздухе 25—30 % метана появляются первые признаки асфиксии (учащение пульса, увеличение объёма дыхания, нарушение координации тонких мышечных движений и т. д.). Более высокие концентрации метана в воздухе вызывают у человека кислородное голодание — головную боль, одышку, — симптомы, сходные с горной болезнью.

Так как метан легче воздуха, он не скапливается в проветриваемых подземных сооружениях. Поэтому весьма редки случаи гибели людей от вдыхания смеси метана с воздухом, от асфиксии.

Первая помощь при тяжелой асфиксии: удаление пострадавшего из вредной атмосферы. При отсутствии дыхания немедленно (до прихода врача) искусственное дыхание изо рта в рот. При отсутствии пульса — непрямой массаж сердца.

Хроническое действие метана

У людей, работающих в шахтах или на производствах, где в воздухе присутствуют в незначительных количествах метан и другие газообразные парафиновые углеводороды, описаны заметные сдвиги со стороны вегетативной нервной системы (положительный глазо-сердечный рефлекс, резко выраженная атропиновая проба, гипотония) из-за весьма слабого наркотического действия этих веществ, сходного с наркотическим действием диэтилового эфира.

Метан и экология

Является парниковым газом, в этом отношении, более сильным, чем углекислый газ, из-за наличия глубоких вращательных полос поглощения его молекул в инфракрасном спектре. Если степень воздействия углекислого газа на климат условно принять за единицу, то парниковая активность метана составит 21 единицу [8] .

Отравление метаном — это патология, возникающая при длительном пребывании пострадавшего в зоне с концентрацией газа более 7 тысяч мг/м 3 . Клинические проявления включают головокружение, чувство нехватки воздуха, резкую головную боль, тахикардию, дискоординацию. Ежедневное вдыхание малого объема углеводорода приводит к возникновению брадикардии, красного дермаграфизма, снижению артериального давления. Тяжелые органические изменения отсутствуют. Заболевание диагностируется на основании анамнеза и клинической картины. Специфическое лечение – эвакуация из области с повышенным содержанием метана, кислород, симптоматические мероприятия.

МКБ-10

Общие сведения

Причины

Число ситуаций, когда становится возможным отравление метаном, ограничено. Поскольку углеводород легче воздуха и быстро улетучивается на открытом пространстве, это происходит только в закрытых помещениях. Внутри зданий и шахт содержание CH4 сильно различается в зависимости от высоты. Под потолком скапливается максимальное количество газа, поблизости от пола его практически нет. Поражения рудничным газом встречаются в следующих ситуациях:

Выброс природного метана. Вещество накапливается во внутренних полостях, которые имеются среди угольных пластов. При их вскрытии во время добычи твердого топлива наблюдается резкое повышение концентрации токсиканта в воздухе. Непосредственно после происшествия количество CH4 может достигать 80-100%, что приводит к потере сознания уже через 5-6 вдохов. Возможна гибель пострадавшего.
Производственные аварии вне шахт. Болотный газ применяется в химической промышленности для получения ацетилена, синильной кислоты, хлористого метила. При авариях целостность хранилищ нарушается. Если помещение слабо вентилируется, отмечается накопление углеводорода с одновременным уменьшением концентрации O2 в окружающем пространстве.
Наркотизация. Отравления выявляются у подростков, которые целенаправленно вдыхают газ, пытаясь достичь наркотического действия. Подобные интоксикации являются легкими и редко представляют опасность для жизни. Обычно симптомы гипоксии, возникающие у пострадавшего, быстро проходят после прекращения ингаляции ксенобиотика.
Бытовая утечка. CH4, смешанный с другими компонентами, используется как топливо для газовых плит. Если человек умышленно (суицид, криминал) или случайно (забывчивость у пожилых людей, угасание конфорки) оставляет газопровод открытым, углеводород накапливается внутри комнаты. Бытовые смеси обладают специфическим запахом, поэтому их присутствие легко обнаруживается.

Патогенез

Сам по себе метан практически безвреден. Негативные явления, возникающие при его вдыхании, обусловлены недостатком кислорода в окружающем воздухе. Патогенез гипоксии основывается на двух основных звеньях. Изначально развивается нарушение процессов окислительного фосфорилирования. Это приводит к недостаточной выработке аденозинтрифосфата, энергодефициту, ослаблению всех энергозависимых реакций. Возникают контрактуры, уменьшается синтез белков, потеря клеточного потенциала покоя.

Вторым звеном считается накопление молочной кислоты с развитием ацидоза. Происходит блокада гликолиза, активация лизосомальных ферментов, аутолиз клеток, увеличение проницаемости цитоплазматических мембран. На макроуровне это проявляется расстройством ферментативного аппарата организма. Отмечаются нарушения дыхания, сердечной деятельности, работы центральной нервной системы. Возможен шок, который сопровождается централизацией кровообращения, нестабильностью гемодинамики, ишемией внутренних органов, головного мозга и миокарда.

Классификация

Отравление метаном подразделяется по причинам (производственные, бытовые, с целью наркотизации), течению (острое и хроническое), тяжести поражения (легкое, средней тяжести, тяжелое), наличию осложнений (осложненное легочным отеком или органическим поражением мозга, неосложненное). Еще один вариант классификации — деление по типу отравляющего действия:

Симптомы отравления метаном

Вдыхание газовой смеси с недостаточным содержанием кислорода приводит к тахикардии, нарушению координации движений, росту объема дыхания. Пострадавшие жалуются на головную боль, тошноту, кардиалгию, слабость. Если сознания сохранено, отмечаются функциональные нарушения работы нервной системы: в 80% случаев – неврастения, в 11% — истерия, в 2,4% — реактивный психоз. При осмотре обнаруживаются характерные признаки гипоксии: генерализованный цианоз, потливость.

При тяжелом отравлении, которое сопровождается длительной утратой сознания, симптомокомплекс расширяется. У больного возникают кровоизлияния в глазные склеры, ослабление брюшных рефлексов, изменение мышечного тонуса в сторону его повышения или понижения. Недостаточная оксигенация тканей миокарда становится причиной нарушения гемодинамики, ослабления коронарной деятельности. Длительное нахождение человека в области с высоким содержанием метана провоцирует органическое поражение головного мозга вплоть декортикации.

В описанных случаях непосредственного токсического влияния углеводорода у больных определялось резкое повышение температуры тела, выраженное ослабление работы сердца. Выслушивались влажные легочные хрипы, выявлялся кашель с пенистой мокротой. Имела место олигурия или полное отсутствие мочи, связанное с развитием почечной недостаточности. Другая симптоматика не отличалась от острой гипоксии. Патологические изменения относительно легко купировались. У пострадавших на протяжении 2-х месяцев сохранялись незначительные психические отклонения.

Осложнения

Отравление метаном и связанная с этим гипоксия приводят к органическому поражению мозга. Подобное происходит при длительном кислородном голодании. Церебральные ткани подвергаются необратимым изменениям, что отражается на последующей работе организма. Остаточные явления могут затрагивать моторную или психологическую сферу. У части пациентов после восстановления сознания присутствуют парезы и параличи конечностей, эпилептоморфный синдром, нарушение зрения, обоняния и тактильной чувствительности.

Психологические трансформации проявляются в форме эмоционально-волевого оскуднения, перепадов настроения, нестабильности психики, снижения умственных способностей. В тяжелых случаях происходит утрата памяти, теряется навык ориентирования в окружающей обстановке. С течением времени симптомы повреждения ЦНС могут ослабевать, однако полного их исчезновения не происходит практически никогда. Наиболее неблагоприятным вариантом течения постгипоксической энцефалопатии является смерть мозга — необратимое прекращение деятельности коры больших полушарий.

Диагностика

Диагностика отравления рудничным газом производится бригадами скорой медицинской помощи, прибывшими на место происшествия. Подтверждение диагноза — задача токсиколога или реаниматолога. Легкие поражения не требуют госпитализации, пациента обследует и наблюдает врач терапевт. При наличии стойкой симптоматики может потребоваться консультация кардиолога, невролога, психиатра. Используются следующие методы обследования:

Физикальное. Определяются характерные клинические признаки гипоксии. Пульс выше 90 ударов/минуту, АД снижено на 10-20 единиц от нормы. При тяжелом кислородном голодании может отмечаться брадикардия, падение артериального давления до критических показателей. Аускультация легких в редких случаях позволяет выявить влажные хрипы, при выслушивании сердца — глухость тонов. Уровень сатурации ≤90-93%.
Аппаратное. На ЭКГ определяется сокращение интервалов RR менее 1 секунды. Возможно развитие блокад с возникновением аритмии. При элекроэнцефалографии у коматозных пациентов отмечается уменьшение внутримозговой проводимости нервного импульса. При декортикации свидетельства церебральной активности отсутствуют.
Лабораторное. Выявляется снижение парциального давления кислорода, рост концентрации углекислого газа крови. pH смещается в кислую сторону. Происходит увеличение содержания калия, снижение ионов натрия, другие электролитные нарушения. Может отмечаться повышенное скопление лактата. Гематокрит >40-48%.

Лечение отравления метаном

Лечение может проводиться амбулаторно или на базе стационара. Выбор метода зависит от тяжести поражения. Люди в бессознательном состоянии или с выраженными нарушениями психики, нуждаются в госпитализации. Экзотоксикация легкой степени позволяет отказаться от помещения пациента в ЛПУ. Требуется оказание только первой помощи.

На месте происшествия

Пострадавшего следует вынести на свежий воздух, уложить, под ногами разместить валик или подставку так, чтобы они были приподняты на 30-40°. Это позволит обеспечить максимальный приток крови к жизненно важным органам. Стесняющую одежду расстегивают. Прибывшая бригада СМП проводит ингаляцию кислорода через назальные канюли. При наличии отека легких как пеногаситель используется этиловый спирт. Наркотические анальгетики противопоказаны. Дальнейшая терапия проводится по показаниям. Может потребоваться введение седативных, сердечных средств, инфузионных растворов.

В стационаре

Больного помещают под наблюдение. Для устранения последствий гипоксии назначают ноотропные средства. При наличии технической возможности проводят 5-7 сеансов гипербарической оксигенации. Невротические состояния являются показанием для применения седативных и снотворных препаратов. С целью коррекции электролитных нарушений осуществляют инфузии солевых растворов. При выраженном ацидозе применяют буферные средства (4% натрия гидрокарбонат). Показан покой, свежий воздух, полноценное питание.

В реанимации

Реанимационное пособие требуется больным с тяжелыми отравлениями. При нарушении дыхания пациента интубируют и переводят на искусственную респираторную поддержку. Отек легких или головного мозга — повод для применения петлевых диуретиков, ограничения вводимой жидкости. При поражении почек показан строгий контроль водного баланса, гемодиализ. Недостаточность кровообращения корректируется с помощью кардиотоников, вазопрессоров. Шоковые состояния требуют проведения специальной противошоковой терапии. Необходим круглосуточный мониторинг с помощью анестезиологического монитора.

Реабилитация

Реабилитация рекомендована после экзотоксикоза тяжелой и среднетяжелой степени, если у пострадавшего сохраняются те или иные остаточные явления. При неврастении больному назначают седативные лекарства на срок до полугода. Требуется прием препаратов, улучшающих мозговое кровообращение, продолжительность курса может достигать 12 месяцев. Неврологические явления — показание для санаторно-курортных восстановительных мероприятий. Пациент должен наблюдаться у невролога.

Прогноз и профилактика

Прогноз обычно благоприятный. После эвакуации в зону с нормальным содержанием кислорода сознание восстанавливается. Риск развития неустранимых последствий повышается при длительном нахождении внутри помещений с высокой концентрацией метана. Резко неблагоприятный прогноз отмечается у больных, долго остававшихся без сознания, при диагностированной смерти мозга. В последнем случае восстановление рассудка невозможно, больной находится на искусственном жизнеобеспечении до истощения внутренних резервов и смерти.

Чтобы предотвратить отравление метаном при труде в угольных шахтах, применяются изолирующие и вспомогательные респираторы, самоспасатели. Концентрация газа в рабочей области проверяется с помощью специальных приборов. В бытовых условиях необходимо следить за состоянием оборудования, наличием специфического аромата. Для предупреждения попыток наркотизации подростков с помощью бытового газа нужно проводить воспитательные мероприятия, следить за их кругом общения и интересами. При склонности к употреблению психоактивных веществ может потребоваться помощь детского психолога, нарколога.

Многие природные газы являются источниками опасности для человека. Однако наиболее опасными являются метан (городской магистральный газ) и сжиженный нефтяной газ (в баллонах), используемый в быту. При утечке они вызывают удушье, отравление и способны привести к взрыву, поэтому необходимо знать и неукоснительно соблюдать правила пользования газовыми приборами, колонками, печами и ухода за ними.

Первые действия: - почувствовав в помещении запах газа, немедленно перекройте его подачу к плите. - при этом не курите, не зажигайте спичек, не включайте свет и электроприборы (лучше всего обесточить всю квартиру, отключив электропитание на распределительном щитке), чтобы искра не смогла воспламенить накопившийся в квартире газ и вызвать взрыв. - основательно проветрите всю квартиру, а не только загазованную комнату, открыв все двери и окна. - покиньте помещение и не заходите в него до исчезновения запаха газа. - при появлении у окружающих признаков отравления газом вынесите их на свежий воздух и положите так, чтобы голова находилась выше ног. Вызовите скорую медицинскую помощь и аварийную газовую службу (телефон 04), работающую круглосуточно.

ПРАВИЛА ОБРАЩЕНИЯ С ГАЗОВЫМИ БАЛЛОНАМИ

Вне дома газовый баллон храните в проветриваемом помещении, в вертикальном положении, не закапывайте его и не ставьте в подвал. Примите меры по защите баллона и газовой трубки от воздействия тепла и прямых солнечных лучей. Воздержитесь от замены газового баллона при наличии рядом огня, горячих углей, включенных электроприборов. Перед заменой убедитесь, что краны нового и отработанного баллонов закрыты. После замены проверьте герметичность соединений с помощью мыльного раствора. Для соединения баллона с газовой плитой используйте специальный гибкий резиновый шланг с маркировкой длиной не более метра, зафиксированный с помощью зажимов безопасности. Не допускайте его растяжения или пережатия. Доверяйте проверку и ремонт газового оборудования только квалифицированному специалисту. Неиспользуемые баллоны, как заправленные, так и пустые, храните вне помещения. В ходе приготовления пищи следите за тем, чтобы кипящие жидкости не залили огонь и не стали причиной утечки газа. При окончании работ кран баллона закройте. Регулярно чистите горелки, так как их засоренность может стать причиной беды.

Метан, природный газ без цвета и без запаха. С незапамятных времен горняки научились отслеживать своего врага. Сто лет назад они брали под землю клетку с канарейкой, и пока слышалось пение птицы можно было работать спокойно: в шахте нет гремучего газа.

Когда еще не было электричества, виноват был обычно открытый огонь - масляные лампы, свечи, факелы, поэтому горнякам под землей запрещалось курить, зажигать спички и так далее. Но бывало и так, что и без взрывов из шахт выносили мертвых горняков, отравившихся рудничным газом. Поэтому с незапамятных времен горняки научились отслеживать своего врага. Сто лет назад они брали под землю клетку с канарейкой, и пока слышалось пение птицы можно было работать спокойно: в шахте нет гремучего газа. Если же канарейка замолкала на долгое время, а еще хуже - навсегда, значит - рядом смерть. В начале XIX века известный химик Х.Дэви изобрел безопасную шахтерскую лампочку, затем на смену ей пришло электричество, но взрывы на угольных шахтах продолжались.

Построенные в 40-50 -х годах ХХ века шахты были уже оснащены контрольно-измерительным оборудованием, правда, его чувствительность была не намного выше, чем у канарейки. В наши дни канарейку заменили головные светильники, совмещенные с метаноискателями, и автоматические установки локализации взрывов метана и угольной пыли в начальной стадии их возникновения. Для того, чтобы максимально сократить возможность пожаров и других ЧП на угольных шахтах, под землей начинают устанавливать специальные датчики, которые из забоя передают информацию на поверхность: содержание метана, других газов, температуру воздуха. Диспетчер контролирует ситуацию в любом уголке горных выработок. Главное предназначение системы автоматического контроля - исключение взрыва при выбросе газа. Как только концентрация метана превышает допустимую норму (в зависимости от участка шахты - от 0,75% до 2%), аппаратно-программный комплекс (КАГИ) полностью отключает напряжение на всем электрооборудовании данного участка, также перед проведением работ на шахте проводятся меры предварительной дегазации.

Несмотря на это и сегодня шахтеры нередко все еще пользуются дедовским способом - берут с собой в забои канареек. Но птица стоит дорого, поэтому в некоторых шахтах горняки экономят и берут с собой вместо канарейки чифирь (крепко заваренный чай). По словам горняков, в потенциально опасных туннелях необходимо смочить чифирем язык: очень горький на вкус напиток становится сладковатым и отдает металлом там, где есть повышенная концентрация метана, а это верный знак того, что из этого места нужно уходить.

Читайте также: