Книга: Жизнь замечательных веществ

1.8. Угарный газ, который не стоит путать с веселящим

1.8. Угарный газ, который не стоит путать с веселящим

Угарный газ (моноксид углерода, оксид углерода (II)) – один из наиболее распространенных отравляющих газов в природе. Формула его проста и незамысловата – СО. Главным источником угарного газа является неполное сгорание топлива, которое используется человечеством, – угля, нефти, мазута, природного газа, сушеного кизяка и других углеродсодержащих материалов, которые когда-то человечество сжигало для получения энергии. Точную статистику отравлений угарным газом по России найти не удалось, британцы уверяют, что на Острове ежегодно в среднем регистрируется около 50 смертельных случаев бытовых отравлений угарным газом только из-за неправильного использования каминов и прочих обогревательных систем.

Поскольку угарный газ не имеет ни запаха, ни цвета, ни вкуса, не является раздражающим и легко смешивается с воздухом, а также беспрепятственно распространяется, он получил название «молчаливого убийцы». Определить потенциальную опасность отравления угарным газом практически невозможно, и отравление диагностируется только по симптомам, которыми, в частности, является возникающая из-за кислородного голодания мозга дезориентированность движения, которая и породила народную метафору «метаться как угорелый» (кот) – да-да – изначально в этой фразе был кот (или кошка).

В наши времена, когда печек стало меньше и глаголом «угорать» уже перестали пугать детей (по крайней мере, городских), дети почему-то подумали, что угорать – это просто дезориентироваться в пространстве и времени без последствий, хотя, строго говоря, «немножко угорев», можно так и остаться угорелым идиотом из-за необратимых повреждений мозга, а можно и угореть до смерти. В итоге «угорать» теперь почти равно «веселиться», а городские школьники путают угарный газ с веселящим.

Тем не менее в истории науки был человек, который специально угорал, вдыхая угарный газ. Это был Джон Скотт Холдейн. Этот физиолог превратил своё тело в лабораторию, вдыхая различные газы и отмечая, какое воздействие они оказывают на его организм. Холдейн является одним из создателей учения о дыхании человека, о его регуляции и роли в этом процессе углекислого газа. Он исследовал токсическое действие окиси углерода, разработал методы борьбы с отравлением этим газом. Впервые определил состав альвеолярного воздуха у человека с помощью созданного им газоаналитического аппарата, его работы спасли жизнь огромному количеству рабочих, солдат, водолазов и шахтеров. Вот как описывает биограф повседневные «забавы» Холдейна: «Он дышал хлором, метаном, углекислым газом, угарным газом (ипритом), чистым кислородом, азотом, горчичным газом и бог знает чем ещё в самых невероятных сочетаниях. Бывало, что он прекращал эксперимент только тогда, когда его лицо синело».

Работы Холдейна, посвященные токсичности угарного газа, спасли много жизней. Для того чтобы точно протоколировать влияние газов (в том числе и угарного) на организм, Холдейн вдыхал газы практически до их смертельной концентрации в крови. Одной из рекомендаций по безопасному труду в шахтах была рекомендация Холдейна использовать в качестве «датчиков» на угарный газ канареек – маленькой птице нужно меньше газа до смертельного исхода, и она травится быстрее, чем среднестатистический шахтер. Сейчас птичек в шахтах уже не травят, но датчики на угарный газ в шахтах до сих пор называют «канарейками».

Молчаливый убийца – угарный газ – опасен тем, что поражает один из наиболее важных для жизни позвоночных белок – гемоглобин. Задача гемоглобина, локализованного в красных кровяных тельцах, состоит в том, чтобы подхватывать в легких кислород и переносить его с током крови к органам и тканям человека.

Угарный газ мешает этому нормально поставленному обмену между воздухом, кровью и тканями. Он более прочно связывается с гемоглобином железа, образуя карбоксиметилгемоглобин, который чуть более чем бесполезен для транспорта кислорода к органам, желающим подышать. Вопреки распространенному мнению, карбоксиметилгемоглобин не теряет способности связываться с кислородом воздуха – проблема в том, что, «подхватив» кислород, карбоксигемоглобин не может отдавать его, кислород оказывается «запертым» в токе крови. Кровь насыщается кислородом, становясь все краснее и краснее, а органы задыхаются от нехватки кислорода, поскольку карбоксиметилгемоглобин ведет себя по отношению к кислороду, как пресловутая собака на сене.

Молчаливый убийца обладает жестоким чувством юмора – благодаря тому, что кровь насыщена кислородом, у жертв отравления угарным газом сохраняется здоровый румянец (как в анекдоте: ну как живые сидели). Несмертельные отравления угарным газом могут вызывать тошноту, головокружение и необратимые повреждения мозга, при больших дозах угарного газа и/или времени нахождения в атмосфере, содержащей угарный газ, у человека могут появляться галлюцинации, происходить потеря сознания с конвульсиями и дыханием Чейн-Стокса.

Современные «канарейки», предупреждающие о превышении опасной концентрации угарного газа, можно приобрести не только в «промышленном» исполнении, но и в «карманном варианте» – для персонального использования (если читатели доверяют изделиям китайских умельцев, то на али-экспрессе такой датчик можно купить за сумму не дороже 500 рублей). Для человека, относящегося к группе повышенного риска к бытовому отравлению угарным газом (коттедж или дачный дом с собственной системой отопления, своя банька), возможно, весьма полезная инвестиция в собственную безопасность.

Ранее химическое определение угарного газа проводили так: через слой оксида кремния, модифицированного хлоридом палладия, пропускали анализируемую смесь газов, при наличии в смеси угарного газа он восстанавливал палладий до металла, и наблюдалось потемнение, сейчас датчики работают, как спектральные сигнализаторы, способные обнаружить тройную углерод-кислородную связь, которая характерна только для угарного газа.

Кстати, фильтрующие противогазы, как военные, так и гражданские, от угарного газа не защитят – молекула СО слишком мала и легко проходит через угольный фильтр, в данном случае помогает только изолирующий противогаз, он же дыхательный аппарат, который полностью изолирует органы дыхания человека от окружающей среды.

Угарный газ хотя и является убийцей, тем не менее вырабатывается и организмом человека. Возможно, это связано с тем, что в те времена, когда атмосфера Земли была богата угарным газом, зарождение определенных биологических механизмов на этой ранней стадии развития жизни вполне могло обуславливаться этой молекулой.

Организм человека продуцирует 3–6 мл угарного газа в день, причем определенные воспалительные процессы (а также патологические состояния) могут значительно увеличить это количество. Эндогенный (вырабатывающийся организмом человека) угарный газ играет роль регулятора кровяного давления при стрессах и нейрональной защиты при апоплексии и болезни Альцгеймера; в конце ХХ века было установлено, что угарный газ является нейротрансмиттером (участвует в передаче информации между нервными клетками) для клеток гиппокампа.

Угарный газ, он же моноксид углерода, был впервые идентифицирован шотландским химиком Уильямом Крюйкшенком из Вулиджа в 1800 году – он первым выделил его из коксового газа. Современный лабораторный способ получения угарного газа основан на дегидратации (отщеплении воды) муравьиной кислоты.

Угарный газ сгорает голубым пламенем с образованием углекислого газа и часто, в форме «генераторного» газа, применяется в качестве топлива. Генераторный газ, который получают, пропуская воздух над раскалённым каменным углём или коксом в специальных печах – газогенераторах, даже использовался в качестве топлива во время Второй мировой. Ещё одно применение угарного газа – процесс Монда – очистка никеля, основанная на том, что угарный газ легко реагирует с никелем, образуя жидкий при комнатной температуре и летучий тетракарбонилникель Ni(CO)₄, который отгоняют (как в самогонном аппарате) и разрушают до металлического никеля.

Итак, хотя опасность угореть и не встать потенциально остается и до сих пор, угарный газ, как, впрочем, и почти любое химическое вещество, которым можно отравиться, играет определенную положительную роль и в нашем организме, и в промышленности. В общем, читатели, дышите свежим воздухом, радуйтесь жизни, но при этом не угорайте от угарного газа.