أول أكسيد الكربون (CO) هو غاز عديم الرائحة عديم اللون يقلل من قدرة الهيموغلوبين على نقل وتوصيل الأكسجين.

حادثة. يتم إنتاج أول أكسيد الكربون عندما يتم حرق المواد العضوية ، مثل الفحم أو الخشب أو الورق أو الزيت أو البنزين أو الغاز أو المتفجرات أو أي مادة كربونية أخرى ، في إمدادات محدودة من الهواء أو الأكسجين. عندما تحدث عملية الاحتراق في مصدر وفير من الهواء دون أن يلامس اللهب أي سطح ، فمن غير المحتمل أن ينتج عن ذلك انبعاث أول أكسيد الكربون. يتم إنتاج ثاني أكسيد الكربون إذا لامس اللهب سطحًا يكون أكثر برودة من درجة حرارة اشتعال الجزء الغازي من اللهب. تنتج المصادر الطبيعية 90٪ من ثاني أكسيد الكربون الموجود في الغلاف الجوي ، بينما تنتج النشاط حوالي 10٪. تمثل المركبات ذات المحركات 55 إلى 60٪ من عبء ثاني أكسيد الكربون الذي يصنعه الإنسان على مستوى العالم. يعتبر غاز العادم لمحرك الاحتراق الذي يعمل بالبنزين (الاشتعال بالشرارة) مصدرًا شائعًا لثاني أكسيد الكربون المحيط. يحتوي غاز عادم محرك الديزل (الاشتعال بالضغط) على حوالي 0.1٪ من ثاني أكسيد الكربون عندما يعمل المحرك بشكل صحيح ، ولكنه غير منظم أو محمّل بشكل زائد أو تتم صيانته بشكل سيئ قد تصدر محركات الديزل كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون ، حيث تعمل الحارق اللاحق الحرارية أو التحفيزية في أنابيب العادم على تقليل كمية ثاني أكسيد الكربون المنبعثة إلى حد كبير. المصادر الرئيسية الأخرى لثاني أكسيد الكربون هي القباب في المسابك ، ووحدات التكسير التحفيزي في مصافي البترول ، وتقطير الفحم والخشب ، وأفران الجير وأفران استرجاع الكرافت في مصانع ورق الكرافت ، وتصنيع الميثانول الاصطناعي والمركبات العضوية الأخرى من أول أكسيد الكربون ، وتلبيد تغذية الأفران العالية ، تصنيع الكربيد ، تصنيع الفورمالديهايد ، مصانع أسود الكربون ، أعمال فحم الكوك ، أعمال الغاز ومصانع النفايات.

تعتبر أي عملية قد يحدث فيها حرق غير كامل للمواد العضوية مصدرًا محتملاً لانبعاثات أول أكسيد الكربون.

يتم إنتاج أول أكسيد الكربون على نطاق صناعي عن طريق الأكسدة الجزئية لغازات الهيدروكربون من الغاز الطبيعي أو عن طريق تغويز الفحم أو فحم الكوك. يتم استخدامه كعامل مختزل في علم المعادن ، وفي التوليفات العضوية ، وفي تصنيع مركبات الكربونيل المعدنية. تحتوي العديد من الغازات الصناعية المستخدمة في تسخين الغلايات والأفران ومحركات الغاز على أول أكسيد الكربون.

يُعتقد أن أول أكسيد الكربون هو السبب الوحيد الأكثر شيوعًا للتسمم في كل من الصناعة والمنازل. يستسلم الآلاف من الأشخاص سنويًا نتيجة تسمم أول أكسيد الكربون. يمكن تقدير عدد ضحايا التسمم غير المميت الذين يعانون من تلف دائم في الجهاز العصبي المركزي ليكون أكبر. إن حجم الخطر الصحي الناجم عن أول أكسيد الكربون ، المميت وغير المميت على حد سواء ، ضخم ، وربما تكون حالات التسمم أكثر انتشارًا مما هو معروف بشكل عام.

نسبة كبيرة من القوى العاملة في أي بلد لديها تعرض مهني كبير لثاني أكسيد الكربون. يمثل ثاني أكسيد الكربون خطرًا دائمًا في صناعة السيارات والمرائب ومحطات الخدمة. قد يتعرض سائقي النقل البري للخطر إذا حدث تسرب لغاز عادم المحرك إلى كابينة القيادة. تتعدد المهن التي يحتمل تعرضها لثاني أكسيد الكربون - على سبيل المثال ، ميكانيكا المرآب ، ومواقد الفحم ، وعمال أفران الكوك ، وعمال القبة ، وعمال الأفران العالية ، والحدادين ، وعمال المناجم ، وعمال الأنفاق ، وعمال معالجة موند ، وعمال الغاز ، وعمال الغلايات ، وعمال أفران الفخار ، تقطير الأخشاب والطهاة والخبازين ورجال الإطفاء وعمال الفورمالديهايد وغيرها الكثير. قد يؤدي اللحام في الأحواض أو الخزانات أو العبوات الأخرى إلى إنتاج كميات خطيرة من ثاني أكسيد الكربون إذا كانت التهوية غير فعالة. تنتج انفجارات غاز الميثان وغبار الفحم في مناجم الفحم "رطوبة لاحقة" تحتوي على كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون. في حالة انخفاض التهوية أو زيادة انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بسبب التسربات أو الاضطرابات في العملية ، فقد تحدث حالات تسمم غير متوقعة لثاني أكسيد الكربون في العمليات الصناعية التي لا تؤدي عادةً إلى حدوث مشكلات في ثاني أكسيد الكربون.

عمل سام

يتم إنتاج كميات صغيرة من ثاني أكسيد الكربون داخل جسم الإنسان من هدم الهيموجلوبين والأصباغ الأخرى المحتوية على الدم ، مما يؤدي إلى تشبع الكاربوكسي هيموجلوبين الداخلي (COHb) بحوالي 0.3 إلى 0.8٪ في الدم. يزداد تركيز COHb الداخلي المنشأ في حالات فقر الدم الانحلالي وبعد كدمات أو أورام دموية كبيرة ، مما يؤدي إلى زيادة هدم الهيموجلوبين.

يتم امتصاص ثاني أكسيد الكربون بسهولة عبر الرئتين في الدم. أفضل تأثير بيولوجي مفهومة لثاني أكسيد الكربون هو مزجه مع الهيموجلوبين لتكوين الكربوكسي هيموجلوبين. يتنافس أول أكسيد الكربون مع الأكسجين في مواقع الارتباط لجزيئات الهيموجلوبين. تقارب الهيموغلوبين البشري لثاني أكسيد الكربون حوالي 240 ضعف تقاربها للأكسجين. يكون لتكوين COHb تأثيران غير مرغوب فيهما: فهو يمنع نقل الأكسجين عن طريق تعطيل الهيموغلوبين ، ويؤدي وجوده في الدم إلى تحويل منحنى تفكك أوكسي هيموغلوبين إلى اليسار بحيث يضعف إطلاق الأكسجين المتبقي إلى الأنسجة. بسبب التأثير الأخير ، يتداخل وجود COHb في الدم مع أكسجة الأنسجة أكثر بكثير من انخفاض مكافئ لتركيز الهيموجلوبين ، على سبيل المثال ، من خلال النزيف. يرتبط أول أكسيد الكربون أيضًا بالميوجلوبين لتكوين الكاربوكسي ميوجلوبين ، والذي قد يزعج التمثيل الغذائي للعضلات ، خاصة في القلب.

العلاقة التقريبية بين كربوكسي هيموغلوبين (COHb) وأوكسي هيموغلوبين (O₂يمكن حساب Hb) في الدم من معادلة هالدين. نسبة COHb و O₂يتناسب الهيموغلوبين مع نسبة الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون والأكسجين في الهواء السنخي:

المعادلة قابلة للتطبيق لمعظم الأغراض العملية لتقريب العلاقة الفعلية في حالة التوازن. بالنسبة لأي تركيز معين لثاني أكسيد الكربون في الهواء المحيط ، يزيد تركيز COHb أو ينقص نحو حالة التوازن وفقًا للمعادلة. يعتمد اتجاه التغيير في COHb على مستوى البداية. على سبيل المثال ، قد يؤدي التعرض المستمر للهواء المحيط المحتوي على 35 جزء في المليون من ثاني أكسيد الكربون إلى حالة توازن تبلغ حوالي 5٪ COHb في الدم. بعد ذلك ، إذا ظل تركيز الهواء دون تغيير ، فلن يكون هناك تغيير في مستوى COHb. إذا زاد تركيز الهواء أو انخفض ، يتغير COHb أيضًا نحو التوازن الجديد. قد يكون لدى المدخن الشره تركيز COHb بنسبة 8 ٪ في دمه في بداية وردية العمل. إذا تعرض بشكل مستمر لتركيز 35 جزء في المليون من ثاني أكسيد الكربون أثناء التحول ، ولكن لا يُسمح له بالتدخين ، فإن مستوى COHb الخاص به ينخفض ​​تدريجيًا نحو توازن 5 ٪ COHb. في الوقت نفسه ، يرتفع مستوى COHb للعمال غير المدخنين تدريجياً من مستوى البداية البالغ حوالي 0.8٪ من COHb الداخلي إلى مستوى 5٪. وبالتالي ، يتم تحديد امتصاص ثاني أكسيد الكربون وتكوين COHb بواسطة قوانين الغاز ، وسيعطي حل معادلة هالدين القيمة القصوى التقريبية لـ COHb لأي تركيز COHb في الهواء المحيط. ومع ذلك ، يجب أن نتذكر أن وقت التوازن للبشر هو عدة ساعات لتركيزات ثاني أكسيد الكربون في الهواء التي تصادف عادةً في مواقع العمل. لذلك ، عند الحكم على المخاطر الصحية المحتملة للتعرض لثاني أكسيد الكربون ، من المهم أن يؤخذ وقت التعرض في الاعتبار بالإضافة إلى تركيز ثاني أكسيد الكربون في الهواء. التهوية السنخية هي أيضًا متغير رئيسي في معدل امتصاص ثاني أكسيد الكربون. عندما تزداد التهوية السنخية - على سبيل المثال ، أثناء العمل البدني الشاق - يتم الاقتراب من حالة التوازن بسرعة أكبر من حالة التهوية العادية.

يبلغ نصف العمر البيولوجي لتركيز COHb في دم البالغين المستقرين حوالي 3 إلى 4 ساعات. يصبح التخلص من ثاني أكسيد الكربون أبطأ بمرور الوقت وكلما انخفض المستوى الأولي لـ COHb ، كان معدل الإخراج أبطأ.

التسمم الحاد

يعتمد ظهور الأعراض على تركيز ثاني أكسيد الكربون في الهواء ووقت التعرض ودرجة الجهد والحساسية الفردية. إذا كان التعرض كبيرًا ، فقد يحدث فقدان الوعي على الفور تقريبًا مع وجود علامات وأعراض أولية قليلة أو معدومة. يؤدي التعرض لتركيزات من 10,000،40,000 إلى 1,000،10,000 جزء في المليون إلى الوفاة في غضون بضع دقائق. المستويات التي تتراوح بين 13 و 15 جزء في المليون تسبب أعراض الصداع والدوخة والغثيان في غضون 10 إلى 45 دقيقة وفقدان الوعي والموت إذا استمر التعرض لمدة 500 إلى 20 دقيقة ، فإن سرعة البدء تعتمد على التركيزات. أقل من هذه المستويات يكون الوقت الذي يسبق ظهور الأعراض أطول: مستويات 200 جزء في المليون تسبب صداعًا بعد 50 دقيقة ومستويات 1 جزء في المليون بعد حوالي XNUMX دقيقة. العلاقة بين تركيزات الكربوكسي هيموجلوبين والعلامات والأعراض الرئيسية موضحة في الجدول XNUMX.

الجدول 1. العلامات والأعراض الرئيسية مع تركيزات مختلفة من carboxyhaemoglobin.

¹ هناك اختلاف فردي كبير في حدوث الأعراض.

يوصف ضحية التسمم بشكل كلاسيكي بأنه أحمر الكرز. في المراحل المبكرة من التسمم ، قد يبدو المريض شاحبًا. في وقت لاحق ، قد يتحول لون الجلد وأغطية الأظافر والأغشية المخاطية إلى اللون الأحمر الكرزي بسبب التركيز العالي للكاربوكسي هيموجلوبين وانخفاض تركيز الهيموجلوبين في الدم. قد تكون هذه العلامة قابلة للاكتشاف بنسبة تزيد عن 30٪ من تركيز COHb ، ولكنها ليست علامة موثوقة ومنتظمة للتسمم بأول أكسيد الكربون. نبض المريض سريع ومحيط. يلاحظ القليل من فرط التنفس أو لا يلاحظ إلا إذا كان مستوى COHb مرتفعًا جدًا.

عندما تحدث الأعراض أو العلامات المذكورة أعلاه لدى شخص قد يؤدي عمله إلى تعريضه لأول أكسيد الكربون ، فيجب الاشتباه على الفور في حدوث تسمم بسبب هذا الغاز. قد يكون التشخيص التفريقي للتسمم بالعقاقير ، والتسمم الكحولي الحاد ، والحوادث الدماغية أو القلبية ، أو الغيبوبة السكري أو اليوريمي صعبًا ، وغالبًا ما لا يتم التعرف على إمكانية التعرض لأول أكسيد الكربون أو يتم التغاضي عنها ببساطة. لا ينبغي اعتبار تشخيص التسمم بأول أكسيد الكربون مؤكدًا حتى يتم التأكد من أن الجسم يحتوي على كميات غير طبيعية من ثاني أكسيد الكربون. ويمكن بسهولة اكتشاف أول أكسيد الكربون من عينات الدم ، أو إذا كان الشخص يتمتع برئتين سليمتين ، فيمكن إجراء تقدير سريع لتركيز COHb في الدم من عينات هواء نهاية السنخية الزفير التي تكون في حالة توازن مع تركيز COHb في الدم.

الأعضاء الحرجة فيما يتعلق بعمل ثاني أكسيد الكربون هي الدماغ والقلب ، وكلاهما يعتمد على إمداد مستمر من الأكسجين. يُثقل أحادي أكسيد الكربون القلب بآليتين - يتم زيادة عمل القلب من أجل توفير الطلب المحيطي على الأكسجين ، بينما يتم تقليل إمداد الأكسجين الخاص به بواسطة ثاني أكسيد الكربون. وقد يتسبب أول أكسيد الكربون في احتشاء عضلة القلب.

قد يؤدي التسمم الحاد إلى مضاعفات عصبية أو قلبية وعائية تظهر بمجرد تعافي المريض من الغيبوبة الأولية. في حالات التسمم الحاد ، قد تظهر الوذمة الرئوية (السوائل الزائدة في أنسجة الرئة). قد يحدث الالتهاب الرئوي ، أحيانًا بسبب الطموح ، بعد بضع ساعات أو أيام. قد يحدث أيضًا بيلة سكرية مؤقتة أو بيلة ألبومين. في حالات نادرة ، يؤدي الفشل الكلوي الحاد إلى تعقيد الشفاء من التسمم. تظهر أحيانًا مظاهر جلدية مختلفة.

بعد التسمم الحاد بأول أكسيد الكربون ، قد يعاني المريض من وذمة دماغية مع تلف دماغي لا يمكن إصلاحه بدرجات متفاوتة. قد يتبع الشفاء الأولي انتكاسة عصبية نفسية لاحقة ، بعد أيام أو حتى أسابيع من التسمم. تظهر الدراسات الباثولوجية للحالات المميتة الآفة السائدة في الجهاز العصبي في المادة البيضاء وليس في الخلايا العصبية لدى الضحايا الذين بقوا على قيد الحياة بعد أيام قليلة من التسمم الفعلي. يتم تحديد درجة تلف الدماغ بعد التسمم بأول أكسيد الكربون من خلال شدة ومدة التعرض. عند استعادة الوعي بعد التسمم الحاد بأول أكسيد الكربون ، تم الإبلاغ عن 50 ٪ من الضحايا يعانون من حالة عقلية غير طبيعية تتجلى في التهيج أو القلق أو الهذيان لفترات طويلة أو الاكتئاب أو القلق. كشفت متابعة لمدة ثلاث سنوات لهؤلاء المرضى أن 33٪ يعانون من تدهور في الشخصية و 43٪ يعانون من ضعف مستمر في الذاكرة.

التعرض المتكرر. لا يتراكم أول أكسيد الكربون في الجسم. يتم إفرازه تمامًا بعد كل تعرض إذا سمح بالوقت الكافي للهواء النقي. ومع ذلك ، من الممكن أن تؤدي حالات التسمم الخفيف أو المعتدل المتكررة التي لا تؤدي إلى فقدان الوعي إلى موت خلايا المخ وتؤدي في النهاية إلى تلف الجهاز العصبي المركزي مع العديد من الأعراض المحتملة ، مثل الصداع ، والدوخة ، والتهيج ، وضعف تغيرات في الذاكرة والشخصية وحالة ضعف في الأطراف.

الأفراد الذين تعرضوا بشكل متكرر لتركيزات معتدلة من ثاني أكسيد الكربون من المحتمل أن يتم تكييفهم إلى حد ما ضد عمل ثاني أكسيد الكربون.يُعتقد أن آليات التكيف مشابهة لتطور التسامح ضد نقص الأكسجة في الارتفاعات العالية. تم العثور على زيادة في تركيز الهيموجلوبين والهيماتوكريت في الحيوانات المعرضة ، ولكن لم يتم تحديد كمية الدورة الزمنية ولا عتبة التغيرات المماثلة في البشر المعرضين بدقة.

الارتفاعات. في الارتفاعات العالية ، تزداد إمكانية الاحتراق غير الكامل وزيادة إنتاج ثاني أكسيد الكربون بسبب وجود أكسجين أقل لكل وحدة هواء مقارنة بمستوى سطح البحر. تزداد استجابات الجسم الضارة أيضًا بسبب انخفاض الضغط الجزئي للأكسجين في هواء التنفس. يبدو أن نقص الأكسجين الموجود على ارتفاعات عالية وتأثيرات ثاني أكسيد الكربون مضافة.

الهيدروكربونات المهلجنة المشتقة من الميثان. يتم استقلاب ثنائي كلورو ميثان (كلوريد الميثيلين) ، وهو مكون رئيسي للعديد من أدوات إزالة الطلاء والمذيبات الأخرى لهذه المجموعة ، في الكبد مع إنتاج ثاني أكسيد الكربون.قد يزيد تركيز الكربوكسي هيموجلوبين حتى مستوى التسمم المعتدل بهذه الآلية.

آثار التعرض المنخفض المستوى لأول أكسيد الكربون. في السنوات الأخيرة ، تركزت جهود كبيرة من التحقيق على الآثار البيولوجية لتركيزات COHb التي تقل عن 10 ٪ على كل من الأشخاص الأصحاء والمرضى الذين يعانون من أمراض القلب والأوعية الدموية. المرضى الذين يعانون من أمراض القلب والأوعية الدموية الشديدة قد يفتقرون إلى الاحتياطي التعويضي عند مستوى حوالي 3٪ COHb ، لذلك فإن ألم الصدر لمرضى الذبحة الصدرية يكون ناتجًا عن بذل جهد أقل. يعبر أول أكسيد الكربون المشيمة بسهولة لفضح الجنين ، وهو حساس لأي عبء إضافي من نقص الأكسجة بطريقة قد يتعرض نموه الطبيعي للخطر.

المجموعات المعرضة. الأشخاص الذين يعانون من حساسية خاصة لتأثير ثاني أكسيد الكربون هم الأفراد الذين تقل قدرتهم على نقل الأكسجين بسبب فقر الدم أو اعتلال الهيموغلوبين ؛ أولئك الذين يعانون من زيادة احتياجات الأكسجين بسبب الحمى أو فرط نشاط الغدة الدرقية أو الحمل ؛ المرضى الذين يعانون من نقص الأكسجة الجهازي بسبب قصور الجهاز التنفسي. والمرضى الذين يعانون من أمراض القلب الإقفارية وتصلب الشرايين الدماغي أو المعمم. الأطفال والشباب الذين تكون تهويتهم أسرع من البالغين يصلون إلى مستوى التسمم بـ COHb في وقت أقرب من البالغين الأصحاء. وأيضًا ، فإن المدخنين الذين يكون مستوى COHb الابتدائي لديهم أعلى من غير المدخنين سوف يقتربون بسرعة أكبر من تركيزات COHb الخطرة عند التعرض العالي.

الرجوع