气体毒物及挥发性毒物

气体毒物及挥发性毒物 各论部分 第五章 第十二章 内容对毒物进行分类介绍 掌握1 中毒特点以及取材和检验的要求 2 毒物的理化共性和特性以及与分离检测方法之间的关系 3 常用分离和检测方法的基本原理及实用意义 4 各类毒物的代表 第五章气体毒物及挥发性毒物 主要内容 概念和种类 取材及保存 分离原理及方法 常用检测手段 乙醇和甲醇 氢氰酸及氰化物 一氧化碳 挥发性毒物 volatilepoison 概念指常温常压下蒸气压较高 易变成气态分子从检材体系中挥发逸出的有毒化合物 特点分子量小 化学结构简单 常温常压下一般为液体 能随水蒸气蒸馏 种类小分子醇类 甲醇 乙醇 醛类 甲醛 水合氯醛 醚类 乙醚 卤代烃 四氯化碳 氯仿 和苯 苯胺 硝基苯 苯酚 的衍生物等 氰化物因能形成挥发性较大的氢氰酸而归入此类 有毒气体 toxicgas 概念指常温常压下以气体状态存在的有毒化合物 特点分子小 结构简单 中毒途径单一 吸入性 种类主要包括一些小分子的有机化合物和一些无机酸碱的分解产物 有毒气体分类 水煤气CO H2燃料天然气小分子烷烃和少量硫化氢为主液化石油气小分子烷烃和烯烃沼气甲烷和硫化氢NH3纤维 化肥等原料来源工业原料SO2硫酸 硫酸钠合成和废气H2S纤维燃料制革废气NO2硝酸生产火箭燃料芥子气Cl2CH2CH2 S军事毒气路易氏气ClCH CHAsCl2 挥发性毒物和气体毒物的取材及保存 检材常用血 某些情况下也可用玻璃体 胃内容物 肺等为检材 保存气体或可变成气体a 尽量不留空间b 密闭c 冷藏送检及时 挥发性毒物和气体毒物的分离 单纯挥发性物质的气 液平衡 气态分子 气相 两相界面 液态分子 液相 挥发性物质的分子可以由液态逸散成气态 也可由气态凝聚成液态 在恒温 密闭的容器中 经过一段时间后 气态和液态之间可以达到一个动态平衡 决定平衡时气态分子多少的因素 在一定条件下 气 液平衡时 单纯物质气态分子的多少是固定的 由其饱和饱和蒸气压的大小决定 顶空法中由气相中浓度得到液相浓度的基础 同一温度下 饱和蒸气压越高的物质 越易挥发成气体 如 30 时 水的饱和蒸气压为4 24KPa 甲醇为21 6KPa 液相浓度相等的情况下 平衡时蒸汽压越高的 气相中的浓度越高 物质的饱和蒸气压可随温度升高而增大 水的沸点为100 甲醇沸点为64 5 可通过加热增加毒物在气相中的浓度 检材 稀溶液 的气 液平衡 检材可看成是以水为溶剂含有多种挥发性组分和难挥发性组分的稀溶液 在一定温度下 平衡时溶液的总蒸气压是溶剂水与各挥发性组分蒸气分压的总和 P Pw P1 P2 根据Roult定律 溶剂水和挥发性组分蒸气分压的大小分别与其摩尔分数成正比 Pw XwPw P1 X1P1 P2 X2P2 X 摩尔分数P 饱和蒸气压对某一挥发性成分来讲 液相摩尔分数越大 其蒸气压越高 在液相摩尔分数相同的情况下 饱和蒸气压越大的成分 其蒸气压越高 气相浓度与液相浓度间的关系 气 液平衡时 气相中水及挥发性组分的摩尔分数 等于各自的蒸气压与总蒸气压的比值 Yw Pw P XwPw PYi Pi P XiPi PPi 挥发性组分饱和蒸气压Pw 水饱和蒸气压Y 气相摩尔分数X 液相摩尔分数由上两式换算可得气相浓度 摩尔比 与液相浓度的关系为 Yi Yw Pi Pw Xi Xw Xi Xw 相对挥发度 relativevolatitile 当Pi Pw 时 1 气相浓度 液相浓度 当Pi Pw 时 1 气相浓度 液相浓度 气体毒物和挥发性毒物的分离方式 常用分离方法 蒸馏法 直接蒸馏法 水蒸气蒸馏法扩散法 Conway氏碟 Widmark瓶驱气法和抽气法顶空法 蒸馏法 Distillationmothod 通过加热提高挥发性组分的蒸气压 使检材溶液沸腾 挥发性组分变成蒸气从溶液中逸出 同时将蒸气不断地引出加热装置 使之冷却加以收集后供检测用 收集的蒸气液体称 馏液 蒸馏法分为直接蒸馏法和水蒸气蒸馏法 适用 适用面广 直接蒸馏装置 水蒸气蒸馏 steamdistillation 装置 两种蒸馏法比较 直接蒸馏法优点简便缺点温度较高 受热不均匀 馏液中高沸点组分浓度降低 适用沸点低 稳定的组分 水蒸气蒸馏法优点检材受热均匀 提高馏液中高沸点组分的浓度 缩短蒸馏时间 缺点操作较麻烦 适用高沸点 不稳定的组分 蒸馏注意事项 蒸馏酸性或碱性毒物时 蒸馏前可先适当调节检材的酸碱性 以提高毒物的挥发性 收集挥发性较大的酸性或碱性毒物时 可适当用酸性或碱性溶液进行收集 以减少毒物的挥发损失 如氢氰酸 蒸馏时应防止检材爆沸或蒸干 扩散法 diffusionmethod 方法 将检材置于一密闭容器中 以一种溶剂或化学试剂作为吸收剂 吸收气 液平衡时气相中的挥发性组分 然后对吸收液中的挥发性毒物或消耗剩余的试剂进行检测 不可逆反应竭尽法 全部分离 吸收剂溶剂吸收平衡法 部分分离 扩散装置 驱气法 aspirationmethod 抽气法 drivemethod 将一种不影响检测的气体 如氮气 空气 通过加压 驱气法 或减压 抽气法 的方式通过检材 同时将检材中的挥发性组分带出 并加以收集 如果不断地通入气体 可使检材中的挥发性组分全部得以分离 属于竭尽法 分离和检测可以同时进行 分离出的挥发性组分可通过出口处的试纸直接检测 也可以用溶剂或试剂吸收后再行检测 驱气法和抽气法装置 顶空分析 headspaceanalysis 方法将检材置于一密闭系统中 保持恒温一段时间 当气 液两相达到平衡时 直接抽取一定体积的气相用于分析 此时 气相中挥发性组分的浓度与液相中的含量有一定的关系 顶空分析与气相色谱法联用时称顶空气相色谱法 headspacegaschromatography 特点简便 定量比较麻烦 需加内标 适用属于平衡法 适用于蒸气压较高的毒物 挥发性毒物的检测 检材 目的不明确 预试筛查 定性分析 定量分析 馏液预试 嗅 观 试 测 验 GC筛查 馏液或顶空 保留值 化学反应 GC GC MS 化学比色法 GC 蒸馏液的预试 嗅特殊气味 如苯胺 来苏儿 硝基苯观色 苯胺加热变红 澄清度 苯酚 分层 氯仿 试酸碱性 苯胺 苯酚 测紫外光谱 苯的衍生物 验类别反应溴水反应沉淀 苯酚 苯胺 黄酸盐反应紫红 醇类 希夫氏试剂反应红 醛类 乙醇alcohol 酒精alcohol 甲醇methanol 性质 无色 透明液体 易挥发 乙醇bp 78 4 甲醇bp 64 5 能与水 丙酮 乙醚 氯仿等混溶 来源A 常用溶剂B 含酒精饮料啤酒3 6 葡萄酒10 30 白酒35 65 C 血液腐败时可产生乙醇 同时产生正丙醇 20 1 D 工业酒精中甲醇含量较高 乙醇和甲醇的毒性 乙醇主要为中枢抑制 中毒和致死剂量个体差异较大 与酶的多少 饮酒习惯等有关 甲醇主要为视神经损害 大剂量可致呼吸衰竭死亡 检测目的 职业违规酒后驾车 酒后20 醉酒80 酗酒醉酒致死 诱发疾病 犯罪借酒投毒灌醉后实施 与其它毒物的关系有无协同作用 是否增加毒性 假酒甲醇意外 检材和检测方法 检材常用血 现场可用呼气 腐败尸体可用玻璃体或脑脊液 密闭冷藏 取材应及时 检测一般目的比较明确 通常需定量 方法化学反应 基本不用 重铬酸钾 硫酸比色法 GC法 常用 饮酒者血醇浓度变化 1号试验志愿者2小时内饮白酒药 时曲线 饮酒者血醇浓度变化 Vitali反应 黄酸盐反应 原理ROH CS2 KOHROC SK 黄酸盐 S钼酸铵MoO3 2 ROCSSK 紫红色络合物适用醇的类别反应 灵敏度较低 可用于馏液中醇类化合物的预试 Lieben氏反应 碘仿反应 原理I2 KOH KIOCH3CH2OH KIO CH3CHOCH3C KIO CHI3O碘仿 黄色 适用丙酮 乙醛可干扰 区别乙醇和其它醇 乙醇中甲醇的检识 原理甲醇 氧化剂CuO甲醛反应a 变色酸反应 紫色 b Schiff氏试剂反应 品红 c 苯肼 铁氰化钾反应 红色 适用大量乙醇中检识甲醇 重铬酸钾 硫酸比色法 原理3C2H5OH 2Cr2O72 16H 橙色 3CH3COOH Cr3 11H2O 绿色600nm 3C2H5OH 2K2Cr2O7适用 测定馏液或扩散吸收液中乙醇的含量 其它还原性物质也可使重铬酸钾还原 使测定值偏高 不能区别乙醇和甲醇 也不能区别乙醇及其代谢物乙醛 重铬酸钾 硫酸颜色反应 GC法检测乙醇和甲醇 样品直接顶空进样 稀释血 尿 蒸馏液血稀释沉淀蛋白 三氯乙酸 后的上清液检测常采用内标法 异丙醇或叔丁醇 硫酸铵饱和液 色谱聚乙二醇类固定液 10 PEG400 FID 柱温80 100 进样口180 检测器180 特点 灵敏度高 分离能力强 可同时进行定性和定量 可分别测定乙醇及其代谢物 可鉴别乙醇和甲醇或其它具可能干扰的的挥发物质 美国Varian3800GC美国DaniHSS86 50Headspace 血中乙醇及内标的色谱图 血液中乙醇和内标异丙醇的色谱图 a 异丙醇 tR 4 206min b 乙醇 tR 4 340min 多种挥发性物质的分离 a 甲醛 tR 2 036min b 乙醛 tR 2 339min c 甲醇 tR 3 487min d 异丙醇 tR 3 859min e 乙醇 tR 3 972min f 正丙醇 tR 6 314min 一氧化碳 carbonmonoxide co 性状无色 无臭 无刺激的气体 分子量28 1 比重略轻于空气 易燃烧 来源a 煤气 CO H2 占6 30 b 城市天然气中有些也含有少量一氧化碳b 有机物不完全燃烧中毒原因a 意外 热水器 汽车 烤火 着火 煤气泄漏 爆破等 b 自杀c 他杀d 假象 如死后焚尸 一氧化碳中毒机理 通常体内血红蛋白 hemoglobin Hb 与氧 O2 结合形成氧合血红蛋白 oxyhemoglobin HbO2 给机体组织供 当有一氧化碳 CO 存在时 一氧化碳则可与血红蛋白结合 生成碳氧血红蛋白 carboxhemoglobin HbCO 使血红蛋白失去携氧功能而造成中毒 HbO2 COHbCO O2 HbCO O2 HbO2 COK平衡 210 血红蛋白与一氧化碳结合的能力比与氧结合的能力大200多倍 中毒程度指标 碳氧血红蛋白饱和度 碳氧血红蛋白占血红蛋白总量的百分比称之为碳氧血红蛋白饱和度 碳氧血红蛋白量HbCO 100 血红蛋白总量碳氧血红蛋白饱和度是判断一氧化碳中毒严重程度的重要指标 饱和度越高 机体缺氧越严重 正常情况20 死亡 60 饱和度与中毒表现 检材及检验要求 检材最好是新鲜心血 炭化尸体可取骨髓 保存 尽量少留空间 密闭冷藏 不能用甲醛固定检验要求 及时 定量 一氧化碳中毒检测方法 分类机理 检测HbCO 检测CO 利用HbCO和HbO2性质上的差异 直接检测HbCO 将HbCO中的CO释放出来 检测CO 化学法 UV vis 氯化钯法 GC 化学法检识一氧化碳中毒血 原理HbCO性质比HbO2稳定 在外界因素作用下 与HbO2相比 能较长时间地保持其鲜红色 饱和度大于20 时结果比较明显 饱和度越大 红色保持得越久 方法a 加热法b 氢氧化钠法适用简便 快速 无需特殊仪器 适合现场或基层快速做出初步判断 分光光度法 三种血红蛋白的吸收光谱 吸收光谱Hb HbCO和HbO2分别在420nm左右和500 600nm处有两个吸收带 利用三者光谱上得差异可检测HbCO的饱和度 检测方法还原光谱法直接测定法双波长吸光度比值法双波长等吸收度比值法 还原光谱法 光谱叠加原理 蛋白吸收峰 nm Hb555HbO2540576HbCO538568中毒血中主要有HbCO HbO2和Hb 所测光谱为三种蛋白的叠加光谱 如果先用还原剂将血中的HbO2还原成Hb 所测的就是Hb和HbCO的叠加光谱 叠加光谱的形状因饱和度不同而不同 还原光谱法 不同饱和度血的还原光谱 先用饱和度为0 的血通CO制备饱和度为100 的血 再按一定比例混合 制成不同饱和度的血 并分别测定吸收光谱 饱和度越低的血 越接近Hb的吸收光谱 饱和度越高的 越接近HbCO的光谱 检血用连二亚硫酸钠还原后半定量 饱和度直接测定法 饱和度419nm HbCO 吸收度通O2 HbO2 0 A0稀释检血通CO HbCO 100 A100X AxAx A0按下式计算饱和度 HbCO 100 A100 Ao特点 操作简便 但稀释倍数高 准确度下降 双波长吸光度比值法测饱和度 1 原理血样还原后 测得的吸光度为Hb和HbCO吸光度的加和值 分别测定538nm和555nm处的吸收度 并计算二者的比值 HbCO max 538nmHb max 555nm饱和度 则A538 A555 A538 A555 A538 A555值与饱和度之间有近似的直线关系 通过测定空白血 100 饱和血和检血的吸光度比值 可换算出HbCO的饱和度 双波长吸光度比值法测饱和度 2 方法空白 还原剂0 血A0 538 555 稀释血100 血A100 538 555 稀释检血 还原剂x 血AX 538 555x 计算AX 538 555x A0 538 555 HbCO X100 A100 538 555 A0 538 555 双波长等吸收度法测饱和度 1 原理检血经还原后 血中主要为Hb和HbCO 在500 600nm吸收带 选择两个合适的波长 如530nm和580nm 分别测定吸光度值 在这两个波长处 Hb的吸收相等 HbCO的吸收差值较大 利用差示法可消除Hb的吸收 使吸收差值 Ax仅与HbCO的含量成正比 然后再测定同一血样饱和度为100 时的吸光度差值 A100 即可从二者的比值求得血中HbCO的饱和度 A1 AHb1 AHbCO1 1 A2 AHb2 AHbCO2 2 1 2 A1 A2 AHb1 AHbCO1 AHb2 AHbCO2 得 A AHbCO1 AHbCO2 Ax 双波长等吸收度法测饱和度 2 方法稀释检血 还原剂测 Ax 530 584 通CO测 A100 530 584 计算 AxHbCO X100 A100 双波长等吸收度差示法测定碳氧血红蛋白饱和度 依据吸收度的加和性 通过测定两个波长吸收度的差值 可扣除干扰物 Hb 的吸收 得到HbCO的吸收度差值 此差