Hazardous gases

  Hazardous gases

                ก๊าซอันตราย (hazardous gases) เป็นก๊าซที่คนเราสัมผัสแล้ว ทำให้เกิดเป็นอันตรายต่อสุขภาพ ก๊าซเป็นสสารที่เบา กระจายตัว และแพร่ออกไปได้ง่ายและรวดเร็ว จากลักษณะดังกล่าวทำให้ก๊าซรั่วออกมาได้ง่ายและยังสามารถกระจายออกเป็นบริเวณกว้างซึ่ง ทำให้เกิดอันตรายต่อคนเราได้มาก จากสถิติพบว่าภาวะก๊าซรั่วแล้วเกิดโรคจากการสัมผัสก๊าซนั้นพบได้บ่อย บางครั้งก่อให้เกิดผลกระทบต่อคนหมู่มากและยังก่อให้เกิดความเป็นพิษรุนแรงจนทำให้เสียชีวิตตารางที่ 1 แสดงถึงอุบัติภัยทางเคมีที่เกิดขึ้นจากการรั่วของก๊าซอันตราย และทำให้มีผู้เสียชีวิตเป็นจำนวนมาก การใช้ phosgene เป็นอาวุธสงครามทางเคมีในสมัยสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง ทำให้มีผู้ต้องสัมผัส และเกิดโรค 1.2 ล้านคนในจำนวนนี้เสียชีวิตถึง 1 แสนคน อุบัติภัยทางเคมีครั้งที่ใหญ่ที่สุดในประวัติศาสตร์ คือ การรั่วของก๊าซพิษ methyl isocyanate จากโรงงานผลิตสารเคมีกำจัดแมลง carbamate ในเมืองโบปาล ประเทศอินเดีย ทำให้มีผู้เจ็บป่วยประมาณ 200,000 คนและเสียชีวิตถึง 2,000 คน นอกจากนี้ยังมีอุบัติการณ์ก๊าซ carbon dioxide (CO₂) รั่วในธรรมชาติจากใต้ดินบริเวณทะเลสาป ประเทศ Cameroon ทำให้มีผู้เสียชีวิต 1,700 คน และการลอบปล่อยก๊าซพิษ sarin ที่สถานีรถไฟในเมืองโตเกียว ประเทศญี่ปุ่น ทำให้มีผู้ป่วยถึง 5,510 คน เป็นต้น

ตารางที่ 1 Gas disasters
Phosgene  Belgium CO Italy Methyl isocyanate India CO2 Cameroon Sarin Japan	1915-8 WWI 1944 1984 1986 1995	1.2 million casualties, 100,000 dead > 500 deaths on train stalled in tunnel >2,000 deaths, 200,000 injuries >1,700 deaths from gas release from lake 5,510 ill from subway exposure

 

ก๊าซอันตรายที่มีผลต่อสุขภาพของคนเรานั้น อาจแบ่งออกเป็น 4 ประเภท คือ ตารางที่ 2

1.ก๊าซที่ติดไฟได้ (framable gases) อันตรายเกิดจากการ ติดไฟของก๊าซนั้นๆ ทำให้เกิดแผลไฟไหม้ (burn)

2.ก๊าซที่แทนที่ oxygen (O₂ ) ทำให้ขาดอากาศ (asphyxiant gases) ในกลุ่มนี้ได้แก่ ก๊าซตาม ตารางที่ 3 กลไกการเกิดพิษคือ ก๊าซในปริมาณมากจะเข้าไปแทนที่ O₂ ในอากาศ ผลทำให้ปริมาณ O₂ ในอากาศน้อยลงจนไม่พอในการหายใจ ดังนั้นความรุนแรงของโรค จะขึ้นอยู่กับปริมาณของ O₂ ที่เหลือและอาการของผู้ป่วย (hypoxia) จากการขาด O₂  ตารางที่ 3-4

 

 

3.ก๊าซพิษ (toxic gases) ก๊าซในกลุ่มนี้ได้แก่ carbon monoxide (CO), cyanide (CN), sarin และ VX เป็นต้น ก๊าซเหล่านี้กลไกการออกฤทธิ์ไม่ได้อยู่ที่เข้าไปแทนที่ O₂ ในการหายใจ ไม่มีฤทธิ์ระคายเคืองและทำลายเยื่อบุทางเดินหายใจ แต่ออกฤทธิ์โดยกลไกเฉพาะของแต่ละตัว เช่น CO จะจับกับ hemoglobin (Hb) ในเลือด ทำให้เกิด carboxyHb ซึ่งไม่สามารถนำ O₂ ไปสู่ cell ได้ CN ออกฤทธิ์โดยการจับกับ

cytochrome ใน mitochondria ของ cell ทำให้ไม่สามารถใช้ O₂ ได้ ส่วนก๊าซพิษในกลุ่ม sarin และ VX นั้น ปัจจุบันใช้เป็นอาวุธสงครามทางเคมีออกฤทธิ์คล้ายกับสารเคมีกำจัดแมลงในกลุ่ม organophosphate โดยการยับยั้งการทำงานของเอ็นไซม์ acetylcholinesterase (AChE) ซึ่งอาการแสดงจะคล้ายกับพิษจาก organophosphate แต่มีความเป็นพิษสูงกว่ามาก

 

4.ก๊าซที่ระคายเคือง (irritant gases) ความรุนแรงของก๊าซพิษเหล่านี้จะขึ้นอยู่กับปัจจัย 3 อย่างคือ ความเป็นพิษของก๊าซแต่ละชนิด (intrinsic toxicity), ความเข้มข้นของก๊าซนั้นๆ ในอากาศ โดยทั่วไปวัดเป็น ppm, และระยะเวลาที่สัมผัส ตารางที่ 5

ตารางที่ 3 Asphyxiant gases  Noble gases: Helium, neon, argon, xenon Short chain hydrocarbon: Methane, ethane, propane, butane Others: CO2 , N2

 

ตารางที่ 4 Asphyxiant gases
FiO2 21% 12-16% 10-14% 6-10% <6%	Symptoms & signs  Normal Tachypnea, hyperpnea, hypercapnia, tachycardia reduced attention and alertness, euphoria, headache, mild incoordination Altered judgement, incoordination, muscle fatique,cyanosis Nausea, vomiting, lethargy, air hunger, severe incoordination, coma Gasping respirations, seizures, coma, death

 

ตารางที่ 5 Hazard =

Intrinsic toxicity x Conc x Time

ก๊าซอันตรายในกลุ่มนี้มีหลายตัวตาม ตารางที่ 6 ความเป็นพิษของกลุ่มนี้เกิดจากการที่ก๊าซสามารถทำปฏิกริยากับความชื้นตามเยื่อบุของร่างกาย ทำให้ก๊าซเปลี่ยนสภาพเป็นสารกัดกร่อนโดยการเป็นกรดหรือด่างตามคุณลักษณะทางเคมีของก๊าซนั้นๆ นอกจากนี้ก๊าซบางตัวยังสามารถปล่อย oxygen free radical ซึ่งสามารถ oxidise ส่วน ต่างๆ ของ cell เยื่อบุทำให้เกิดพยาธิสภาพมากขึ้นด้วย

ตารางที่ 6                                   Water solubility (g%) 1.Highly water soluble gases  NH3                                                   90 Chloramines HCl                                                     82 HF SO2                                                    23 Acrolein 2 Intermediate water soluble gases Cl2                                                       0.5 H2S                                                    0.3 Isocyanates  3. Poorly water soluble gases Phosgene                                       Slightly Oxides of N2

  
Slightly

อาการแสดงของผู้ป่วยที่ได้รับก๊าซระคายเคือง (ตารางที่ 7) แบ่งเป็น

1. กลิ่น ก๊าซที่ระคายเคืองหลายตัวจะมีกลิ่นเฉพาะ เช่น hydrogen sulfide (H₂S) จะมีกลิ่นเหม็นแบบไข่เน่า phosgene จะมีกลิ่นแบบกลิ่นดินหรือฟาง แต่ก๊าซอื่นๆส่วนใหญ่จะไม่มีกลิ่นเฉพาะ นอกจากนี้ถ้าผู้ป่วยสัมผัสก๊าซเหล่านี้เป็นเวลานานจะเกิดภาวะ tolerance คือการรับรู้กลิ่นนั้นๆ จะหมดไปอย่างรวดเร็ว

2. อาการระคายเคืองของเยื่อบุตา จมูก และทางเดินหายใจส่วนบน อาการระคายเคืองของเยื่อบุส่วนนั้นๆ จะทำให้ตาระคายเคือง น้ำตาไหล แสบ คัดจมูก มีน้ำมูก เจ็บคอ ไอ

3. อาการระคายเคืองทางเดินหายใจส่วนล่าง การกัดกร่อนของก๊าซดังกล่าวทำให้หายใจลำบาก ตรวจร่างกายพบมี wheezing จาก bronchospasm ซึ่งเกิดจาก tracheobronchitis, bronchiolitis ถ้าเป็นมากจะมีการทำลาย alveoli ทำให้เกิด pulmonary edema

4. Hypoxia ถ้ามีพยาธิสภาพเกิดที่ระบบทางเดินหายใจมากพอจนปอดไม่สามารถทำหน้าที่แลกเปลี่ยน O₂ได้อย่างเพียงพอต่อ ความต้องการของร่างกายก็จะมีอาการของ hypoxia ตามมา ทำให้มีผลกระทบต่อระบบอื่นของร่างกายจนถึงแก่เสียชีวิตได้

5. สีของผิวหนัง ก๊าซบางตัวจะทำให้สีของผิวหนังเปลี่ยนไปตามพยาธิที่เกิด เช่น arsine ทำให้เกิดซีดจาก acute hemolysis CO และ CNทำให้ผิวแดง ส่วนใหญ่ก๊าซเหล่านี้ทำให้เกิดภาวะ hypoxia ผิวเขียวแบบ cyanosis

จากการแพร่ของก๊าซ methyl isocyanate ทำให้เกิดความเจ็บป่วยกับคนจำนวนเป็นแสน ทำให้เกิดการศึกษาวิจัยโรคที่เกิดจากก๊าซมากที่สุด ผลการศึกษาถึงผลกระทบในระยะยาวได้สรุปในตารางที่ 9-12

ก๊าซที่ระคายเคืองส่วนใหญ่จะมีอาการแสดงคล้ายคลึงกัน ตามที่ได้กล่าวมาข้างต้น แต่อย่างไรก็ตาม ก๊าซพิษแต่ละชนิดก็อาจจะทำให้อาการทางคลินิกแตกต่างกันบ้าง คุณสมบัติที่ทำให้ก๊าซแต่ละชนิดต่างกันคือ ความสามารถในการละลายน้ำ (ตารางที่ 6) ก๊าซที่ทำให้ระคายเคืองอาจแบ่งเป็น 3 กลุ่มตามความสามารถในการละลายน้ำ กลุ่มแรกที่ละลายน้ำได้ดี เช่น ammonia (NH₃), hydrogen chloride (HCl), sulfur dioxide (SO₂) และกลุ่มที่ 2 ละลายน้ำได้ปานกลาง ได้แก่ chlorine (Cl₂), HS₂ และ isocyanates ส่วนกลุ่มสุดท้ายละลายน้ำได้น้อย ได้แก่ phosgene และ oxides ของ nitrogen (N₂) อาการทางคลินิกจะขึ้นอยู่กับปัจจัยที่สำคัญ คือ อาการเตือนเบื้องต้น ในกรณีที่ก๊าซนั้นมีกลิ่นหรือละลายน้ำได้ดี จะทำให้ก๊าซมีปฏิกริยากับเยื่อบุที่ชื้นทำให้เกิดสภาพกรดหรือด่างที่ระคายเคืองทันที ทำใหอาการต่างๆ เกิดขึ้นเร็ว อาการเตือนเบื้องต้นจากกลิ่นหรือจากการระคายเคืองจะทำให้ผู้ป่วยหนีจากการสัมผัสก๊าซ ผลคืออาการระคายเคืองจะเป็นเฉพาะบริเวณตา จมูก คอ ผิวหนัง และทางเดินหายใจส่วนบน ความรุนแรงของพิษก็จะน้อยลง ในทางตรงกันข้ามถ้าเป็นก๊าซระคายเคืองที่ละลายน้ำได้น้อย ผู้ป่วยจะไม่รู้สึกตัวและสัมผัสก๊าซได้นานกว่า ทำให้พยาธิสภาพเกิดบริเวณทางเดินหายใจส่วนล่าง เช่น pulmonary edema และมีความรุนแรงมากกว่า นอกจากนี้ในกลุ่มที่สัมผัสก๊าซที่ละลายน้ำได้ดี จะมีอาการ pulmonary edema ทันที แต่ที่เกิดจากก๊าซที่ละลายน้ำได้น้อยนั้น เนื่องจากปฏิกริยาเกิดช้า จึงอาจมีระยะ latent period ซึ่งเป็นช่วงที่คนไข้ไม่ค่อยมีอาการก่อน จะเกิด pulmonary edema

อย่างไรก็ตาม อาการที่แยกแยะดังกล่าวที่เกิดจากคุณสมบัติในการละลายน้ำจะเกิดต่อเมื่อความเข้มข้นในการสัมผัสไม่มาก แต่ถ้าสัมผัสก๊าซในความเข้มข้นที่สูง ปฏิกริยากับน้ำจะรุนแรงทำให้เกิดพยาธิสภาพเหมือนกัน คือ อาการเริ่มต้นเร็วไม่มี latent period และเกิด pulmonary edema ได้เลย เป็นต้น นอกจากนี้สำหรับก๊าซที่ระคายเคือง ถ้าสัมผัสในปริมาณที่สูงมากๆ นอกจากพยาธิสภาพที่ทำให้ระคายเคืองแล้ว ก๊าซในปริมาณที่สูงยังสามารถแทนที่ O₂ ทำให้เกิดอาการขาด O₂เหมือนก๊าซกลุ่ม asphyxiants
 

การรักษา

1. การรักษาแบบประคับประคองโดยการสังเกตอาการของผู้ป่วยอย่างใกล้ชิด ในผู้ป่วยที่มีอาการ hypoxia มีความจำเป็นต้องให้ 100% O₂ ถ้ายังไม่ดีขึ้นให้ใช้เครื่องช่วยหายใจได้ตามความเหมาะสม รวมถึงการให้ยาตามอาการแทรกซ้อนอื่นๆ ที่อาจจะเกิดขึ้นได้

2. การลดพิษ ความรีบด่วนที่สุดในการรักษาคนไข้คือ การนำผู้ป่วยออกจากที่เกิดเหตุให้มาอยู่ในที่ที่มีอาการบริสุทธิ์ และล้างทำความสะอาดร่างกายด้วยน้ำและสบู่ให้สะอาด

3. ยาต้านพิษ ไม่มียาต้านพิษเฉพาะ

4. ยาอื่นๆ ที่อยู่ในระหว่างการทดลอง ได้มีความพยายามในการให้การรักษาด้วยยาอื่นๆ หลายรูปแบบตามตารางที่ 13 แต่ผลการรักษาเหล่านี้ยังไม่ได้รับการพิสูจน์ให้เห็นชัดเจนว่าได้ผลดี อย่างไรก็ตาม การใช้ N-acetylcysteine ในผู้ป่วยที่ได้รับ phosgene อาจจะทำให้ผู้ป่วยดีขึ้น