Teresa Grabowska, Halina Sybirska

Badania nad poziomem cyjanowodoru we krwi osób zmarłych w pożarach

Study of the level of hydrogen cyanide in blood samples taken from victims of a fire

Z Katedry Medycyny Sądowej Śląskiej AM w Katowicach

Kierownik: prof. dr hab. H. Sybirska

Cyjanowodór obok tlenku węgla odgrywa coraz większą rolę w mechanizmie zgonu w pożarze w zamkniętej przestrzeni. Jego źródłem są płonące tworzywa sztuczne zastosowane do wyrobu różnorodnych przedmiotów powszechnego użytku. W pracy przedstawiono wyniki badań nad kształtowaniem się cyjanowodoru we krwi ofiar pożaru. Badany materiał stanowiło 149 próbek krwi pobranych ze zwłok ofiar pożaru, 19 próbek pobranych od osób odratowanych z objawami zatrucia, próbki powietrza z miejsca pożaru pobrane w pierwszym okresie akcji gaśniczej, oraz 7 próbek krwi pobranych ze zwłok osób, które zginęły w wyniku działania zbrodniczego, a miejsce zbrodni podpalono. W 79 próbach krwi pobranych ze zwłok (na 149 zbadanych) i u 8 osób (na 19 odratowanych) z pożaru wykazano obecność cyjanowodoru. W 93 przypadkach z tej grupy wykazano obecność hemoglobiny tlenkowęglowej. Oznaczony poziom cyjanowodoru we krwi kształtował się w szerokim zakresie od 2,7 µg/ml do 78,7 µg/ml.

Hydrogen cyanide besides carbon monoxide, plays more significant role in the mechanism of deaths in fires in confined spaces. The source of hydrogen cyanide is inflammable plastic used in the production of a number of everyday objects. The formation of endogenous hydrogen cyanide in human corpses, a process known and described in literature, prompted the present examination of the hydrogen cyanide blood levels in fire victims. The material examined was: 149 blood samples taken from fire victims, 19 blood samples taken from fire survivors with signs of poisoning, 2 litres air volume taken from the scene of the fire in the first stage of the fire-fighting, and 7 blood samples taken from people who were first murdered and then the scene of crime was torched. The control group was 123 blood samples taken from people who died of carbon monoxide poisoning. The level of hydrogen cyanide was determined by the pyrazolo-pyridine method modified by J. Nedoma, and the HbCO level was determined by the Wolff΄s method. Hydrogen cyanide was present in 79 out of 149 postmortem blood samples, and in 8 out of 19 blood samples taken from fire survivors. HbCO was found in 93 cases belonging to the two groups mentioned. The hydrogen cyanide levels ranged from 2,7 µg/ml to 78,7 µg/ml. In the control group the hydrogen cyanide level was below the lower normal range for the method used in 7 out of 123 cases.

Słowa kluczowe: cyjanowodór, karboksyhemoglobina, zgon w pożarze
Key words: Hydrogen cyanide, blood levels in fire victims.

 

W sądowo-lekarskim opiniowaniu przyczyny zgonu, dotyczącym śmiertelnych ofiar w pożarze w zamkniętej przestrzeni, coraz większą rolę odgrywa obok tlenku węgla cyjanowodór. (1,2,13,14,17). Wiąże się to szerokim stosowaniem tworzyw sztucznych do produkcji różnorodnych przedmiotów powszechnego użytku.

Liczne obserwacje zebrane przez wielu autorów (3,5,8,9) wskazują, że cyjanowodór (HCN) uwalniany podczas spalania różnych materiałów może poprzez działanie toksyczne na osoby znajdujące się w obszarze pożaru zwiększać znacząco zagrożenie ich życia. Cyjanowodór jest jednym z najbardziej toksycznych gazów. Jego gwałtowne działanie paraliżujące system oddechowy sprawia, że ostre skutki toksyczne występują już w pierwszym momencie ekspozycji. Wzmożona w tym czasie hiperwentylacja płuc przyspiesza wchłanianie tego gazu do organizmu.

Objętość wytworzonego cyjanowodoru w czasie spalania zależy od rodzaju płonących materiałów. Z tego względu wyróżnić można trzy grupy tworzyw sztucznych: żywice nie zawierające azotu, powstałe na bazie celulozy, i polietylenu, z których w niższych temperaturach spalania wydzielają się niewielkie ilości cyjanowodoru. Materiały zawierające azot, których rozkład następuje w średnich i wysokich temperaturach spalania z wydzieleniem znaczących objętości cyjanowodoru; - zaliczane są tutaj żywice typu głównie poliamidów, a także wełna; materiał naturalny. Tworzywa zawierające azot, głównie żywice typu poliakrylonitrylowego, z których już w niskiej temperaturze spalania powstają znaczne ilości cyjanowodoru. (8)

W ustaleniu przyczyny śmierci osób, które zginęły w zamkniętym obszarze pożaru nie można więc pominąć toksycznego oddziaływania cyjanowodoru. Uwzględnianie jedynie toksycznego działania tlenku węgla powstałego w wyniku niepełnego spalania substancji organicznych, w świetle współczesnej wiedzy jest wysoce niewystarczające.

Ocena roli cyjanowodoru w przebiegu zdarzenia zakończonego zgonem jest problemem jednak dość trudnym z uwagi na możliwość powstania w zwłokach ludzkich poddanych działaniu wysokiej temperatury cyjanowodoru endogennego, a także tworzenia się tego związku w wyniku procesów autolitycznych i gnilno - rozkładowych zachodzących w zwłokach. (4,11,12,17) Okoliczność ta skłoniła nas do podjęcia obserwacji nad częstotliwością występowania cyjanowodoru we krwi osób, które zginęły w pożarze. Pożar miał miejsce głównie w mieszkaniu, domu, w samochodzie a także w laboratorium.

 

Materiał i metody

Materiał zebrany w latach 1996 -1998 stanowiły:

A. 1/ Próby krwi w liczbie 149 pobrane od osób, których zwłoki znaleziono w zamkniętej przestrzeni pożaru,

2/ Próby krwi pobrane od 19 osób ewakuowanych z pożaru z objawami zatrucia,

3/ Powietrze w objętości ok. 2 l z płonącego pomieszczenia pobrane w pierwszym okresie akcji gaśniczej (7 przypadków).

B. Badania kontrolne obejmowały:

4/ Próby krwi pobrane ze zwłok 7-u osób, które zginęły w wyniku działania zbrodniczego lub samobójczego a miejsce zbrodni podpalono,

5/ Próby krwi pobrane ze zwłok 123 osób podejrzanych o zatrucie tlenkiem węgla - kontrola.

 

Metody oznaczania

W wszystkich próbach krwi przeprowadzono badanie na obecność jonów cyjankowych oraz hemoglobiny tlenkowęglowej. Badania te wykonano bezpośrednio po dostarczeniu próby krwi do Zakładu. W analizie na zawartość jonów cyjankowych zastosowano metodę mikrodyfuzji a do oznaczeń ilościowych reakcję Königa z odczynnikiem pyrazolonowo-pirydynowym w modyfikacji Nedomy (12) i spekrofotometr Hitachi U 2001. Badania ilościowe na zawartość hemoglobiny tlenkowęglowej wykonano metodą Wolffa przy użyciu kolorymetru "Specol".

 

Wyniki i ich omówienie

Na 149 próbek krwi pobranych ze zwłok osób, które zginęły w pożarze zbadanych na obecność jonów cyjankowych w 79 przypadkach uzyskano wyniki dodatnie. Oznaczony poziom jonów cyjankowych kształtował się w granicach 2,7 - 78,7 m g/ml (tabela I).

Tabela I. Wyniki badań prób krwi na obecność jonów cyjankowych dla grupy osób, które zginęły w pożarze.

Table I. Results of blood examinations for the presence of cyanide ions in the group of victims of fire.

Liczebność prób krwi

Number of blood samples

n

Liczebność wyników dodatnich

Number of positive results

n

Zakres stężeń CN w m g/ml

CN concentrations in m g/ml

149

79

< 2,7 - 78,7 >

x = 42,3

Zakres stężeń śmiertelnych we krwi

Fatal blood concentrations

< 2,4 - 5,0 > [1, 15 ]

W tabeli II przedstawiono wyniki badań tej samej grupy na obecność hemoglobiny tlenkowęglowej.

Tabela II. Wyniki badań prób krwi na obecność hemoglobiny tlenkowęglowej dla grupy osób, które zginęły w pożarze.

Table II. Results of blood examinations for the presence of HbCO in the group of people who were victims of fire.

Liczebność prób krwi n

Number of blood samples

Liczebność wyników dodatnich

n

Number of positive results

Zakres stężeń HbCO w %

HbCO concentrations in %

149

93

< 5,0 - 90,0 >

x = 46,7

Z zestawienia w tabeli III rezultatów badań na obecność HbCO dla wyodrębnionej grupy próbek krwi, w których stwierdzono obecność jonów cyjankowych wynika, że w 79 próbach krwi zawierających cyjanowodór hemoglobina tlenkowęglowa obecna była w 61.

 

Tabela III. Zestawienie pozytywnych wyników badań krwi na obecność HbCO w próbkach zawierających jony cyjankowe.

Table III. Positive results of blood examinations for the presence of HbCO in samples with cyanide ions.

   

Obecna HbCO

Positive HbCO

Liczebność prób krwi n

Number of blood samples

Zakres stężeń CN

w m g/ml

CN concentrations in m g/ml

Liczebność

Number

n

Zakres stężeń HbCO

w %

HbCO concentrations in %

79

< 2,7 - 78,7 >

x = 42,3

61

< 12,0 - 95,0 >

x = 46,7

W 18 próbkach krwi nie stwierdzono obecności hemoglobiny tlenkowęglowej. Oznaczony poziom cyjanowodoru dla tych próbek kształtował się w granicach 0,5 - 40,0 m g/ml. (tabela IV).

 

Tabela IV. Kształtowanie się poziomu cyjanków w próbkach krwi, w których nie stwierdzono obecności hemoglobiny tlenkowęglowej.

Table IV. Level of cyanides in blood samples without HbCO.

Liczebność prób n (HbCO - wynik ujemny)

Number of samples n (HbCO - negative)

Zakres znalezionych stężeń HCN w m g/ml

Range of HCN concentrations in m g/ml

18

< 0,5- 40,0 >

 

Zakres stężeń śmiertelnych < 2,4- 5,0 >

Range of fatal concentrations

W tabeli V i VI zamieszczono wyniki badań próbek krwi osób uratowanych z pożaru z objawami zatrucia.

 

Tabela V. Wyniki badania osób odratowanych z pożaru w mieszkaniu i hospitalizowanych w Ośrodku Ostrych Zatruć*.

Table V. Examination results of survivors of a fire of their residence and hospitalized in the Acute Poisoning Centre.

Liczebność prób krwi n

Number of blood samples

Liczebność wyników dodatnich

n

Number of positive results

Zakres stężeń CN w m g/ml

CN concentrations in m g/ml

19

8

< 0,30 - 3,57 >

x = 1,76

* Ośrodek Ostrych Zatruć Instytutu Medycyny Pracy i Zdrowia Środowiskowego

Sosnowiec ul. Kościelna 13

 

Tabela VI. Wyniki badań na obecność hemoglobiny tlenkowęglowej dla osób odratowanych z pożaru.

Table VI. Results of blood examinations for the presence of HbCO in fire survivors.

Liczebność prób krwi n

Number of blood samples

Liczebność prób dodatnich

n

Number of positive results

Zakres stężeń HbCO w %

HbCO concentrations in %

19

18

< 5,7- 50,6 >

x = 24,1

Zestawienie wyników badania powietrza na obecność jonów cyjankowych pobranego z miejsca pożaru w pierwszym okresie akcji ratowniczej z wyszczególnieniem płonących materiałów przedstawiono w tabeli VII.

Tabela VII. Zestawienie wyników badań powietrza z miejsca zdarzenia na obecność cyjanowodoru z rodzajem materiałów palnych w pomieszczeniach objętych pożarem.

Table VII. Comparison of the results of examination of air taken from the place of event for the presence of HCN and the kind of inflammable materials in rooms affected by fire.

l.p

Miejsca pożaru

Materiał palny w pomieszczeniach objętych pożarem

Wyniki badań

No

Place of fire

Inflammable material in rooms on fire

Examination results

1

Pożary

wykładzina podłogowa, drewno,

badanie ujemne

2

w piwnicy

papiery, izolacja przewodów

badanie ujemne

3

Fire in basement

elektrycznych, benzyna

floor covering, wood, papers, electric isolation, petrol

badanie ujemne

4

Pożar poddasza

fire in attic

belki stropowe

tie - beams

badanie ujemne

5

Budynek mieszkalny 3-kondygnacyjny

Three - storeyed house

belki stropowe, podłoga drewniana, płyta wiórowa, bardzo małe ilości wykładziny

tie-beams, wooden floor, hardboard, smmall amount of floor finish

badanie ujemne

6

Kiosk spożywczy

Grocer's kiosk

styropian, skrzynki plastikowe, drewniane, mąka, warzywa

polystyrene, plastic boxes, wooden boxes, flour, vegetables

badanie dodatnie

7

Węzeł ciepłowniczy

Thermal centre

materac piankowy, papier, odzież, izolacja, półki drewniane

foam mattress, paper, clothes, isolation, wooden shelves

badanie dodatnie

Wyniki badań kontrolnych na obecność jonów cyjankowych i HbCO prób krwi pobranych ze zwłok osób, które po zgonie podpalono ilustruje tabela VIII.

 

Tabela VIII. Wyniki badań kontrolnych próbek krwi ze zwłok osób objętych pożarem po śmierci.

Table VIII. Examination results of blood control samples from the corpse of people burned after death.

l.p.

no.

Liczebność

osób n

Number of people

Okoliczności zgonu

Circumstances of death

HbCO

CN-

1.

3

Zabójstwo w mieszkaniu i podpalenie

Murder in flat and arson

0,0

0,0

2.

2

"rytualne" zabójstwo w bunkrze (sataniści) i podpalenie

"ritual" murder in bunker (the satanistic) and arson

0,0

0,0

3.

1

Samobójstwo (wjazd elektrycznym taśmociągiem do pieca hutniczego)

Suicide (entrance to metallurgical furnace by electric belt conveyor flight)

0,0

0,0

4.

1

Eksplozja i pożar w zbiorniku po gazie w czasie spawania

Explosion and fire in gasholder during welding

0,0

0,0

Razem

Total

7

 

Rezultaty badań kontrolnych na obecność jonów cyjankowych w 123 próbkach pobranych ze zwłok osób podejrzanych o zatrucie tlenkiem węgla zebrano w tabeli IX.

 

Tabela IX. Wyniki badań prób krwi na obecność jonów cyjankowych dla grupy kontrolnej (osoby podejrzane o zatrucie CO).

Table IX. Results of blood examinations for the presence of cyanide ions in control group (people suspected of CO poisoning).

Liczebność prób krwi n

Number of blood samples

Liczebność prób dodatnich

n

Number of positive results

Zakres stężeń CN

w m g/ml

CN concentrations in m g/ml

123

7

< 0,2

 

Przedstawione wyniki badań wskazują, że wśród wydzielających się w pożarze dymów i gazów obok tlenku węgla może być obecny cyjanowodór. Dowodzą tego wyniki analizy próbek krwi pobranych od osób, których zwłoki znaleziono w płonącym pomieszczeniu (79 na 149 zbadanych). Jego źródłem są głównie rozkładające się w wysokiej temperaturze tworzywa sztuczne obecne w postaci różnorodnych przedmiotów użytku. Potwierdzają to badania, w których udało się wykazać obecność cyjanowodoru w powietrzu pobranym z płonących pomieszczeń w pierwszym okresie akcji gaśniczej.

Również wykazanie obok hemoglobiny tlenkowęglowej obecności tej substancji we krwi osób ewakuowanych z pożaru z objawami zatrucia informuje o istniejącym realnie zagrożeniu jego inhalacją. Gwałtowne paraliżujące działanie cyjanowodoru na człowieka przekreśla szansę ucieczki z miejsca pożaru i może być przyczyną jego śmierci. Wskazują na to wyniki badań próbek krwi pobranych ze zwłok 18 osób, które zginęły w wyniku zatrucia samym cyjanowodorem. Poziom cyjanowodoru w tych próbach zawarty był w szerokich granicach i przekraczał poza dwoma przypadkami dolny zakres stężeń przyjmowany za śmiertelny < 2,4-5,0 μg/ml >. We krwi tych osób nie wykazano obecności hemoglobiny tlenkowęglowej. Wykrycie u 18-tu osób, które zginęły w pożarze obecności tylko cyjanowodoru dowodzi, że w pierwszym okresie pożaru wydzielił się głównie cyjanowodór i on jest odpowiedzialny za śmiertelne skutki działania toksycznego. Jak na to wskazują skromne wyniki badań powietrza pobranego z płonącego pomieszczenia w pierwszym okresie akcji gaśniczej objętość powstałego cyjanowodoru w czasie pożaru zależy od rodzaju, a także ilości płonących przedmiotów będących źródłem tego związku.

Wykazanie w 32 próbach krwi jedynie obecność hemoglobiny tlenkowęglowej informuje, że toksycznym czynnikiem odpowiedzialnym za zatrucie śmiertelne był w tej grupie badanej tylko tlenek węgla.

Zebrane obserwacje dotyczące stosunkowo licznej grupy osób, które zginęły w czasie pożaru w zamkniętej przestrzeni zwracają uwagę, że ostrym czynnikiem toksycznym odpowiedzialnym za zatrucie śmiertelne był obok tlenku węgla, cyjanowodór. Wykazanie obecności obu tych związków w większości zbadanych przypadków wskazuje na ich toksyczne współdziałanie w mechanizmie zgonu.

Przedstawione wyniki badań kontrolnych na obecność cyjanowodoru w tym wysoki odsetek ujemnych wyników dotyczących krwi osób, które zginęły w pożarze (70 na 149 zbadanych), a także dotyczących osób wcześniej zmarłych (morderstwa, działania samobójcze) oraz podpalonych wskazywać mogą na niewielkie znaczenie cyjanków endogennych w interpretacji uzyskanych wyników dot. osób zmarłych z zatrucia w płonącym pomieszczeniu.

Sygnalizowana przez innych autorów możliwość powstania cyjanowodoru endogennego w zwłokach poddanych długotrwałemu działaniu ognia i znacznego ich spalenia nie dotyczy badanych przez nas przypadków. Na podstawie uzyskanych wyników badań toksykologicznych można wysunąć następujące wnioski:

  1. Wytwarzający się cyjanowodór z płonących tworzyw sztucznych w zamkniętych pomieszczeniach stanowi obok powstającego tlenku węgla poważne zagrożenie toksyczne dla zdrowia i życia osób tam przebywających.
  2. Działanie toksyczne powstałych w czasie pożaru tlenku węgla i cyjanowodoru na organizm człowieka może mieć charakter addycyjny.
  3. Intensywnie wydzielający się z płonących tworzyw sztucznych cyjanowodór w pierwszym okresie pożaru może być wyłączną przyczyną zatrucia śmiertelnego osób przebywających w płonącym zamkniętym pomieszczeniu.
  4. W diagnostyce oraz ratownictwie toksykologicznym należy uwzględnić możliwość równoczesnego działania toksycznego cyjanowodoru i tlenku węgla na osoby odratowane z pożaru.
  5. W opiniowaniu sądowo-lekarskim dotyczącym zgonu osób w pożarze w zamkniętej przestrzeni obligatoryjnie przeprowadzać badanie krwi pobranej ze zwłok na obecność cyjanowodoru i tlenku węgla.

 

Piśmiennictwo

1. Baud FJ, Barriot P, Toffis V, Riou B, Vicaut E, Lecarpentier Y, Bourdon R, Astier A, Bismuth C.: Elevated blood, cyanide concentrations in victims of smoke inhalation. N Engl. J Med. 1991 Dec 19, 325(25), 1761-6. - 2. Bogdanik T.: Toksykologia Kliniczna, PZWL, Warszawa, 1988. - 3. Gold. A. Burgess. W.A., Cloughrty, E.V.: Exposure of fire fighters to toxic air contaminats. Am. Ind. Hyg. Assoc. I. 39(7), 534-539 (1978) - 4.Gubała W.: Wpływ temperatury na powstawanie endogennych związków toksycznych w aspekcie oceny przyczyny zgonu ofiar pożarów. Arch. Med. Sąd. Krym. 1997, 2, 157-162 - 5. Levine.M.S.,Radford.E.P.: Occupational exposures to cyanide in Baltimore fire fighttrs....J.O.M. 20 (1),53-56 1978. - 6. Marek Z, Kłys M.: Opiniowanie sądowo-lekarskie i toksykologiczne. Kantor Wydawniczy Zakamycze, Kraków, 1998. - 7. Markiewicz J.: Oznaczenie tlenku węgla we krwi sekcyjnej. Arch. Med. Sąd. Krym. 1974, 24, 5-7. - 8. Mayer L, Drasch G, Kauert G.: Zur Bedeutung der Bildung von Cyanwassertoff bei Branden. Z.Rechtsmed. 1979, 84, 69-73 - 9.Mayes,R.W.: The Toxicological Examination of the Victims of the British Air Tours Boeing 737 Accident at Manchhester in 1985, Journal of Forensic Sciences, JFFSCA,Vol.36,No 1, Jan.1991, pp.179-184. - 10. Nedoma J.: Metoda wykrywania cyjanków w rozłożonym gnilnie materiale biologicznym Z zagadnień kryminalistyki. 1968, III 39-46.

11. Nedoma J.: O powstawaniu cyjanków i rodanków w gnijącej krwi. Arch. Med. Sąd. Krym. 1968, 23, 109-111. - 12. Nedoma J.: Ocena wyników oznaczeń zawartości cyjanowodoru w ekspertyzie toksykologicznej. Praca doktorska, Kraków 1969. - 13. Noguchi T., John J., Klatt E.: Significance of cyjanide in medicolegal investigations involving fires, Review. Am.J. Forensisic, Med. Pathol. 1988, 9, 304-309. - 14. Szczepańska K., Pufal E.: Zatrucie tlenkiem węgla, jonami cyjankowymi w pożarach. Arch. Med. Sąd. Krym. 1992, 42, 4, 274-8. - 15. Winek L. Drug and Chemical Blood - Level Data 1994. - 16. Vogel S.N.,Suttan T.R.: Cyanide poissoning, Clin. Toxicol., 1981, 367-83. - 17. Yoschida M., Adachi J., Watabiki T., Tatsuno Y., Jschida N.: A study on house fire victims; age, carboxyhaemoglobin, hydrogen cyanide and hemolysis. Forens. Sci. Int., 1991, 52, 13-20.

 

Adres autorów:

Katedra Medycyny Sądowej

40-752 Katowice

ul. Medyków 18

1