Допустимый уровень алкоголя в выдыхаемом воздухе

Этанол (этиловый спирт, винный спирт) — органическое соединение, представитель ряда одноатомных спиртов состава С 2 Н5 ОН (сокращенно EtOH). При обычных условиях представляет собой бесцветную, легковоспламеняющейся жидкостью. Согласно Национального стандарта Украины ДСТУ 4221: 2003 этанол — это токсичное вещество наркотическим действием, по степени воздействия на организм человека относится к четвертому классу опасных веществ. Обладает канцерогенными свойствами.

Этанол является главным действующим составляющей спиртных напитков, которые обычно изготавливаются ферментацией углеводов. Для промышленных нужд этиловый спирт часто синтезируют с нефтяной и газовой сырья каталитической гидратацией этилена. Кроме изготовления пищевых продуктов этанол применяется в большом количестве в качестве горючего, растворителя, антисептика и как сырье для получения других промышленно важных веществ.

История

Этанол использовался человечеством еще с древних времен. Он играл роль составной части напитков, лекарств, как успокоительное и афродизиак, а также имел место в проведении религиозных обрядов.

В Древнем Египте его добывали ферментацией растительного сырья. Таким способом получали только разбавленный раствор спирта. С целью увеличения концентрации в Китае изобрели способ перегонки. Как свидетельствуют росписи на китайской керамике, напитки из ферментированной смеси риса, фруктов и меда изготавливали еще 9000 назад. Примерно в это же время на Ближнем Востоке спирт получали из винограда и ячменя, о чем свидетельствуют записи на глиняных табличка в Междуречье.

В Средневековье этиловый спирт играл роль основы для приготовления многочисленных лекарств и настоек. Алхимики всегда использовали этанол в своих работах, дав ему название лат. Aqua vitae, то есть живая вода.

Чистый этанол впервые получил в 1796 году российско-немецкий химик Товий Егорович Ловиц. Согласно описанию ведущего ученого того времени Антуана Лорана Лавуазье, исследуемая соединение состояла из химических элементов углерода, водорода и кислорода. В 1808 году швейцарский биохимик Николя Теодор де Соссюр установил химическую формулу этанола, а пятьдесят лет спустя шотландский химик Арчибальд Скотт Купер предложил его структуру.

Первый синтетический метод получения этилена разработали независимо друг от друга английский химик Генри Геннель и французский фармацевт Жорж-Симон Серюлла в 1826 году. А в 1828 английский физик и химик Майкл Фарадей получил этанол путем каталитической гидратации этен, побочного продукта переработки нефти и газа. Этот способ лег в основу многих методов, которые применяются в производстве этанола и по сей день.

История спирта

Этанол – что это за вещество и как его получили? Далеко не все знают, что его использовали еще с доисторических времен. Он входил в состав алкогольных напитков. Правда, концентрация его была небольшой. Но между тем, следы алкоголя были найдены в Китае на 9000-летней керамике. Это однозначно говорит о том, что люди еще в эпоху неолита выпивали содержащие алкоголь напитки.

Первый случай получения спирта был зарегистрирован в 12 веке в Салерно. Правда, это была водно-спиртовая смесь. Чистый же этанол выделил Иоганн Тобиас Ловиц в 1796 году. Он использовал метод фильтрации через активированный уголь. Получение этанола этим способом долго оставалось единственным методом. Формулу спирта вычислил Николо-Теодор де Соссюра, а описал его как углеродное соединение Антуан Лавуазье. В 19-20 веках многие ученые занимались изучением этанола. Были изучены все его свойства. В настоящее время он получил широкое распространение и применяется практически во всех сферах человеческой деятельности.

структура

Оба атома углерода в молекуле этанола, в том числе и атом, который связан с гидроксильной группой, находятся в состоянии sp 3 -гибридизации. Расстояние C-C составляет 1,512 ангстрем.

В зависимости от положения гидроксильной группы по отношению к другой части молекулы, различают гош — (фр. Gauche) и транс-формы.Транс-форма характеризуется положением связи O-H гидроксильной группы в одной плоскости со связью C-C и одним из C-H связей. В гош -форме атом водорода в гидроксильной группе обращен в сторону. Дипольный момент для гош-формы составляет 1,68 D, а для транс-формы — 1,44 D.

Оптимальная и максимальная доза

Рассчитать норму безопасного употребления для конкретного человека можно по специальной формуле: 1,5 мл чистого алкоголя на 1 кг веса. Её нужно корректировать в зависимости от содержания этанола в напитке.

Например, норма употребления водки, включающей 40% спирта, составит 3,75 мл на 1 кг массы тела. Если прием алкоголя растянут во времени на несколько часов, допускается незначительное увеличение дозы, но не более чем на 25% (если собственное здоровье вам дорого).

Смертельная разовая доза составляет 4–12 г этанола на 1 кг веса. Любопытно, что вопреки расхожему мнению, этиловый спирт вовсе не является панацеей от плохого настроения. Эффект этот кратковременный, а вообще вещество считается депрессантом, угнетающим нервную систему, не говоря уж о прочих последствиях злоупотребления (цирроз печени, проблемы с ЖКТ, разнообразные виды рака и много чего ещё).

Распространение в природе

Этанол является продуктом жизнедеятельности некоторых грибов. Среди них основными являются рода Saccharomyces, Schizosaccharomyces, а также Kluyveromyces. Одним из наиболее известных представителей этих классов является вид Saccharomyces cerevisiae, который имеет тривиальное название пивные дрожжи. К другим распространенным видам относятся Saccharomyces pastorianus, Saccharomyces anamensis, Schizosaccharomyces pombe, Candida utilis тому подобное. Также этанол образуют некоторые бактерии, например, Zymomonas mobilis.

В 1975 году астрономы сообщили о нахождении значительных скоплений этанола в газо-пылевом облаке Стрелец B2. По подсчетам ученых количество имеющихся там молекул этанола значительно превышает количество спирта, полученного за всю историю человечества. Найденный этанол имел транс-форму молекул, а в 1996 году он был зафиксирован и в гош -форме.

Среди возможных путей образования этанола в межзвездной среде приводится, в частности, его синтез из метана и метил-катиона под действием излучения:

Другим потенциальным способом является взаимодействие метил-катиона с формальдегидом, который также распространен в космосе:

физические свойства

Этанол — бесцветная жидкость со слабым «алкогольным» запахом. Он летучим и легковоспламеняющимся. Смешивается в любых пропорциях с водой, эфирами, ацетоном, бензол. Этиловый спирт является хорошим растворителем для многих органических, а также неорганических веществ.

С водой образует азеотропную смесь: 95,6% спирта и 4,4% воды. Безводный этанол незначительно гигроскопичен: для достижения стабильности он способен поглотить 0,3-0,4% воды.
Вязкость этанола, мПа * с

Пищевая промышленность

Итак, как получить этанол, было известно еще нашим предкам. Но наиболее широкое применение он получил только в 19-20 веках. Наряду с водой, этанол является основой практически всех спиртных напитков, в первую очередь водки, джина, рома, коньяка, виски, пива. В небольших количествах спирт обнаруживается и в напитках, которые получают путем брожения, например в кефире, кумысе, квасе. Но к алкоголю их не причисляют, так как концентрация спирта в них очень мала. Так, содержание в свежем кефире этанола не превышает 0,12%. Но если он отстоится, то концентрация может повыситься до 1%. В квасе этилового спирта чуть более (до 1,2%). Больше всего алкоголя содержится в кумысе. В свежем молочном продукте его концентрация — от 1 до 3%, а в отстоявшемся доходит до 4,5%.

Этиловый спирт — хороший растворитель. Это свойство позволяет использовать его в пищевой промышленности. Этанол является растворителем для ароматизаторов. Кроме того, он может использоваться в качестве консерванта для хлебобулочных изделий. Он зарегистрирован как пищевая добавка Е1510. Этанол имеет энергетическую ценность 7,1 ккал/гр.

получение

гидратация этилена

Для получения этанола из этилена есть два основных пути. Исторически первым стал метод непрямой гидратации, изобретенный в 1930 году . Другой, разработанный в 1970-х годах, был спроектирован как бескислотный метод (отказ от использования серной кислоты).

косвенная гидратация

Получение этанола из этилена с использованием серной кислоты происходит в три стадии. Сначала этилен поглощается концентрированной кислотой, образуя эфиры етилсульфат или диэтил сульфат:

Поглощение проводится 95-98% раствором кислоты при температуре 80 ° C и давлении 1,3-1,5 МПа. Данное взаимодействие экзотермической, поэтому стенки реактора должны иметь охлаждения. Присутствие в растворе кислоты етилсульфату позволяет существенно увеличить скорость поглощения, поскольку растворимость этилена в етилсульфати значительно выше, чем в чистой кислоте.

На второй стадии полученные продукты реакции испытывают гидролиза и разлагаются с образованием спирта и кислоты. Однако выключенной является взаимодействие двух базовых эфиров, которая ведет к образованию третьего, диэтилового:

После обработки серной кислоты с абсорбированы этил- и диэтилсульфат в достаточном количестве воды, раствор приобретает концентрации около 50-60%. Продукты гидролиза направляются на колонны для разделения: разведенная кислота оставаться внизу резервуара, а газовать спиртово-Этерна смесь — наверху. Целевую смесь промывают водой или разбавленным раствором гидроксида натрия, а затем очищают перегонкой.

Заключительным этапом является восстановление концентрации разбавленной кислоты. Этот этап является одним из самых дорогостоящих во всем синтезе. С помощью системы кислотных испарителей удается поднять концентрацию кислоты до 90%. Увеличение этого показателя до необходимых 98% проводится смешиванием с олеумом (концентрации 103%).

Серьезной проблемой для метода непрямой гидратации является образование в кислоте углеродистых веществ, которые оказывают существенное влияние на ее концентрацию. Использование концентрированной кислоты также вызывает появление коррозии на оборудовании, поэтому некоторые части оборудования производятся из кремния, сплавов тантала, свинца и т.

прямая гидратация

Синтез по схеме прямой гидратации проводится с использованием катализаторов. Здесь существует две формы взаимодействия:

• с твердым или жидким катализатором контактируют газообразные реагенты (газофазной процесс)
• с твердым или жидким катализатором контактируют как жидкие, так и газообразные реагенты (змишанофазний процесс).

Этанол синтезируют преимущественно за газофазным процессом. Выходной этилен и воду пропускают над угольным катализатором, насыщенный ортофосфорная кислота:

При обычных температурах лишь незначительное количество этанола может находиться в газовой фазе, а увеличение температуры приведет к уменьшению его концентрации. Выровнять равновесие реакции можно, применив принцип Ле Шателье — Брауна, — увеличив давление в реакционной смеси и уменьшив количество молекул в системе. Оптимальными условиями для проведения взаимодействия является темепратура 250-300 ° C и давление 6,1-7,1 МПа.

Продукт реакции может подвергаться межмолекулярного дегидратации, что ведет к образованию диэтилового эфира:

В случае, если в углеводном сырье содержится примесь ацетилена, она гидратируется к этаналя:

Присутствие этаналя нежелательна, поскольку из него образуется кротоновой альдегид, который негативно влияет на качество этанола, даже в количестве миллионных частей:

получение ферментацией

Добыча этанола путем ферментации (брожения) сахаристых веществ является старейшим. Для его производства может применяться любой продукт, содержащий сахар или вещества, из которых его можно получить (например, крахмал). В качестве сахаросодержащих продуктов используют фруктовый и тростниковый сахар, сахарную свеклу, патоку, а крахмалосодержащие является картофель, зерна пшеницы, ржи, кукурузы. Также используется в качестве сырья целлюлоза (из отходов сельского хозяйства, целлюлозно-бумажной промышленности и т.п.).

Извлечения из крахмала и сахара

Для превращения крахмала в сахаристые вещества его сначала подвергают гидролизу. С этой целью сырье (растертую картофель или муку) заваривают горячей водой, чтобы ускорить набухание крахмала. Также к сырью добавляют фермент, под воздействием которого происходит оцукровування крахмала, то есть превращение его в глюкозу.

В качестве фермента используют диастаза, содержащаяся в проросших зернах, или другие амилазы грибкового происхождения.

Вторая стадия, которое аналогична и для получения спирта из сахаров, заключается в анаэробном брожении, то есть превращении в спирт и диоксид углерода:

Здесь реакция происходит под действием микроорганизмов: грибов (дрожжей) или бактерий.
Сравнение характеристик некоторых представителей бактерий и дрожжей

Среди применяемых в процессе дрожжей действующее место занимают Saccharomyces cerevisiae (так называемые пивные дрожжи). При их использования важное значение имеют кислотность среды и температура — они влияют на рост дрожжей, выход этанола, формирование побочных продуктов и загрязнения бактериями. Обычно такое брожение в промышленном производстве проводится по pH 4-6. При значении pH менее 5 рост бактерий в среде сильно подавлен; для роста дрожжей Saccharomyces cerevisiae кислотность должна поддерживаться в промежутке 2,4-8,6 с оптимальным значением 4,5, а процесс брожения имеет большую интенсивность в диапазоне 3,5-6.

Большинство дрожжей, используемых в производстве этанола, имеют оптимальную температуру для роста около 39-40 ° C, а максимальное значение наблюдается в виду Kluyveromyces marxianus — 49 ° C. Поскольку процесс брожения является экзотермическим (с 1 г поглощенной глюкозы выделяется 586 Дж тепла), использование дрожжей с высшим оптимальной температурой роста позволяет сэкономить средства на охлаждении реакционной системы. Важным моментом является подача незначительных количеств кислорода для синтеза дрожжами ненасыщенных жирных кислот и эргостерола, которые способствуют их росту и хорошей проницаемости клеток. При отсутствии кислорода нехватка кислот и стерола повлечет изменения в физиологии дрожжей уже через несколько поколений.

Также в синтезе этанола применяют бактерии, в частности, распространенный вид Zymomonas mobilis, которые имеют большую скорость роста, высокий выход конечного продукта и не зависят от подачи кислорода.

Извлечения из целлюлозы

Как целлюлоза, так и крахмал является полисахаридами, полимерами углеводов, но синтез этанола из целлюлозы значительно тяжелее из-за ее малую склонность к гидролизу. Ее структура более подобна кристаллической, что усложняет разрыв связей внутри полимера, а в растениях ее защищает от гидролитического распада слой лигнина (после обработки целлюлозы кислотой гидролизуется лишь 15% всей массы). В отходах сырья также содержится гемицеллюлоза, которая состоит в основном из пентоз.

Предоперационная обработка включает в себя размола, замачивания исходного сырья для набухания. Впоследствии ее нагревают в автоклавах с 0,3-0,5% -ной кислотой под давлением 7-10 атм. В качестве кислоты чаще всего используется серная, реже — соляная. По окончании процесса кислоту концентрируют в отдельном резервуаре и снова пускают в производство, а лигнин отфильтровывают и очищают промывкой.

Полученный таким способом этиловый спирт называют гидролизным. Его применяют только для технических целей, потому что в нем содержится целый ряд вредных примесей, в том числе метиловый спирт, ацетон и др.

Также, в отличие от кислотной гидролиза, применяется энзиматический метод. Здесь гидролиз происходит под действием грибов вроде Trichoderma viride. Предварительная обработка включает в себя устранение лигнинового оболочки действием растворителе кадоксену (раствор с 5-7% содержанием оксида кадмия и 28% Этилендиамин) и обработку жидким аммиаком под высоким давлением, который будоражит волокна в целлюлозе, облегчая проникновение энзимов. В некоторых случаях удается достичь стопроцентной переработки целлюлозы.

другие способы

Гидролиз галогенпроизводных углеводородов

Этанол образуется при гидролизе галогенозамищеного этана. Его проводят в воде или в водном растворе щелочей. В первом случае реакция является обратной, а во втором может происходить элиминирования (отщепления) гидрогенгалогениду:

Конверсия синтез-газа

Добыча этанола из синтез-газа аналогичен методу получения метанола за процессом Фишера — Тропша:

Реакция происходит при температуре 125-175 ° C и давлении 1,42 МПа, используя катализатор типа порошкообразного железа.

Восстановление органических соединений

Восстановление альдегидов и кислот является довольно распространенным методом получения спиртов, в том числе и этанола:

Каталитическое восстановление зазвичать проводят над никелем Ренея, платиной; в лабораторных условиях застосовуетьcя алюмогидрид лития и борогидрид натрия.

очистка этанола

Синтезированный этанол обычно водно-спиртовой смесью. Его очистки и обезвоживания начинается с перегонки (ректификации), которой можно достичь концентрации 95,6% об. Образована смесь является азеотропной и не может быть очищена последующей перегонкой. Для дополнительной дегидратации используют бензол, циклогексан или гептан. Их присутствие создает новые азеотропные смеси с низкой температурой кипения, что позволяет получить безводный этанол.

В промышленных масштабах для обезвоживания могут использоваться молекулярные сита, чьи поры проницаемы для молекул воды, но не для этанола. Такие сита могут быть искусственными или цеолитов природного происхождения (например, клиноптилолита). 75% адсорбированных молекул является водой, остальные 25% — этанол, который затем снова возвращается в перегонных систему.

Также применяется мембранный метод, который заключается в разделении подогретой до 60 ° C водно-спиртовой смеси полупроницаемой мембраной, которая не пропускает этанол. Данная операция выполняется под действием давления менее 1 кПа. В результате разделения образуется этанол с концентрацией 99,85% и раствор, прошедший через мембрану, с концентрацией 23%. Конденсированный мембранный раствор может быть снова ректификованный.

Алкогольное опьянение и способы его определения

Алкогольное опьянение – это состояние интоксикации, вызванное воздействием на организм этилового спирта. Токсические продукты распада этанола негативно влияют на все системы и органы, в том числе на головной мозг и нервную систему. Именно из-за этого опьянение сопровождается нарушениями психоэмоциональных и физиологических реакций организма, которые проявляются изменениями во внешности и поведении.

О том, что человек пьян, могут свидетельствовать следующие признаки:

• запах спиртного;
• возбужденное состояние;
• нарушение речи, координации движений;
• рассеянность, неспособность сконцентрироваться;
• заторможенность, замедленная реакция;
• сонливость;
• беспричинная агрессивность.

Состояние опьянения

Степень опьянения зависит от количества выпитого и от того, сколько времени алкоголь находится в крови человека. Установить факт употребления спиртного можно несколькими способами:

• определение концентрации паров спирта в выдыхаемом воздухе;
• анализ содержание алкоголя в биоматериалах (крови, моче, слюне);
• диагностика психофизиологического состояния.

Если освидетельствование проводится в медицинском учреждении, оно проводится в порядке, предусмотренном действующим законодательством и включает следующие пункты:

• осмотр;
• оценка состояния кожных покровов;
• измерение пульса и давления;
• оценка скорости, с которой зрачки реагируют на световой раздражитель;
• забор биологического материала;
• аппаратное тестирование.

Исследование паров выдыхаемого воздуха проводится дважды: сразу после приезда в медучреждение и через 25-30 минут. Это делается для того, чтобы избежать вероятности ошибочного результата.

Классификация этанола

Получаемый спирт по своему составу условно разделяют на четыре класса:

• промышленный этанол (96,5% об.) — продукт для промышленного и технического использования: в качестве растворителя, топливо и т. Для предотвращения его применению обычно в него добавляют вещества с неприятным запахом, например, пиридин в количестве 0,5-1% (проводят денатурацию). Также для более легкого определения ему могут оказывать слабого окраска метиловым фиолетовым;
• денатурированный спирт — технический продукт с концентрацией этанола 88% об., что значительное количество примесей. Он денатурируется и окрашивается соответствующим образом. Используется в освещении и обогреве;
• качественный алкоголь (96,0-96,5% об.) — очищенный этанол, применяется для нужд фармацевтики, в изготовлении косметических средств для пищевого потребления;
• абсолютный этанол (99,7-99,8% об.) — очень чистый этанол, применяется в фармацевтике, изготовлении аэрозолей.

В Украине марки получаемого ректификованного этанола регламентируются стандартом ДСТУ 4221: 2003 «Спирт этиловый ректификованный». В зависимости от степени очистки выделяется четыре сорта: «Пшеничная слеза», «Люкс», «Экстра» и «Высшей очистки».
Нормы для сортов спирта по ГОСТ 4221: 2003

Зависимость от типа напитка

На то, сколько времени в выдыхаемом воздухе остается алкоголь, очень сильно влияет вид и крепость спиртного напитка. Выведение этанола у каждого конкретного человека проходит по-разному, в зависимости от индивидуальных физиологических особенностей. Однако существуют усредненные показатели, на которые можно ориентироваться.

• 100 мл пива оставят след в организме на 30-40 минут;
• 100 мл шампанского выветривается из организма около 1,5 часов, столько же, сколько большинство некрепких алкогольных коктейлей;
• сколько держится перегар от вина во многом зависит от его крепости и содержания сахара, но в среднем 100 мл выветривается за 1,5-2 часа (игристые вина выводятся немного быстрее);
• перегар от 100 мл крепких напитков (водки, коньяка) держится 5-6 часов.

химические свойства

Этанол является одноатомный первичным спиртом и гидроксильная группа приводит большинство его химических свойств. Так, этанол может брать часть в реакциях дегидратации — как внитришньомолекулярнои, так и межмолекулярного:

При взаимодействии с другими спиртами образуется смесь трех эфиров:

С карбоновыми кислотами этанол в присутствии концентрированной серной кислоты образует эфиры:

В результате присоединения этанола до ацетилена синтезируется винилетиловий эфир:

Проявляя свои кислотные свойства, этанол реагирует с щелочными металлами (например, натрием) и щелочами с образованием этоксид:

Эта реакция проводится в безводной среде, поскольку гидроксид образуется быстрее, чем этоксид.

Менее активные металлы — алюминий и магний — также взаимодействуют с этанолом, но только в присутствии катализатора ртути:

Имеющаяся в молекуле гидроксильная группа может замещаться галогенидных кислотами с образованием галогенпроизводных этана:

Этанол окисляется до этаналя, а затем — в уксусной кислоты результатом полного окисления (например, сжигание этанола) является диоксид углерода и вода:

Обрабатывая этанол аммиаком при 300 ° C в кислой среде, образуются замещены амины: первичные, вторичные, третичные или даже четвертичные аммониевые соли (в зависимости от соотношения реагентов):

Этанол является сырьем для синтеза бутадиена. Реакция проводится при температуре 370-390 ° C и в присутствии катализаторов — MgO-SiO 2 или Al 2 O 3 -SiO 2 (с селективностью 70%):

биологическое действие

метаболизм

Почти весь потребленный спирт (90-98%) метаболизируется организмом и лишь небольшая его часть (2-10%) выводится в неизмененном виде: с мочой, воздухом, потом, слюной. Потребление этанола приводит к чрезмерному мочеиспускания: каждые 10 г алкоголя способствуют потере организмом 100 мл жидкости, не способствует удалению спирта из организма. Основная часть этанола, поступившей в организм, попадает в печень, где в микросомах испытывает биологического преобразования.

На первой стадии метаболизма из этанола образуется ацетальдегид. Это происходит под действием алкогольдегидрогеназы (АДГ) — фермента, кофактором которого является никотинамид (НАД). Впоследствии ацетальдегид, образующийся из этанола, окисляется в ацетат в митохондриях ферментом альдегиддегидрогеназа, которая как кофермент использует НАД, который, присоединяя протон, восстанавливается до НАД · Н. На этой стадии взаимодействие происходит гораздо быстрее, чем на предыдущей. Ацетат поступает в цикл Кребса, где разрушается до СО 2 и Н 2 О. Альдегиддегидрогеназу обнаруживают не только в печени, но и в других органах, включая головной мозг. У взрослого, здорового человека АДГ разрушает около 10 г спирта в час.

Кроме основного метаболического процесса, этанол окисляется также и двумя другими путями. Один из них происходит с участием микросомальное оксидазы в сочетании с восстановленным никотинамидадениндинуклеотидфосфат (НАДФ), в то время как другой — с участием каталазы в сочетании с пероксидом водорода. Оба пути ведут к образованию токсичного альдегида, который обладает канцерогенными свойствами и в десятки раз токсичнее по сравнению с этанолом.

Воздействие на организм

Симптомы в зависимости от полученной дозы спирта

Попадая в тело человека через пищевод, этанол быстро всасывается. В желудке поглощается 20% первоначального этанола, а в тонком кишечнике — 80%. После поглощения он попадает в кровь уже через 5 минут, распространяясь с кровотоком по всему организму.

Центральная нервная система. Этанол угнетает функции ЦНС подобно другим анестезирующих веществ. Несмотря на распространенное мнение, этанол не стимулирует действие нервной системы: если возбуждение и возникают, то их появление обусловлено противодействием тормозным процессам. В обычных дозах этанол действует в основном на активирующее функцию ретикулярной формации стволовой части мозга и только большие дозы непосредственно подавляют функцию коры головного мозга.

Хроническое употребление этанола вызывает дефицит серотонина. Функциональное снижение активности этой системы препятствует развитию толерантности и, наоборот, увеличение ее активности, повышение уровня серотонина ускоряют развитие толерантности к алкоголю. Под действием этанола нарушается обмен дофамина, который участвует в синтезе норадреналина и координирует движения, эмоциональный и психический состояния. Также этанол оказывает отрицательное влияние на физические и психические возможности: он снижает остроту зрения и слуха, нарушает мышечную координацию и устойчивость, замедляет время реакции на раздражение.

Дыхательная система. Этанол имеет ярко выраженное токсическое действие на органы дыхания. Поражение легких сказывается развитием бронхолегочной инфекции вследствие уменьшения защитных функций организма. Негативное воздействие алкоголя связано с угнетением фагоцитоза и образования антител, содействием проникновению бактерий в дыхательные пути и тому подобное. Бронхолегочные патологии могут перерасти в появлении острой пневмонии, которая имеет значительный процент летальных случаев.

Сердечно-сосудистая система. Под действием этанола растворяются липиды клеточных мембран, в частности, клеток миокарда. В результате увеличивается проницаемость мембран и нарушается обмен ионов натрия, калия, магния и кальция. Это ослабляет сократительную способность сердечной мышцы.

Пищеварительная система. Однократный прием приводит острый геморрагический эрозивный гастрит; аналогичная действие этанола и на слизистую оболочку двенадцатиперстной кишки. Уже через минуту после попадания в желудок крыс этанол вызывал диффузную гиперемию слизистой желудка.

Печень. Степень повреждения печени этанолом напрямую зависит от количества употребленного алкоголя. В результате его действия могут появляться стеатоз, фиброз, алкогольный гепатит и цирроз, нередко заканчивается развитием гепатоклеточная карциномы. Так, по данным Международного агентства по исследованию рака этанол обладает канцерогенным действием.

Одним из результатов длительного воздействия на организм этанола является увеличение объема эритроцитов — макроцитоз, вызванный токсическим действием ацетальдегида, дефицитом фолиевой кислоты и гиперлипидемией.

алкоголизм

Этанол является основой спиртных напитков. Их длительное применение вызывает появление алкоголизма.

Алкоголизм представляет собой совокупность явлений, характеризующих клиническую картину зависимости от алкоголя (то есть этанолсодержащими продуктов). Среди симптомов и проявлений такой зависимости стостеригаються: толерантность организма к алкоголю, физическая зависимость, синдром отмены при прекращении или уменьшении потребления, неконтролируемое и время чрезмерное потребление.

Выделяют три стадии прогресса алкоголизма:

1. у человека отсутствует влечение к алкоголю, наблюдается потеря контроля при потреблении, переход к систематическому потреблению, увеличение толерантности к алкоголю, присутствуют начальные расстройства в психической сфере;
2. имеется физическая зависимость с потерей меры, формирования психопатоподобной синдрома, нарушения деятельности систем организма (сердечно-сосудистой, мочеполовой, дыхательной) и органов (появление гастрита, гепатита)
3. зависимость от алкоголя является психической, присутствует сильное физическое влечение как проявление синдрома отмены, появление галлюцинаций, необратимые повреждения внутренних органов (цирроз печени, сердечные болезни, энцефалопатия и т.д.).

Влияние на беременность

Риск возникновения отклонений в развитии плода является прямо пропорциональна количеству потребленного во время беременности алкоголя.

Этанол легко проникает через плаценту, поэтому его содержание в крови матери и плода быстро достигает одинакового уровня. Он накапливается в тканях плода, богатых фосфолипиды, в головном мозге, а также эритроцитах. Выведения алкоголя из организма осуществляется с помощью ферментов печени, а у будущего ребенка она формируется только во второй половине беременности матери. Вредное воздействие этанола на плод связан с незрелостью защитного механизма и повышенной проницаемостью сосудов и тому подобное. Особое значение имеют критические периоды эмбрионального развития, когда чувствительность эмбриона и плода к чужеродным веществам достигает максимального уровня. Токсическое действие этанола является причиной замедления развития или даже гибели эмбриона.

Потребление матерью этанола во время беременности связано с появлением фетальных (плодотворных) тератогенных эффектов. Влияние алкоголя проявляется в нарушении общего развития плода, рождении ребенка с меньшими, чем в норме, массой тела и ростом, психической неполноценностью. В частности, пораженные тератогенным действием этанола дети имеют видоизмененные черты лица: узкие глазные щели, тонкую верхнюю губу, появление микроцефалии и ретрогнатия, отсутствие фильтруют и различные ушные аномалии. Физические видоизменения дополняются недоразвитостью головного мозга, склонностью к судорожным припадкам, отеков головного мозга, плохой координацией движений, снижением интеллекта и врожденными пороками сердца. Такое действие этанола назван фетальный алкогольный синдром, ФАС (или алкогольный синдром плода).

Взаимодействие с медицинскими препаратами

Этанол обладает способностью усиливать действие антибиотиков, антигистаминных препаратов, барбитуратов, миорелаксантов, а также вызвать негативную реакцию организма.
Взаимодействие медицинских препаратов с этанолом

Пары этанола в выдыхаемом воздухе: допустимые значения алкоголя и норма

ЭТО. Баринская. Лаборатория химии и токсикологии Московского научно-практического центра наркологии Департамента здравоохранения города Москвы

Часто правоохранительные органы, имея в виду примечание к статье 12.8 КоАП РФ, просят пересчитать обнаруженную концентрацию этанола в крови (г / л, ppm) на миллиграммы на литр этанола в выдыхаемом воздухе или наоборот.

Установленная пороговая концентрация безводного этанола в выдыхаемом воздухе 0,16 мг / л является, как указано в самом примечании, общей погрешностью измерения для различных типов алкотестеров, используемых во время испытания.

Исследования этанола в биологических жидкостях человека, в том числе в крови, проводятся другими методами, другими приборами и с другими неверными значениями, поэтому пересчет концентрации этанола в крови до мг / л некорректен и невозможен.

Принимая решение о передаче административной ответственности, судьи должны учитывать результаты различных проведенных тестов (в том числе сотрудниками дорожной полиции). Поэтому возникают вопросы о возможности изменения раскрываемых значений за время, прошедшее между экзаменами.

Отвечая на такие вопросы, следует использовать скорость выведения алкоголя из организма человека по отношению к концентрации этанола в выдыхаемом воздухе.

По данным различных исследователей * средние значения для мужчин и женщин составляют 0,08 и 0,092 г / л в час соответственно с доверительным интервалом:

0,049 — 0,112 мг / л в час, n = 96, P = 0,994 у мужчин

0,061 — 0,124 мг / л / ч, n = 81, P = 0,994 для женщин

В этом случае, исходя из положений ФР (статья 1 (5) (4) КоАП «Неустранимые сомнения в виновности лица, привлекаемого к административной ответственности, которое должно толковаться в пользу этого лица»), необходимо применять максимальную норму выделения алкоголя.

Рассмотрим несколько вариантов:

1. Начальный уровень этанола составляет 0,5 мг / л, испытуемый не соглашается и переходит ко второму тесту (например, в течение 3 часов). Результаты — 0,00 мг / л, рассчитав скорость выведения алкоголя (за 3 часа, 0,336 мг / л), мы обнаруживаем, что базового уровня этанола в выдыхаемом воздухе быть не могло. Однако определение причины несоответствия результатов не входит в компетенцию медицинских работников (администраторов).
2. Начальный уровень этанола составляет 0,3 мг / л, при испытании в течение 3 часов 0,00 мг / л. На основе предыдущих расчетов было обнаружено, что это количество алкоголя могло быть выведено естественным путем. В этом случае результаты второго теста не могут рассматриваться как подтверждающие или опровергающие результаты первого теста.
3. Не исключено, что вторая проверка подтвердит первую проверку дыхания, но, как правило, такие случаи до судей не доходят.

1. * Деттлинг А., Витте С., Скопп Г. Грау М., Haffner Int H. Th. Модель регрессии применительно к определенным по полу показателям элиминации этанола из крови и дыхания у непьющих //. J. Legal. Med. (2009) 123: 381–385.
2. Губала В., Зуба Д. Сравнение фармакокинетики этанола в крови, дыхании и слюне. — Обнаружение и проверка на препарати и алкоголь. — — С. 1115-1122. https://www.saaq.gouv.qc.ca/t2002/actes/pdf/(34a).pdf.
3. Джонс А.В., Андерссон Л. Сравнение концентраций этанола в венозной крови и выдыхаемом воздухе в исследовании контролируемого употребления алкоголя. — Судебно-медицинская экспертиза. Int., 2003, т. 132, № 1, стр. 18-25.
4. Муменхталер М.С., Тейлор Дж. Л., Йесавадж Дж. А. Фармакокинетика этанола у белых женщин: соответствие нелинейной модели и анализ элиминации нулевого порядка // Алкоголь. Clin. Exp. Res., 2000, т. 24, № 4, стр. 1353-1362.

Иногда юристы пытаются отстранить своих клиентов от административной ответственности, пытаясь иметь дело с эндогенным этанолом.

Термин «эндогенный» относится к ингредиенту, который синтезируется в организме нормально или патологически.

Так, средние значения эндогенного этилового спирта (в крови) по данным различных литературных источников * колеблются от 0,00038 до 0,0043.

В любом случае разрешающая способность технических средств, используемых при медицинских осмотрах для исследования выдыхаемого воздуха, превышает концентрацию эндогенного этилового спирта. Таким образом, эндогенный этанол не обнаруживается при медицинском обследовании и, следовательно, невлияет на его результат.

То же самое можно сказать о содержании этанола в пищевых продуктах, безалкогольных напитках и лекарствах.

1. * Балякин В.А. Токсикология и изучение отравлений алкоголем // Москва, 1962, с. 94.
2. Буров Ю.В., Тресков В.Г. Кампов-Полевой А.Б., Коваленко А.Е., Родионов А.П., Красных Л.М. Уровень эндогенной этаноловой и алкогольной мотивации // Вестник экспериментальной биологии и медицины, 1983, № 11, с. 76 — 73.
3. Кудрывцев Р.В., Ушакова М.М. Количественное газохроматографическое определение этилового спирта в малых пробах крови и других биологических жидкостей // Судебно-медицинская экспертиза, 1980, т. 23, № 3, с. 28-31.
4. Лиопо А.В. Содержание эндогенного этанола и некоторые биохимические показатели сыворотки крови у алкоголиков // Здравоохранение Беларуси, 1994, № 4, с. 18-20.
5. Пронько П.С. и другие. Уровень эндогенного этанола в крови больных алкоголизмом // Здравоохранение Беларуси, 1083, № 9, с. 50–54
6. Ушакова М.М., Шумаилов И.Н., Ионова К.П., Кудрявцев. Допустимые пороговые концентрации этанола при судебно-медицинской экспертизе // Судебно-медицинская экспертиза, 1987, Том 30, № 2, стр. 43-45.
7. Антошечкин А.Г. О внутриклеточном образовании этанола и его возможной роли в энергетическом обмене // Алкоголь и алкоголизм, 2001, т. 36, № 6, с. 608.
8. Даннекер Дж. Р., Шаскан Э. Г., Филлипс М. Новый высокочувствительный анализ ацетальдегида в выдыхаемом воздухе: определение эндогенных уровней у человека // Аналитик. Biochem., 1981, т. 114, стр. 1-7.
9. Судебно-медицинские проблемы при тестировании на алкоголь. Эд. Карч С.Б., CRC Press, 2008, стр. 21-64.
10. Харгер Р. Н. Старинные утверждения об эндогенном алкоголе или веществах, подобных алкоголю, в книге «Алкоголь и безопасность дорожного движения». 1965, Блумингтон: Университет Индианы, стр. 182–189.
11. Джонс А. В. Экстракция низкомолекулярных летучих веществ из дыхания человека: внимание к эндогенному этиловому спирту // J. Anal. Toxicol., 1985, т. 9, стр. 246-250.
12. Джонс А.В. J. Определение коэффициентов разделения жидкость / воздух для разбавленных растворов этанола в воде, цельной крови и плазме // Аналитик. Toxicol., 1983, т. 7, 193-197.
13. Лестер Д. Эндогенный этанол: обзор // Quart. J. Stud. Alc., 1961, т. 22, № 6, стр. 554-574.
14. Логан Б.К., Джонс А.В. «Синдром авторезкости» эндогенного этанола как проблема защиты от вождения в нетрезвом виде // Мед. Sci., Law., 2000, т. 40, № 3, стр. 206-215.
15. Логан Б.К., Джонс А.В. Производство эндогенного этанола у ребенка с синдромом короткой кишки // J. of Pediatric Gastroenterology & Nutrition, 2003, v. 36, is. 3. С. 419-420.

Тест на этанол в моче иногда используется для оценки пациентов на наличие или отсутствие алкоголя в медицинских тестах.

Сочетание дыхания и алкоголя с мочой можно вводить по-разному:

— концентрация этанола в выдыхаемом воздухе примерно соответствует концентрации этилового спирта в моче

— концентрация этилового спирта в выдыхаемом воздухе превышает концентрацию этилового спирта в моче

— концентрация этанола в выдыхаемом воздухе ниже, чем концентрация этанола в моче.

Теоретически, оценивая эти результаты испытаний, можно предположить, какая кинетическая фаза (абсорбция, распределение, удаление) представляет собой этанол. В фазе абсорбции концентрация этилового спирта в выдыхаемом воздухе будет превышать концентрацию этилового спирта в моче, в фазе равновесия возможны эквивалентные концентрации, а в фазе выведения концентрация этилового спирта в моче будет выше, чем в выдыхаемом воздухе.

Однако такой подход к однозначной интерпретации результатов анализов мочи на этанол, включая выдыхаемый воздух, неверен, поскольку результаты анализов зависят от многих факторов, таких как:

Индивидуальная частота мочевыделительной системы

Количество выпитого алкоголя, его крепость, время употребления.

Объем выпитой жидкости после употребления алкоголя

Частота опорожнения мочевого пузыря

Время последнего опорожнения мочевого пузыря и т. д.

Эти факторы показывают, что учесть их практически невозможно, и поэтому оперировать обнаружением этанола в моче при медицинском обследовании нецелесообразно.

применение

Этанол имеет широкий спектр применений, среди которых наиболее значимыми являются производство спиртных напитков, использование в качестве растворителя, топлива, а также синтез других химических веществ.

топливо

Первый автомобиль, который был способен ездить на этаноле, спроектировал Генри Форд в 1920 году — модель Ford T. Однако тогда эта инновация это не получила необходимого развития через технические и экономические проблемы: производство чистого этанола было слишком дорогим, а использование недоочищенных спирта в смеси с углеводородным топливом было в определенной степени ограниченным — при низких температурах нерастворимая в бензине вода замерзала, закорковуючы топливный бак.

Сейчас, имея технологии для производства дешевого этанола, замена традиционного бензинового или дизельного топлива этанолом, или использование его в качестве добавки, приобрела в мире широкое распространение. Мировое производство этанола для нужд топливной промышленности в 2014 году составил 24750000000. Галлонов.

растворитель

Этанол является наиболее важным растворителем после воды. Его основной применением является производство косметики, парфюмерии, поверхностно-активных веществ и дезинфектантов, фармацевтических препаратов, различных покрытий. Для этих целей применяется этанол как синтетического, так и ферментативного происхождения.

антисептик

Этанол является древнейшим антисептиком, известным человечеству. Его способность обеззараживать ранения была отмечена древнегреческим врачом Клавдием Галеном, а позднее и средневековым французским хирургом Ги де Шолиак.

Этанол проявляет бактерицидные действия при концентрации 30% и выше, в зависимости от типа бактерий, содержания воды и времени действия. Согласно исследованиям наиболее эффективна действие этанола при его концентрации 60-70% — как в присутствии воды, так и при ее отсутствии. Именно такое содержание этанола имеют бытовые антисептики для рук. Использование высокой концентрации (например, 90% раствора) для дезинфекции кожи нецелесообразно, поскольку при таких концентрациях этанол проявляет свои дубильные свойства, в то время как антисептические свойства падают.

Принцип действия этанола на микроорганизмы, вероятно, заключается в воздействии на их мембраны и быстрой денатурации белков, что приводит к нарушению метаболизма бактерий и дальнейшего разрушения клеток. Этанол демонстрирует высокую биоцидную действие против вегетативных бактерий (включая микобактериями), вирусов, грибов, но не спор.

Из-за отсутствия спороцидные действия этанол не может быть использован для стерилизации, однако его свойств достаточно для профилактического обеззараживания поверхностей, обработки кожи и тому подобное.

Преципитация нуклеиновых кислот

Этанол широко применяется в молекулярной биологии для осаждения и концентрирования ДНК и РНК. Его используют совместно с буферными растворами солей, содержащих простые однозарядные катионы (например, катионы натрия). Типичным является использование буфера ацетата натрия концентрации 0,3 моль / л с pH 5,2 (при 4 ° C) и этанола — абсолютного и 70-процентного (при -20 ° C).

Для осаждения нуклеиновых кислот их образец смешивают с буферным раствором и абсолютным этанолом и охлаждают при -20 ° C в течение часа, после чего центрифугируют. Отделив пипеткой лишнюю жидкость с поверхности, добавляют 70% раствор этанола и повторяют центрифугирования и отделения жидкости. Остаток выпаривают при температуре 37 ° C на водяной бане и таким образом получают сконцентрирована вещество.

антидот

Благодаря своей способности образовывать эфиры при взаимодействии со спиртами, этанол используется как доступный антидот при отравлениях метанолом, этиленгликолем и диэтиленгликоля. В организм этанол вводят внутрь или внутривенно, а доза для введения рассчитывается из соображений, что в сыворотке крови его концентрация должна достигать 10-15 мг / л.

Риск в применении этанола заключается в угнетении деятельности центральной нервной системы, появлению гипогликемии (из-за снижения глюконеогенеза) и тошноты. При введении внутривенно возможно появление флебита, гипертонии, гипонатриемии. Применение такого антидота требует постоянного мониторинга содержания этанола в сыворотке и уровня глюкозы в венозной крови.

Синтез других веществ

В промышленности этанол используют для получения этаналя, бутадиена, диэтилового эфира, этилацетата, этиламина и тому подобное.

Сколько времени держится алкоголь в выдыхаемом воздухе?

Выпитый алкоголь практически сразу же впитывается в кровь и разносится по всему организму, в том числе попадая в легкие. Там он преобразуется в летучие эфирные соединения и постепенно удаляется из организма в процессе выдоха. Именно это объясняет появление специфического запаха, называемого перегаром.

Концентрация этанола в выдыхаемом воздухе напрямую зависит от содержания алкоголя в организме. Однако, поскольку из легких вещество выветривается раньше, чем из крови или мочи, то показатели содержания спирта, полученные с помощью алкотестера, всегда немного меньше тех, которые получены в результате исследования биоматериалов.

В целом же пары этилового спирта в выдыхаемом воздухе будут оставаться чуть меньший промежуток времени, чем понадобится для окончательного очищения организма от метаболитов этанола. Например, доза в 100 мл крепкого алкоголя выводится из организма около 4,5 часов, а паров спирта в выдыхаемом воздухе не будет уже через 4 часа.

Запах алкоголя

От чего зависит содержание алкоголя в выдыхаемом воздухе?

Концентрация алкоголя в выдыхаемом воздухе зависит от нескольких факторов:

• количество и крепость спиртного напитка;
• вид и качество напитка (содержание различных примесей, уровень сивушных масел);
• пол, возраст, вес пьющего;
• особенности обмена веществ;
• прием некоторых лекарственных препаратов.

Кроме того, на содержание паров этанола в выдыхаемом воздухе оказывает влияние то, какие продукты употреблялись в качестве закуски.

Способы определения этанола в выдыхаемом воздухе

Существует несколько способов для определения содержания алкоголя в выдыхаемом воздухе. Все они основаны на базе химических реакций, происходящих в организме человека во время расщепления этанола. Наиболее популярны следующие методы:

1. Химический. Принцип действия этого метода основан на способности этанола вступать в довольно бурные окислительные реакции с некоторыми химическими веществами, например, бихроматом калия. Анализ проводится с помощью специальных приборов. Степень опьянения оценивается по детектору в виде трубочки, меняющей цвет, который сравнивают со стандартной шкалой.
2. Энзиматический. Методика основана на использовании НАДа (никотинамид-аденин-динуклеотида). Данное химическое соединение окисляет пары спирта, для более выраженной реакции в процессе участвует катализатор. Способ имеет существенный недостаток – он не всегда дает точный результат, так как часто происходят дополнительные взаимодействия используемых компонентов с веществами, содержащимися в воздухе и организме человека.
3. Электрометрический. Исследование проводится с помощью специальной аппаратуры, которая позволяет окислять этанол и расщеплять на безопасные ингредиенты (уксусную кислоту и воду). Способ используется достаточно редко, так как достоверен лишь в случае сильного опьянения. При употреблении незначительной дозы алкоголя и легкой степени опьянения метод нерезультативен.
4. Газохроматографический. Методика основана на применении особых приборов – хроматографов, которые могут обнаруживать пары этилового спирта не только в воздухе, но и в любой среде, делая это с помощью специальных индикаторов. Это самый быстрый, точный и широко используемый способ определения алкоголя в выдыхаемом воздухе.

Анализатор алкоголя

Методики отличаются не только используемым оборудованием и стоимостью, но и уровнем точности. На результат анализа могут повлиять такие факторы, как:

• прием определенных медикаментов;
• специфические болезни (например, сахарный диабет или грибковые заболевания);
• курение;
• использование спиртосодержащей парфюмерии.

При необходимости более точные результаты можно получить с помощью дополнительных исследований, например, анализа мочи или крови.

Какой уровень алкоголя допустим?

Если говорить о безопасной норме содержания этилового спирта в выдыхаемом воздухе, то ее нет. Любое количество отравляющего вещества в организме может быть потенциально опасным для здоровья. Но существует максимально допустимая норма содержания этилового спирта в выдыхаемом воздухе (0,16 мг/л), превышение которой считается показателем алкогольного опьянения.

В отличие от уровня алкоголя в крови, который изменяется в промилле, концентрация спирта в выдыхаемом воздухе измеряется в миллиграммах на литр. Опытным путем установлено, что 1 промилле спирта в крови соответствует 0,45 мг/л этанола в выдыхаемом воздухе.

Чтобы понять, сколько держится запах алкоголя изо рта, можно воспользоваться таблицей, в которой показатели рассчитаны в зависимости от веса человека, крепости и количества выпитого.

Зачастую существуют разные таблицы для мужчин и женщин, так как показатели для полов заметно отличаются. Так, у среднестатистического здорового мужчины весом 80 кг бокал шампанского будет выветриваться около полутора часов, а у женщины таких же габаритов примерно 2 часа. А 100 г водки выветривается в 4-5 раз дольше такого же количества шампанского.

Время выведения алкоголя