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化学武器有着很强大的杀伤力
要说化学武器的威力究竟有多大,总会让人不由自主地联想到还处在水深火热的叙利亚人民,自2011年叙利亚反政府事件至今,国家已千疮百孔,危机积重难返,民众颠沛流离。近来,叙利亚“化武传闻”再度被推上风口浪尖,使局势再度升温,引发国际社会高度关注。
大量儿童曾在化武袭击中遇难(来源网络)
我们知道,化学武器之所以如此令人关注,是因为它极强的杀伤力。素有“无声杀手”之称的化学武器,与“核武器”、“生物武器”(如细菌等)、“放射性武器”等被归入“大规模杀伤性武器”,其中化学武器又被称为“穷人的原子弹”。
常见的化学武器有神经毒气、芥子气、催泪瓦斯等,辣椒喷雾剂也可认为是一种小型化学武器。
其中最为臭名昭著的就是神经毒气了,包括沙林毒气、梭曼毒气, VX毒气等,是无色无味的有机磷类小分子挥发性物质,主要作用于中枢神经,在很低的剂量下吸入就能够导致呼吸肌肉麻痹而致死,在1993年被“化学武器公约”组织列为一级管制药品。
而芥子气为含硫的粘稠液体,在使用中被分散成雾状,能够灼伤皮肤和肺脏,产生大量水泡,并具有很强的致癌性。
那么,化学武器是如何作用的呢?
以神经毒气为例——神经毒气的作用靶点是乙酰胆碱酯酶。乙酰胆碱是神经中重要的神经递质,能够激活乙酰胆碱受体,该受体存在于神经肌肉接点中,所以乙酰胆碱是神经信号控制肌肉收缩的主要物质。
乙酰胆碱受体也存在于在自主神经中,所以乙酰胆碱可调控心跳、血压、汗液和唾液的分泌以及大小便排泄等。而乙酰胆碱酯酶是降解乙酰胆碱的主要酶类,避免其对神经的过度激活以及失去后续响应。
所以当沙林毒气抑制了乙酰胆碱酯酶后,乙酰胆碱无法被降解,从而过度激活神经,导致恶心呕吐、大小便失禁、大量流涕流泪,肌肉紧张麻痹,最终导致休克、惊厥和呼吸障碍。神经毒剂中毒的主要治疗手段是使用阿托品等乙酰胆碱受体拮抗剂,以拮抗抵消大量乙酰胆碱的作用;或者使用解磷定恢复乙酰胆碱酯酶的活性。
神经毒气因其毒性大,故而作用时间都非常短。
以沙林毒气为例,其在人类中的半数致死剂量为2微克每公斤体重(口服,约0.1毫克每人)或者每立方米空气中90微克(吸入)。其致死性比氰化物强80倍,比芥子气强30倍,比氯气强500倍。而VX毒气毒性更强,其通过皮肤接触的半数致死剂量为10毫克每人,或者每立方米空气中30微克(吸入),其致死时间为10分钟左右。
1995年东京地铁沙林毒剂事件(来源网络)
在1995年的东京地铁的恐怖袭击中,沙林毒气被释放到地铁的空气中,造成了12人死亡,50多人受重伤,上千人中毒。而近期在马来西亚发生的朝鲜人被害事件中,暗杀者使用了VX毒气,哪态派导致了被快速的死亡。
既然神经毒气杀伤力如此之大,它又是如何被研发出来的?
事实上,在我们生活中,能够接触到神经毒气的机会非常小,但是其它有机磷类物质却很常见,比如敌敌畏、对硫磷等,均为有机磷类的农药。实际上神经毒气就是德国人在有机磷类农药的研发过程中发现的。这些高毒有机磷农药的中毒症状和神经毒气的中毒症状类似,由于其毒性较大,近年来已经被禁止生产、销售和使用。
图片来源网络
取而代之的是低毒的有机磷类农药或者是其它化学结构,如拟除虫菊酯类的具有较低毒性的农药。李贺这些新型农药有些是根据自然界中抗虫植物中的有效成分开发的,对人类的毒性相对较小。
有机磷类物质还被广泛应用于工业中,可作为润滑剂、阻燃剂、稳定剂等,由于其添加量相对较小,对人类的闭扮毒性作用一般并不大。但在错误操作情况下这些物质会污染到加工食品中,造成偶发的群体中毒事件。
因此对于工业和农业生产中应用的化合物,应在使用中加强管理和检测,避免其对环境和人类产生毒副作用。科技的进步在给大家的生活带来方便的同时,需要我们警惕其可能的负面影响,文中的有机磷类物质就是典型的“双刃剑”的例子。
化学战剂系指用于战争目的、具有剧烈毒性、能大规模地毒害或杀伤敌方人畜和植物的各种化学物质。目前所指的化学战剂主要是军用毒剂,简称毒剂。根据不同的目的和要求,化学战剂可以有下列四种分类方法(参看分类表)。按明或喊毒理作用分类 这是医学上最常用的一种分类法,可分为七类。神经性团慎毒剂 这是当前毒性最大的一类化学战剂. 其中毒剂量小、杀伤作用快,中毒后可迅速引起一系列神经症状。化学战剂是构成化学武器的基本要素。化学战剂应具备毒性强、作用快、毒效持久、施放后易激野造成杀伤浓度或战斗密度等条件。因此,实际上作为CWA的毒物是不多的。
根据CWA的性质、作用原现及战术目的,化学战剂可按不同方法进行分类。如按战术用途分类可分致死性毒剂、致伤性毒剂、失能性毒剂、扰乱性毒剂和牵制性毒剂;按作用快慢可分速效性毒剂和非速效性毒剂。以下主要介绍临床(或毒理作用)分类和持久性分类。
按临床或毒现作用分类
(一)神经性毒剂(nerve agents)
这是现今毒性最强的一类化学战剂。人员中毒后迅速出现一系列神经症状而得名。主要代表有沙林、塔崩、梭曼和VX,它们都是有机磷酸酯类化合物;因含磷,又称含磷毒剂。
(二)糜烂性毒剂(blister agents)
又称起疱剂(vesicants),能引起皮肤、眼、呼吸道等局部损伤;吸收后出现不同程度的全身反应。主要代表有芥子气,氮芥和路易氏剂。
(三)全身中毒性毒剂(systemic agents)
主要代表有氢氰酸、氯化氰。经呼吸道吸入后与细胞色素氧化酶结合,破坏细胞呼吸功能,导致组织缺氧。高浓度吸入可导致呼吸中枢麻痹,死亡极快。
(四)窒息性毒剂(choking gases ,asphyxiants)
又称肺刺激剂(lung irritants)。主要损伤呼吸,引起急性中毒性肺水肿,导致缺氧和窒息。如光气、双光气以及氯气、氯化苦等。
(五)失能性毒剂(incapacitating agents ,incapacitants)
这类毒剂种类繁多。美军装备的主要是毕兹(BZ)。它可以引起思维、情感和运动机能障碍,使人员暂时丧失战斗能力。
(六)刺激剂(irritants)
这类毒剂对眼和上呼吸道有强烈的刺激作用。引起眼痛、流泪、喷嚏和胸痛等。主要代表有苯氯乙酮、亚当氏剂、CS和CR。外军常用来骚扰对方军事行动,并用作“抗暴”剂,目前仍有装备。我军不列为化学战剂
外军装备的主要化学战剂毒剂种类主要代表致死性神经性塔崩沙林梭曼VX糜烂性芥子气路易氏剂全身中毒性氢氰酸氢化氰窒息性光气(双光气)非致死性失能性毕兹(BZ)刺激剂苯氯乙酮亚当氏剂CSCR此外,美军侵越战争中曾大量使用了除莠剂毁坏农作物和森林,故又称植物杀伤剂(anti-plant agents)。使用状态为白色、橙色、蓝色粉末或油状液滴。除莠剂是清除田间杂草的药剂,但大量使用能使植物叶子变黄、枯萎、脱落,达到暴露对方目标、限制游击队行动的目的。人员吸入、误食或皮肤大量接触,也会引起中毒。
按持久性(维持有效作用时间)分类
(一)暂时性毒剂(non-persistent agents)
施放后呈蒸气或气溶胶,造成空气染毒,人员接触中毒,有效杀伤时间短(<60min)。使用的毒剂多为沸点低、易挥发的液态毒剂,如氢氰酸、光气、沙林等;常温时为固体、施放后呈烟状的毒剂,如失能剂BZ、刺激剂CS、苯氯乙酮等亦可用作暂时性毒剂。前者多用于迅速杀伤对方有生力量而不妨碍随后占领该地区,故敌人多在进攻时使用。后者用于扰乱或疲惫对方,降低或使对方失去战斗力。
(二)持久性毒剂(persistent agents)
施放后呈液滴状或微粉状,地面染毒,人员接触中毒,有效杀伤时间长(山销悉>60min)。使用的毒剂多为沸点高,不易挥发的液体毒剂如芥子气、VX和以微粉状施放的固体毒剂(刺激剂)。因其在地区造成长时间染毒,人员不宜立即进入该地区,故敌人多在防御或退却时使用。以图阻碍、迟滞或牵制对方军事行动。
微粉状毒剂施放后沉落于地面,人员或车辆通过或风速较大时再度飞杨,故可造成较长时期的地面和空气染毒。
(三)半持久性毒剂(semi-persistent agents)
有效杀伤时间介于前两者之间,能保持数十分钟至数小时,如梭曼、塔崩、双光气等。外军一直很重视所谓中等挥发度毒剂(intermediate volatility agents,IVA)的研究,意欲使此类毒剂能经呼吸道和皮肤双途径吸收,发挥其致伤作用。
毒剂的持久性是相对的。它与毒性的理化性质、施放方法、战斗状态、目标区的地形和气象条件等因逗乎素有关。通常作为暂时性毒剂使用的CS,若以微粉状态布洒于地面可长期发挥毒性作用;通常作为持久性毒剂使用斗陪的芥子气如施放呈雾状,则为暂时性毒剂。
以上为外军装备的主要化学战剂,其中又以神经性毒剂和芥子气为主体。为了增强毒剂毒性和改进其使用性能,有些国家还研究了毒剂的混合使用、胶粘化和微包胶等技术。同时,外军也并未停止新毒剂的研究,其中包括:
1.新失能剂EA3834:属取代羟乙酸类化合物,化学结构为苯基异丙基羟乙酸-N-甲基-4-哌啶酯,淡黄色粘稠液体,沸点303℃,难溶于水。与添加剂EA4923(环庚三烯类化合物)配伍使用,可经皮肤和呼吸道双途径吸收,失能作用稍宽蚂大于BZ。对人的ICt50为73mg·min/m3。美已进入生产与使用阶段,是否列为装备,尚待查证。
2.有机氟化物:国外透露前苏联装备了一种能穿透防毒面具的毒剂——全氟异丁烯(perfluoroisobutene,PFIB),结构式为(CF3)2C=CF2,是一种伤肺性毒剂。毒性强、作用快。空气中含ppm级的浓度,吸慎伍埋入后1h内即可出现头痛、咳嗽、胸痛、呼吸困难和高热。6~8小时症状加剧,8~24小时死于肺水肿。
另一氟化物六氟二甲基二硫(CF3SSCF3),由相对无毒的硫代三氟一氯甲烷(CF3SCI)遇活性碳后生成。与PFIB类似,也能穿透防毒面具。美、英等国家也积极从事有机氟化物的研制工作。如美军研制的有(CF3)2C=CFCN。
3.毒素战剂和基因武器
由此可见,化学战剂不会停留在原有阶段,新橘孝的化学战剂还会不断产生。当今工艺技术的进步与发展能提供以前办不到的大量生产毒素的方法,从而获得有军事意义的产量。如蓖麻毒素(ricin)、肉毒杆菌毒素A(botulinum toxin A)、葡萄球菌肠毒B(staphylococcus enterotoxin B)、石房蛤毒素(saxitoxin)等。一些生理性肽也有极大可能发展成为生化战剂。至于小时肽毒素的合成也有了重大的变化,自动化的氨基酸偶合形成的技术已被发展。此外比母体分子强千百倍的生物调节肽类似物能被制造出来,使这些分子成为影响生命过程最强的化学物质。因此,着眼未来,建立新的医学防护体系实属必要。
根据CWA的性质、作用原现及战术目的,化学战剂可按不同方法进行分类。
如按战术用途分类可分致死性毒剂、致伤性毒剂、失能性毒剂、扰乱性毒剂和牵制性毒剂;按作用快慢可分速效性毒剂和非速效性毒剂。
暂时性毒剂
施放后呈蒸气或气溶胶,造成空气染毒,人员接触中毒,有效杀伤时间短。使用的毒剂多为沸点低、易挥发的液态毒剂,如氢氰酸、光气、沙林等;常温时为固体、施放后呈烟状的毒剂,如失能剂BZ、刺激剂CS、苯氯乙碧衡酮等亦可用作暂时性毒剂。
前者多用于迅速杀伤对方有生力量而不妨碍随后占领山陆该地区,故敌人多在进攻时使用。后者用于扰乱或疲惫对方,降低或使对方失去战斗力。
持久性毒剂
施放后呈液滴状或微粉状,地面染毒,人员接触中毒,有效杀伤时间长。使用的毒剂多为沸点高,不易挥发的液体毒剂如芥子气、VX和以微粉状施放的固体毒剂。
因其在地区造成长时间染毒,人员不宜立即进入该地区,故敌人多在防御或退却时使用。以图阻碍、迟滞或牵制对方军事行动。
微粉状毒剂施放后沉落于地面,人员或车辆通过或风速较大时再度飞杨,故可造成较长时期的地面和空气染毒。
半持久性毒剂
有效杀伤时间介于前两者之间,能保持数十分钟至数小时,如梭曼、塔崩、双光气等。外军一直很重视所谓中等挥发度毒剂的研究,意欲使逗慧顷此类毒剂能经呼吸道和皮肤双途径吸收,发挥其致伤作用。
毒剂的持久性是相对的。它与毒性的理化性质、施放方法、战斗状态、目标区的地形和气象条件等因素有关。通常作为暂时性毒剂使用的CS,若以微粉状态布洒于地面可长期发挥毒性作用;通常作为持久性毒剂使用的芥子气如施放呈雾状,则为暂时性毒剂。