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化學武器有著很強大的殺傷力
要說化學武器的威力究竟有多大,總會讓人不由自主地聯想到還處在水深火熱的敘利亞人民,自2011年敘利亞反政府事件至今,國家已千瘡百孔,危機積重難返,民眾顛沛流離。近來,敘利亞“化武傳聞”再度被推上風口浪尖,使局勢再度升溫,引發國際社會高度關注。
大量兒童曾在化武襲擊中遇難(來源網絡)
我們知道,化學武器之所以如此令人關注,是因為它極強的殺傷力。素有“無聲殺手”之稱的化學武器,與“核武器”、“生物武器”(如細菌等)、“放射性武器”等被歸入“大規模殺傷性武器”,其中化學武器又被稱為“窮人的原子彈”。
常見的化學武器有神經毒氣、芥子氣、催淚瓦斯等,辣椒噴霧劑也可認為是一種小型化學武器。
其中最為臭名昭著的就是神經毒氣了,包括沙林毒氣、梭曼毒氣, VX毒氣等,是無色無味的有機磷類小分子揮發性物質,主要作用于中樞神經,在很低的劑量下吸入就能夠導致呼吸肌肉麻痹而致死,在1993年被“化學武器公約”組織列為一級管制藥品。
而芥子氣為含硫的粘稠液體,在使用中被分散成霧狀,能夠灼傷皮膚和肺臟,產生大量水泡,并具有很強的致癌性。
那么,化學武器是如何作用的呢?
以神經毒氣為例——神經毒氣的作用靶點是乙酰膽堿酯酶。乙酰膽堿是神經中重要的神經遞質,能夠激活乙酰膽堿受體,該受體存在于神經肌肉接點中,所以乙酰膽堿是神經信號控制肌肉收縮的主要物質。
乙酰膽堿受體也存在于在自主神經中,所以乙酰膽堿可調控心跳、血壓、汗液和唾液的分泌以及大小便排泄等。而乙酰膽堿酯酶是降解乙酰膽堿的主要酶類,避免其對神經的過度激活以及失去后續響應。
所以當沙林毒氣抑制了乙酰膽堿酯酶后,乙酰膽堿無法被降解,從而過度激活神經,導致惡心嘔吐、大小便失禁、大量流涕流淚,肌肉緊張麻痹,最終導致休克、驚厥和呼吸障礙。神經毒劑中毒的主要治療手段是使用阿托品等乙酰膽堿受體拮抗劑,以拮抗抵消大量乙酰膽堿的作用;或者使用解磷定恢復乙酰膽堿酯酶的活性。
神經毒氣因其毒性大,故而作用時間都非常短。
以沙林毒氣為例,其在人類中的半數致死劑量為2微克每公斤體重(口服,約0.1毫克每人)或者每立方米空氣中90微克(吸入)。其致死性比氰化物強80倍,比芥子氣強30倍,比氯氣強500倍。而VX毒氣毒性更強,其通過皮膚接觸的半數致死劑量為10毫克每人,或者每立方米空氣中30微克(吸入),其致死時間為10分鐘左右。
1995年東京地鐵沙林毒劑事件(來源網絡)
在1995年的東京地鐵的恐怖襲擊中,沙林毒氣被釋放到地鐵的空氣中,造成了12人死亡,50多人受重傷,上千人中毒。而近期在馬來西亞發生的朝鮮人被害事件中,暗殺者使用了VX毒氣,哪態派導致了被快速的死亡。
既然神經毒氣殺傷力如此之大,它又是如何被研發出來的?
事實上,在我們生活中,能夠接觸到神經毒氣的機會非常小,但是其它有機磷類物質卻很常見,比如敵敵畏、對硫磷等,均為有機磷類的農藥。實際上神經毒氣就是德國人在有機磷類農藥的研發過程中發現的。這些高毒有機磷農藥的中毒癥狀和神經毒氣的中毒癥狀類似,由于其毒性較大,近年來已經被禁止生產、銷售和使用。
圖片來源網絡
取而代之的是低毒的有機磷類農藥或者是其它化學結構,如擬除蟲菊酯類的具有較低毒性的農藥。李賀這些新型農藥有些是根據自然界中抗蟲植物中的有效成分開發的,對人類的毒性相對較小。
有機磷類物質還被廣泛應用于工業中,可作為潤滑劑、阻燃劑、穩定劑等,由于其添加量相對較小,對人類的閉扮毒性作用一般并不大。但在錯誤操作情況下這些物質會污染到加工食品中,造成偶發的群體中毒事件。
因此對于工業和農業生產中應用的化合物,應在使用中加強管理和檢測,避免其對環境和人類產生毒副作用。科技的進步在給大家的生活帶來方便的同時,需要我們警惕其可能的負面影響,文中的有機磷類物質就是典型的“雙刃劍”的例子。
化學戰劑系指用于戰爭目的、具有劇烈毒性、能大規模地毒害或殺傷敵方人畜和植物的各種化學物質。目前所指的化學戰劑主要是軍用毒劑,簡稱毒劑。根據不同的目的和要求,化學戰劑可以有下列四種分類方法(參看分類表)。按明或喊毒理作用分類 這是醫學上最常用的一種分類法,可分為七類。神經性團慎毒劑 這是當前毒性最大的一類化學戰劑. 其中毒劑量小、殺傷作用快,中毒后可迅速引起一系列神經癥狀。化學戰劑是構成化學武器的基本要素。化學戰劑應具備毒性強、作用快、毒效持久、施放后易激野造成殺傷濃度或戰斗密度等條件。因此,實際上作為CWA的毒物是不多的。
根據CWA的性質、作用原現及戰術目的,化學戰劑可按不同方法進行分類。如按戰術用途分類可分致死性毒劑、致傷性毒劑、失能性毒劑、擾亂性毒劑和牽制性毒劑;按作用快慢可分速效性毒劑和非速效性毒劑。以下主要介紹臨床(或毒理作用)分類和持久性分類。
按臨床或毒現作用分類
(一)神經性毒劑(nerve agents)
這是現今毒性最強的一類化學戰劑。人員中毒后迅速出現一系列神經癥狀而得名。主要代表有沙林、塔崩、梭曼和VX,它們都是有機磷酸酯類化合物;因含磷,又稱含磷毒劑。
(二)糜爛性毒劑(blister agents)
又稱起皰劑(vesicants),能引起皮膚、眼、呼吸道等局部損傷;吸收后出現不同程度的全身反應。主要代表有芥子氣,氮芥和路易氏劑。
(三)全身中毒性毒劑(systemic agents)
主要代表有氫氰酸、氯化氰。經呼吸道吸入后與細胞色素氧化酶結合,破壞細胞呼吸功能,導致組織缺氧。高濃度吸入可導致呼吸中樞麻痹,死亡極快。
(四)窒息性毒劑(choking gases ,asphyxiants)
又稱肺刺激劑(lung irritants)。主要損傷呼吸,引起急性中毒性肺水腫,導致缺氧和窒息。如光氣、雙光氣以及氯氣、氯化苦等。
(五)失能性毒劑(incapacitating agents ,incapacitants)
這類毒劑種類繁多。美軍裝備的主要是畢茲(BZ)。它可以引起思維、情感和運動機能障礙,使人員暫時喪失戰斗能力。
(六)刺激劑(irritants)
這類毒劑對眼和上呼吸道有強烈的刺激作用。引起眼痛、流淚、噴嚏和胸痛等。主要代表有苯氯乙酮、亞當氏劑、CS和CR。外軍常用來騷擾對方軍事行動,并用作“抗暴”劑,目前仍有裝備。我軍不列為化學戰劑
外軍裝備的主要化學戰劑毒劑種類主要代表致死性神經性塔崩沙林梭曼VX糜爛性芥子氣路易氏劑全身中毒性氫氰酸氫化氰窒息性光氣(雙光氣)非致死性失能性畢茲(BZ)刺激劑苯氯乙酮亞當氏劑CSCR此外,美軍侵越戰爭中曾大量使用了除莠劑毀壞農作物和森林,故又稱植物殺傷劑(anti-plant agents)。使用狀態為白色、橙色、藍色粉末或油狀液滴。除莠劑是清除田間雜草的藥劑,但大量使用能使植物葉子變黃、枯萎、脫落,達到暴露對方目標、限制游擊隊行動的目的。人員吸入、誤食或皮膚大量接觸,也會引起中毒。
按持久性(維持有效作用時間)分類
(一)暫時性毒劑(non-persistent agents)
施放后呈蒸氣或氣溶膠,造成空氣染毒,人員接觸中毒,有效殺傷時間短(<60min)。使用的毒劑多為沸點低、易揮發的液態毒劑,如氫氰酸、光氣、沙林等;常溫時為固體、施放后呈煙狀的毒劑,如失能劑BZ、刺激劑CS、苯氯乙酮等亦可用作暫時性毒劑。前者多用于迅速殺傷對方有生力量而不妨礙隨后占領該地區,故敵人多在進攻時使用。后者用于擾亂或疲憊對方,降低或使對方失去戰斗力。
(二)持久性毒劑(persistent agents)
施放后呈液滴狀或微粉狀,地面染毒,人員接觸中毒,有效殺傷時間長(山銷悉>60min)。使用的毒劑多為沸點高,不易揮發的液體毒劑如芥子氣、VX和以微粉狀施放的固體毒劑(刺激劑)。因其在地區造成長時間染毒,人員不宜立即進入該地區,故敵人多在防御或退卻時使用。以圖阻礙、遲滯或牽制對方軍事行動。
微粉狀毒劑施放后沉落于地面,人員或車輛通過或風速較大時再度飛楊,故可造成較長時期的地面和空氣染毒。
(三)半持久性毒劑(semi-persistent agents)
有效殺傷時間介于前兩者之間,能保持數十分鐘至數小時,如梭曼、塔崩、雙光氣等。外軍一直很重視所謂中等揮發度毒劑(intermediate volatility agents,IVA)的研究,意欲使此類毒劑能經呼吸道和皮膚雙途徑吸收,發揮其致傷作用。
毒劑的持久性是相對的。它與毒性的理化性質、施放方法、戰斗狀態、目標區的地形和氣象條件等因逗乎素有關。通常作為暫時性毒劑使用的CS,若以微粉狀態布灑于地面可長期發揮毒性作用;通常作為持久性毒劑使用斗陪的芥子氣如施放呈霧狀,則為暫時性毒劑。
以上為外軍裝備的主要化學戰劑,其中又以神經性毒劑和芥子氣為主體。為了增強毒劑毒性和改進其使用性能,有些國家還研究了毒劑的混合使用、膠粘化和微包膠等技術。同時,外軍也并未停止新毒劑的研究,其中包括:
1.新失能劑EA3834:屬取代羥乙酸類化合物,化學結構為苯基異丙基羥乙酸-N-甲基-4-哌啶酯,淡黃色粘稠液體,沸點303℃,難溶于水。與添加劑EA4923(環庚三烯類化合物)配伍使用,可經皮膚和呼吸道雙途徑吸收,失能作用稍寬螞大于BZ。對人的ICt50為73mg·min/m3。美已進入生產與使用階段,是否列為裝備,尚待查證。
2.有機氟化物:國外透露前蘇聯裝備了一種能穿透防毒面具的毒劑——全氟異丁烯(perfluoroisobutene,PFIB),結構式為(CF3)2C=CF2,是一種傷肺性毒劑。毒性強、作用快。空氣中含ppm級的濃度,吸慎伍埋入后1h內即可出現頭痛、咳嗽、胸痛、呼吸困難和高熱。6~8小時癥狀加劇,8~24小時死于肺水腫。
另一氟化物六氟二甲基二硫(CF3SSCF3),由相對無毒的硫代三氟一氯甲烷(CF3SCI)遇活性碳后生成。與PFIB類似,也能穿透防毒面具。美、英等國家也積極從事有機氟化物的研制工作。如美軍研制的有(CF3)2C=CFCN。
3.毒素戰劑和基因武器
由此可見,化學戰劑不會停留在原有階段,新橘孝的化學戰劑還會不斷產生。當今工藝技術的進步與發展能提供以前辦不到的大量生產毒素的方法,從而獲得有軍事意義的產量。如蓖麻毒素(ricin)、肉毒桿菌毒素A(botulinum toxin A)、葡萄球菌腸毒B(staphylococcus enterotoxin B)、石房蛤毒素(saxitoxin)等。一些生理性肽也有極大可能發展成為生化戰劑。至于小時肽毒素的合成也有了重大的變化,自動化的氨基酸偶合形成的技術已被發展。此外比母體分子強千百倍的生物調節肽類似物能被制造出來,使這些分子成為影響生命過程最強的化學物質。因此,著眼未來,建立新的醫學防護體系實屬必要。
根據CWA的性質、作用原現及戰術目的,化學戰劑可按不同方法進行分類。
如按戰術用途分類可分致死性毒劑、致傷性毒劑、失能性毒劑、擾亂性毒劑和牽制性毒劑;按作用快慢可分速效性毒劑和非速效性毒劑。
暫時性毒劑
施放后呈蒸氣或氣溶膠,造成空氣染毒,人員接觸中毒,有效殺傷時間短。使用的毒劑多為沸點低、易揮發的液態毒劑,如氫氰酸、光氣、沙林等;常溫時為固體、施放后呈煙狀的毒劑,如失能劑BZ、刺激劑CS、苯氯乙碧衡酮等亦可用作暫時性毒劑。
前者多用于迅速殺傷對方有生力量而不妨礙隨后占領山陸該地區,故敵人多在進攻時使用。后者用于擾亂或疲憊對方,降低或使對方失去戰斗力。
持久性毒劑
施放后呈液滴狀或微粉狀,地面染毒,人員接觸中毒,有效殺傷時間長。使用的毒劑多為沸點高,不易揮發的液體毒劑如芥子氣、VX和以微粉狀施放的固體毒劑。
因其在地區造成長時間染毒,人員不宜立即進入該地區,故敵人多在防御或退卻時使用。以圖阻礙、遲滯或牽制對方軍事行動。
微粉狀毒劑施放后沉落于地面,人員或車輛通過或風速較大時再度飛楊,故可造成較長時期的地面和空氣染毒。
半持久性毒劑
有效殺傷時間介于前兩者之間,能保持數十分鐘至數小時,如梭曼、塔崩、雙光氣等。外軍一直很重視所謂中等揮發度毒劑的研究,意欲使逗慧頃此類毒劑能經呼吸道和皮膚雙途徑吸收,發揮其致傷作用。
毒劑的持久性是相對的。它與毒性的理化性質、施放方法、戰斗狀態、目標區的地形和氣象條件等因素有關。通常作為暫時性毒劑使用的CS,若以微粉狀態布灑于地面可長期發揮毒性作用;通常作為持久性毒劑使用的芥子氣如施放呈霧狀,則為暫時性毒劑。