Антонов Н.С. - Химическое оружие на рубеже двух столетий [1994]. Двух столетий
 Скачать 2.64 Mb.
|
 Рис. 5. График токсоиды (публикуется впервые) влечет за собой более или менее существенной корректировки графика токсоиды. Вместе с тем полное отождествление токсоиды с ГМЛД неправомерно. Последняя имеет более сложную форму. Например, молекулярному весу 28 дальтонов соответствует единст- 131 венное вещество — окись углерода. Согласно графику токсоиды окись углерода как имеющая молекулярный вес больший, чем у цианистого водорода, должна была бы иметь летальную дозу меньше чем у цианистого водорода, но наблюдается обратное. График токсоиды в помеченных координатах близок к прямой линии, а зависимость между величиной минимальной летальной дозы (моль/кг) и молекулярным весом (М) приближенно может быть выражена уравнением: lg LD50 = -3 lg M - 0,23 Прогнозное значение минимальной летальной дозы для веществ с заданным молекулярным весом может быть только равным или меньшим истинных величин. Эффект возрастания биологической активности по мере увеличения молекулярного веса отмечался ранее профессором Московского государственного университета (Россия) H.И. Кобозевым у алкалоидов, глюкозидов, витаминов, гормонов и синтетических лекарственных веществ, хотя к выводу о существовании предельных значений минимальных летальных доз он не пришел. Пользуясь графиком токсоиды можно получить полезные для исследователей выводы. Например, если поставлена задача получить вещество с некоторым значением LD50,то поиск вещества следует проводить среди соединений с молекулярным весом равным или большим величины, определяемой по графику токсоиды по заданной LD50. Упомянутый Н.И. Кобозев замечал, что путем вариации состава и строения молекул можно добиваться некоторого увеличения активности веществ. Если же требуется добиться увеличения активности веществ в десятки и более раз, одних структурных изменений молекул недостаточно, требуется переход к соединениям с большей величиной молекулярного веса. Так как зоман и вещество VX по уровню токсичности и величине молекулярного веса примерно соответствуют графику токсоиды, получение более токсичных аналогов их с тем же размером молекулы не прогнозируется. У веществ, отображение которых совпадает с графиком токсоиды, в молекуле нет ничего «лишнего» и всякое отсечение части ее непременно приводит к получению деривата с меньшей токсичностью. Поэтому теория токсофоров, согласно которой допускается вероятность выделения из структуры высокотоксичных исходных природных соединений некоторых фрагментов, сохраняющих токсичность нативных веществ, не дает результатов. Изложенное не относится к веществам с низкой токсичностью, отображение которых далеко отстоит от графика токсоиды, так как изменение в меньшую сторону молекулярного веса 132 допускает получение веществ с несколько увеличенной токсичностью. С ростом молекулярного веса уменьшается вероятность получения летучих веществ. В случае высокотоксичных веществ промежуточному значению летучести соответствует и промежуточная величина молекулярного веса, а вместе с ней и промежуточное значение летальной дозы. С ростом молекулярного веса изменяется агрегатное состояние веществ. На рис. 6 показано, как уменьшается доля летучих (кипящих ниже 20ºС) и жидких (температура плавления ниже 20ºС) веществ в массиве данных о токсичности более чем 60000 органических соединений. Из приведенного графика следует, что летучие вещества среди соединений с молекулярным весом более 100-120 дальтонов не встречаются. Согласно токсоиде этим значениям молекулярного веса соответствуют минимальные летальные дозы равные 0,04-0,06 мг/кг. Следовательно летучие отравляющие вещества не могут иметь летальные дозы по величине ниже приведенных. Аналогично, жидкое состояние не встречается среди веществ с молекулярным весом более 400 дальтонов, а расчетное значение минимальной летальной дозы  Рис. 6. Зависимость доли летучих (tкип < 20ºС) и жидких веществ (tпл < 20ºС) от молекулярного веса. Для построения графика были использованы данные, содержащиеся в Registry of Toxic Effects of Chemical Substances (Washington, 1988) 133 для жидких отравляющих веществ составляет 0,002-0,004 мг/кг или только в 2—4 раза меньше летальной дозы вещества VX при внутривенном введении. Минимальные летальные дозы летучих и жидких отравляющих веществ при действии через кожу на основе токсоиды не прогнозируются, и в общем случае они могут для жидких веществ отличаться от соответствующей дозы вещества VX более чем в 2—4 раза. Любая попытка получения нового отравляющего вещества, существенно более токсичного чем вещество VX, связана, согласно графику токсоиды, с необходимостью перехода к синтезу соединений со значительно большим молекулярным весом, относящимся к области существования только твердых веществ. Оказывается, нельзя получить супертоксичное токсиноподобное вещество, которое было бы жидкостью и тем более летучей жидкостью. Эффекты боевого применения твердых токсиноподобных отравляющих веществ по умеренно защищенной живой силе противника не могут превосходить эффектов, достигаемых при применении самих токсинов с тем же уровнем токсичности. По оценкам специалистов, даже рекордно токсичные бактериальные токсины по боевой эффективности уступают отравляющим веществам нервно-паралитического действия. В 1970 году профессор биохимии и молекулярной биологии Гарвардского университета (США) М. Мезелсон в журнале Scientific American приводил сравнительные данные по эффективности боевого применения отравляющих веществ и токсинов. По его данным при прочих равных условиях площади поражения аэрозолем вещества VX более чем в 3 раза превышают площади поражения ботулиническим токсином. Б. Беккет в своей монографии Weapons of tomorrow, опубликованной в 1983 году, привел сравнительные данные по боевой эффективности зарина, ботулинического токсина и бацилл сибирской язвы, применяемых с помощью четырехфунтовых кассетных элементов Е-96. По данным этого автора, для достижения поражения живой силы с вероятностью не ниже 50%, расход зарина в расчете на единицу площади ниже потребного расхода и ботулинического токсина, и бацилл сибирской язвы. Согласно Дж. Таккеру «в настоящее время не известны токсины, которые по боевой эффективности были бы альтернативой химическим веществам нервно-паралитического действия, включая зарин (GB), зоман (GD) и VX». Авторы ряда публикаций указывают на такие недостатки токсинов, как отсутствие у них свойства вызывать поражения при действии через кожу, крайне низкое давление насыщенного пара, продолжительный период скрытого действия. Токсины не оказывают сковывающего действия. 134 Если фосген, иприт и другие изначально примененные газы принято называть отравляющими веществами 1-ой мировой войны, то фосфорорганические отравляющие вещества по праву можно называть химическим оружием 2-ой мировой войны. И дело не столько в том, что открытие и разработка их пришлись на годы этой войны, на период ее непосредственной подготовки и первые послевоенные годы. Свои поражающие свойства отравляющие вещества нервно-паралитического действия в наиболее полной мере могли проявить именно в годы прошедшей мировой войны. Для их эффективного применения налицо были уязвимые цели — насыщенные открыто расположенной живой силой позиции войск. В те годы на участках прорыва фронта на каждом квадратном километре исходного положения наступающих войск сосредотачивалось несколько тысяч человек, к тому же не имевших полноценных средств противохимичкской защиты. Для применения химических снарядов и авиабомб имелись необходимые боевые группировки артиллерии и авиации. В полосе прорыва действовало до 200-300 артиллерийских стволов на каждом километре фронта. Боевые действия каждого фронтового объединения войск Советской армии в Берлинской наступательной операции поддерживались 1 -2 воздушными армиями. Поступление в арсеналы вооружений фосфорорганических отравляющих веществ нервно-паралитического действия знаменовало апогей в развитии химического оружия. Дальнейший прирост его боевой мощи не происходит и не прогнозируется в будущем. Получение новых отравляющих веществ, которые по уровню токсичности превосходили бы современные отравляющие вещества смертельного действия и при этом обладали бы оптимальными физико-химическими свойствами (жидкое состояние, умеренная летучесть, способность наносить поражения при воздействии через кожу, способность впитываться в пористые материалы и лакокрасочные покрытия и др.) исключается. В пользу этого вывода свидетельствует опыт разработки химического оружия за последние четыре десятка лет. Даже созданные в эти годы бинарные боеприпасы, как обратил на это внимание профессор М. Мезелсон, и те снаряжаются зарином и другими отравляющими веществами, полученными более 40-50 лет тому назад. За последние десятилетие произошли коренные изменения в системах вооружений. Резко возросли боевые качества обычного оружия, прежде всего за счет поступления на вооружение высокоточного оружия, способного наносить поражения отдельным объектам-мишеням и даже находить требуемые объекты поражения среди других благодаря «интеллектуальным» системам управления и наведения. 135 Коренным образом изменилась технология ведения боевых действий. Первый заместитель начальника Генерального штаба Вооруженных сил России генерал Андрей Николаев1 следующим образом характеризует современный характер вооруженной борьбы в военных конфликтах: «Характер вооруженной борьбы в конфликтах локального, регионального и более крупного масштабов может резко отличаться от того, который имел место в прошлых войнах. Возможные вооруженные столкновения приобретут ярко выраженный воздушноназемный характер и будут отличаться ожесточенной борьбой за господство в воздухе, в космосе и на море, и только на завершающем этапе могут вводиться в сражение группировки сухопутных войск. Можно предположить, что военным действиям будут присущи отсутствие четко обозначенных линий соприкосновения войск сторон, наличие открытых флангов, больших промежутков и разрывов в оперативном построении войск. Отпадает, по-видимому, необходимость длительного позиционного противоборства группировок войск, что приведет к уменьшению веса таких способов действий, как прорыв подготовленной обороны с неизбежной концентрацией крупных масс войск на узких участках фронта. Наиболее характерными будут не ближние бои, а дальние «дистанционные» бои с применением высокоточного оружия. Во всех формах боевых действий будет превалировать маневр». Недавние боевые действия группировки союзных войск в зоне Персидского залива велись далеко не теми методами и боевыми средствами, что в период операции по высадке американских войск в Европе на завершающем этапе войны с Германией. В современных условиях ведения бевых действий личный состав войск в своем большинстве рассредоточен на большую глубину, укрыт в боевых и специальных машинах и обеспечен довольно совершенными средствами противохимической защиты. Это не может не сказаться на изменении роли и места химических средств поражения в системе вооружений современных армий.
К инкапаситантам относится большая группа физиологически активных веществ с различным характером токсического действия. В отличие от веществ смертельного действия, выводящие из строя дозы инкапаситантов в сотни и более раз ниже их летальных доз. Поэтому в случае применения инкапаситантов с военными или полицейскими целями можно избежать случаев поражения людей со смертельным исходом. К инкапаситантам относятся ирританты, дисрегуляторы и вещества калечащего действия (см. рис. 7). Пары и аэрозоли ирритантов вызывают раздражение глаз (лакриматоры) и верхних дыхательных путей (стерниты), причем их выводящее из строя действие сохраняется только в период нахождения незащищенных людей в атмосфере, содержащей ирританты в непереносимых концентрациях. После прекращения контакта людей с зараженной ирритантами атмосферой токсические эффекты через короткий промежуток времени самопроизвольно исчезают. Дисрегуляторы, попадая в организм различными путями, в том числе и с вдыхаемым воздухом, вызывают обратимые психические (психотомиметики) или физиологические и физические (физиканты) расстройства. После попадания в организм в эффективных дозах токсическое действие дисрегуляторов может сохраняться в течение последующих нескольких часов или суток. Вещества калечащего действия вызывают необратимые изменения в органах дыхания и зрения, а также в других органах и жизненно важных биосистемах организма. Токсические эффекты веществ этой группы необратимы, пострадавшие на длительное время и даже на всю жизнь остаются искалеченными. Дисрегуляторы и вещества калечащего действия подпадают под запрет согласно химической конвенции 1993 года, в то время как ирританты не отнесены к категории веществ, разработка, производство и применение которых запрещаются. В тексте конвенции содержится лишь призыв к правительствам государств-участников химической конвенции не прибегать к военному применению ирритантов. 137  138 ИРРИТАНТЫ К числу ирритантов, имеющих военную значимость, относится ограниченное число химических веществ. До настоящего времени сохраняют свое значение адамсит (DM) и хлорацетофенон (CN), применявшиеся еще в годы 1-ой мировой войны. После окончания 2-ой мировой войны были получены три новых ирританта, которым были присвоены шифр CS, CR и СН. Основные токсикологические характеристики ирритантов приведены в табл. 16. Вещество CS (о-хлорбензилиденмалонодинитрил) было впервые синтезировано в США в 1928 году, однако исследования его свойств и способов получения были проведены в Англии лишь в 50-е годы. Перед началом химической войны во Вьетнаме это вещество было принято на вооружение армии США. Вещество CS наряду с хлорацетофеноном нашло широкое применение в ходе боевых действий. Применение ирритантов имело целью воспрепятствовать пребыванию военного персонала и населения Вьетнама в районах, важных в оперативном или тактическом отношении, а также при выкуривании незащищенных людей из подземных убежищ. Таблица 16 Токсические свойства ирритантов
CS является твердым веществом с температурой плавления 95ºС. Это довольно летучее вещество, концентрация насыщенного пара его при 20ºС равна 0,12 мг/м3. Поэтому на территории, 139 обработанной порошком вещества CS, нельзя людям находиться без применения средств защиты глаз и органов дыхания. Обильное слезотечение, жжение в носоглотке и загрудинные боли наступают через 20-60 сек пребывания в облаке паров и аэрозоля вещества. При повышенных концентрациях во вдыхаемом воздухе возможен ожог легких, носовое кровотечение, конъюнктивиты и покраснение (эритема) кожи. Раздражение слизистых проходит через 5—15 минут, а конъюнктивитов — через 25—30 минут. Эритема кожи сохраняется в течение нескольких часов. Вещество CS характеризуется весьма высокой устойчивостью. Термическая возгонка является основным способом перевода его в аэрозольное состояние. Пиротехническими составами с веществом CS снаряжаются авиационные кассеты, артиллерийские снаряды и ручные гранаты. С 1973 года на вооружении армий США и Англии состоит новый ирритант — вещество CR (дибензоксазепин). Так же как и другие известные ирританты, это вещество в чистом виде существует в виде порошка (температура плавления 67-74°С). Концентрация насышенного пара его при 20ºС составляет 1 мг/м3 или почти в 400 раз выше его пороговой концентрации. Поэтому вещество CR с еще большим успехом по сравнению с веществом CS может применяться для заражения местности и приземного слоя атмосферы. Как и вещество CS, оно может применяться с помощью пиротехнических средств. В состоянии пара или аэрозоля вещество CR обладает мощным лакримогенным эффектом в сочетании с крапивным, обжигающим действием. Через несколько секунд после контакта с атмосферой, содержащей пары и аэрозоль вещества CR, появляется непереносимое жжение глаз, полости рта и носа, а также слезотечение, затуманенность зрения, раздражение верхних дыхательных путей и жжение кожи. При попадании на кожу капель раствора вещества CR отмечается резкая боль кожи, сохраняющаяся в течение нескольких часов. По сравнению с другими синтетическими ирритантами вещество CR создает более выраженный дискомфорт для пострадавщих. По комплексу болевых эффектов, вызываемых веществом CR, оно может быть отнесено к алгогенам. В середине 70-х годов в США была разработана технология промышленного получения нового ирританта СН (1-метоксин-1,3,5-циклогептатриена). В отличие от ранее рассмотренных ирритантов вещество СН является жидкостью с температурой кипения 115ºС, замерзающей при минус 79,5ºС. Концентрация насыщенного пара его равна 720 г/м3. По раздражающему действию вещество СН уступает ирритантам CR и CS. Не исключено, что жидкое состояние вещества СН позволяет эффективное исполь- 140 зование его с особенными целями. Например, оно может применяться в капельно-жидком состоянии для непосредственного воздействия на кожные покровы людей с целью получения болевых эффектов повышенной тяжести. Сообщалось о применении вещества СН в смесевой рецептуре ЕА 5302, в которой наряду с веществом СН содержится 33% гликолата {психотомиметика), в свою очередь представляющего собой в свободном состоянии маслообразную жидкость. ПСИХОТОМИМЕГИКИ Группу психотомиметиков составляют симпатомиметики, гликолаты, каннабинолы, диссоциативные анестетики фенциклидинового ряда и наркотические производные фентанила. Основным представителем симпатомиметиков является диэтиламид лизергиновой кислоты (LSD), наиболее активное вещество среди всех веществ из группы психотомиметиков. LSD проявляет токсическое действие при различных путях поступления в организм. Выводящая из строя доза LSD при оральном введении человеку составляет 0,002 мг/кг, а при ингаляции — ICt50 = 30 мг∙мин/м3. Летальная доза LSD для человека при внутривенном введении оценивается величиной 1-5 мг/кг. Свойства LSD и других симпатомиметиков приведены в табл. 17. По уровню токсичности и физическим свойствам LSD мог вполне применяться в качестве отравляющего вещества временно выводящего действия, но он довольно дорог и малодоступен. Таблица 17 Свойства симпатомиметиков.
Пока не было найдено галлюциногенов иного строения, которые по уровню активности приближались бы к LSD. Из синтетических симпатомиметиков наиболее активными оказались веще- 141 ства ДОМ и ДОВ, являющиеся метил- и бромзамещенными производными [2,5-диметокси]амфетамина соответственно. ДОМ в дозе 2,5 мг и ДОВ в дозе 0,35-1,0 мг на человека вызывают психические расстройства, сопровождаемые галлюцинациями. Из производных индолалкиламинов наиболее активным симпатомиметиком является природный алкалоид псилоцин, вызывающий эйфорию и галлюцинации в дозе 0,1 мг/кг. По величине выводящей из строя дозы при ингаляции он одинаков с амфетамином, ДОМ и в 5-6 раз уступает ДОВ. Психотомиметик из группы гликолатов под шифром В (хинуклидиловый эфир бензиловой кислоты) в 1961 году был принят на вооружение армии США. BZ является кристаллическим веществом с температурой плавления его рацемата 166-168ºС. Летучесть вещества крайне низка и составляет 2,6·10-6 мг/м3 при 25°С. Вещество BZ термически устойчиво и может переводиться в аэрозольное состояние с помощью пиротехнических средств. Пороговая ингаляционная доза вещества BZ равна 2 мг/человека. Выводящая из строя доза равна ICt50 = 125-215 мг∙мин/м3. Расчетная величина летальной дозы для человека при внутривенном введении составляет LD50 = 0,5-3,0 мг/кг, а при ингаляции — LCt50 = 110000 мг∙мин/м3. Интоксикация людей веществом BZ характеризуется выраженным угнетением психики и нарушением ориентации в окружающей обстановке. Токсические эффекты развиваются постепенно, достигая максимума через 30-60 минут. Первыми симптомами поражения является учащенное сердцебиение, головокружение, мышечная слабость, расширение зрачков. Примерно через полчаса наступает ослабление внимания и памяти, снижение реакции на внешние раздражители, потеря ориентации, психомоторное возбуждение, периодически сменяющееся галлюцинациями. Через 1—4 часа отмечаются сильная тахикардия, рвота, спутанность сознания, потеря контакта с окружающим миром, В последующем возможны вспышки гнева, совершение поступков, неадекватных обстоятельствам, и нарушение сознания с частичной или полной потерей памяти. Состояние отравления сохраняется до 4—5 суток, а остаточные психические расстройства могут сохраняться до 2—3-х недель. По уровню токсичности BZ уступает LSD в несколько раз. Площади поражения боеприпасами в снаряжении веществом BZ невелики. Например, одна авиационная кассета с BZ может обеспечить создание выводящей из строя концентрации на площади всего 1,2 га. Недостаточно высокий уровень токсичности, непригодность его для нанесения поражений путем воздействия на кожные покровы людей, непредсказуемость поведения пораженных, а также высокая стоимость вещества являются очевид- 142 ными недостатками его как отравляющего вещества, в силу чего он и был снят с вооружения. Предпринимались попытки поиска гликолатов, лишенных недостатков, присущих веществу BZ. Было синтезировано и исследовано по крайней мере 800 гликолатов в рамках программы США в области разработки отравляющих веществ временно выводящего действия. По совокупности свойств ни один из них не превосходил вещество BZ и лишь некоторые гликолаты имели лучшими отдельные характеристики (см. табл. 18). Успехом работ по этой программе следует считать получение гликолатов маслообразной консистенции, способных проникать через кожу и наносить кожно-резорбтивные поражения. Каннабинолы в качестве потенциальных отравляющих веществ временно выводящего действия детально исследовались в 50-60-е годы. Наибольшее внимание было уделено производным тетрагидроканнабинола — веществу ЕА 1476, его ацетату, а также азааналогу ADL 226 169. При оральном введении вещество ЕА 1476 в дозах 0,02-0,055 мг/кг вызывает у человека ортостатическую гипотензию, гипотермию и анальгезию, а в дозах более 0,06 мг/кг — галлюцинации. При внутривенном введении в дозах 0,001-0,002 мг/кг вещество ЕА 1476 у человека понижает кровяное давление на 20-40 мм. ртутного столба, а при дозе 0,005 мг/кг человек утрачивает боеспособность на 80%. При ингаляционном введении как природные каннабинолы, так и их синтетические аналоги проявляют более высокую активность, чем при пероральном введении. Ортостатическая гипотензия наступает через 1-2 часа после введения каннабинолов и сохраняется в течение 2-6 часов и более. Выводящая из строя доза вещества ЕА 1476 равна ICt50 = 2,5-4,0 мг, а вещества ADL 225 169 — 1-2 мг на человека. Исследование синтетических аналогов каннабинолов продолжается. Сообщалось, что получено производное гексагидроканнабинола — канбисол — с очень высокой гипотензивной активностью. Минимально эффективная доза (MED) канбисола, вызывающая падение кровяного давления, равна 0,00001 мг/кг. Канбисол вызывает расстройство психики при оральном введении в дозе 1 мг/человека. Каннабинолы вряд ли найдут применение в качестве отравляющих веществ временно выводящего действия в силу присущих им недостатков. Будучи твердыми или смолообразными веществами, они не вызывают поражений при накожной аппликации. По быстродействию они уступают гликолатам и психотомиметикам другой химической природы. Синтез каннабинолов является многостадийным и сложным. Низкий выход целево- 143 Таблица 18. Свойства наиболее токсичных гликолатов |