Отравляющие вещества кожно-нарывного действия

Таким образом, если человек вдыхает воздух с концентрацией в ОВ С (мг/л) в течение t (мин) при интенсивности дыхания V (л/мин), то удельная поглощенная доза ОВ (количество ОВ, попавшее в организм), D (мг/кг) будет равна:

D = CtV.               (3)

Немецкий химик Ф. Габер предложил упростить это выражение. Он сделал допущение, что для людей или конкретного вида животных, находящихся в одинаковых условиях, отношение V/G. Разделив на него обе части уравнения, он получил выражение:

Т = Сt.               (4)

Произведение Сt Ф. Габер назвал коэффициентом токсичности и принял его за достоянную величину. Это произведение, хотя и не является токсодозой в строгом смысле этого слова, позволяет сравнивать различные ОВ по ингаляционной токсичности. Если, например, Сt для иприта 1, 5 мг мин/л, а для фосгена 3, 2 мг мин/л, то ясно, что при действии через органы дыхания иприт примерно в 2 раза токсичнее фосгена.

При таком подходе не учитывается, что часть ОВ, попавшего в организм с вдыхаемым воздухом, выдыхается обратно, а часть ОВ обезвреживается организмом. Не учитывается и ряд других факторов, влияющих на токсичность. Тем не менее произведением Сt до сих пор пользуются для оценки ингаляционной токсичности ОВ. Часто его даже неправильно называют токсодозой. Более правильным представляется название относительной токсичности при ингаляции.

Для характеристики смертельной, выводящей из строя и пороговой токсичности ОВ, поражающих организм через органы дыхания в виде пара или аэрозоля, используют те же буквы и цифровые индексы, что и при токсодозах ОВ кожно-резорбтивного действия Их обозначают соответственно LCt100 и LCt50, IСt100 и IСt50, PCt100 и PCt50. Относительная токсичность ОВ при ингаляции зависит от физической нагрузки на человека. Для людей, занятых тяжелой физической работой, она будет значительно меньше, чем для людей, находящихся в покое. С увеличением интенсивности дыхания возрастет и быстродействие ОВ. Например, для GВ при легочной вентиляции 10 л/мин и 40 л/мин значения LCt50 составляют соответственно около 0,07 мг∙мин/л и 0,025 мг∙мин/л. Если для вещества CG произведение Сt 3, 2 мг∙ин/л при интенсивности дыхания 10 л/мин является среднесмертельным, то при легочной вентиляции 40 л/мин абсолютно смертельным.

Следует заметить, что табличные значения константы Сt справедливы для коротких экспозиций, значительно различающихся, однако для разных отравляющих веществ в зависимости от их физических, физико-химических и химических свойств. Для АС это значение справедливо при времени t, измеряющемся несколькими минутами, для CG уже в пределах одного часа. При вдыхании зараженного воздуха с невысокими концентрациями в нем ОВ, но в течение достаточно длительного промежутка, времени значение Сt увеличивается вследствие частичного разложения отравляющего вещества в организме и неполного поглощения его легкими, например, для АС относительная токсичность при ингаляции LСt50 колеблется от I миллиграмм мин/л для высоких концентраций его в воздухе до 4 мг ∙ мин/л, когда концентраций ОВ невелики.

Боевые свойства ОВ всецело зависят от совокупности их физических, физико‑химических, химических свойств и особенностей физиологического действия на организм.

4 ОВ кожно-нарывного действия

4.1 Общая характеристика

Эта группа объединяет преимущественно стойкие, высококипящие жидкие вещества, один из характерных признаков поражения которыми состоит в воспалении кожных покровов тела различной степени от покраснения до образования гнойных инфильтратов, переходящих в язвы. Естественно, что такие ОВ в еще большей степени поражают другие системы организма более чувствительные и более нежные, чем кожа: глаза, внутренние органы. ОВ кожно-нарывного действия обладают также общеядовитым действием за счет всасывания их через кожу в кровь. Отдельным представителям группы присуще и некоторое раздражающее действие слизистых оболочек глаз и дыхательных путей.

ОВ кожно-нарывного действия способны вызвать смертельные отравления людей и животных. Учитывая обеспеченность современных армий надежными средствами индивидуальной и коллективной защиты, зарубежные военные специалисты не ставят целью уничтожение живой силы противника с помощью кожно-нарывных ОВ. Они предназначаются главным образом для временного, хотя и на длительный срок, выведения живой силы из строя. Одновременно решаются задачи по сковыванию боевых действий войск и изнурению живой силы. Первая из них обусловлена способностью кожно‑нарывных ОВ заражать на длительное время местность и местные объекты, вооружение и военную технику, объекты тыла и населенные пункты. Вторая достигается высокой кожнорезорбтивной проницаемостью ОВ, обусловливающей необходимость полной защиты тела. Все объекты, зараженные ОВ кожно-нарывного действия, требуют дегазации. Для применения кожно-нарывных ОВ в армиях разработаны артиллерийские химические снаряды, химические авиационные бомбы взрывного действия и химические фугасы.

Кожно-нарывным действием обладают представители самых различных классов органических соединений, среди которых наиболее известными являются галоидзамещенные тиоэфиры, третичные амины, первичные арсины, оксимы, кетоны, сложные эфиры сильных кислот. Несмотря на столь разнородный состав, для веществ этой группы характерно одно общее свойство: все они являются алкилирующими или ацилирующими средствами по отношению к соединениям, имеющим атомы со свободными парами электронов.

Так, галоидзамещенные тиоэфиры и третичные амины способны алкилировать нуклеофильные атомы кислорода, азота, серы в различных соединениях с образованием новых элементуглеродных связей соответственно эфирных С–О, аминных С–N, сульфидных С–S. Кожно-нарывные ОВ алкилирующего действия устойчивы, длительное время сохраняют свои поражающие свойства, признаки поражения ими обычно проявляются после определенного периода скрытого действия.

Ацилирующими свойствами по отношению к нуклеофильным реагентам обладают галоидангидриды некоторых двухосновных кислот, например фосгеноксим и особенно галоидангидриды мышьяковистых кислот. Они ацилируют соединения по атомам кислорода, азота или серы, образуя с ними сложноэфирные, амидные или тио-эфирные связи. Кожно-нарывные ОВ ацилирующего действия менее стойки, чем алкилаторы, их токсический эффект проявляется быстрее, так как им свойственно еще и прижигающее действие.

4.2 Основные представители

4.2.1 Иприт

Синонимы. горчичный газ, 2,2-дихлордиэтиловый тиоэфир, 2,2 дихлордиэтилсульфид, 1-хлор-2-(2'-хлорэтилтио)-этан, "Лост", HD.

Химическая формула:

Физические свойства. Иприт — бесцветная жидкость с запахом чеснока или горчицы. Технический иприт темно-коричневая, почти черная жидкость с неприятным запахом. Температура плавления составляет 14,5 °C, температура кипения 217 °C (с частичным разложением), плотность 1,280 г/см³ (при 15 °C).

Иприт легко растворяется в органических растворителях галогеноалканах, бензоле, хлорбензоле столь же хорошо, как и в растительных или животных жирах; растворимость в воде составляет 0,05 %. В то время, как растворимость в абсолютном этаноле выше 16 °С составляет почти 100 %, в 92 %-ном этаноле она едва достигает 25 %.

Вследствие некоторой поверхностной активности он уменьшает поверхностное натяжение воды и в небольшой мере растекается по ней тонким слоем, как пленка масла. В результате добавления 1 % высокомолекулярного амина C22H38O2NH2 растекание иприта по воде увеличивается на 39 %.

Иприт очень медленно гидролизуется водой, скорость гидролиза резко возрастает в присутствии едких щелочей, при нагревании и перемешивании.

Иприт энергично реагирует с хлорирующими и окисляющими агентами. Так как при этом образуются нетоксичные продукты, указанные выше реакции используют для его дегазации. С солями тяжелых металлов иприт образует комплексные окрашенные соединения; на этом свойстве основано обнаружение иприта.

Токсические свойства. Иприт действует как контактный и ингаляционный яд; пары и капли иприта поражают глаза. Как уже упоминалось, вследствие высокой растворимости иприта в жирах и липидах или его резорбции во все органы наступают интоксикации общего характера, которые являются причиной его общеядовитого действия.

Способность иприта проникать через кожу зависит от температуры. Скорость резорбции пропорциональна повышению температуры; при 21…23 °С она составляет около 1,4∙10-3 мг/см². мин, при более высокой температуре около 2,7∙10-3 мг/см²∙мин. Количество ОВ порядка 6∙10-3 мг, проникающее через кожу, в 50 % случаев вызывает образование волдырей. В 100 % случаев образование эритем наступает при дозе иприта 0,01 мг/см² поверхности кожи, маленькие пузыри образуются при 0,1…0,15 мг/см², большие при 0,5 мг/см². Высокая чувствительность половых органов к парам иприта проявляется в том, что эритемы (пятнистые высыпания на коже или на слизистых оболочках) при концентрациях 0,012 мг/л после 5 мин экспозиции, тогда как тот же физиологический эффект на коже плеча заметен при вдвое большей концентрации.

Глаза поражаются малыми количествами этого ОВ. Так, например, концентрация 1, 2∙103 мг/л после 45 мин экспозиции вызывает светобоязнь, спазм век и воспаление конъюнктивы, длящееся до 4 недель. Выздоровление наступает через 3 месяца. Более высокие концентрации при меньшей экспозиции приводят к опасным поражениям глаз.

При времени экспозиции 2…5 мин концентрация 0,03 мг/л смертельна, концентрации уже в 0,01 мг/л при воздействии 15 мин очень опасны, они ведут к поражению кожи и сильнейшим воспалениям слизистой оболочки глаз.

При подкожной инъекции летальной дозой является 40…60 мг/кг массы.

Получение. Иприт получают двумя способами:

    Из этилена CH2=CH2 и хлоридов серы, например S2Cl2 или SCl2:

SCl2 + 2C2H4 → (ClCH2CH2)2S

    Из тиодигликоля S(CH2CH2OH)2 и трихлорида фосфора PCl3:

3(HO—CH2CH2)2S + 2PCl3 → 3(Cl—CH2CH2)2S + 2P(OH)3

или тиодигликоля и соляной кислоты:

(HO–CH2CH2)2S + 2HCl → (Cl–CH2CH2)2S + 2H2O

Поражающее действие. Иприт обладает поражающим действием при любых путях проникновения в организм. Поражения слизистых оболочек глаз, носоглотки и верхних дыхательных путей проявляются даже при незначительных концентрациях иприта. При более высоких концентрациях наряду с местными поражениями происходит общее отравление организма. Иприт имеет скрытый период действия (2…8 ч) и обладает кумулятивностью (накоплением биологически активного вещества или вызываемых им эффектов при повторных воздействиях лекарственных веществ и ядов).

В момент контакта с ипритом раздражение кожи и болевые эффекты отсутствуют. Пораженные ипритом места предрасположены к инфекции. Поражение кожи начинается с покраснения, которое проявляется через 2…6 ч после воздействия иприта. Через сутки на месте покраснения образуются мелкие пузыри, наполненные желтой прозрачной жидкостью, в последующем сливающиеся. Через 2…3 дня пузыри лопаются и образуется заживающая только через 20…30 суток язва. Если в язву попадает инфекция, то заживление может затянуться до 2…3 месяцев.

При вдыхании паров или аэрозоля иприта первые признаки поражения проявляются через несколько часов в виде сухости и жжения в носоглотке, затем наступает сильный отек слизистой оболочки носоглотки, сопровождающийся гнойными выделениями. В тяжелых случаях развивается воспаление легких, смерть наступает на 3…4 день от удушья.

Особенно чувствительны к парам иприта глаза. При воздействии паров иприта на глаза появляется ощущение песка в глазах, слезотечение, светобоязнь, затем происходят покраснение и отек слизистой оболочки глаз и век, сопровождающийся обильным выделением гноя.

Попадание в глаза капельно-жидкого иприта может привести к слепоте. При попадании иприта в желудочно-кишечный тракт через 30…60 мин. появляются резкие боли в желудке, слюнотечение, тошнота, рвота, в дальнейшем развивается понос (иногда с кровью). Минимальная доза, вызывающая образование нарывов на коже, составляет 0,1 мг/см². Легкие поражения глаз наступают при концентрации 0,001 мг/л и экспозиции 30 мин. Смертельная доза при действии через кожу 70 мг/кг (скрытый период действия до 12 ч и более). Смертельная концентрация при действии через органы дыхания в течение 1,5 ч — около 0,015 мг/л (скрытый период 4…24 ч).

4.2.2 Азотистый иприт

Синонимы. 2,2',2"-трихлорэтиламин, азотистый иприт, трис-(2-хлорэтил)-амин.

Химическая формула:

Физические свойства. Азотистый иприт — бесцветная и лишенная запаха маслянистая жидкость. Свежеперегнанный продукт через 3…4 суток приобретает окраску от желтой до коричневой. Желто-коричневый технический продукт очень неустойчив, особенно при высоких температурах. При нормальном давлении азотистый иприт нельзя перегнать без разложения; по экстраполяции его tкип = 230…235 °С, при которой он полностью разлагается. tзам = −4…2 °С.

Низкое давление пара азотистого иприта указывает на чрезвычайно малую летучесть этого ОВ. Вследствие малой летучести этого вещества (при 20 °С она составляет 0,04 мг/л) опасные концентрации в воздухе не возникают. Эффективное применение этого ОВ для заражения воздуха возможно только в виде аэрозоля. Аэрозоль азотистого иприта получить можно.

Растворимость этого ОВ в воде меньше, чем растворимость иприта. Она составляет при 20 °С по одним данным 0,16 г/л, а по другим — 0,5 г/л.

В органических растворителях — галогенированных углеводородах, бензоле, хлорбензоле, сероуглероде, эфире, ацетоне, метаноле — трис‑(2‑хлорэтил)‑амин растворяется очень хорошо.

В этаноле он растворим ограниченно; растворим в растительных н животных маслах и жирах. Растворы ОВ в полярных растворителях неустойчивы. Под действием тепла и света они темнеют вследствие димеризации амина, тогда как неполярные растворители оказывают стабилизующее влияние. С такими ОВ, как ипрнт н хлорпикрин, азотистый иприт смешивается во всех отношениях.

Способность трис-(2-хлорэтил)-амина к диффузии выражена не столь сильно, как у иприта. В кожу, резину и подобные материалы азотистый иприт проникает медленнее иприта, но так же быстро впитывается в древесину, текстильные ткани, картон и другое.

Токсические свойства. Трис-(2-хлорэтил)-амии оказывает такое же действие, как иприт. Он является контактным ядом, а также поражает глаза. Особого внимания заслуживает возможность применения аммониевых солей, в частности гидрохлорида трис-(2-хлорэтил)-амина, для заражения воды и продуктов питания.