Основные вехи в развитии химического оружия



жүктеу 1.59 Mb.
бет1/11
Дата26.04.2018
өлшемі1.59 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

ОСНОВНЫЕ ВЕХИ В РАЗВИТИИ ХИМИЧЕСКОГО ОРУЖИЯ

По окончании 1-ой мировой войны исследования и разработ­ки в области химического оружия не только нe приостанови­лись, а наоборот, развернулись с большим размахом. С наиболь­шей интенсивностью эти исследования проводились в США, Ве­ликобритании и Франции. Германии по Версальскому договору было запрещено иметь химическое оружие и это задержало на несколько лет развертывание ею исследований по совершенст­вованию этого оружия. Советский Союз после окончания граж­данской войны, а течение нескольких лет не мог приступить к ра­ботам по химическому оружию из-за тягот разрухи, наступившей в результате революции и войн.

На начальном этапе послевоенных исследований и разрабо­ток основное внимание было уделено иприту как показав­шему наибольшую эффективность по сравнению с другими при­менявшимися в ходе войны отравляющими веществами. В ходе этих исследований и разработок проводился поиск более совер­шенных технологий промышленного получения иприта, а также синтез структурных аналогов его с целью получения более ток­сичных отравляющих веществ. В эти годы были разработаны тех­нологии получения иприта путем хлорирования тиодигликоля (метод Мейера), реакцией присоединения этилена к моно- и дихлористой сере (Левинштейновский процесс), а также фотохими­ческой реакцией присоединения сероводорода к винилхлориду. Наиболее доступная технология по Левинштейну приводила к получению продукта с высоким содержанием нежелательных примесей, ухудшающих его хранимость. В связи с этим была внедрена в производство дистилляция левинштейновского ипри­та, для получения перегнанного иприта, которому в США был присвоен шифр HD. Получение иприта через тиодигликоль было освоено фирмой Monsanto Chemical Company (США), той самой, которая в 80-е годы принимала участие в разработке бинарной химической авиабомбы «Бигай».

В целях поиска более токсичных аналогов иприта были син­тезированы сотни структурно-родственных соединений, однако не было найдено ни одного нового вещества, которое по сово­купности свойств обладало бы преимуществом перед ипритом. Последующее развитие химии отравляющих веществ не едино­жды засвидетельствует, что родоначальная структура и многих других высокотоксичных веществ оказывается непревзойденной ни по уровню токсичности, ни по физико-химическим свойствам.

Опыт применения иприта в войне показал, что он опасен не только в капельно-жидком состоянии при воздействии через ко­жу. Всесторонний анализ структуры потерь от иприта, а также экспериментальных данных по поражению кожных покровов па­рами иприта привели исследователей к выводу, что в состоянии пара он в наибольшей мере подходит для применения в наступательных целях. На основе реализации этой идеи были разработа­ны боеприпасы, обеспечивающие перевод иприта в состояние пара и аэрозоля. В одном из вариантов ипритных боеприпасов возгонка отравляющего вещества осуществлялась с помощью пиросоставов или термических генераторов. В другом варианте возгонка иприта достигалась за счет теплоты сгорания пирогенного вещества, добавляемого к иприту в количестве нескольких процентов. Поражение людей парами и аэрозолем иприта осо­бенно опасно в условиях жаркого и влажного климата из-за то­го, что вспотевшая кожа становится более чувствительной к воз­действию иприта, а защита ее затруднена из-за проблем созда­ния защитной одежды с удовлетворительными физиолого-гигиеническими показателями. К тому же при высоких температурах окружающей атмосферы увеличивается летучесть иприта и со­здаются более высокие концентрации его в воздухе.

Два аналога с большим молекулярным весом привлекли вни­мание специалистов. Молекула одного из них, получившего шифр Q, образована как бы из полутора молекул самого иприта. Он рассматривался в качестве потенциального отравляющего ве­щества под названием «сескви-иприт» или «полуторный иприт». Сескви-иприт токсичнее иприта в несколько раз, однако являет­ся твердым веществом с температурой плавления 56,5ºС и мог применяться лишь в смеси с ипритом. Второй аналог, имеющий шифр Т («кислородный иприт»), плавится при температуре ниже минус 10ºС. Он также предназначался для применения в различ­ных смесях. Ввиду меньшей летучести вещества Q и Т создают стойкое заражение вооружения и местности, что важно для ус­ловий жаркого климата, так как в этом случае даже при высоких температурах воздуха опасность поражения людей при контакте с зараженными объектами сохраняется в течение нескольких суток.

В Советском Союзе изготовлялся «иприт Зайкова», получае­мый при производстве путем замены этилена на пропилен. Тем­пература плавления этого иприта лежит ниже 0ºС. С целью пол­учения низкозамерзающих рецептур, кроме иприта Зайкова, изучались смеси иприта с люизитом, одна из которых была при­нята на вооружение и ею снаряжались артиллерийские и авиа­ционные боеприпасы. Иприт и его смесь с люизитом использова­лись в виде загущенных рецептур для того, чтобы при разрыве боеприпасов или при диспергировании их с помощью выливных авиационных приборов получать капли отравляющих веществ бо­лее крупных размеров. Загущение производилось растворением в иприте или в смеси его с люизитом 4-8% полиметилметакрилата с молекулярным весом примерно 50 тыс. дальтонов.

Азотистые аналоги иприта были известны еще в 30-х годах. Их назвали «азотистыми ипритами» ввиду струк­турного сходства и подобия токсического действия с сернистым ипритом. В годы 2-й мировой войны эта группа отравляющих ве­ществ была детально исследована. Среди синтезированных бо­лее чем 200 соединений этой, группы наиболее токсичными ока­зались три-(β-хлорэтил)амин (HN3), метил-бис-(β-хлорэтил)амин (HN2), этил-бис-(β-хлорэтил)амин (HN1) и изопропил-бис-(β-хлорэтил)амин. В отличие от сернистого иприта, эти вещества плохо реагируют с дегазирующими веществами из класса хлораминов. Они плохо разлагаются хлорной известью и гипохлоритами. Импрегнированное хлорамином защитное обмундирование, хорошо защищающее тело от паров сернистого иприта, не эффективно при защите от паров азотистых ипритов. Предпринимались по­пытки найти более токсичный структурный аналог люизита, но безуспешно. Исходное соединение было токсичнее всех его производных. Люизит отличается от иприта быстродействием и более низкой температурой замерзания (минус 10-15°С). При­меняемые в смеси, иприт и люизит усиливают токсический эф­фект друг друга.

В годы 2-ой мировой войны в качестве потенциальных отрав­ляющих веществ исследовались нитрозокарбаматы, получаемые реакцией карбаматов (уретанов) с окислами азота или азотной кислотой. Они оказались менее токсичными, чем иприт, и к тому же нестабильными. Для их применения предполага­лось использовать боеприпасы, конструкция которых позволяла проведение химической реакции их образования непосредствен­но в корпусе боеприпаса во время применения. Боеприпасы для применения нитрозокарбаматов были прообразами современного бинарного химического оружия.

Сохранялась на вооружении и синильная кислота. Ввиду быстродействия и крайне высокой летучести предполага­лось использование ее для уничтожения живой силы противника на направлении наступления своих войск. Считалось, что при благоприятных условиях на площади поражаемой цели можно за короткое время создать облако отравленной атмосферы с высо­кой концентрацией синильной кислоты, так что за время, необ­ходимое для надевания противогаза (30-60 сек), живая сила вдохнет летальную дозу отравляющего вещества.

Хлорциан, обладающий таким же, как синильная кисло­та, характером токсического действия и уровнем летальной до­зы, очень плохо сорбируется угольной шихтой противогаза. Счи­талось, что при подходящих метеоусловиях можно создавать та­кие концентрации хлорциана на площади цели, при которых на­ступает пробой противогаза. Хлорциан рассматривался отравля­ющим веществом, предназначавшимся прежде всего для нанесе­ния поражений живой силе, заблаговременно надевшей проти­вогазы.

Фосген длительное время оставался на вооружении как довольно токсичное вещество, доступное из-за его широкого применения в коммерческом секторе химической промышленно­сти. В конце 2-ой мировой войны США намеревались применить фосген против кораблей военно-морского флота Японии и с эти­ми целями проводили натурные испытания, только вместо япон­цев на палубах кораблей размещались подопытные животные. Фосген рассматривался также в качестве отравляющего вещест­ва, способного в определенных условиях преодолевать противо­газ. Оказалось, что защитные свойства угольной шихты по фос­гену резко снижаются при увлажнении шихты. Увлажнение ших­ты противогазов у противника предполагалось достигать путем вынуждения живой силы (например, применением ядовитых ды­мов) находиться в противогазах при высокой влажности воздуха. Такие условия наиболее характерны для Арктики. Различные ва­рианты применения фосгена в арктических условиях проверя­лись в ходе натурных испытаний.

С целью получения отравляющего вещества, эффективно преодолевающего противогаз, испытывался декафтордисульфид, который одинаков с фосгеном по уровню токсич­ности, но кипит при более низкой температуре (минус 53ºС). Эксперименты не подтвердили надежд. Оказалось, что амери­канский противогаз MIO АI, равно как и противогазы других ар­мий, защищают и от паров этого весьма летучего вещества.

Начиная с 1943 года, в ряде стран проводились исследова­ния арилкарбаматов (эфиров карбаминовой кислоты и фенолов). Родоначальной химической структурой арилкарбама­тов является алкалоид физостигмин, обладающий антихолинэстеразным действием. Арилкарбаматы являются твердыми вещест­вами, обладают высокой токсичностью и быстродействием. Они стабильны и могут без потерь свойств длительно храниться. К настоящему времени карбаматы детально изучены. В Registry of Toxic Effects of Chemical Substances (Washington, 1988) содер­жатся сведения о токсичности более чем 1.300 арилкарбаматов.

В 1952 году во Франции в процессе поиска ингибиторов холинэстеразы была обнаружена высокая токсичность у б и с ч е твертичных арилкарбаматов. Летальные дозы у отдельных представителей этого ряда высокотоксичных веществ оказались равными и даже меньшими, чем у фосфорорганических отравляющих веществ. Бисчетвертичные арилкарбаматы были детально исследованы в военно-химических и токсикологи­ческих лабораториях ряда стран. Однако, ни в одной из армий, несмотря на высокую токсичность и доступность, бисчетвертичные арилкарбаматы не были приняты на вооружение. Основной недостаток карбаматов состоит в том, что они являются тверды­ми веществами, в силу чего они по эффективности воздействия на живую силу существенно уступают жидким отравляющим ве­ществам нервно-паралитического действия.

В 1942 году была обнаружена высокая токсичность у фторуксусной кислоты, ее эфиров и солей. Эти фторсодержащие вещества обладают быстродействием, при летальных дозах гибель животных наступает через 0,5-1,0 час. В годы 2-ой мировой войны фторуксусная кислота, ее производные и струк­турные аналоги исследовались в США и Великобритании. Было испытано не менее 160 различных соединений. В результате проведенных исследований было установлено, что они поража­ют сердечно-сосудистую и центральную нервную системы. Отли­чительной особенностью веществ этой группы является весьма широкий разброс величин летальных доз для различных живо­тных. Например, летальная доза метилового эфира фторуксусной кислоты для мыши в 50 раз выше летальной дозы для кроли­ка. Летальные дозы этих веществ для человека не установлены, а прогнозные величины доз не надежны из-за отмеченной вариа­бельности доз при переходе от одного вида животного к друго­му. Считалось, что по уровню токсичности они уступают многим отравляющим веществам и интерес к ним был утрачен.

Наибольшие успехи в развитии отравляющих веществ связаны с исследованиями в области эфиров фосфорной и алкилфосфоновой кислот. Начало этим исследова­ниям положили синтезы диалкиловых эфиров фторфосфорной кислоты, которые были описаны в литературе еще в 1932 году.

В 1938 году в лаборатории инсектицидов «И.Г.Фарбен» Герхард Шрадер получил диизопропиловый эфир фторфосфорной кислоты, оказавшийся весьма токсичным веществом. Независимо от Г. Шредера, этот диэфир был синтезирован Б. Сондерсом (Великобритания), о чем он сообщил на конференции в Лондоне в декабре 1941 года. Указанный ди­эфир представляет собой прозрачную подвижную жидкость, не замерзающую при минус 82ºС. Летальная доза паров диизопропилового эфира фторфосфорной кислоты примерно равна ле­тальной дозе фосгена, но в отличие от него, диэфир не имеет скрытого периода токсического действия. Диэфир вполне отве­чал требованиям, предъявляемым к отравляющим веществам то­га времени. Он изготовлялся в больших количествах под шиф­ром DF-3 и DFP. Диалкиловые эфиры фторфосфорной кислоты утратили значение как потенциальные отравляющие вещества после открытия более высокой токсичности у эфиров метилфторфосфоновой кислоты, к числу которых относятся зарин (GB) к зоман (GD).

Синтезам зарина и зомана предшествовало получение Г. Шрадером в 1936 году табуна (шифр GA), являющегося циана­мидом этилового эфира фосфорной кислоты. Летальная доза та­буна при ингаляции в 8 раз меньше, чем у фосгена. Смерть пора­женного табуном наступает не позднее чем через 10 минут. Та­бун сразу привлек к себе внимание как мощное по тому времени отравляющее вещество. В 1940 году было начато строительство завода по изготовлению табуна в Дихернфурше-на-Одере близ Бреслау, который в мае 1943 года был введен в действие. К ап­релю 1945 года в Германии было накоплено 8770 тонн этого отравляющего вещества.

Развивая успех, Г. Шрадер в 1939 году синтезировал зарин - изопропиловый эфир метилфторфосфоновой кислоты. Зарин примерно в 5 раз превосходит табун по ингаляционной токсич­ности. С июня 1944 года зарин начал изготовляться на опытной технологической установке. К концу войны запасы зарина и Гер­мании составили 1260 тонн.

В конце 1944 года в Германии был получен структурный аналог зарина, названный з о м а н о м. Зоман примерно в 3 ра­за токсичнее зарина. Зоман до самого конца войны находился на стадии лабораторных и технологических исследований и разра­боток. Всего было изготовлено около 20 тонн зомана.

Зарин и зоман по совокупности токсических и физико-хими­ческих свойств существенно превосходят ранее известные от­равляющие вещества. Они пригодны для применения без ограни­чений по погодным условиям. Их можно диспергировать взры­вом до состояния пара или тонкодисперсного аэрозоля. Зоман в загущенном состоянии может применяться как в артиллерийских снарядах и авиационных бомбах, так и с помощью выливных авиационных приборов. При поражениях тяжелой степени скры­тый период действия у этих отравляющих веществ практически отсутствует. Смерть пораженных наступает от паралича дыха­тельного центра и сердечной мышцы.

Создав новое поколение химического оружия и организовав промышленное изготовление зарина и табуна втайне от союзни­ков по антигитлеровской коалиции, Германия получила явное преимущество перед ними в области химических вооружений. В случае развязывания химической войны с применением табуна, зарина и в какой-то доле зомана перед союзниками встали бы вряд ли разрешимые в ходе последних лет войны проблемы за­щиты войск от этих отравляющих веществ. Ответное примене­ние иприта, фосгена и других отравляющих веществ, составляв­ших основу их химического арсенала, не обеспечивало получе­ние адекватного эффекта. Союзные армии не имели необходи­мых средств защиты от табуна и зарина. Отсутствовали антидо­ты, газосигнализаторы и дегазирующие растворы. Импрегнированное обмундирование, состоявшее на снабжении союзных ар­мий, было пригодно для защиты тела от паров иприта и люизита, но не обладало защитными свойствами от фосфорорганических отравляющих веществ. К счастью для союзных армий, примене­ние против них табуна и зарина не состоялось. До сих пор не раскрыты причины, по которым Германия, обреченная на пора­жение в войне обычными средствами, не попыталась переломить ход войны в свою пользу с помощью новейшего химического оружия.

ПОСЛЕВОЕННЫЙ БУМ

США и Советский Союз, захватив в качестве трофеев запа­сы табуна и зарина, снаряженные ими боеприпасы, а также тех­нологическое оборудование заводов по их изготовлению, не те­ряя времени, предприняли всевозможные меры по организации собственных производств этих отравляющих веществ. Завод по изготовлению табуна и технологическая установка по синтезу зарина были демонтированы и перевезены в Сталинград (ныне Волгоград), где и было затем организовано изготовление советского химического оружия по немецкой технологии. США на положении военнопленных отправили в Эджвудскнй арсенал не­мецких специалистов во главе с Г. Шрадером. При участии не­мцев, США к 1952 году закончили подготовительные разработ­ки и приготовления и пустили на полную мощность вновь по­строенный завод по изготовлению зарина в составе армейского Рокки-Маунтинского арсенала (г.Денвер, штат Колорадо).

Успех немецких химиков, открывших табун, зарин и зоман, породил резкое расширение масштабов работ по поиску новых отравляющих веществ, проводимых в США, Советском Союзе и в других странах. Результат не заставил себя долго ждать. Уже в 1952 году сотрудником лаборатории химических средств защи­ты растений английского концерна «Империал кемикл индастриз» доктором Ранаджи Гошем было синтезировано еще более токсичное вещество из класса фосфорилтиохолинов. Примерно в это же время аналогичные синтезы осуществили доктор Г. Шрадер и доктор Ларс-Эрик Таммелин из шведского института оборонных исследований.

Англичане, в соответствии с трехсторонним соглашением между США, Великобританией и Канадой по проблеме химиче­ского оружия и зашиты от него, информацию об открытии ново­го высокотоксичного вещества передали в Эджвудский арсенал армии США для испытаний и оценок.

В оборонных химических лабораториях США и Великобрита­нии за короткое время были синтезированы и в токсикологиче­ском отношении изучены сотни структурных аналогов получен­ного Р. Гошем фосфорилтиохолина. В США был сделан выбор в пользу О-этилового S -2-(N,N-диизопропиламино)этилового эфира метилфосфоновой кислоты, получившего шифр VX. В апреле 1961 года в США начал работать на полную мощность завод в Нью-Порте (штат Индиана) по производству вещества VX и снаря­женных им боеприпасов. Годовая производительность завода в год его пуска равнялась 5000 тонн вещества. Согласно сообще­ниям печати, в 1969 году США достигли запланированного уровня запасов вещества VX и завод был законсервирован, но продолжает сохраняться в готовности к возобновлению произ­водства химического оружия, несмотря на принятые правитель­ством США решения о переходе к производству бинарных бое­припасов с VX на других заводах.

В начале 60-х годов производство вещества VX и соответст­вующих химических боеприпасов было создано и в Советском Союзе, вначале только на химическом комбинате в г.Волгограде, а затем и на новом заводе в г.Чебоксары на Средней Волге.

Вещество VX токсичнее зарина примерно в 10 раз при внут­ривенном введении и при ингаляции. Но главное отличие вещест­ва VX от зарина и зомана состоит в его особо высоком уровне токсичности при накожной аппликации. Если летальные дозы за­рина и эомана при воздействии на кожу в капельно-жидком со­стоянии равны 24 и 1,4 мг/кг соответственно, то аналогичная до­за вещества VX не превышает 0,1 мг/кг.

Зарин, зоман и вещество VX способны вызвать смертельный исход и в случае воздействия на кожу в парообразном состоя­нии. Летальная доза паров вещества VX при этом в 12 раз ниже, чем у зарина, и в 7,5-10 раз ниже, чем у зомана. Отмечен­ные различия токсикологических характеристик зарина, зомана и вещества VX обусловливают различные подходы к их боевому применению.

Зарин легко переводится в парообразное состояние или аэрозоль и в таком виде пригоден для нанесения ингаляционных поражений, так как обладает довольно незначительной по вели­чине летальной дозой (75 мг.мин/м3). Дозы такого уровня не со­ставляет труда создавать на площади цели с помощью артилле­рийских и авиационных боеприпасов, причем всего за 30-60 сек, затрачиваемых личным составом подразделений на надева­ние противогазов после получения сигнала химической тревоги. При таком способе применения зарин не создает стойкого зара­жения местности и вооружения, в силу чего он может быть при­менен против войск противника, находящихся в непосредствен­ном соприкосновении со своими войсками, так как к моменту захвата позиций противника зарин улетучится и опасность пора­жения своих войск исчезнет. Наоборот, применение зарина в ка­пельно-жидком состоянии не эффективно из-за его летучести и относительно низкой токсичности при воздействии на кожу.

Вещество VX является высококипящей жидкостью. Его мож­но применять в виде тонкодисперсного аэрозоля для нанесения поражений, подобно зарину, ингаляционным путем, но такое применение вещества VX невыгодно, о чем речь пойдет ниже. Его выгоднее применять в виде грубодисперсного аэрозоля с целью нанесения поражений, воздействуя на незащищенные участки кожных покровов. Высокая температура кипения и низ­кая летучесть обусловливают сохраняемость капель вещества VX при дрейфе в атмосфере на десятки километров от места вы­броса их в атмосферу. Благодаря этому удается создавать пло­щади поражения в 10 и более раз превышающие площади пора­жения тем же веществом, переведенным в парообразное состоя­ние или в тонкодисперсный аэрозоль.

В самом деле, за время надевания противогаза человек мо­жет вдохнуть десятки литров зараженного воздуха. После надевания противогаза воздействие паров и аэрозольных частиц от­равляющего вещества на живую силу практически прекращает­ся. Защита от грубодисперсного аэрозоля или капель вещества VX значительно сложнее. В таком случае наряду с защитой орга­нов дыхания (первоочередной защитой) необходима защита все­го тела от оседающих капель отравляющего вещества. Использо­вание защитных свойств только противогаза и защитного костю­ма повседневного ношения не обеспечивает защиты, ибо и про­тивогаз, и защитные куртки и брюки сами по себе не закрывают кисти рук, а также части лица и шеи. Постоянное ношение за­щитных перчаток и подшлемников исключается по физиолого-гигиеническим показателям. К тому же далеко не все операции персонал может выполнять, пользуясь защитными перчатками. Время, затрачиваемое на надевание дополнительных предметов защитной одежды (защитные плащи, перчатки, чулки и подшлем­ник) исчисляется 3-5 минутами. За время надевания противо­газа, а затем и предметов защитной одежды, на тело человека, на его защищенные и незащищенные кожные покровы происхо­дит оседание аэрозольных частиц и капель вещества VX. При площади незащищенных участков кожи рук, лица и шеи, равной 0,05 м2, скорости ветра 5 м/сек и времени надевания дополни­тельных предметов защитной одежды равном 3-5 минутам на поверхность незащищенной кожи произойдет выседание капель отравляющего вещества, содержащихся в воздухе объемом V =* 0,05.(3 — 5).60.5 = 45÷75 м3. И несмотря на то, что летальная доза вещества VX при накожной аппликации пример­но в 100 раз выше, чем при ингаляции, значительно большие объемы аэрозольного облака, воздействующие на кожные по­кровы, по сравнению с вдыхаемыми объемами, с избытком ком­пенсируют это различие в величинах летальных доз. В этом за­ключается подоплека принципиально важного вывода о том, что отравляющие вещества типа VX выгоднее применять в расчете на нанесение кожно-резорбтивных, а не ингаляционных пораже­ний. По этим же мотивам твердые отравляющие вещества, не­способные наносить поражений при воздействии их на кожу, уступают по эффективности применения жидким отравляющим веществам типа VX при равной или даже несколько более высо­кой токсичности при парэнтеральном их введении.

Конечно, в приведенном выше расчете следует вводить ряд поправок. Во-первых, при надевании дополнительных предметов защитной одежды персонал не обязательно все 3-5 минут бу­дет находиться под воздействием аэрозольного облака. Время пребывания в аэрозольном облаке персонала, расположенного с наветренной стороны участка поражения, будет заведомо мень­ше, чем персонала, расположенного в подветренной части очага поражения. Часть персонала может воспользоваться различными укрытиями. С другой стороны, следует учитывать дополнитель­ное слагаемое токсической дозы, образующееся за счет прони­кания какой-то доли отравляющего вещества через ткани, иду­щие на изготовление защитной и обычной одежды. Так как пло­щадь кожных покровов, защищенных обмундированием, не ме­нее чем в 10 раз превышает площадь открытых участков кожи, это дополнительное слагаемое токсоэффекта в ряде случаев ока­зывается сопоставимым по величине с токсоэффектом воздейст­вия аэрозоля отравляющего вещества через открытые участки кожи.




Достарыңызбен бөлісу:
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


©kzref.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет