II. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И ТОКСИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РАЗДРАЖАЮЩИХ ОВ

Классификация

1. Лакриматоры (преимущественно действуют на слизистую глаз) – хлорацетофенон (СN), хлорпикрин(РS).

2. Стерниты (чихательные, преимущественно раздражают слизистую носа и ВДП) - адамсит (DМ).

3. Алгогены (вызывающие боль) – СR.

4. Смешанного действия – СS, СS-1, СS-2.

Общая характеристика.

К раздражающим веществам относятся химические соединения, в незначительных концентрациях вызывающие кратковременную потерю живой силой боеспособности вследствие раздражения слизистых оболочек глаз, верхних дыхательных путей и, иногда, кожных покровов. В США и ряде других зарубежных стран их называют ирритантами (от англ. irritant – раздражающее вещество).

Смертельное действие для ирритантов нехарактерно и возможно только при поступлении в организм очень высоких доз этих веществ, в десятки – сотни раз превышающих минимально и оптимально действующие дозы. Выведение живой силы из строя с помощью ирритантов достигается в результате воздействия на людей их пара или аэрозоля, отсюда токсикологические характеристики раздражающих веществ выражаются значениями Сt – чаще всего ICt₅₀ и LCt₅₀.

Основное боевое назначение ирритантов состоит в том, чтобы в результате систематического и длительного их применения вынудить войска противника находиться в средствах защиты органов дыхания и в укрытиях, физически и психически измотать их, стеснить маневр, затруднить управление и, в конечном счете, снизить их боеспособность. В бою применение ирритантов считается оправданным только в тех случаях, когда противник имеет слабую химическую дисциплину или не обеспечен исправными противогазами. Не исключено применение раздражающих веществ в тактических смесях с другими отравляющими веществами.

Важное значение придается раздражающим веществам как средству запугивания и деморализации беззащитного населения, разгона митингов и демонстраций. Ирританты состоят на вооружении полиции во многих странах и потому нередко классифицируются как полицейские ОВ. Некоторые раздражающие вещества используются в качестве учебных ОВ.

Учитывая основное назначение ирритантов – вызвать изнурение живой силы при минимальном расходе, эффективность каждого раздражающего вещества помимо значений ICt₅₀ и LCt₅₀ оценивают их начальной и непереносимой концентрациями.

Начальной (пороговой) концентрацией C_нач, называется минимальная концентрация раздражающего вещества, вызывающая раздражение слизистых оболочек глаз, верхних дыхательных путей или кожи. В атмосфере, содержащей ирритант в начальной концентрации, возможно непродолжительное нахождение живой силы без противогаза.

Непереносимой концентрацией C_неп, называется концентрация раздражающего вещества в атмосфере, не допускающая даже кратковременного пребывания в ней людей без противогаза. При нахождении в атмосфере с C_неп личный состав, не применивший средств защиты, выходит из строя через 3 – 5 мин.

Таким образом, раздражающие вещества относятся к быстродействующим веществам. В то же время они являются, как правило, кратковременно действующими, поскольку после применения соответствующих средств, защиты или после выхода из зараженной атмосферы признаки отравления проходят через минуты – десятки минут.

Вплоть до окончания Второй Мировой войны все раздражающие вещества делили на две группы: лакриматоры и стерниты.

К лакриматорам, или слезоточивым веществам (от лат. lacrima – слеза), относят соединения, действующие на чувствительные нервные окончания слизистых оболочек глаз и вызывающие обильное слезотечение. При контакте с поверхностью кожи в высоких концентрациях возможно развитие эритемы. Жжение и зуд кожи, особенно потной или разгоряченной, являются первыми признаками, которые наступают сразу после попадания в зараженную атмосферу. Раздражения кожи лакриматорами обычно не требуют серьезного лечения и быстро проходят. Типичными представителями лакриматоров являются агенты СN (хлорацетофенон) и РS (хлорпикрин). Последний прежде относили также к ОВ удушающего действия.

Стернитами, или чихательными веществами (от греч. sternon – грудь, грудина), называют химические соединения, преимущественно действующие на чувствительные нервные окончания слизистых оболочек верхних дыхательных путей и вызывающие раздражение полости носоглотки, сопровождаемое неудержимым чиханием кашлем и загрудинными болями. Одновременно раздражаются глаза, поражается поверхность кожи, затрагивается центральная нервная система. Такие сопутствующие явления, как тошнота, позыв к рвоте, головная боль и боли в челюстях и зубах, ощущение давления в ушах, указывают на вовлечение в процесс придаточных пазух носа. В тяжелых случаях возможны поражения дыхательного тракта, приводящие к токсическому отеку легких. Следствиями воздействия на нервную систему являются слабость в ногах, боли в суставах и мышцах, а при тяжелых отравлениях – судороги, временная потеря сознания. и иногда паралич различных групп мышц. После пребывания в атмосфере с высокими концентрациями стернитов возникают резь и болезненность кожи, нередко развивается эритема и даже пузыри. Однако в отличие от ОВ кожно-нарывного действия поражения кожи стернитами легко поддаются лечению и не переходят в заболевания общего характера. Типичными представителями стернитов являются агенты DМ (адамсит), DА (дифенилхлорарсин) и DС (дифенилцианарсин).

В настоящее время деление раздражающих веществ на лакриматоры и стерниты в определенной мере устарело. На вооружение иностранных армий приняты новые ирританты, раздражающие как глаза, так и дыхательные пути. К ним относятся, в частности, агенты СS и СR. Успешно ведутся также поиски так называемых кожных ирритантов, вызывающих преимущественно раздражение и поражения незащищенных участков кожи. Исходя из этого целесообразно подразделять эти отравляющие вещества на группы:

1. Преимущественно действующие на слизистые глаз (лакриматоры), например хлорацетофенон, шифр CN и Си-Эйч, шифр СН.

2. Преимущественно раздражающие слизистые носа, верхних дыхательных путей (стерниты или чихательные), представитель адамсит, шифр ДМ.

3. Отравляющие вещества смешанного действия, представители вещество Си-Эс, Си-Эс-1, Си-Эс-2, шифр СS; Си-Эс-3 (вещество под шифром ЕА 3547).

4. Отравляющие вещества алгогенного действия, представители вещество Си-Ар, шифр CR.

Кроме указанных специфических проявлений они обладают кожно -нарывным и общеядовитым действием и, хотя относятся к группе веществ временно-выводящих из строя, в больших концентрациях могут давать летальный исход.

В тактическом плане – это быстродействующие отравляющие вещества (приводят к потере боеспособности в течение нескольких минут), временно выводящие из строя. Однако их применение в больших концентрациях может дать летальные исходы, так летальность от раздражающих ОВ во Вьетнаме составила 3% (БМЭ).

Эффективное боевое состояние раздражающих ОВ – аэрозоли, наиболее оптимальный диаметр частиц 0,5-2,0 мкм. Хлорацетофенон, адамсит, вещество Си-Эс используются в сухом виде, а вещество Си-Ар как распылением сухого продукта, так и в виде растворов.

Средствами доставки являются ручные гранаты, дымовые шашки, ракеты для переносимых установок, авиаракеты, бомбовые кассеты, пластиковые канистры и мешки, генераторы аэрозолей. Вещество Си-Ар можно применять в водометах. Наиболее эффективное применение с помощью дымовых смесей, чем достигается наибольшее распыление ОВ в воздухе.

Пример: граната с веществом Си-Эс горит после взрыва 30 секунд, диаметр облака от одной гранаты в условиях инверсии и изотермии 70-90 метров, оно не рассеивается в течение 10 - 15 минут.

Восходящий поток ветра быстро рассеивает вещество, наиболее благоприятная скорость ветра для их эффективного применения не более 4 м/сек.

Стойкость очага на местности этих ОВ составляет 10 - 15 минут. Добавление селикагеля (вещество Си-Эс-1) увеличивает стойкость до недели, а кроме того, водоотталкивающего силикона (вещество Си-Эс-2) – до полутора месяцев. Растворы вещества Си-Ар (наиболее эффективные – 1%) не теряют токсических свойств до 30 суток. СН - микропорошок, содержащий кроме СН 5% силикагеля, что увеличивает его стойкость на местности до 2 недель.

Быстрое действие раздражающих ОВ принуждает атакованных использовать средства защиты, что затруднит выполнение ими задач и даст преимущества нападающим. Использование их в современном бою наиболее вероятно для нанесения внезапного удара с целью подавления опорных пунктов, узлов связи и пунктов управления, долговременных огневых точек, а также в уличном бою. Большую роль они могут играть для запугивания гражданского населения, так как неизбежно вызовут у неподготовленных панику, деморализацию и потерю работоспособности.

Лакриматоры.

Выраженным слезоточивым эффектом обладают ароматические галогенозамещенные кетоны, так как они химически устойчивые, обладают интенсивным физиологическим действием, их легко получать. Они долго хранятся без добавления стабилизаторов, в любой таре. Лакриматорная физиологическая активность в зависимости от галогена располагается в последовательности: J à Br à Cl по токсичности в обратной. Важнейший представитель ароматического ряда, не утративший своего значения, как отравляющее вещество - хлорацетофенон.

Синтезирован в 1878 году. Представляет собой твердое кристаллическое вещество желтоватой окраски с ароматическим запахом черемухи или фиалки. Температура плавления +58-59^о С, температура кипения +245 - 247^о С. Максимальная концентрация паров при +20^о С – 0,105 мг/л, пары в 5,3 раза тяжелее воздуха. Кислород воздуха его не окисляет. Термостабилен, возгоняется почти без разложения.

В воде практически не растворим (1х10^-1 г/м³), хорошо растворяется в органических растворителях (в этиловом спирте при +20 ^о С растворяется до 17 %) некоторых ОВ (иприте, фосгене, хлорпикрине, хлорциане). Плохо гидролизуется, даже при кипячении и добавлении щелочей, спиртов. Имеет малую реакционную способность. Соединяется с сульфидом натрия, щелочами в спиртовом растворе при нагревании, хлором и другими окислителями (перманганат калия, хромовая кислота, гипохлориты), образуя малотоксичные вещества. Реакции идут по карбонильной группе и по атому хлора.

Стойкость на местности зависит от плотности заражения, метеорологических условий, рельефа местности и составляет от нескольких минут до нескольких часов. Под снежным покровом, впитавшийся в почву хлорацетофенон не теряет своих свойств, и после таяния снега, при повышении температуры воздуха вновь эффективен.

Токсичность для человека:

1. Доза, вызывающая утрату боеспособности (Ict₅₀) - 3 – 20 · 10^-3 г · мин/м³

2. Lct₅₀ – 61 - 85 г · мин/м³

3. Нижний предел раздражения ( Pct₀) - 3 – 5 · 10 ^-4 г · мин/м³

4. Средняя пороговая доза ( Pct₅₀) - 2 · 10 ^-3 г · мин/м³

Стерниты

Раздражающим носоглотку эффектом обладают многие металлорганические соединения, но он наиболее выражен у мышьяк- и свинец- органических соединений. Физиологическая активность наиболее характерна для соединений трехвалентного мышьяка, где две валентности атома мышьяка насыщены двумя одинаковыми атомами или группами, а третья – другой группой или другим атомом. Более сильное раздражающее действие у ароматических арсинов, а наличие атомов галогенов усиливает раздражающее действие от хлора к йоду. Присутствие циан-группы усиливает токсичность и раздражающее действие.

В настоящее время наибольший интерес в военном смысле вызывает ароматический арсин – фенарсазинхлорид (синоним адамсит).

Адамсит - дифениламинохлорарсин

Получен в 1915 году Виландом (Германия) и независимо от него в 1918 году Адамсом (США).

Чистый адамсит кристаллический порошок ярко-желтого цвета, технический – темно-зеленого, без запаха. Температура плавления +195^о С, кипения +410^о С. При нагревании выше +320^о С меняет окраску сначала на зеленую, а затем - темно-коричневую. Возгоняется с частичным разложением. Обладает низкой летучестью, максимальная концентрация пара при +20 ^о С - 2·10^-5 мг/л. Практически не растворим в воде (2·10^-5 г/м³). Растворяется в ацетоне, спиртах, четыреххлористом углероде. В толуоле, ксилоле и муравьиной кислоте растворим при нагревании, давая фиолетовое окрашивание. Растворим в некоторых ОВ.

Является стабильным и малореакционным соединением. Гидролизуется очень медленно, даже при нагревании. Долгие годы сохраняется в воде, не теряя своих свойств. Гидролиз ускоряют растворы едких щелочей, спиртов. Конечный продукт гидролиза – токсичный фенарсазиноксид. Окисляется до нетоксичной дигидрофенарсазиновой кислоты даже мягкими окислителями (перекись водорода, перманганат калия, спиртовые растворы хлорамина). Реакции окисления могут использоваться для дегазации.

Адамсит может длительно заражать почву, однако очень малое давление пара и летучесть при обычной температуре делают невозможным заражение воздуха посредством испарения. Поэтому оседание адамсита на почву делает его неэффективным, если не поднимается пыль.

Токсичность:

1. Ict₅₀ – 2 - 20 · 10^-3 г · мин/м³

2. Lct₅₀ - 15 г · мин/м³

3. Минимально раздражающая доза (Pct₀) - 1· 10^-4 г · мин/м³

4. Средняя пороговая доза (Pct₅₀) - 3,8 · 10^-4 г · мин/м³

ОВ смешанного действия

Выраженным смешанным эффектом обладает ортохлорбензальмалонодинитрил (или динитрилортохлорбензаль малоновой кислоты). Военное обозначение – вещество Си-Эс (CS).

CS(Си-Эс) – ортохлорбензальмалонодинитрил.

Вещество Си-Эс продукт конденсации малононитрила с ароматическим альдегидом 2-хлорбензальальдегидом, напоминает по строению капсаицин – действующее начало красного испанского перца. Получено в 1920 году. Представляет собой белое твердое кристаллическое вещество, легко переходящее в аэрозольное состояние. Температура плавления +95^о С, кипения +310 – 315^о С. Термостабилен, при температуре +500^о С разлагается лишь на 20% вещества. Давление паров незначительное, пары в 5 – 9 раз тяжелее воздуха. В воде растворяется плохо, даже при кипячении, расщепляясь на 0-хлорбензальальдегид и токсичный малононитрил, а малононитрил до цианида и тиоцианида. 0- хлорбензальальдегид расщепляется до 0-хлорбензойной кислоты.

Период полупревращения в смеси из 95% спирта и 5% воды составляет: при +30^о С - 95 минут, при +40 ^о С - 40 минут. Гидролиз на 90% при +30 ^о С за 635 минут. Гидролиз ускоряется в щелочной среде (в 0,2 Н растворе NaOH за несколько минут). Хорошо растворяется в ацетоне, бензоле, бензине, хлороформе, трихлорэтане. Из химических свойств характерны реакции с бисульфатом натрия (NaHSO₄), с раствором марганцовокислого калия в ацетоновом растворе, с гипохлоритом (ClO) в результате которых образуются нетоксичные продукты. Эти реакции могут использоваться для дегазации.

Стойкость на местности: облако аэрозолей Си-Эс в безветренную погоду сохраняется в очаге 10 - 15 минут. Путем прибавления различных количеств селикагеля (вещество Си-Эс-1, где 5% селикагеля) или водоотталкивающего силикона (вещество Си-Эс-2) стойкость соответственно увеличивается до недели и 1,5 месяцев.

Токсичность:

Порог раздражения для веществ (Pct₀) Си-Эс – 1 - 50 · 10^-5 г · мин/м³

Концентрация, вызывающая утрату боеспособности (Ict₅₀) - 3 – 20 · 10^-3 г · мин/м³

Среднесмертельная доза (Lct₅₀) - 25 - 61 г · мин/м³

Среднепороговая доза (Pct₅₀) - 1 · 10^-3 г · мин/м³

ОВ алгогенного действия

Представителем раздражающих ОВ с выраженным алгогенным действием обладает вещество из класса дибензоксазепинов – дибенз-1,4-оксазепин со следующей химической формулой:

О веществе Си-Ар впервые стало известно в 1973 году. Си-Ар представляет собой белое кристаллическое вещество, плохо растворимое в воде и хорошо в органических растворителях. Температура плавления +72^о С, кипения +339^о С. Максимальная концентрация паров при температуре 20^о С – 1,2 · 10^-3 г/м³. Является высокостабильным веществом. Стабилен не только в водных растворах, но и при кипячении в концентрированной серной кислоте или 20% растворе NaOH в течение нескольких часов. На местности и с одежды испаряется медленно.

Обладая по отношению к веществу Си-Эс более выраженной физико-химической стойкостью, Си-Ар при внутривенном введении в 5 раз менее токсичен, чем Си-Эс, а его раздражающий эффект в 8 раз больше. По способности поражать кожу Си-Ар в 20 раз превосходит вещество Си-Эс, особенно в растворах. Не теряет токсичности на местности в аэрозолях и растворах до месяца. Он легко взаимодействует с любыми окислителями (перекисью водорода, хлораминами, гипохлоритами, перманганатом калия и др.). В результате реакции образуется смесь продуктов, не обладающая раздражающими свойствами.