Газ зарин: воздействие на человека, применение

Использование зарина в современном мире

На сегодняшний день известны два наиболее громких случая, когда зарин применялся против людей (вместе с другими ОВ). Первый случай — это война Ирана с Ираком, которая проходила в 80-х годах XX века.

Эта война стала показательным примером чудовищной силы, которая заключена в химическом оружии. В 1988 году Ирак совершил авианалёт на город Халабджа; в качестве «начинки» для снарядов использовались боевые отравляющие вещества, среди которых был и зарин.

Результатом подобной атаки стали тысячи жертв среди гражданского населения (СМИ иногда приводят цифру в 7 тыс. убитых). Такое количество убитых объясняется отсутствием своевременной медицинской помощи пострадавшим (в первые часы никто не понимал, что происходит), а также большое количество распылённого химического вещества, которое опускалось низко к земле.

Этот инцидент хоть и косвенно, но повлиял на принятие Конвенции о запрещении химического оружия 1993 года. Однако, несмотря на конвенцию, абсолютно понятно, что формальные запреты не смогут остановить производство опасных газов. Ведь помимо государств, есть ещё и «частные» группировки, так сказать.

Примером тому является второй громкий случай, который связан не с войной, а с терроризмом. В 1995 году японской тоталитарной сектой «Аум Синрикё» была совершена газовая атака в токийском метро с использованием зарина и других опасных газов. Погибли 12 человек, а в общей сложности пострадало более пяти тысяч мирных жителей.

Интересно, что всю документацию по производству, которая необходима для создания зарина, секта купила в России. При этом все оборудование обошлось террористам в 10 миллионов йен (80 тысяч долларов).

К сожалению, в наше время может произойти все что угодно. Учитывая, что подпольное производство оказалось вполне доступным для террористов, то людям в наше время следует опасаться возможной химической атаки скорее в повседневной жизни, нежели в результате военных действий.

Табун и все-все-все

На ту же тему Учёные на войне: нобелевский лауреат Виктор Гриньяр и фосген

На самом деле человек существо очень крепкое и живучее. Чтобы яд начал действовать, ему нужно попасть в кровь, а большинству веществ человеческая кожа достаточно эффективно противостоит. Что нужно сделать? Правильно: распылить яд в воздухе, а когда человек подышит отравляющим веществом, то через лёгкие токсины прекрасно попадут в кровь. В этой статье речь пойдёт о нервно-паралитических отравляющих веществах на основе фосфор-органических соединений как одном из наиболее опасных и современных видов химического оружия.

Первыми коробочку химической Пандоры открыли в Третьем рейхе. В 1936 году немецкий химик Герхард Шрадер, возглавлявший научно-исследовательскую лабораторию концернаИ. Г. Фарбениндустри» в Леверкузене, синтезировал веществоТрилон 83», позднее получившее названиетабун». Шрадер, к слову сказать, не собирался создавать новое химическое оружие, — он занимался созданием инсектицидов.

Герхард Шрадер

Но достаточно быстро стало понятно, что бесцветная, подвижная, плохо растворимая в воде жидкость с приятным фруктовым запахом и температурой кипения 220 °C чрезвычайно токсична и опасна не только для мух, но и для людей.

На ту же тему Жёлтый крест: как Первая мировая война придумала химическое оружие

Как только о токсичности вещества стало известно военным(проверкой занималась в химическая лаборатория военно-технического института в Шпандау),Трилон 83» сразу же пустили в производство.

Немецкому концерну Interessen-Gemeinschaft Farbenindustrie AG выделили средства на постройку промышленного предприятия по производству табуна с проектной мощностью 1000 тонн в месяц. Однако оказалось, что технический процесс производства сложнее, чем представлялось вначале. И ни о каких тысячах тонн в месяц речь не шла.

Первые 138 тонн табуна получили в сентябре 1942 года, и лишь спустя полгода впервые удалось достичь запланированной мощности. Дальше свои ограничения наложила истощённая войной экономика — логистика не работала. Но всё же меньше чем за два года Германии удалось накопить солидный запас в 8770 тоннТрилона 83».

Химическая структура табуна

Зарин и зоман — очень близкие по составу вещества — тоже изобрели в Третьем рейхе. Вермахт сразу же после подтверждения токсичности вещества, не теряя времени, заказал производство газа в промышленных объёмах.

К слову, разведка в те времена работала хорошо. Ещё до конца войны и Великобритания, и США успели получить формулы немецких отравляющих газов и начали их проверку и подготовку к производству.

Помощь при отравлении

Первая помощь при интоксикации зарином заключается в следующем.

1. Срочно вывести человека из очага поражения или снабдить средствами противохимической защиты: противогазом и комбинезоном, чтобы защитить всю поверхность тела. Перед тем, как надеть защитный костюм, необходимо снять с человека, получившего отравление, всю одежду и промыть кожные покровы водой или слабым раствором щелочи. При отсутствии средств защиты, в первую очередь защищают органы дыхания, используя подушки или слой ваты. Тело тоже укутывают в плотный материал.

2. При попадании яда в желудочно-кишечный тракт, промыть желудок слабым раствором соды.
3. Ввести дозу антидота, являющегося необратимым ингибитором холинэстеразы: афина, апрофена или атропина, с последующим введением реактиватора холинэстеразы: изонитрозина, дипироксима.
4. Изолировать больного от внешних раздражителей нервной системы и обеспечить покой.

Далее лечение продолжается в зависимости от преобладающих признаков поражения. Эффективность лечения отравившегося зарином напрямую зависит от степени тяжести отравления. Поэтому срочность оказанной первой помощи это прямой путь к спасению человека.

Даже при своевременной и правильно оказанной помощи, организму пострадавшего от отравляющего вещества потребуется много времени для восстановления работоспособности. При самой легкой степени отравления реабилитация займет минимум две недели. При более тяжелом отравлении для восстановления организма потребуется более месяца, и при этом могут быть утеряны некоторые функции. Наиболее часто теряется зрение и память.

↑ Патогенез

Фосфорорганические вещества, всасываясь через слизистые оболочки и кожу, попадают в кровь и с нею проникают во все ткани организма.

Известно, что ФОБ обладают свойством угнетать функцию жизненно важных ферментов, таких как холинэстераза, дегидрогеназа, фосфатаза, тромбин, трипсин и др. Наибольшие последствия для отравленного организма проистекают вследствие угнетения активности холинэстераз.

Холинэстеразы являются ферментами, которые регулируют в организме количество активного вещества, участвующего в проведении нервного импульса через синаптические образования, — ацетилхолина. Вещества, обладающие такими свойствами, называются медиаторами. Ацетилхолин выделяется на окончаниях возбужденных центробежных нервов и вызывает возбуждение иннервируемой клетки. Нервы, возбуждающие клетку с помощью ацетилхолина, называются холинергическими. Как только прекращается возбуждение холинергического нерва, должна перейти в состояние покоя возбужденная клетка, для чего должен быть разрушен ацетилхолин. Ацетилхолин при участии холинэстераз расщепляется на холин и уксусную кислоту.

При отравлении ФОВ в результате их способности угнетать активность холинэстераз в организме накапливается большое количество ацетилхолина, что поддерживает в состоянии длительного возбуждения клетки, чувствительные к этому медиатору. Медиатор ацетилхолин вызывает возбуждение клеток в различных органах и тканях: в центральной нервной системе, вегетативных ганглиях, во всех внутренних органах, а также в двигательной мускулатуре. При накоплении и задержке ацетилхолина в этих органах сохраняется патологическое возбуждение, а в случае воздействия очень большого количества медиатора может наступить паралич их функции. Так, избыток ацетилхолина в скелетной мускулатуре приводит вначале к ее напряжению, вызывает подергивание отдельных волоконец (фибрилляцию). Если же медиатор продолжает накапливаться, тонус мышц падает — они расслабляются и становятся неспособными к сокращению.

В случае развития этих явлений в дыхательной мускулатуре наступает смерть от остановки внешнего дыхания. Это явление называют нервно-мышечным блоком, или релаксацией дыхательной мускулатуры. Накопление ацетилхолина в бронхах, кишечнике приводит к сокращению мускулатуры этих органов — развиваются бронхиальный спазм, спазм кишечника или усиление его перистальтики. Мышцы артериол под влиянием ацетилхолина расслабляются, поэтому артериальное давление снижается, ритм сердечной деятельности замедляется. Имеется указание на то, что ФОБ поражают холинореактивные структуры организма не только опосредованно (через ацетилхолин), но и непосредственно (вступая с ними в связь).

Угнетение ФОБ ферментов фосфоглюкомутаз и дегидрогеназ, которые участвуют в активации окислительных процессов, протекающих в клетках и обеспечивающих их необходимой энергией, приводит к энергетическому голоданию тканей. Это усугубляет вредоносное действие избыточного количества ацетилхолина.

Таким образом, угнетение активности холинэстераз и связанное с этим накопление в организме ацетилхолина при отравлении ФОБ извращают нормальное функционирование центральной и периферической нервной систем и, естественно, всех органов.

Боевые свойства

Под боевыми свойствами отравляющих веществ (ОВ) понимают их токсичность, характеризующуюся боевыми концентрациями и токсическими дозами, плотность и стойкость заражения, глубину распространения облака зараженного воздуха. Боевые свойства ОВ всецело зависят от совокупности их физических, физико-химических, химических свойств и особенностей физиологического действия на организм.

Боевая концентрация

Боевой концентрацией называется концентрация отравляющих веществ (ОВ) в воздухе, необходимая для достижения определенного боевого эффекта, например, выведения живой силы из строя или снижения ее боеспособности на определенный срок. Это количественная характеристика заражения воздуха парами и аэрозолями ОВ.

Плотность заражения

Количественной характеристикой степени заражения различных поверхностей, в том числе и незащищенных кожных покровов, является плотность заражения, под которой понимают массу отравляющего вещества (ОВ), приходящуюся на единицу площади зараженной поверхности.

ОВ в виде грубодисперсного аэрозоля и капель заражают местность и расположенные на ней объекты, одежду, средства защиты и источники воды. Они способны поражать людей и животных как в момент оседания, так и после оседания частиц ОВ. В последнем случае поражение может быть получено ингаляционным путем вследствие испарения ОВ с зараженных поверхностей, в результате кожной резорбции при контакте людей и животных с этими поверхностями или перорально при употреблении зараженных продуктов питания и воды.

Стойкость заражения

Под стойкостью отравляющих веществ (ОВ), с одной стороны, понимают продолжительность их нахождения на местности или в атмосфере как реальных материальных веществ, с другой стороны – время сохранения ими поражающего действия, в которое входят как продолжительность пребывания их на местности в неизменном виде, так и длительность заражения атмосферы в результате испарения с почвы и поверхностей или взвихрения с пылью.

Стойкость ОВ на местности зависит от их химической активности и совокупности физико-химических свойств (температуры кипения, давления насыщенного пара, летучести, в определенной мере – вязкости и температуры плавления).

Глубина распространения облака зараженного воздуха

В зависимости от способов применения химического оружия и свойств отравляющих веществ (ОВ) ими может быть достигнуто заражение либо атмосферы, либо местности, либо комбинированное заражение – атмосферы и местности.

Облако пара (тумана, дыма, мороси) ОВ, образующееся непосредственно в момент применения химического оружия, например при разрыве химических боеприпасов, называется первичным облаком. Оно является причиной непосредственного поражения незащищенных людей и животных.

Облако пара ОВ, образующееся за счет испарения отравляющего вещества с зараженных местности, вооружения, военной техники и сооружений, называют вторичным облаком.

Как первичное, так и вторичное облако ОВ распространяется по направлению ветра на различные расстояния от места применения. Расстояние от подветренного края участка применения (участка заражения) до внешней границы зараженного облака, на котором сохраняется боевая концентрация ОВ, называется глубиной распространения облака зараженного воздуха.

Структура очага заражения стойким капельно-жидким отравляющим веществом

1 – первичное облако зараженного воздуха, 2 – вторичное облако зараженного воздуха

Токсичность

Токсичность (греч. toxikon – яд) является важнейшей характеристикой отравляющих веществ (ОВ) и других ядов, определяющей их способность вызывать патологические изменения в организме, которые приводят человека к потере боеспособности (работоспособности) или к гибели.

Количественно токсичность ОВ оценивают дозой. Доза вещества, вызывающая определенный токсический эффект, называется токсической дозой (D).

Токсическая доза, вызывающая равные по тяжести поражения, зависит от свойств ОВ или яда, пути их проникновения в организм, от вида организма и условий применения ОВ или яда.

Для веществ, проникающих в организм в жидком или аэрозольном состоянии через кожу, желудочно-кишечный тракт или через раны, поражающий эффект для каждого конкретного вида организма в стационарных условиях зависит только от количества ОВ или яда, которое может выражаться в любых массовых единицах. В химии ОВ обычно токсодозы выражают в миллиграммах.

Также, более детально, можно ознакомиться со следующими материалами: «Что такое токсичность?», «Что такое токсодоза?» и «Токсичность продуктов горения»

Как действует газ зарин на человека?

Зарин может оказывать влияние на человеческий организм как в жидком, так и в газообразном виде. Так как он не имеет какого-либо запаха, то определить интоксикацию можно только после того, как проявятся первые симптомы отравления. Установлено, если концентрация зарина в воздухе составляет около 0,075-0,080 мг, то летальный исход может наступить в течении одной-двух минут. Когда же зарина в воздухе меньше, то происходит появление симптомов, тяжесть которых может отличаться в зависимости от количества полученного яда.

Если зарин попадает вовнутрь в жидком виде, то отравление проходит стремительнее, а признаки проявляются намного быстрее. Проникновение вещества может произойти двумя способами:

• через кожу (для этого достаточно обычного попадания жидкости на открытую поверхность);
• через ротовую полость (при употреблении всего нескольких капель вещества может случиться тяжелое отравление или наступить летальный исход).

Более того, во время химических атак для воздействия выбирают именно зарин, так как он может использоваться в любое время года, ведь не портится при высоких температурах и не замерзает при низких. Воздействие зарина начинается с полного разрушения нервной системы. При попадании вовнутрь вещество склеивает различные ферменты и вызывает начало негативных реакций. В большей степени влиянию подвергается белок холинэстераза, структура которого непоправимо меняется. Это приводит к тому, что нарушается выполнение основной функции, которая состоит в оказании поддержки и помощи при работе нервных волокон.

Химические свойства

Зарин гидролизуется с образованием изопропилового эфира метилфосфоновои кислоты и фтороводорода:

Скорость гидролиза зависит от pH среды. Так, по pH 1,8 период напивгидролизу составляет 7,5 часов, 5:00 по pH 9. При концентрации раствора менее 14 мг / л период пивгидролизу составляет 54 часа. При температурах, превышающих 25 ° C, гидролиз способен самопришвидшуеться через каталитическую действие его продуктов. Это объясняется диссоциацией изопропилового эфира, полученного в ходе гидролиза, с образованием ионов H +, которые могут образовывать водородные связи с атомами фтора, ослабляя их взаимодействие с атомом фосфора и способствуя разрыва связи FP с последующим гидролизом. Добавление раствора зарина любых кислот ведет к увеличению скорости гидролиза.

Растворы щелочей влияют на ход гидролиза еще больше, чем кислоты, поскольку гидроксид-ион имеет большую нуклеофильность сравнению с недиссоциированных молекулой воды:

Таким образом растворы кислот и щелочей можно применять для нейтрализации зарина.

Водные растворы аммиака и аминов действуют на зарин почти аналогично щелочей. Феноляты и алкоголяты дегазируют зарин очень легко (даже в сухом состоянии).

При нагревании зарина выше 100 ° C он начинает разлагаться и вблизи точки кипения разлагается почти полностью. Основными продуктами, образующимися в результате пиролиза, является пропен и флуороангдрид метилфосфоновои кислоты. В зависимости от условий проведения пиролиза могут также образовываться 2-флуоропропан, олигомер метилфосфонового ангидрида CH _{3 PO} (O) и некоторые продукты дальнейшего распада.

Химические и физические свойства яда

Это эфир (жидкость) без цвета и запаха. Если его нагреть до комнатной температуры, вещество приобретет слегка уловимый аромат цветов яблони. Главное его свойство – моментально переходит из жидкого состояния в газообразное. В воздухе газ неустойчив. Зимой его концентрация в окружающей среде сохраняется в течение нескольких суток, а летом – пару часов.

При любом контакте с человеком наступает тяжелое отравление. Самым опасным является ингаляционный путь. Если вдохнуть газ, негативное воздействие наступает уже через несколько минут.

Если в дыхательные пути поступит большой объем вещества, смерть может наступить моментально. Газ в одинаковой степени опасен в случае попадания на слизистые, кожные покровы или в органы ЖКТ.

Воздействие на человека

Зарин оказывает влияние практически на все физиологические системы человека. Наибольший ущерб этот газ наносит центральной нервной системе (ведь зарин относится к отравляющим веществам нервно-паралитического действия, первичная цель которых — ЦНС и отделы мозга).

В зависимости от количества вещества (от степени поражения) газ зарин, действие на человека оказывается более или менее опасным. Принято выделять следующие признаки поражения зарином:

Центральная нервная система.

Слабое поражение. Появление слабости и вялости во всем теле. Становится трудно дышать, невозможность сделать полный вдох. Начинает темнеть перед глазами, могут наблюдаться непроизвольные мышечные сокращения. Возникновение лёгкой тошноты и головокружения.

Среднее поражение. Все вышеперечисленные симптомы усиливаются. Появление болевого синдрома в области головы, глаз (при вдыхании паров газа). Внутренние спазмы, потеря контроля над телом. Кожа приобретает синюшный цвет (цианоз).

Сильное поражение (смертельное). Обильная рвота, неконтролируемые процессы дефекации и мочеиспускания, конвульсивный приступ. Отказ работы внутренних органов, остановка сердца, смерть.

Система внутренних органов (пищеварительный тракт, дыхательная и кровеносная система).

Слабое поражение. Увеличение частоты сердцебиения, появление одышки. Спазмы в области живота, позывы к дефекации и мочеиспусканию. Эти симптомы будут проявляться медленнее при попадании ядовитого вещества в организм через кожный покров. Сухой кашель без мокроты.

Среднее поражение. Тяжесть в области желудка, сердечная аритмия. Сильная режущая боль в груди, бронхоспазмы. Повышение кровяного давления, острая головная боль в лобной области. Появление обильного течения из носа, активизация работы потовых желез. Все тело начинает знобить и лихорадить.

Сильное поражение (смертельное). Дисфункция внутренних органов, отказ дыхательной системы, потеря сознания, остановка сердца и смерть.

Голова и органы восприятия.

Слабое поражение. Резко снижается чёткость зрения, возникновение пелены перед глазами. Потеря ориентации в пространстве, чувство тошноты, слезливость (активация слёзных желез). Незначительное сужение зрачка (появление миоза в слабовыраженной форме).

Среднее поражение. Боль в глазах (так называемая резь), чувство сильного давления в висках. Практически полная потеря зрения (при попадании зарина в область глаз), появление гиперемии (заполнения кровью глазного яблока). Максимально суженный зрачок (ярко выраженный миоз).

Сильное поражение (смертельное). Нестерпимая головная боль, полное отсутствие координации движений. Потеря зрения и слуха, наступление смерти.

Специализированная медицинская помощь

Полная санитарная обработка со сменой обмундирования (если не проводилось ранее). Антидотная терапия заключается в поддерживающей атропинизации и введении реактиваторов холинэстеразы. Атропин вводится в течение 3–7 сут и более в уменьшающихся дозах (при тяжелых отравлениях курсовые дозы 0,1% раствора атропина могут достигать 100–150 мл и более). Карбоксим вводится внутримышечно по 2 мл 15% раствора 3–4 раза в сутки (900–1200 мг) в течение первых 2–3 сут.

При выраженном делирии и судорожном синдроме — внутривенно 40–60 мл 20% раствора натрия оксибутирата, 2–4 мл 0,5% раствора диазепама, 20–30 мл 2% раствора тиопентала натрия и др. Миорелаксанты деполяризующего действия противопоказаны!

Удаление всосавшегося яда заключается во внутривенном введении растворов с последующим форсированием диуреза.

При выраженных нарушениях дыхания показана ИВЛ. При этом следует подчеркнуть, что восстановление самостоятельного дыхания происходит постепенно в течение нескольких дней. Немаловажным обстоятельством является необходимость постоянной санации трахеобронхиального дерева.

При значительных нарушениях сердечного ритма дополнительно используются противоаритмические средства, также могут быть применены электрокардиостимуляция и дефибрилляция. Электростимуляция показана в случаях полной поперечной блокады при не поддающейся консервативному лечению выраженной брадикардии или асистолии.

Для профилактики инфекционных осложнений вводятся антибиотики широкого спектра действия.

В состав лекарственной терапии обязательно включать препараты гастро- и гепатопротективного действия.

Правила оказания первой помощи

Зарин – это ядовитое вещество, вызывающее в человеческом организме необратимые последствия. Необходимо знать, как оказать пострадавшему первую помощь, чтобы избежать серьезных последствий интоксикации

Важно постараться сделать так, чтобы не развилась тяжелая форма отравления. В противном случае вероятность летального исхода повышается до 100%

Алгоритм действий:

1. Человека надо незамедлительно вывести из зоны поражения.
2. С него снимается вся одежда, чтобы сократить контакт ядовитого вещества с поверхностью тела.
3. Лицо и тело пострадавшего промывается чистой водой, желательно с добавлением небольшого количества соды.
4. Если под рукой есть антидот, его незамедлительно нужно ввести пострадавшему под кожу.

Что такое зоман

Зоман — это боевое отравляющее вещество нервно-паралитического действия, относящееся к группе фосфорорганических соединений.

История открытия зомана связана с периодом Второй мировой войны. В 1936 году немецкий химик Герхард Шрадер (Gerhard Schrader, 1903–1990) случайно изобрёл токсичное вещество под названием — табун, когда вместе с группой других учёных исследовал органофосфаты, чтобы впоследствии вывести новый пестицид. Но полученное средство, как выяснилось, высокоэффективно боролось не только с насекомыми, но и оказывало губительное воздействие на человека. Этот факт заинтересовал немецких военных и последующие разработки проводились уже под их контролем.

Успех табуна заставил заняться созданием ещё более сильных газов. Так в 1938 году появился зарин, превосходивший предшественника по токсичности в 5–10 раз, а в 1944-м немецкий химик Рихард Кун (Richard Johann Kuhn, 1900–1967) изобрёл зоман — очень похожее на зарин вещество, но в 2–3 раза более сильное.

Ужасные последствия воздействия на человека нервно-паралитических боевых отравляющих веществ, подобных зоману, наконец, привели человечество к осознанию необходимости наложения общего запрета на их применение и в 1993 году большинство стран мира подписали Конвенцию о химическом оружии, где обязались прекратить его производство и уничтожить все запасы. Однако до сих пор в мире совершаются террористические атаки с применением запрещённых боевых отравляющих веществ.

Специализированная медицинская помощь

Полная санитарная обработка со сменой обмундирования (если не проводилось ранее). Антидотная терапия заключается в поддерживающей атропинизации и введении реактиваторов холинэстеразы. Атропин вводится в течение 3–7 сут и более в уменьшающихся дозах (при тяжелых отравлениях курсовые дозы 0,1% раствора атропина могут достигать 100–150 мл и более). Карбоксим вводится внутримышечно по 2 мл 15% раствора 3–4 раза в сутки (900–1200 мг) в течение первых 2–3 сут.

При выраженном делирии и судорожном синдроме — внутривенно 40–60 мл 20% раствора натрия оксибутирата, 2–4 мл 0,5% раствора диазепама, 20–30 мл 2% раствора тиопентала натрия и др. Миорелаксанты деполяризующего действия противопоказаны!

Удаление всосавшегося яда заключается во внутривенном введении растворов с последующим форсированием диуреза.

При выраженных нарушениях дыхания показана ИВЛ. При этом следует подчеркнуть, что восстановление самостоятельного дыхания происходит постепенно в течение нескольких дней. Немаловажным обстоятельством является необходимость постоянной санации трахеобронхиального дерева.

При значительных нарушениях сердечного ритма дополнительно используются противоаритмические средства, также могут быть применены электрокардиостимуляция и дефибрилляция. Электростимуляция показана в случаях полной поперечной блокады при не поддающейся консервативному лечению выраженной брадикардии или асистолии.

Для профилактики инфекционных осложнений вводятся антибиотики широкого спектра действия.

В состав лекарственной терапии обязательно включать препараты гастро- и гепатопротективного действия.

Озон (О3): что это? как образуется, как влияет на организм

О3 — бесцветный газ c резким запахом, плохо растворимый в воде, способный вместе с другими фотохимическими оксидантами и дисперсными частицами формировать смог. Тропосферный или наземный О3 является веществом, загрязняющим окружающий воздух, и отличается от стратосферного О3, находящегося на высотах свыше 10 км над поверхностью земли