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化学战剂

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化学战剂系指用于战争目的、具有剧烈毒性、能大规模地毒害或杀伤敌方人畜和植物的各种化学物质。目前所指的化学战剂主要是军用毒剂，简称毒剂。

化学战剂是构成化学武器的基本要素。化学战剂应具备毒性强、作用快、毒效持久、施放后易造成杀伤浓度或战斗密度等条件。因此，实际上作为CWA的毒物是不多的。

基本信息

中文名； 化学战剂

解释； 构成化学武器的基本要素

分类； 神经性毒剂、糜烂性毒剂等

条件； 施放后易造成杀伤浓度或战斗密度

应用； 化学战争

举例； 芥子气

简介

化学战剂(chemical warfare agents, CWAs)是构成化学武器的基本要素，一般应具备下列特点:毒性强、作用快、毒效持久、杀伤途径多、杀伤范围广、不易发现、防护和救治困难、容易生产、性质稳定、便于贮存，是制造素有"穷国原子弹"之称化学武器基本原料，属大规模杀伤性武器。价格低廉的神经性毒剂(一种典型的化学战剂)是最大的威胁。

分类方法

根据CWA的性质、作用原现及战术目的，化学战剂可按不同方法进行分类。如按战术用途分类可分致死性毒剂、致伤性毒剂、失能性毒剂、扰乱性毒剂和牵制性毒剂;按作用快慢可分速效性毒剂和非速效性毒剂。以下主要介绍临床(或毒理作用)分类和持久性分类。

按临床或毒现作用分类

(一)神经性毒剂(nerve agents)

这是现今毒性最强的一类化学战剂。人员中毒后迅速出现一系列神经系统症状而得名。主要代表有沙林、塔崩、梭曼和VX，它们都是有机磷酸酯类化合物;因含磷，又称含磷毒剂。

(二)糜烂性毒剂(blister agents)

又称起疱剂(vesicants)，能引起皮肤、眼、呼吸道等局部损伤;吸收后出现不同程度的全身反应。主要代表有芥子气，氮芥和路易氏剂。

(三)全身中毒性毒剂(systemic agents)

主要代表有氢氰酸、氯化氰。经呼吸道吸入后与细胞色素氧化酶结合，破坏细胞呼吸功能，导致组织缺氧。高浓度吸入可导致呼吸中枢麻痹，死亡极快。

(四)窒息性毒剂(choking gases ,asphyxiants)

又称肺刺激剂(lung irritants)。主要损伤呼吸系统，引起急性中毒性肺水肿，导致缺氧和窒息。如光气、双光气以及氯气、氯化苦等。

(五)失能性毒剂(incapacitating agents ,incapacitants)

这类毒剂种类繁多。美军装备的主要是毕兹(BZ)。它可以引起思维、情感和运动机能障碍，使人员暂时丧失战斗能力。

(六)刺激剂(irritants)

这类毒剂对眼和上呼吸道有强烈的刺激作用。引起眼痛、流泪、喷嚏和胸痛等。主要代表有苯氯乙酮、亚当氏剂、CS和CR。外军常用来骚扰对方军事行动，并用作"抗暴"剂，目前仍有装备。我军不列为化学战剂。

外军装备的主要化学战剂

折叠按持久性(维持有效作用时间)分类 (一)暂时性毒剂(non-persistent agents)

施放后呈蒸气或气溶胶，造成空气染毒，人员接触中毒，有效杀伤时间短(<60min)。使用的毒剂多为沸点低、易挥发的液态毒剂，如氢氰酸、光气、沙林等;常温时为固体、施放后呈烟状的毒剂，如失能剂BZ、刺激剂CS、苯氯乙酮等亦可用作暂时性毒剂。前者多用于迅速杀伤对方有生力量而不妨碍随后占领该地区，故敌人多在进攻时使用。后者用于扰乱或疲惫对方，降低或使对方失去战斗力。

(二)持久性毒剂(persistent agents)

施放后呈液滴状或微粉状，地面染毒，人员接触中毒，有效杀伤时间长(>60min)。使用的毒剂多为沸点高，不易挥发的液体毒剂如芥子气、VX和以微粉状施放的固体毒剂(刺激剂)。因其在地区造成长时间染毒，人员不宜立即进入该地区，故敌人多在防御或退却时使用。以图阻碍、迟滞或牵制对方军事行动。

微粉状毒剂施放后沉落于地面，人员或车辆通过或风速较大时再度飞杨，故可造成较长时期的地面和空气染毒。

(三)半持久性毒剂(semi-persistent agents)

有效杀伤时间介于前两者之间，能保持数十分钟至数小时，如梭曼、塔崩、双光气等。外军一直很重视所谓中等挥发度毒剂(intermediate volatility agents，IVA)的研究，意欲使此类毒剂能经呼吸道和皮肤双途径吸收，发挥其致伤作用。

毒剂的持久性是相对的。它与毒性的理化性质、施放方法、战斗状态、目标区的地形和气象条件等因素有关。通常作为暂时性毒剂使用的CS，若以微粉状态布洒于地面可长期发挥毒性作用;通常作为持久性毒剂使用的芥子气如施放呈雾状，则为暂时性毒剂。

主要危害

光气是无色或略带黄色气体(工业品通常为已液化的淡黄色液体)，当浓缩时，具有强烈刺激性气味或窒息性气味。光气的危害，毒理学简介人吸入LCLo: 50ppm/5M;男性LCLo: 360mg/m/30M。人吸入5ppm/30M。属高毒类。为窒息性毒气。毒性比氯气大10倍。大鼠吸入20分钟的LC50为100mg/m。较低浓度时无明显的局部刺激作用，经一段时间后出现肺泡-毛细血管膜的损害，而导致肺水肿。较高浓度时可因刺激作用而引起支气管痉挛, 导致窒息。人的嗅觉阈为0.4~4mg/m。8mg/m对眼和鼻有轻度刺激作用。

常见战剂

以上为外军装备的主要化学战剂，其中又以神经性毒剂和芥子气为主体。为了增强毒剂毒性和改进其使用性能，有些国家还研究了毒剂的混合使用、胶粘化和微包胶等技术。同时，外军也并未停止新毒剂的研究，其中包括:

1.新失能剂EA3834:属取代羟乙酸类化合物，化学结构为苯基异丙基羟乙酸-N-甲基-4-哌啶酯，淡黄色粘稠液体，沸点303℃，难溶于水。与添加剂EA4923(环庚三烯类化合物)配伍使用，可经皮肤和呼吸道双途径吸收，失能作用稍大于BZ。对人的ICt50为73mg·min/m。

2.有机氟化物:国外透露前苏联装备了一种能穿透防毒面具的毒剂--全氟异丁烯(perfluoroisobutene，PFIB)，结构式为(CF3)2C=CF2，是一种伤肺性毒剂。毒性强、作用快。空气中含ppm级的浓度，吸入后1h内即可出现头痛、咳嗽、胸痛、呼吸困难和高热。6~8小时症状加剧，8~24小时死于肺水肿。

另一氟化物六氟二甲基二硫(CF3SSCF3)，由相对无毒的硫代三氟一氯甲烷(CF3SCI)遇活性碳后生成。与PFIB类似，也能穿透防毒面具。美、英等国家也积极从事有机氟化物的研制工作。如美军研制的有(CF3)2C=CFCN。

3.毒素战剂和基因武器

由此可见，化学战剂不会停留在原有阶段，新的化学战剂还会不断产生。当今工艺技术的进步与发展能提供以前办不到的大量生产毒素的方法，从而获得有军事意义的产量。如蓖麻毒素(ricin)、肉毒杆菌毒素A(botulinum toxin A)、葡萄球菌肠毒B(staphylococcus enterotoxin B)、石房蛤毒素(saxitoxin)等。一些生理性肽也有极大可能发展成为生化战剂。至于小时肽毒素的合成也有了重大的变化，自动化的氨基酸偶合形成的技术已被发展。此外比母体分子强千百倍的生物调节肽类似物能被制造出来，使这些分子成为影响生命过程最强的化学物质。因此，着眼未来，建立新的医学防护体系实属必要。

化学战剂防护研究进展

折叠神经性化学战剂防护材料研究的进展 为了人们安全的需求，各种形式的神经性化学战剂防护材料(以下简称材料)不断涌现;按照防护机理可以将其分为两大类:非化学反应型材料与化学反应型材料。

1非化学反应型材料

1.1 隔绝型材料

隔绝型材料原理是将受污染空气或毒剂液滴与人体皮肤空气隔绝，以达到防毒的目的。这种材料的防护性能很好，但是笨重、不透气并且需要配备重量重、体积庞大、价格昂贵的微气候调温装置。国内隔绝型防护材料透气性仍很有限。隔绝式防护材料由于其独特的防护原理，可供接触高浓度有毒物质的人员使用，如专业防化部队，只能在生化威胁的污染较严重的地方短期使用。

1.2 非隔绝型材料

由于隔绝型材料存在不足，人们开始研究非隔绝型材料透气式的防护材料。吸附型防护材料，通过微孔物质，如:活性炭碳纤维，强吸附作用，对毒气、毒液进行物理吸附，避免其与人体接触或进入人体内，从而达到防护目的。

目前，世界上非隔绝型防护材料内层材料主要有以下几种:含碳织造布，含碳绒布、含碳泡沫塑料复合织物、球形活性炭复合织物以及活性炭纤维复合织物。活性炭是最常用的吸附剂，活性炭吸附型防护材料的防护能力受多种因素的影响，其中毒剂的种类和性质对活性炭的吸附能力影响较大。毒剂分子越大，其蒸气越易被活性炭吸附;反之，则不易被吸附，如活性炭对氢氰酸和氯化氰等气体的吸附能力差。

化学反应型材料

理想的材料能将吸附的神经性化学战剂在染毒位直接原位降解并且具备以下特性:对有毒物质有很好的物理阻隔性能、持久的使用性能、再生性能、又具有透气性、具有良好的舒适性能等特性。按照材料的基本类型可分为金属氧化物，金属离子，生物酶，聚合物材料类。

1)金属氧化物

以硫酸锌与硫代乙酰胺为原料进行水解，得到ZnS纳米材料，然后在氧气氛围中灼烧，经过淬火后，成ZnO纳米材料。研究发现，在一定条件下，有50%芥子气(HD)发生了降解。在400℃灼烧并淬火得到的Zn O纳米材料，粒径尺寸最小，其表面最大，对芥子气(HD)的防护效果优于更高温度下得到的ZnO纳米材料。

Tang等进行了CaO，MgO，SiO2，Al2O3等氧化物降解HD的研究，其降解产物以GC-FPD，GC–MS，NMR与UV–vis为手段，进行了检测;发现氧化物酸碱活性点，有降解HD的作用并且降解的活性和降解产物的分布随着酸碱活性点的密度与氧化物(氧吸附的水分子)有关。

2)聚合物类

反应型聚合物材料(可反应型高分子)主要指高聚物上链接具有消毒能力的活性基团(主要是胺类)。

1)聚合物-织物复合材料

Cowsar等报道织物经过氯酰胺处理，可以诱导有机膦类神经性毒剂发生降解，如GB，VX，但是氯酰胺会慢慢的失去活性，需要重新进行处理。支链化的聚乙烯亚胺，涂覆在织物上面，发现具有降解GD的活性，并且在有涂覆支链化的聚乙烯亚胺、无涂覆支链化的聚乙烯亚胺与织物三种情况下进行了对比，结果发现，有涂覆支链化的聚乙烯亚胺透气性很差，伯胺与仲胺在解毒过程中提供了反应中心，并且提出可以加入人造橡胶、聚丙烯腈、腈纶纤维、聚胺酯橡胶、胶乳橡胶、聚氯乙烯以提高柔韧性，对于吸附材料可以加入活性炭、聚亚胺酯或者将二者进行混合以提高阻碍毒剂进攻的能力。

2)聚合物-聚合物复合材料

Colin Willis等研究小组研究了聚乙烯亚胺与聚乙烯醇共聚物防护GD与HD，在共聚物中的制备过程中，首先加聚合聚乙烯醇(固体颗粒状)，然后再加入聚乙烯胺(粘稠的液体)，二者进行共聚，形成白色聚合物。聚乙烯亚胺与聚乙烯醇，均用于食品包装工业这一点说明聚乙烯亚胺与聚乙烯醇均无毒性，不会引入有毒物质;聚乙烯亚胺与聚乙烯醇共聚的原因之一就是聚乙烯醇及其衍生物即便是在环境湿度比较低的情况下，仍然具有好的透气性能，具有反应活性的基团是具有亲核活性的胺基，并预测了聚乙烯胺与毒剂的反应机理。

重要启示

(1)虽处和平年代，但神经性化学战剂威胁依然存在，研究神经性化学战剂防护材料，其重要性不言而喻。

(2)非化学反应型防护材料虽比较成熟，但存在不透气、笨重、且需要配备重量重、体积庞大、二次污染等等缺点，研究新型神经性防护化学战剂材料显示出其迫切性与必要性。

(3)化学反应型材料，一般具有发生化学反应的官能团或者原子团，可以与化学战剂发生化学反应，将其原位降解，降解为毒性或者毒性很低的物质，达到彻底防护目的一种材料，虽处于研究阶段，良好的实用性能、再生性能，而它由于具有选择性渗透、透气、质轻、原位降解化学战剂无二次污染，如聚乙烯亚胺这一类材料，同时也具有重要的科学价值，更为重要的是有望可制作军事防护服等优点，有望代表未来防护神经性化学战剂材料发展的方向。