化学武器究竟有多毒?
出品:科普中国
制作:中科院动物研究所 王攀
监制:中国科学院计算机网络信息中心

  要说化学武器的威力究竟有多大,总会让人不由自主地联想到还处在水深火热的叙利亚人民,自2011年叙利亚反政府事件至今,国家已千疮百孔,危机积重难返,民众颠沛流离。近来,叙利亚“化武传闻”再度被推上风口浪尖,使局势再度升温,引发国际社会高度关注。 

 

  大量儿童曾在化武袭击中遇难(来源网络) 

  我们知道,化学武器之所以如此令人关注,是因为它极强的杀伤力。素有“无声杀手”之称的化学武器,与“核武器”、“生物武器”(如细菌等)、“放射性武器”等被归入“大规模杀伤性武器”,其中化学武器又被称为“穷人的原子弹”。 

  常见的化学武器有神经毒气、芥子气、催泪瓦斯等,辣椒喷雾剂也可认为是一种小型化学武器。 

  其中最为臭名昭著的就是神经毒气,包括沙林毒气、梭曼毒气, VX毒气等,是无色无味的有机磷类小分子挥发性物质,主要作用于中枢神经系统,在很低的剂量下吸入就能够导致呼吸肌肉麻痹而致死,在1993年被“化学武器公约”组织列为一级管制药品 

  而芥子气为含硫的粘稠液体,在使用中被分散成雾状,能够灼伤皮肤和肺脏,产生大量水泡,并具有很强的致癌性。 

  那么,化学武器是如何作用的呢? 

  以神经毒气为例——神经毒气的作用靶点是乙酰胆碱酯酶。乙酰胆碱是神经系统中重要的神经递质,能够激活乙酰胆碱受体,该受体存在于神经肌肉接点中,所以乙酰胆碱是神经信号控制肌肉收缩的主要物质

 

  乙酰胆碱受体也存在于在自主神经系统中,所以乙酰胆碱可调控心跳、血压、汗液和唾液的分泌以及大小便排泄等。而乙酰胆碱酯酶是降解乙酰胆碱的主要酶类,避免其对神经系统的过度激活以及失去后续响应。 

  所以当沙林毒气抑制了乙酰胆碱酯酶后,乙酰胆碱无法被降解,从而过度激活神经系统,导致恶心呕吐、大小便失禁、大量流涕流泪,肌肉紧张麻痹,最终导致休克、惊厥和呼吸障碍。神经毒剂中毒的主要治疗手段是使用阿托品等乙酰胆碱受体拮抗剂,以拮抗抵消大量乙酰胆碱的作用;或者使用解磷定恢复乙酰胆碱酯酶的活性。 

  神经毒气因其毒性大,故而作用时间都非常短。 

  以沙林毒气为例,其在人类中的半数致死剂量为2微克每公斤体重(口服,约0.1毫克每人)或者每立方米空气中90微克(吸入)。其致死性比氰化物强80倍,比芥子气强30倍,比氯气强500倍。而VX毒气毒性更强,其通过皮肤接触的半数致死剂量为10毫克每人,或者每立方米空气中30微克(吸入),其致死时间为10分钟左右。 

 

  1995年东京地铁沙林毒剂事件(来源网络) 

  1995年的东京地铁的恐怖袭击中,沙林毒气被释放到地铁的空气中,造成了12人死亡,50多人受重伤,上千人中毒。而近期在马来西亚发生的朝鲜人被害事件中,暗杀者使用了VX毒气,导致了被害人快速的死亡。 

  既然神经毒气杀伤力如此之大,它又是如何被研发出来的? 

  事实上,在我们生活中,能够接触到神经毒气的机会非常小,但是其它有机磷类物质却很常见,比如敌敌畏、对硫磷等,均为有机磷类的农药。实际上神经毒气就是德国人在有机磷类农药的研发过程中发现的。这些高毒有机磷农药的中毒症状和神经毒气的中毒症状类似,由于其毒性较大,近年来已经被禁止生产、销售和使用。 

 

  图片来源网络 

  取而代之的是低毒的有机磷类农药或者是其它化学结构,如拟除虫菊酯类的具有较低毒性的农药。这些新型农药有些是根据自然界中抗虫植物中的有效成分开发的,对人类的毒性相对较小。 

  有机磷类物质还被广泛应用于工业中,可作为润滑剂、阻燃剂、稳定剂等,由于其添加量相对较小,对人类的毒性作用一般并不大。但在错误操作情况下这些物质会污染到加工食品中,造成偶发的群体中毒事件。 

  因此对于工业和农业生产中应用的化合物,应在使用中加强管理和检测,避免其对环境和人类产生毒副作用。科技的进步在给大家的生活带来方便的同时,需要我们警惕其可能的负面影响,文中的有机磷类物质就是典型的“双刃剑”的例子。 

    

  参考文献: 

  1. Abou-Donia MB, Siracuse B, Gupta N, Sobel Sokol A. Sarin (GB, O-isopropyl methylphosphonofluoridate) neurotoxicity: critical review. Crit Rev Toxicol. 2016, 46(10):845-875.  

  2. Takahashi N, Hashizume M. A systematic review of the influence of occupational organophosphate pesticides exposure on neurological impairment. BMJ Open. 2014, 4(6):e004798. 

  3. Eubanks LM, Dickerson TJ, Janda KD. Technological advancements for the detection of and protection against biological and chemical warfare agents. Chem Soc Rev. 2007, 36(3):458-70 

  4. Newmark J. Therapy for nerve agent poisoning. Arch Neurol. 2004, 61(5):649-52.  

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