Физико-химические и токсические свойства

ФОСФОРОРГАНИЧЕСКИЕ ОТРАВЛЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА

(ОВ НЕРВНО – ПАРАЛИТИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ)

Общая токсикологическая характеристика

Проблема изучения фосфорорганических отравляющих веществ (ФОВ) остается актуальной как для мирного, так и для военного времени. ФОВ являются частью широко распространенных в природе, промышленности, сельском хозяйстве, медицине и быту. Фосфорорганические ОВ являются в настоящее время самыми опасными веществами быстрого и смертельного действия в арсенале химического оружия армий стран НАТО. Вот почему на их изучение обращается особое внимание. Отравляющие вещества нервно-паралитического действия представляют собой по химической структуре эфиры фосфорной кислоты, в связи с чем их часто называют фосфорорганическими (ФОВ).

Первые фосфорорганические соединения были получены французским ученым Тенаром в 1846 г.. В ХIХ веке имелось два центра по исследованию фосфорорганических соединений: один центр в России (г. Казане), где работал А.Е.Арбузов, другой – в Германии, (г.Ростоке), под руководством Михаэлиса. В1905 г. А.Е.Арбузов открыл новый метод получения эфиров фосфорной кислоты, который назвали «перегруппировкой Арбузова». Однако на токсические свойства этих соединений было обращено внимание только в 1932 г., доцентом Берлинского университета Вилли Ланге и студенткой Гердой Крюгер в монографии «Об эфирах монофторфосфорных кислот». Впервые ФОВ появились в фашистской Германии в годы второй мировой войны. Синтез их был осуществлен в лабораториях «Фарбениндустри» Шрадером. В 1937 г. синтезирован табун, в 1938 г. - зарин и в 1944 г. - зоман. Был налажен массовый вы­пуск этих ОВ. В Англии в эти годы синтезирован диизопропилфторфосфат и введен на вооружение как штатное ОВ. В 50-х годах шведский химик Таммелин синтезировал высоко­токсичные аминотиоловые эфиры фосфоновых кислот, на основа­нии которых в США с 1955 г. на вооружении появились наиболее высоко токсичные ОВ под условным названием V-газы (ви-газы). На вооружении стран НАТО состоят зарин, зоман, V-газы и др.

Фосфорные соединения являются жизненно необходимыми для организма веществами, в частности аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) – одно из основных макроэргических соединений, обеспечивающих энергоресурсы организма. В то же время фосфорорганические эфиры являются высокотоксичными веществами нервно-паралитического действия. В настоящее время синтезировано около 12 тысяч фосфорорганических соединений (ФОС) типа эфиров различных фосфорсодержащих кислот. Многие из них нашли широкое применение в качестве инсектицидов для уничтожения насекомых-вредителей сельскохозяйственных культур и в системе санитарно-противоэпидемических станций; некоторые эфиры применяются в медицине в качестве лекарств, а ряд соединений состоят на вооружении как ОВ. Опасность массового поражения людей ФОС сохраняется до настоящего времени. Об этом свидетельствует трагедия, произошедшая в марте 1995 г. В Токийском метро, где практически на месте погибло 10 человек, 2 пораженных умерло в госпитале, а еще более 5 тысяч получили поражения различной степени тяжести.

Особая опасность ФОВ объясняется следующими характерными свойствами этих соединений: 1) они являются наиболее токсичными среди всех ОВ; 2) могут проникать в организм всеми возможными путями, в том числе через кожу, что затрудняет защиту от них; 3) многие из них не имеют цвета и запаха, практически трудно обнаруживаются органами чувств (их можно обнаружить только химическими реакциями) и момент поражения может проходить незаметно; 4) обладают значительной стойкостью на местности; 5) могут вызывать так называемую молниеносную форму поражения, когда смерть наступает в первые 10 - 15 мин на поле боя до получения необходимой медицинской помощи. Эти обстоятельства приводят к выводу, что ФОВ могут вызывать массовые потери войск и населения с высокой смертностью пораженных.

Физико-химические и токсические свойства

Все ФОВ являются эфирами фосфорной кислоты. По химическому строению ФОВ подразделяются на следующие группы:

Ø эфиры тиофосфорной кислоты – метафос, метилэтилтиофос, трихлорметафос;

Ø эфиры дитиофосфорной кислоты – карбофос, фосфамид, фозалон.;

Ø амиды пирофосфорной кислоты – октаэтиламид и др.;

Ø эфиры фосфорной кислоты – хлорофос, дихлордивенилфосфон.

ФОВ представляет собой либо твердые кристаллические вещества, либо прозрачные или желтовато-коричневые, часто маслянистые жидкости. Большинство ФОВ обладают высокой летучестью, тяжелее воды, хорошо растворимы в органических соединениях (ацетон, хлороформ) и хуже растворимы в воде. Благодаря хорошей жирорастворимости и растворимости в воде ФОВ легко проникают через неповрежденную кожу, различные биологические мембраны, гематоэнцефалический барьер. Важным свойством ФОВ является их стойкость и способность длительное время (до нескольких месяцев) сохраняться в почвах, растениях и животных тканях.

Наиболее важными представителями ФОВ являются зарин, зоман и ОВ типа V-газы (Ви-Икс газы).

Зарин - изопропиловый эфир метилфторфосфоновой кислоты (шифр в армии США - GB). Химически чистый зарин – бесцветная летучая жидкость не имеющая запах (очень слабый фруктовый запах). Зарин гигроскопичен, с водой смешивается во всех отношениях, хорошо растворяется в органических растворителях (бензин, дихлорэтан, дизельное топливо, спирт, эфир и др.), впитывается в окрашенные и пористые поверхности, немного тяжелее воды, удельный вес 1,005 при температуре 20 °С.

Температура кипения химически чистого зарина 151,3^оC, температура затвердевания минус 56 ^оС. При нагревании до температуры кипения зарин разлагается. Максимальная концентрация паров зарина при температуре 20°С - 11,З г/м³. Вследствие значительной летучести максимальная концентрация его паров даже при температуре минус 10 °C может быть более чем в 10 раз выше смертельной при экспозиции 1 мин.

В воде зарин гидролизуется медленно (за 6 ч на 50%), гидролиз значительно ускоряется в присутствии щелочей. Зарин может окисляться до фосфорной кислоты перекисью водорода или соединениями содержащими активный хлор. При благоприятных метеорологических условиях зарин сохраняется летом на местности в жидком виде до 4 - 5 ч, а его пары еще могут быть эффективными через 20 ч. В зимних условиях зарин устойчив на местности до 2 суток.

Отравление зарином происходит при вдыхании паров и аэрозолей, поступлении яда в жидком и парообразном состоянии через кожу и конъюнктиву глаз, в жидком состоянии - через слизистую желудочно-кишечного тракта. Зарин предназначается главным образом для заражения воздуха. При этом способе применения происходит и некоторое заражение местности, вооружения и снаряжения.

При воздействии зарина через органы дыхания LCt₅₀ составляет 0,1 мг•мин/л, IСt₅₀ - 0,055 мг•мин/л; при попадании на кожу LD₅₀ составляет 25 мг на 1 кг массы тела человека (30 - 40 капель). Смертельная доза зарина при попадании в желудочно-кишечный тракт составляет 0,14 мг на 1кг массы тела человека.

Для дегазации предметов, зараженных зарином, применяются 5% растворы едких щелочей, 25% раствор аммиака, или аммиачно-щелочной раствор № 2-ащ и др.

Зоман - пинаколиловый эфир метилфторфосфоновой кислоты (шифр в армии США - GD). Химически чистый зоман - бесцветная жидкость, промышленный продукт окрашен в желто-коричневый цвет, имеет слабый ароматный запах, напоминающий камфару. Растворимость зомана в воде мала – менее 1,5%; зоман хорошо растворяется в органических растворителях, впитывается в лакокрасочные покрытия. Пористые материалы поглощают зоман лучше, чем зарин. Зоман немного тяжелее воды (относительная плотность при температуре 20°С - 1,013). Температура кипения. химически чистого зомана около 200 ^оC, температура затвердевания минус 80 °С. Максимальная концентрация паров зомана в воздухе при температуре 20 °С - 3 г/м³. Пары зомана в 6 раз тяжелее воздуха. Зоман, в отличие от зарина, обладает меньшей, но вполне достаточной для создания в полевых условиях поражающих концентраций, летучестью. Зоман в 2 раза более стоек, чем зарин, и поэтому пригоден для заражения местности (стойкость зомана на местности в летних условиях при заражении в капельно-жидком состоянии около суток и более).

Основными путями проникновения зомана, в организм являются органы дыхания, конъюнктива глаз и кожные покровы. Возможно заражение зоманом через желудочно-кишечный тракт. Зоман примерно в 2 раза более токсичен, чем зарин. При воздействии зомана через органы дыхания LCt₅₀ = 0,05 мг• мин/л, ICt₅₀ = 0,025 мг•мин/л; при накожной аппликации зомана LD₅₀ = 2 мг на 1 кг массы тела человека (1-2 капли). При проникновении через ЖКТ дозы зомана 0,02 - 0,04 мг на 1 кг массы тела человека - смертельны. Химические свойства близки к свойствам зарина (реакции по Р-F связи), в воде зоман гидролизуется медленно, гидролиз его ускоряется в присутствии щелочей. Зоманможет также дегазироваться перекисью водорода и препаратами, содержащими активный хлор.

Отравляющие вещества типа V-газы (Ви-Икс газы), представляют собой фосфорилтиохолины, фосфорилхолины производные тиохолина (шифр в армии США – Vx). Отравляющие вещества V-газы представляют собой маслянистые жидкости несколько тяжелее воды с температурой кипения около 300°С, не обладают запахом, хорошо растворяются в жирах, липидах, органических растворителях. Температура плавления V -газов -50°С. В воде они растворяются до 5%, однако растворимость их в воде достаточна для длительного заражения водоемов. Стойкость на местности летом от несколько часов до несколькольких недель, зимой – от 1 до 16 недель. На местности образуют стойкий быстродействующий очаг.

Хотя летучесть V-газов невелика, они могут вместе с пылью попадать в приземный слой атмосферы. Пропитанная этими ОВ пыль способна вызывать поражения при попадании на конъюнктиву глаз, в органы дыхания и на открытые участки кожи. Наиболее вероятными путями проникновения V-газов в организм человека являются органы дыхания, кожные покровы и желудочно-кишечный тракт. По токсичности ОВ типа Vx превосходят зарин при действии через органы дыхания в 3-10 раз (LCt₅₀ =0,025 мг•мин/л; IСt ₅₀=0,003 мг•мин/л), а при попадании через кожу - в 200-250 раз (LD ₅₀ = 0,1 мг на 1 кг массы тела человека). Основным боевым состоянием для V-газов являются капли или крупнодисперсные аэрозоли.

Даже в сильнощелочной среде гидролиз V-газы идет очень медленно (в 80—600 раз медленнее, чем зарина). Для их дегазации используются сильные окислители (хлорирующие и окисляющие агенты).

Фосфорорганические инсектициды широко применяются в сельском хозяйстве и дезстанциях для уничтожения насекомых и вредителей: дихлофос (аэрозоль), хлорофос, карбофос, тиофос и т.д. При неправильном обращении с ними могут быть тяжелые и смертельные отравления, по клинике мало отличающиеся от поражений ФОВ.

 

Токсичность ФОВ

 

Название ОВ	Концентрация при ингаляционном поражении, мг/л воздуха, экспозиция 1 мин	LD50 при попадании в капельном виде
абсолютно смертельная (CL100)	условно смер­тельная (CL50)	средневыводящая (1C50)	вызывающая миоз	на кожу, мг/кг	на обмун­дирование, мг/кг
V-газы	0,007	0,001			0,05-0,1	4-5
Зоман	0,075	0,05	0,025	0,0001	0,7
Зарин	0,1	0,07	0,055	0,002

 

При длительных экспозициях ФОВ могут вызывать тяжелые поражения в концентрациях 0,0001-0,001 мг/л воздуха. Напри­мер, зарин в концентрации 0,001 мг/л при экспозиции 15 мин мо­жет вызвать тяжелое поражение. Для создания смертельных концентраций в атмосфере, по данным зарубежных специалистов, достаточно заражать территорию с плотностью заражения 0,1-0.2 г на 1 м² поверхности. При попадании на кожу V-газы в дозе 5-10 мг (то есть мельчайшей капельки в 10 раз меньше капли воды) могут вызвать тяжелое поражение человека.

 

123Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: