Зари́н — изопропиловый эфир метилфторфосфоновой кислоты, жидкость без цвета и запаха; смешивается во всех отношениях с водой и органическими растворителями.
Содержание
История
Открытие
Зарин был открыт в 1938 году в Вуппертале-Элберфельд в Рурской долине Германии двумя немецкими учёными, пытавшимися получить более мощные пестициды. Зарин является третьим по токсичности после зомана и циклозарина из четырёх ядовитых веществ G-серии, созданных в Германии. G-серия — первое и самое старое семейство БОВ нервно-паралитического действия: GA (табун), GB (зарин), GD (зоман) и GF (циклозарин). Зарин, открытие которого произошло вслед за табуном, назвали в честь его исследователей: Schrader, Ambros, Rüdiger и Van der LINde.
Вторая мировая война
К концу Второй мировой войны было построено несколько экспериментальных заводов, а также строилась фабрика для производства данного отравляющего вещества в промышленных масштабах (строительство не было завершено). Общее количество зарина, произведенного в Германии, оценивается в пределах от 500 кг до 10 тонн.
Работы по получению табуна, зарина, зомана во время Второй мировой войны также проводились в США и Великобритании.
После Второй мировой войны
В первую половину 1950-х годов НАТО принял зарин на вооружение. СССР и США в это время производили зарин в военных целях.
В 1953 году 20-летний Рональд Мэддисон, инженер Военно-воздушных сил Великобритании из Консетта, графство Дарем, умер при испытании зарина на человеке в научно-технической лаборатории Портон Даун в Уилтшире. Мэддисону было сказано, что он участвует в эксперименте по лечению насморка. В течение десяти дней после его смерти следствие велось в тайне, после чего был вынесен вердикт «несчастный случай». В 2004 году следствие было возобновлено, и после 64-дневного слушания суд постановил, что Мэддисон был незаконно убит «воздействием нервно-паралитического яда в негуманном эксперименте».
Регулярное производство зарина в США было прекращено в 1956 году, а существующие запасы ядовитого вещества подверглись передистилляции, которая продолжалась до 1970 года.
В 1978 году Майкл Тоунли под присягой в чилийском суде дал показания, что зарин производился учёным-химиком Эухенио Берриосом под руководством тайной полиции DINA диктатора Чили Аугусто Пиночета. Тело Берриоса, застреленного в голову, было обнаружено в 1995 году закопанным на пляже в Уругвае. Тоунли также рассказал, что зарин использовался для убийства действительного хранителя государственного архива Ренато Леона Сентено и капрала армии Мануэля Лейтона.
16—17 марта 1988 года авиация Ирака подвергла город Халабджа на территории Иракского Курдистана газовой атаке с использованием различных отравляющих веществ: иприта, зарина, табуна, газа VX. Число жертв, принадлежавших почти исключительно к мирному населению, составило, по разным оценкам, от нескольких сотен до 7 тыс. человек; обыкновенно приводится цифра в 5 тыс. погибших и 20 тыс. пострадавших. Среди погибших было много детей, так как газ стелился по земле.
В 1993 году в Париже 162 государствами — участниками ООН подписана Конвенция о химическом оружии, запрещающая производство и накопление многих химических средств, в том числе — зарина. Конвенция вступила в силу 29 апреля 1997 года, и призвала к полному уничтожению всех запасов указанных химических средств к апрелю 2007 года.
Синтез и химические свойства
Синтез зарина проводят этерификацией изопропилового спирта дихлорангидридом метилфосфоновой кислоты, при этом в качестве источника фтора могут быть использованы как фториды щелочных металлов:
так и дифторангидрид метилфосфоновой кислоты:
При комнатной температуре зарин — бесцветная жидкость, имеющая слабо выраженный запах цветущих яблонь. Смешивается с водой и органическими растворителями во всех отношениях. Относительно высокое давление его пара приводит к тому, что он быстро испаряется (приблизительно в 36 раз быстрее чем табун — другое БОВ нервно-паралитического действия). В газообразном состоянии зарин также бесцветен и не имеет запаха.
Зарин, будучи фторангидридом, реагирует с нуклеофилами, замещающими фтор. Медленно гидролизуется водой, легко реагирует с водными растворами щелочей, аммиака и аминов (эти реакции могут использоваться для дегазации). Обычно для дезактивации зарина используется 18-процентный водный раствор гидроксида натрия. Феноляты и алкоголяты дегазируют зарин очень легко (даже в сухом состоянии).
Термически устойчив до 100 °C, термическое разложение ускоряется в присутствии кислот.
Стойкость
Зарин относится к группе нестойких ОВ. В капельно-жидком виде стойкость зарина может составлять: летом — несколько часов, зимой — несколько суток. Срок жизни может быть сильно сокращён при наличии примесей в используемых для синтеза зарина реагентах.
Бинарный зарин
Продление срока жизни зарина
Согласно данным ЦРУ, в Ираке пытались преодолеть проблему малого срока жизни зарина тремя способами:
Обнаружение
В присутствии перекиси водорода зарин даёт перекисный анион, способный окислять многие ароматические амины в окрашенные диазосоединения.
Физиологическое действие
Зарин — отравляющее вещество, обладающее нервно-паралитическим действием. Вызывает поражение при любом виде воздействия, особенно быстро — при ингаляции. Первые признаки поражения (миоз и затруднение дыхания) появляются при концентрации зарина в воздухе 0,0005 мг/л (через 2 минуты). Среднесмертельная концентрация при действии через органы дыхания в течение 1 минуты — 0,075 мг/л, при действии через кожу — 0,12 мг/л. Полулетальная доза (при которой погибает 50 % особей) при попадании на открытую кожу — 24 мг/кг веса. Полулетальная доза при пероральном (через рот) введении — 0,14 мг/кг веса.
Механизм действия
Как и в случае с другими БОВ нервно-паралитического действия, объектом поражения зарина является нервная система организма.
При стимуляции двигательных и вегетативных нейронов происходит выброс медиатора ацетилхолина в межсинаптическое пространство синапса, благодаря чему производится передача импульса к мышце или органу. В физиологически здоровом организме после передачи импульса ацетилхолин утилизируется ферментом ацетилхолинестеразой (АХЭ), в результате чего передача импульса прекращается.
Зарин необратимо ингибирует фермент ацетилхолинэстеразу путём формирования ковалентного соединения с тем участком фермента, где ацетилхолин подвергается гидролизу. В результате содержание ацетилхолина в межсинаптическом пространстве постоянно растёт, и импульсы непрерывно передаются, поддерживая все иннервируемые вегетативными и двигательными нервами органы в активном состоянии (состоянии секреции, либо напряжения) вплоть до их полного истощения.
Клиническая картина
Первые признаки воздействия зарина (и других БОВ нервно-паралитического действия) на человека — выделения из носа, заложенность в груди и сужение зрачков. Вскоре после этого у жертвы затрудняется дыхание, появляется тошнота и усиленное слюноотделение. Затем жертва полностью теряет контроль над функциями организма, её рвёт, происходит непроизвольное мочеиспускание и дефекация. Эта фаза сопровождается конвульсиями. В конечном счёте жертва впадает в коматозное состояние и задыхается в приступе судорожных спазмов с последующей остановкой сердца.
Кратко- и долгосрочные симптомы, испытываемые жертвой, включают в себя:
Локализация воздействия
Признаки и симптомы
Местное действие
Мускариночувствительные системы
Зрачки
Миоз, выраженный, обычно максимальный (точечный), иногда неодинаковый
Цилиарное тело
Головная боль в лобной части; боль в глазах при фокусировке; незначительное помутнение зрения; иногда тошнота и рвота
Конъюнктива
Гиперемия
Бронхиальное дерево
Стеснение в груди, иногда с продолжительной одышкой, свидетельствующей о бронхоспазме или усилении бронхиальной секреции; кашель
Потовые железы
Потоотделение в месте контакта с жидким ОВ
Никотиночувствительные системы
Поперечнополосатые мышцы
Фасцикуляция в месте воздействия жидкости
Резорбтивное действие
Мускариночувствительные системы
Бронхиальное дерево
Стеснение в груди, иногда с продолжительной одышкой, свидетельствующей о бронхоспазме или усилении секреции; одышка, слабые боли в груди; усиление бронхиальной секреции; кашель; отёк лёгких; цианоз
Желудочно-кишечный тракт
Анорексия; тошнота; рвота; спастические боли в животе; ощущение тяжести в надчревной и загрудинной областях с изжогой и отрыжкой; диарея; тенезм; непроизвольная дефекация
Потовые железы
Усиленное потоотделение
Слюнные железы
Усиленное слюноотделение
Слёзные железы
Усиленное слезотечение
Сердце
Слабо выраженная брадикардия
Зрачки
Слабый миоз, иногда неодинаковый; позднее — более выраженный миоз
Ресничное тело
Помутнение зрения
Мочевой пузырь
Частота позывов к мочеиспусканию; непроизвольное мочеиспускание
Никотиночувствительные системы
Поперечнополосатые мышцы
Быстрая утомляемость; лёгкая слабость; мышечное подёргивание; фасцикуляция; судороги; общая слабость, в том числе дыхательной мускулатуры, одышка и цианоз
Ганглии симпатической нервной системы
Бледность; периодическое повышение давления
Центральная нервная система
Головокружение; напряжённое состояние; тревога, нервное возбуждение; беспокойство; эмоциональная лабильность; чрезмерная сонливость; бессонница; ночные кошмары; головная боль; тремор; апатия; абстиненция и депрессия; всплески медленных волн при повышенном напряжении во время ЭЭГ, особенно при гипервентиляции; дремота; трудности концентрации; анамнестическая реакция; спутанность сознания; невнятная речь; атаксия; общая слабость; конвульсии; депрессия респираторных и циркуляторных центров с одышкой, цианозом и падением кровяного давления.
Профилактика
Профилактика основана на назначении обратимого антихолинэстеразного агента. Пиридостигмин, предлагается в дозах 30 мг 3 раза в день для ингибирования приблизительно 30 % холинэстеразы крови. В случае тяжелого отравления эти 30 % защищённой холинэстеразы спонтанно реактивируются, и, если такой же феномен произойдет в холинергических синапсах, пострадавший выздоровеет. (Повторное ингибирование фермента может произойти в том случае, если отравляющее вещество остается в организме и имеется в наличии для связывания с холинэстеразами после того, как пиридостигмин будет выведен.)
Лечение
Лечение человека, поражённого зарином, необходимо начать сразу же после постановки диагноза. Незамедлительные действия включают срочную изоляцию жертвы от поражающего агента (заражённая местность, заражённый воздух, одежда и пр.), а также от всех возможных раздражителей (например, яркий свет), обработку всей поверхности тела слабым раствором щёлочи, либо табельным средством химической защиты. В случае попадания отравляющего вещества в желудочно-кишечный тракт — промывание желудка большим количеством слегка подщелоченой воды. Одновременно с вышеуказанными действиями необходимо срочное применение следующих антидотов:
В дальнейшем производится патогенетическое и симптоматическое лечение в зависимости от преобладающих у данной жертвы симптомов поражения.
Зари́н — изопропиловый эфир метилфторфосфоновой кислоты, жидкость без цвета и запаха; смешивается во всех отношениях с водой и органическими растворителями.
Содержание
История
Открытие
Зарин был открыт в 1938 году в Вуппертале-Эльберфельд в Рурской долине Германии двумя немецкими учёными, пытавшимися получить более мощные пестициды. Зарин является третьим по токсичности после зомана и циклозарина из четырёх ядовитых веществ G-серии, созданных в Германии. G-серия — первое и самое старое семейство БОВ нервно-паралитического действия: GA (табун), GB (зарин), GD (зоман) и GF (циклозарин). Зарин, открытие которого произошло вслед за табуном, назвали в честь его исследователей: Schrader, Ambros, Rüdiger и Van der LINde.
Вторая мировая война
К концу Второй мировой войны было построено несколько экспериментальных заводов, а также строилась фабрика для производства данного отравляющего вещества в промышленных масштабах (строительство не было завершено). Общее количество зарина, произведенного в Германии, оценивается в пределах от 500 кг до 10 тонн.
Работы по получению табуна, зарина, зомана во время Второй мировой войны также проводились в США и Великобритании.
После Второй мировой войны
В первую половину 1950-х годов НАТО принял зарин на вооружение. СССР и США в это время производили зарин в военных целях.
В 1953 году 20-летний Рональд Мэддисон, инженер Военно-воздушных сил Великобритании из Консетта, графство Дарем, умер при испытании зарина на человеке в научно-технической лаборатории Портон Даун в Уилтшире. Мэддисону было сказано, что он участвует в эксперименте по лечению насморка. В течение десяти дней после его смерти следствие велось в тайне, после чего был вынесен вердикт «несчастный случай». В 2004 году следствие было возобновлено, и после 64-дневного слушания суд постановил, что Мэддисон был незаконно убит «воздействием нервно-паралитического яда в негуманном эксперименте».
Регулярное производство зарина в США было прекращено в 1956 году, а существующие запасы ядовитого вещества подверглись передистилляции, которая продолжалась до 1970 года.
В 1978 году Майкл Тоунли под присягой в чилийском суде дал показания, что зарин производился учёным-химиком Эухенио Берриосом под руководством тайной полиции DINA диктатора Чили Аугусто Пиночета. Тело Берриоса, застреленного в голову, было обнаружено в 1995 году закопанным на пляже в Уругвае. Тоунли также рассказал, что зарин использовался для убийства действительного хранителя государственного архива Ренато Леона Сентено и капрала армии Мануэля Лейтона.
16—17 марта 1988 года авиация Ирака подвергла город Халабджа на территории Иракского Курдистана газовой атаке с использованием различных отравляющих веществ: иприта, зарина, табуна, газа VX. Число жертв, принадлежавших почти исключительно к мирному населению, составило, по разным оценкам, от нескольких сотен до 7000 человек; обыкновенно приводится число в 5000 погибших и 20000 пострадавших. Среди погибших было много детей, так как газ стелился по земле.
В 1993 году в Париже 162 государствами — участниками ООН подписана Конвенция о химическом оружии, запрещающая производство и накопление многих химических средств, в том числе — зарина. Конвенция вступила в силу 29 апреля 1997 года, и призвала к полному уничтожению всех запасов указанных химических средств к апрелю 2007 года.
Синтез и химические свойства
Синтез зарина проводят этерификацией изопропилового спирта дихлорангидридом метилфосфоновой кислоты, при этом в качестве источника фтора могут быть использованы как фториды щелочных металлов:
так и дифторангидрид метилфосфоновой кислоты:
При комнатной температуре зарин — бесцветная жидкость, имеющая слабо выраженный запах цветущих яблонь. Смешивается с водой и органическими растворителями во всех отношениях. Относительно высокое давление его пара приводит к тому, что он быстро испаряется (приблизительно в 36 раз быстрее чем табун — другое БОВ нервно-паралитического действия). В газообразном состоянии зарин также бесцветен и не имеет запаха.
Зарин, будучи фторангидридом, реагирует с нуклеофилами, замещающими фтор. Медленно гидролизуется водой, легко реагирует с водными растворами щелочей, аммиака и аминов (эти реакции могут использоваться для дегазации). Обычно для дезактивации зарина используется 18-процентный водный раствор гидроксида натрия. Феноляты и алкоголяты дегазируют зарин очень легко (даже в сухом состоянии).
Термически устойчив до 100 °C, термическое разложение ускоряется в присутствии кислот.
Стойкость
Зарин относится к группе нестойких ОВ. В капельно-жидком виде стойкость зарина может составлять: летом — несколько часов, зимой — несколько суток. Срок жизни может быть сильно сокращён при наличии примесей в используемых для синтеза зарина реагентах.
Бинарный зарин
Продление срока жизни зарина
Согласно данным ЦРУ, в Ираке пытались преодолеть проблему малого срока жизни зарина тремя способами:
Обнаружение
В присутствии перекиси водорода зарин даёт перекисный анион, способный окислять многие ароматические амины в окрашенные диазосоединения.
Физиологическое действие
Зарин — отравляющее вещество, обладающее нервно-паралитическим действием. Вызывает поражение при любом виде воздействия, особенно быстро — при ингаляции. Первые признаки поражения (миоз и затруднение дыхания) появляются при концентрации зарина в воздухе 0,0005 мг/л (через 2 минуты). Среднесмертельная концентрация при действии через органы дыхания в течение 1 минуты — 0,075 мг/л, при действии через кожу — 0,12 мг/л. Полулетальная доза (при которой погибает 50 % особей) при попадании на открытую кожу — 24 мг/кг веса. Полулетальная доза при пероральном (через рот) введении — 0,14 мг/кг веса.
Механизм действия
Как и в случае с другими БОВ нервно-паралитического действия, объектом поражения зарина является нервная система организма.
При стимуляции двигательных и вегетативных нейронов происходит выброс медиатора ацетилхолина в межсинаптическое пространство синапса, благодаря чему производится передача импульса к мышце или органу. В физиологически здоровом организме после передачи импульса ацетилхолин утилизируется ферментом ацетилхолинестеразой (АХЭ), в результате чего передача импульса прекращается.
Зарин необратимо ингибирует фермент ацетилхолинэстеразу путём формирования ковалентного соединения с тем участком фермента, где ацетилхолин подвергается гидролизу. В результате содержание ацетилхолина в межсинаптическом пространстве постоянно растёт, и импульсы непрерывно передаются, поддерживая все иннервируемые вегетативными и двигательными нервами органы в активном состоянии (состоянии секреции, либо напряжения) вплоть до их полного истощения.
Клиническая картина
Первые признаки воздействия зарина (и других БОВ нервно-паралитического действия) на человека — выделения из носа, заложенность в груди и сужение зрачков. Вскоре после этого у жертвы затрудняется дыхание, появляется тошнота и усиленное слюноотделение. Затем жертва полностью теряет контроль над функциями организма, её рвёт, происходит непроизвольное мочеиспускание и дефекация. Эта фаза сопровождается конвульсиями. В конечном счёте жертва впадает в коматозное состояние и задыхается в приступе судорожных спазмов с последующей остановкой сердца.
Кратко- и долгосрочные симптомы, испытываемые жертвой, включают в себя:
Локализация воздействия
Признаки и симптомы
Местное действие
Мускариночувствительные системы
Зрачки
Миоз, выраженный, обычно максимальный (точечный), иногда неодинаковый
Цилиарное тело
Головная боль в лобной части; боль в глазах при фокусировке; незначительное помутнение зрения; иногда тошнота и рвота
Конъюнктива
Гиперемия
Бронхиальное дерево
Стеснение в груди, иногда с продолжительной одышкой, свидетельствующей о бронхоспазме или усилении бронхиальной секреции; кашель
Потовые железы
Потоотделение в месте контакта с жидким ОВ
Никотиночувствительные системы
Поперечнополосатые мышцы
Фасцикуляция в месте воздействия жидкости
Резорбтивное действие
Мускариночувствительные системы
Бронхиальное дерево
Стеснение в груди, иногда с продолжительной одышкой, свидетельствующей о бронхоспазме или усилении секреции; одышка, слабые боли в груди; усиление бронхиальной секреции; кашель; отёк лёгких; цианоз
Желудочно-кишечный тракт
Анорексия; тошнота; рвота; спастические боли в животе; ощущение тяжести в надчревной и загрудинной областях с изжогой и отрыжкой; диарея; тенезм; непроизвольная дефекация
Потовые железы
Усиленное потоотделение
Слюнные железы
Усиленное слюноотделение
Слёзные железы
Усиленное слезотечение
Сердце
Слабо выраженная брадикардия
Зрачки
Слабый миоз, иногда неодинаковый; позднее — более выраженный миоз
Ресничное тело
Помутнение зрения
Мочевой пузырь
Частота позывов к мочеиспусканию; непроизвольное мочеиспускание
Никотиночувствительные системы
Поперечнополосатые мышцы
Быстрая утомляемость; лёгкая слабость; мышечное подёргивание; фасцикуляция; судороги; общая слабость, в том числе дыхательной мускулатуры, одышка и цианоз
Ганглии симпатической нервной системы
Бледность; периодическое повышение давления
Центральная нервная система
Головокружение; напряжённое состояние; тревога, нервное возбуждение; беспокойство; эмоциональная лабильность; чрезмерная сонливость; бессонница; ночные кошмары; головная боль; тремор; апатия; абстиненция и депрессия; всплески медленных волн при повышенном напряжении во время ЭЭГ, особенно при гипервентиляции; дремота; трудности концентрации; анамнестическая реакция; спутанность сознания; невнятная речь; атаксия; общая слабость; конвульсии; депрессия респираторных и циркуляторных центров с одышкой, цианозом и падением кровяного давления.
Профилактика
Профилактика основана на назначении обратимого антихолинэстеразного агента. Пиридостигмин, предлагается в дозах 30 мг 3 раза в день для ингибирования приблизительно 30 % холинэстеразы крови. В случае тяжелого отравления эти 30 % защищённой холинэстеразы спонтанно реактивируются, и, если такой же феномен произойдет в холинергических синапсах, пострадавший выздоровеет. (Повторное ингибирование фермента может произойти в том случае, если отравляющее вещество остается в организме и имеется в наличии для связывания с холинэстеразами после того, как пиридостигмин будет выведен.)
Лечение
Лечение человека, поражённого зарином, необходимо начать сразу же после постановки диагноза. Незамедлительные действия включают срочную изоляцию жертвы от поражающего агента (заражённая местность, заражённый воздух, одежда и пр.), а также от всех возможных раздражителей (например, яркий свет), обработку всей поверхности тела слабым раствором щёлочи, либо табельным средством химической защиты. В случае попадания отравляющего вещества в желудочно-кишечный тракт — промывание желудка большим количеством слегка подщелоченой воды. Одновременно с вышеуказанными действиями необходимо срочное применение следующих антидотов:
В дальнейшем производится патогенетическое и симптоматическое лечение в зависимости от преобладающих у данной жертвы симптомов поражения.
