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VX神經毒劑
來源:互聯網

VX神經毒劑(英文名:VX nerve agent)是一種有機磷酸酯神經毒氣,比沙林毒性更大,學名為O-乙基-S-(2-二異丙氨基乙基)甲基硫代膦酸酯(IUPAC:S-{2-[Di(propan2-yl)amino]乙酯} O-ethyl methylphosphonothioate),化學式為C11H26NO2PS,摩爾質量為267.37g/摩爾。VX神經毒劑是1950年英國帝國化學工業植物防護實驗室的化學工作者在研究有機磷酸酯殺蟲劑時發現,由于其高毒性無法作為殺蟲劑安全使用,隨后被開發成為化學戰劑并武器化,美國蘇聯軍隊都曾大量儲備VX戰劑和化學武器。

VX神經毒素是一種無色無味的油狀液體,接觸到氧氣,會變成氣體。工業品呈微黃、黃或棕色,VX神經毒劑貯存時會分解出有臭味的硫醇,有助于判斷VX的存在。VX屬于高毒類毒物,是一種微量即可致死的毒劑,可以通過空氣或水源傳播,幾乎無法察覺。人體皮膚與之接觸或吸入就會導致中毒,所以被各國應用于軍事領域。人接觸VX神經毒劑后在數十分鐘會出現的癥狀,包括針尖樣瞳孔、流涎、多汗、惡心、嘔吐、呼吸困難和驚厥,嚴重中毒常因呼吸抑制死亡。

1952年英國化學工業公司植物保護實驗室的拉納吉特·戈施的博士發現了一種物質。這種物質具有極大的毒性。它不僅能殺死害蟲,還可能置人于死地。后來美國埃奇伍德學院的化學家對這種物質進行了改造,合成了一系列類似的化合物,并稱之為“V類毒劑”。1958年,美軍根據合成的V類系列毒劑,又對V類毒劑進行了篩選,選中了其中一種毒性極強又很適合戰斗使用的毒劑作為裝備毒劑,這種毒劑就是“VX”。1997年4月29日,《禁止化學武器公約》生效,VX神經毒劑在其禁用范圍之內,包括朝鮮在內的少數國家未簽署該公約。

發現歷史

1952年,英國化學工業公司植物保護實驗室的化學家試圖研制一種新的殺蟲劑。該公司有個名叫拉納吉特·戈施的化學博士發現了一種物質。這種物質具有極大的毒性。它不僅能殺死害蟲,還可能置人于死地。但英國并沒有首先使用該類毒劑作為化學武器。戈施博士把一份樣品及其化學分子式一并寄給了波頓研究所。

波頓的化學家們研究發現,雖然它在外觀上和德國神經毒氣不一樣,比德國的沙林、梭曼神經性毒劑更重、更黏,但它具有神經性毒劑同樣的毒害方式和毒害作用。它可以干擾控制肌肉運動必不可少的酶,看來是一種很有威力的毒劑。同年,在英國、美國加拿大三方交流會上,英國代表通報了這一新的研究成果。美國埃奇伍德學院的化學家對戈施博士發現的物質進行了改造,更換了分子中的一些化學成分,隨后很快合成了一系列類似的化合物,并稱之為“V類毒劑”。1958年,美軍根據合成的V類系列毒劑,又對V類毒劑進行了篩選,選中了其中一種毒性極強又很適合戰斗使用的毒劑作為裝備毒劑,這種毒劑就是“VX”。

理化性質

VX神經毒劑為O-乙基-S-(2-二異丙氨基乙基)甲基硫代膦酸酯化學式:C11H26O2NPS,相對分子質量為267,熔點為-50℃,沸點為298 ℃,學名為S-β二異丙氨基乙基硫代甲膦酸乙酯。是一種無色無味的油狀液體,一旦接觸到氧氣,就會變成氣體。工業品呈微黃、黃或棕色,貯存時會分解出少量的硫醇,因而帶有臭味。

合成路徑

VX的磷原子具有手性。單個對映體被確定為SP-(?)-VX和RP-(+)-VX(其中“P”下標表示手性位于磷原子上)。VX毒劑是通過轉移酯化過程的多階段合成生產的。這個過程包括一系列步驟,首先將三氯化磷甲基化,以產生甲基磷酸二氯。然后將所得物質與乙醇反應形成二酯。這個二酯隨后與N,N-二異丙氨基乙醇進行轉移酯化,以產生混合膦酸鹽(QL)。最后,這個直接前體與硫反應形成VX。

VX毒劑也可以通過更簡單的合成方法來制備,這種方法用于含有兩種前體的二元化學武器中,這兩種前體在飛行中混合,形成VX毒劑后再釋放。二元VX是通過將O-(2-二異丙氨基乙基)O′-乙基甲基膦酸鹽(Q劑)與元素硫(N劑)混合來制備的。它也可以通過與硫化合物如液態二甲基多硫化物混合物(NM劑)混合來產生。

應用領域

戰時,其主要是用于遲滯性化學襲擊,妨礙對方機動、阻止與限制對方利用有利地形和裝備,以及削弱它的作戰能力。但國際恐怖分子、非政府組織以及其他另有圖謀的人可能把VX毒劑作為一種襲擊手段,用來實施暗殺、恐怖襲擊等行動。

生理作用

VX是一種乙酰膽堿酯酶抑制劑,它能阻斷乙酰膽堿酯酶(AChE)的功能。正常情況下,當肌萎縮側索硬化受到刺激時,它會釋放神經遞質乙酰膽堿(ACh)到神經元和相鄰肌細胞之間的空間,即突觸間隙。當乙酰膽堿與神經肌肉接頭處的尼古丁受體結合時,就會刺激肌肉收縮。為了避免肌肉持續收縮,乙酰膽堿會被AChE分解(水解)為非活性物質冰醋和膽堿。VX會阻斷AChE的作用,導致乙酰膽堿在神經元和肌肉細胞之間的空間積聚。在分子水平上,這導致所有受影響的毒蕈堿和煙堿乙酰膽堿受體不斷受到刺激并最終疲勞。VX的極端毒性部分是由于該抑制劑被設計成乙酰膽堿酯酶天然底物(乙酰膽堿)過渡態的極好結構模擬物。VX與目標酶反應并形成穩定的P-O-C鍵(磷酸化)的“結合率”非常高。

對人的毒性

毒性

VX是典型的神經毒劑,屬于高毒類毒物,是一種微量即可致死的毒劑,同時,VX是典型的持久性毒劑,殺傷作用持續時間為幾小時至幾晝夜。VX毒劑的毒害時間比其他神經毒氣要長且毒性更強,VX進入生物體內后,它能夠不可逆地抑制膽堿酯酶,使乙酰膽堿在突觸間隙大量蓄積,從而引起中樞神經系統功能嚴重紊亂,呼吸停止,最終導致死亡。可能致命的劑量僅略高于任何有效果的劑量,而且致命劑量的效果非常迅速,以至于幾乎沒有時間進行治療。

中毒癥狀

頭痛惡心是感染這種毒氣的主要癥狀。人接觸VX神經毒劑后在數十分鐘會出現的癥狀,包括針尖樣瞳孔、流涎、多汗、惡心、嘔吐、呼吸困難和驚厥,嚴重中毒常因呼吸抑制死亡。

揮發性

VX神經毒劑的揮發度較低,且具有一定的粘度,主要經皮膚、黏膜和眼睛等裸露部位接觸中毒,在溫度較高時。在20℃時僅為0.01?mg/L,因此其持續時間很長,在15℃時可達3~21天,-10℃時可達1~6周。部分VX神經毒劑可蒸發成氣體,經呼吸道吸入染毒。化學武器中的VX神經毒劑在爆炸時可以形成氣溶膠或氣態毒劑,通過呼吸染毒,部分毒劑以液滴形式污染地面、車輛和物體表面,或者污染水源等,造成后續的接觸染毒。

安全事宜

預防

VX毒劑以其液滴使地面和物體表面染毒;以其蒸氣和氣溶膠使空氣染毒。對VX毒劑的防護與對其他神經毒氣的防護相同,應采取全身防護器材,即防毒面具、防毒手套、防毒靴套等。

救治

預防神經毒劑中毒的基本要求是保護乙酰膽堿酯酶的完整。首先考慮從皮膚上除去液體劑,并將個體移至未受污染的區域和大氣中。用家用漂白劑和清水沖洗傷員的污染區域,去污后去除污染的衣服,清除皮膚污漬。如果已經接觸到神經劑或顯示出神經劑暴露的確定體征/癥狀,應立注射神經藥解毒劑阿托品(atropine)、普拉肟(2-聚丙烯酰胺),以及例如地西泮(diazepam)等鎮靜/抗癲癇藥。

神經毒氣中毒治療中最大的難點在于酶的老化,所謂老化,即可被重活化的磷酰化酶變成不能被重活化的酶,主要原因是中毒酶負性部位帶質子的羧基和磷酰氧形成氫鍵,促使烷氧鍵斷裂、烷基脫落。因此,可以根據神經毒劑的中毒的各個環節針對性地進行救治。

在神經性毒劑中毒防治的各種治療藥物中,抗膽堿能藥物主要用于中毒的急救和對癥治療,膽堿酯酶保護劑可用作中毒的預防,而重活化劑才是治療神經性毒劑中毒的根本措施。肟類膽堿酯酶重活化劑解磷雙復磷、H系列的HI-6、HL-7是目前常用且最經典的重活化劑。

如果遭遇VX暴露,基礎的處理步驟是:先洗去中毒者皮膚表面的殘留液體,然后將其轉移到未受污染的空間,用家用漂白劑和清水沖洗中毒部位,除去可能被污染的衣服。可使用阿托品和氯解磷定進行治療。

法規限制

1899年和1907年召開的2次海牙和平會議上,國際社會達成協議,禁止使用化學武器。1997年4月29日,《禁止化學武器公約》生效,VX神經毒劑在其禁用范圍之內,包括朝鮮在內的少數國家未簽署該公約。

相關事件

為檢驗VX的作戰效果,在1963年到20世紀70年代初這段時間,美國軍隊國防部進行了“112項目”實驗,其中部分工作是對不同船只和數百名海員噴射沙林和VX毒劑等神經毒氣,以測試對該毒劑的洗消規程和安全防護措施的效果。

美軍還曾把巴拿馬共和國作為模擬熱帶叢林戰場進行VX毒劑試驗,并于1964年7月將3噸VX毒劑運到巴拿馬,用于地雷導彈的試驗。在1964年~1968年期間,美軍使用VX毒劑進行地雷試驗。每枚地雷重約10千克,在距離巴拿馬運河出海口幾十公里遠的海灘上引爆地雷,觀察這些化學武器在熱帶環境下的效果,這些地雷的殘骸最后被裝進油桶里扔進大海。

到1967年,美國軍隊已經生產了將近5 000噸VX毒劑。從此,新一代化學武器進入美國軍火庫。他們把VX毒劑裝填進了地雷、炮彈、航空炸彈、噴灑器,后來甚至是戰術導彈之中。不到10年的時間,一種有潛力的英國殺蟲劑一躍成為美國武裝部隊中最有威力的化學武器。

1968年3月,美國陸軍在猶他州達格韋試驗場進行空中布灑VX毒劑試驗時,一個裝有毒劑的罐子出了故障,未按預定計劃布灑出去。當時罐內還殘留約9.07千克的VX毒劑。當飛機飛出它的航線時,VX毒劑從罐子中泄露出來,造成試驗場外顱骨谷地6 000只羊死亡。時隔一年的1969年夏天,在日本沖繩島美軍基地,VX神經性毒劑又從一個容器里滲出,造成23名軍人中毒住院。2017年2月13日,金正男馬來西亞吉隆坡國際機場遇刺身亡。2月24日,馬來西亞警方發表聲明,馬來西亞科技和創新部下屬化學部門的化學武器分析中心對從死者眼部粘膜和臉部提取的樣本進行分析檢測,檢出了VX神經毒劑。

相關文化

該片講述了美國海軍陸戰隊法蘭(艾德?哈里斯 Ed Harris 飾)將軍因不滿政府對退伍、戰死軍人及其家屬的補償和福利不滿,率領部下將美國軍隊最新研制的生化武器――VX毒氣彈――偷運到羅克島,劫持了81名正在該島觀光的游客,控制了該島。要挾美國政府48小時內支付1億元贖金否則將殺死人質并用毒氣彈襲擊舊金山

參考資料 >

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科普文章-神經性毒劑VX.中國毒理協會.2024-09-20

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VX神經毒劑為何如此兇險.搜狐網.2024-09-20

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