Химическая война

ГЛАВА XXI Фармакология боевых газов

Фармакология боевых газов играет столь существенную роль в химической войне, что быть может уместно дать краткое описание методов, употребляемых для исследования газов на ядовитость и другие фармакологические свойства.

Военные газы могут быть разделены на две группы: стойкие и нестойкие; эти группы распадаются в свою очередь на несколько классов:

1. Смертоносные.

2. Слезоточивые.

3. Чихательные.

4. Специальные.

Каждый класс нуждается в специальном исследовании для того, чтобы определить степень его пригодности для дальнейшего усовершенствования.

Одним из первых пунктов, который должен быть тщательно установлен при испытании вещества, есть степень его ядовитости. Такое исследование является необходимым по следующим соображениям:

1. Для определения, какие концентрации газа опасны на поле сражения.

2. Для установления конструкций аппаратов, которые могли бы дать удовлетворительную защиту против газа.

3. Для установления оснований экспериментальных работ по вопросу о лечении газовых отравлений.

4. Для оценки материала в смысле его пригодности для дальнейшего усовершенствования лабораторным или заводским путем.

Эти условия вызывают необходимость определения ядовитости вещества в парообразном состоянии, но не обычным способом вдыхания его через рот, впрыскивания под кожу или введением в кровь (в вены). Самым простым способом определения ядовитости вещества в парообразном состоянии было бы помещение животного в непроницаемый ящик, в котором находится определенное количество вещества в состоянии пара. Но при этом способе концентрация может быть точно установлена разве только при наличии химического анализа, хотя и тогда найденные количества оказываются гораздо меньшими, чем высчитанные на основании введенных веществ. Это происходит вследствие конденсации газа на стенках камеры, поглощения его кожей и волосами животного, а в некоторых случаях также от разложения вещества влагой воздуха. Сверх того найдено, что концентрация заметно уменьшается с течением времени. Вследствие этих факторов цифры концентраций представляются более или менее приблизительными. Чтобы преодолеть эти трудности, применяется камера, через которую протекает непрерывная струя воздуха, содержащего определенное, известное количество ядовитого пара. Такой прибор показан на рис. 116.

Склянка E представляет колбу Эрленмейера в 300 куб. сант., с опущенной на ее дно трубкой. Подлежащая испытанию жидкость помещается в эту склянку, вместе с достаточным количеством стеклянной ваты, для предупреждения разбрызгивания и механического переноса капель жидкости. Воздух пропускается через А и С (осушители с хлористым кальцием), и скорость течения измеряется флометром (тягомером) D. Перед поступлением в камеру d воздух и газ смешиваются в F. Камера сделана из зеркального стекла, непроницаема для воздуха и имеет об'ем около 100 литров. Ток воздуха и газа, проходящий через ящик, поддерживается при постоянной скорости 250 литров в минуту и измеряется при Н. Газ удаляется через сосуд К, который наполнен древесным углем и едким натром, чтобы только небольшое количество газа могло попадать в насос.

Взвешивая колбу F и ее содержимое до и после пропускания воздуха и зная общий об'ем смеси, прошедший через камеру в течение того же самого времени, можно легко вычислить концентрацию вещества. Эта концентрация, определенная по методу "потери в весе", может быть проверена путем химического анализа (пробы берутся у М — М). Этот способ, как было найдено, дает точные величины. Постоянная концентрация в камере устанавливается через 30–40 секунд после того, как прибор пущен в действие.

Рис. 116.

Камера с непрерывным течением газа для животных.

1. Давление воздуха.

2. Отсасывание.

При струе в 250 литров в минуту упомянутые выше погрешности уменьшаются настолько, что практически ими можно пренебречь.

Все испытания ядовитости на мышах продолжались в течение 10 минут, тогда как собаки подвергались действию в. течение 30 минут. В случае, если животное не умирало в. течении указанного времени экспозиции, его подвергали наблюдению в течение нескольких дней. Ядовитость и все другие данных выражаются в милиграммах газа на литр воздуха, хотя расчет на миллион (p. p. m.) сначала применялся часто.

Другим пунктом затруднения являлось большое индивидуальное различие восприимчивости животных. Вероятно, при вдыхании оно более значительно, чем при введении яда под кожу или в вены. Необходимо большое количество животных для определения ядовитости газа, при чем ядовитость для различных видов может изменяться, и, так как конечной целью является установление ядовитости для человека, то опыты должны быть произведены над большим количеством разных пород. Если ядовитость очень сильно разнится для различных животных, то трудно прийти к окончательному выводу относительно ядовитости для человека.

При экспозициях, превышающих тридцать минут, смертоносная концентрация обыкновенно становится ниже вследствие кумулятивного эффекта. Это положение не оправдывается для синильной кислоты. Если ее концентрация недостаточно сильна для того, чтобы убить сразу, то животное может выдерживать ее почти бесконечно. Кумулятивность действия зависит от скорости, с которой организм уничтожает или удаляет яд. Если яд удаляется с такой же скоростью, с какой он воспринимается, то концентрация в тканях не может увеличиваться. Установлено, например, что количество никотина в сигаре убило бы человека, будучи принято сразу в виде одной дозы. Если же оно растягивается на двадцать минут, то разложение никотина или его удаление из организма происходит так быстро, что никакого вредного действия не замечается.

Другим интересным явлением при действии ядовитых газов является тот факт, что в большинстве случаев предварительная экспозиция животного действию какой-либо концентрации газа, не вызывающей смертельного исхода, не изменяет его чувствительности к последующим экспозициям. Это открытие было совершенно неожиданным, так как известно, что при действии раздражающих газов, в особенности слезоточивых, люди постепенно приспособляются переносить гораздо более высокие концентрации, чем они могли это делать сначала. Принимая во внимание наблюдения, произведенные над лицами, принимающими мышьяк, вполне возможно предполагать, что опыты, не показавшие приспособляемость к ядовитым газам, были недостаточно длительными, чтобы дать положительные результаты.

Не только восприимчивость различных животных одного вида сильно различается по отношению к определенному газу, но и восприимчивость различных видов к разным газам совершенно неодинакова. Таким образом, в то время как действие некоторых газов на мышей совершенно тождественно с действием их на человека, для других газов это отношение является совершенно неверным.

В то время как определение смертельной концентрации ядовитых газов на человеке недопустимо, такого рода испытания возможны для установления концентрации газов, вызывающих слезотечение. "Начальной концентрацией" называется количество газа, при котором две трети наблюдателей испытывают раздражение газа. Количество, вызывающее, слезотечение, значительно выше "начальной концентрации".

Рис. 117.

Воздушный прибор для испытания слезоточивых газов.

1. Впуск воздуха.

2. Отсасывание.

3. Сухой профильтрованный воздух под давлением.

4. Разрез.

5. План по Е.

6. Чертеж без соблюдения масштаба.

Весьма удобный способ определения количества газа, вызывающего слезотечение, показан на рис. 117. Ток воздуха измеряется при А, откуда он проходит в виде пузырьков через лакриматор, помещенный в сосуде B. Воздух и газ смешивается в D и переходят в герметически закрытую камеру E со стеклянными стенками, об'ем которой приблизительно равен 150 литрам. Газ удаляется через Ef путем высасывания, а об'ем газовой смеси измеряется флометром Г.

Рис. 118.

Образцы наконечников распылителей.

1. Французский распылитель, без масштаба, почти в натуральную величину.

2. Воздух под давлением.

3. Разрез сбоку, эскиз без соблюдения масштаба.

4. Почти в натуральную величину.

5. Разрез спереди.

После того, как аппарат находился несколько минут в действии, и концентрация газа успела установиться, испытуемому делаются указания, как надеть маску, прикрепленную к Н, и как отмечать свои наблюдения. Руководящий опытом становится в такое положение, что может управлять краном Н, без того, чтобы это было заметно испытуемому. После вдыхания в течение некоторого времени чистого воздуха (кран H имеет два хода, из которых один дает соединение е воздухом через J, другой с камерой через Eg), для того, чтобы дать возможность свыкнуться с маской и устранить всякие "психологические явления", испытуемому пускают для вдыхания газовую смесь в течение максимум трех минут. Если ожидаемые явления наступают в меньший срок, то опыт прекращается немедленно после их наступления.

Для точности испытания необходимо иметь чистое вещество, притом насколько возможно летучее. Смеси при этом способе не могут быть исследованы. В случае сложности состава смеси необходимо испытать каждое вещество в отдельности и пропускать пары всех компонентов одновременно в камеру E для смешения.

Метод разбрызгивания также может применяться с удовлетворительными результатами. Типы разбрызгивателей показаны на рис. 118,

Для обнаружения слабых концентраций газа на полях сражений является необходимым знать минимальное количество газа, которое может быть уловлено по запаху. В некоторых случаях такое испытание является более тонким, чем какой бы то ни было разработанный до сего времени химический анализ.

Запахи могут быть разделены на два класса: одни — настоящие, другие — вызывающие слабое раздражение. Под настоящим запахом разумеется определенное раздражение обонятельного нерва, дающее впечатление более или менее характерное для каждого пахнущего вещества. Слабым раздражением называется чувство, смешиваемое непривычным наблюдателем с запахом, которое в действительности является легким раздражением концов чувствительных нервов носа. Этот, так называемый запах не является характеристичным и в более высоких концентрациях неизменно вызывает раздражение носа.

Настоящие запахи дают меркаптаны, горчичный газ, бром-ацетон, акролеин, хлор и аммиак. Веществами, вызывающими слабое раздражение, являются хлор-ацетон, метил-ди-хлор-арсин, этил-иодо-ацетат и хлор-пикрин.

Для исследования запаха употребляется тот же самый прибор, как и для веществ, вызывающих слезотечение. Время испытания ограничивается З0 секундами, так как подвергаемый испытанию суб’ект обычно обнаруживает присутствие запаха при первом или втором вдыхании.

В связи с этим недавняя рабата. Аллисона и Катца (J. Ind. Eng. Chem. 11, 336, 1919) представляет большой интерес. Они изобрели прибор "одорометр", для измерения интенсивности запаха в различных концентрациях с воздухом, Он основан на указанном выше принципе. Измеренный об’ем воздуха пропускают через испытуемую жидкость и разбавляют до определенной концентрации. Смесь проходит затем в резиновую трубку со стеклянной воронкой у открытого конца. Для определения интенсивности запаха производится только одно вдыхание смеси. Отметка, соответствующая силе запаха, зависит от чувствительности и индивидуального суждения, лица, производящего опыт; но если ряд испытаний произведен одним лицом, то результаты, как было найдено, получаются вполне удовлетворительные (см. таблицы на стр. 404–407).

Вещества, способные производить ожоги кожи, изучаются на животных и людях. Ди-хлор-этил-сульфид (горчичный газ) применялся в качестве основания для сравнений. Пригодными являются разные способы.

Прямое применение. Этот способ заключается в непосредственном наложении самого соединения на кожу, при чем употребляется определенное количество (0,005 куб. сант. или 0,005 миллигр.) на определенную площадь (5 кв. сантиметров) кожи. Такое количество горчичного газа производит жестокие ожоги на животных. При этом не принимают ни каких предосторожностей для уменьшения поверхностного испарения кожи, так как считается, что такое испытание весьма близко к условиям боевой жизни.

ТАБЛИЦА I. Физические и физиологические свойства химических веществ, употребляемых в качестве запахов.

ТАБЛИЦА II. Результаты измерения интенсивности действия разных запахов.

* Максимум полученной концентрации.

Испытания парами. Испытание парами летучих соединений проще всего производится при помощи небольшого количества вещества, помещенного на кусочек ваты, находящейся на дне пробирки, заключенной в пробирку большого размера, играющую роль воздушного кожуха. По прошествии приблизительно часа, при комнатной температуре, отверстие пробирки прикладывают к коже. Концентрация неизвестна, но опыт ведется практически с насыщенными парами вещества. Если тридцати — шестидесяти минутное действие не производит никакого эффекта; то можно безошибочно принять, что соединение недостаточно активно, чтобы быть пригодным в качестве вещества, раздражающего кожу.

Рис. 119.

Прибор для испытания раздражаемости кожи парами.

1. Тягомер.

2. Тягомер.

3. Винтовой зажим.

4. Стеклянная вата.

5. Воздух под давлением.

6. Стеклянная вата.

7. Винтовой зажим для контроля.

8. Винтовой зажим.

9. Поток воздуха с постоянной скоростью через газ.

10. Воздух для разбавления.

11 и 12. Стеклянная рукоятка для предотвращения нагревания газа.

13. Трубка, прикладываемая к коже.

14. Термометр.

15. Газ у дрекселе.

16. Водная ванна.

17. А закрывается пробкой, когда не находится в употреблении. При употреблении прикладывается к коже.

18. Поглотитель для анализа.

Если желают получить количественные результаты, то пользуются прибором, показанным на рис. 119. Сухой воздух пузырьками проходит через сосуд с испытуемым веществом, соединенный с целой серией стеклянных трубок, прикладываемых к коже. Концентрация определяется обычным путем. Трубки, прикладываемые к коже, представляют каждая небольшой цилиндр, от 1,5 до 2 сантим. в диаметре и приблизительно 4 сантиметра в длину и имеют стеклянную рукоятку у верхней части; диаметр отверстия равен 1 сантиметру. Если концентрация газа постоянна, то наложение на кожу может производиться в течение любого избранного промежутка времени. Сила раздражения кожи определяется сравнением процента положительных ответов, полученных при испытании равных концентраций исследуемого пара и горчичного газа, как образца.

Метод прикосновения. Этот метод заключается в том, что маленькая стеклянная палочка с вытянутым на подобие иглы острием погружается на 1 миллиметр в испытуемое вещество и затем, быстро подносится к коже. Этот способ является только качественным.

Употребление растворов. Для определения наименьших концентраций вещества, способных производить раздражение кожи и относительной силы этого действия для различных веществ, можно употреблять спирт, керосин, оливковое масло, четыреххлористый углерод и другие растворители. Но, так как раздражающие кожу вещества едва ли могут употребляться в этом виде, т.-е. в растворе, на полях сражения, этот метод не является столь применимым, как метод действия парами.