Химическая война

ГЛАВА VI Фосген

Первая газовая атака с применением чистого хлора была весьма губительна, но потому только, что войска не были совершенно защищены против нее. В дальнейшем, несмотря на различные способы атаки, результаты их были гораздо слабее, благодаря тому, что солдаты не только получили защитные средства, но и развитие газовой дисциплины постепенно подвинулось вперед. В это время союзники сами начали производить газовые атаки (сент. 1915 г.), и скоро стало очевидным, что Германия должна применить новые газы или новые тактические приемы, если она хочет сохранить свое первенствующее место в газовой борьбе.

Второй ядовитый газ был применен в декабре 1915 года; он представлял собой смесь 20–25 % фосгена с хлором. И в этом случае немцы воспользовались производством мирного времени. Фосген употреблялся химической промышленности для приготовления некоторых красящих веществ, особенно широко для метил-виолета, который производился до и во время войны Компанией Байера и Баденскими Сода-Анилиновыми Заводами.

Фосген нельзя употреблять в газовых баллонах в чистом виде, вследствие его высокой точки кипения (8 °C). В виду того, что эта температура, гораздо ниже нормальной, особенно в летние месяцы, испарение фосгена настолько медленно, что производить облачные атаки одним этим газом нельзя.

Однако, если взять смесь 25 % фосгена и 75 % хлора, или 50 % фосгена и 50 % хлора, то при теплой погоде никаких затруднений газо-баллонная атака не представляет. В то же время процентное отношение фосгена в смеси достаточно высоко, чтобы смесь сохранила те преимущества, которыми обладает фосген. Эти преимущества заключаются в следующем:

а) Фосген более ядовит, чем хлор. Требуется 2,5 миллиграмма хлора на литр воздуха, чтобы убить собаку, которая подвергается его действию в течение 30 минут, в то время как только 0,3 мг. фосгена дают тот же результат. Это означает, что облако фосгена, имеющее 1/8 (по весу) концентрации хлорного облака, обладает теми же смертоносными свойствами.

b) Фосген гораздо менее способен к реакциям, чем хлор, так что вопрос о защите против него сильно осложняется. К счастью англичане были предупреждены о готовящейся первой атаке фосгеном и успели прибавить уротропин к раствору, употребляемому для пропитывания матерчатых масок.

с) Третьим и очень важным фактором в применении фосгена является его медленное действие. При низких концентрациях человек может вдыхать фосген в течение некоторого времени без видимого вреда. Только 10 или 11 часов спустя, или, несколько ранее, при выполнении каких-либо физических работ, люди начинают испытывать болезненные ощущения.

Чистый фосген применялся для атак при помощи газометов, описанных во II главе. Много шло его также в газовые снаряды.

Германцы применяли его в снарядах со смесью супер-палита (три-хлоро-метиловый эфир хлоро-муравьиной кислоты) и чихательного газа (ди-фенил-хлор-арсин).

Фосген был впервые изготовлен Джоном Деви в 1812 г., путем экспозиции смеси равных об'емов окиси углерода и хлора на солнечном свете. Деви выбрал название фосген, благодаря той роли, которую свет играет в реакции. Хотя фосген может быть приготовлен в лаборатории многочисленными другими путями, очевидно, что первая указанная выше реакция является наиболее экономной из всех остальных, при крупном производстве. Реакция эта, однако, очень тонкого свойства, и ее применение требует большого числа исследований.

Рис. 23.

Печь для выработки окиси углерода.

К счастью для Соединенных Штатов, за несколько месяцев до войны "Электрохимическая К° Ольдбёри" произвела ряд опытов над утилизацией отработанной окиси углерода для приготовления фосгена. Результаты исследований были переданы правительству и много помогли первым работам по производству фосгена на Эджвудском заводе.

Из сырых материалов, необходимых для производства фосгена, хлор получался путем закупки его из частных рук, а позднее с Эджвудского хлорного завода. После того, как получение достаточного количества хлора было обеспечено, возник вопрос о производстве окиси углерода. Никакого заводского метода получения этого газа выработано не было, так как больших количеств его в промышленности никогда не требовалось. Для производства его французы и англичане пропускали кислород через сосуды, наполненные коксом; кислород соединялся при этом с углем и давал окись углерода. Кислород получался из жидкого воздуха, для чего были установлены машины для получения жидкого воздуха системы Клода. Неудобство, которое представляет этот способ приготовления, заключается в том, что количество выделяющегося тепла очень велико, почему генераторы не могут выдерживать продолжительной работы. Нашим инженерам пришла мысль воспользоваться смесью кислорода и угольной кислоты. Реакция соединения угольной кислоты с углем, при образовании окиси углерода, эндотермична, т.-е. требует затраты тепла. Таким образом, при соединении обеих реакций, теплота, выделяемая в первой, поглощалась во второй, и можно было поддерживать вполне определенную температуру, благодаря чему производство значительно облегчилось.

Угольная кислота получалась посредством сжигания кокса. Газ промывали и пропускали через раствор поташа. При нагревании выделялась угольная кислота.

Фосген приготовлялся из смеси окиси углерода и хлора, при помощи катализатора. Катализационные камеры (6 фут. длины, 2 фута 9 дюймов глубины и 11 дюймов ширины), были сделаны из железа, выложены внутри графитом и наполнены пористым углем. Их было в употреблении два рода. В первом реакция происходила при комнатной температуре и давала выход 80 % фосгена. Во втором канализационная камера была погружена в ванну, наполненную горячей водой, что давало возможность вести реакцию до конца.

Полученный фосген просушивался серной кислотой и ожижался посредством пропускания через свинцовые трубы, окруженные охлаждающей средой.

Германцы для приготовления фосгена пользовались древесным или животным углем. Окись углерода получалась при прохождении угольной кислоты через уголь, заключенный в муфелях, и промывалась пропусканием через едкий натр. Полученный газ смешивался с хлором, и смесь протекала через слой очищенного угля в 20 см. толщиной, помещаемый в чугунный сосуд 80 см. в диаметре и 80 см. вышины. Регулируя приток газов так, чтобы обеспечить всегда небольшой избыток окиси углерода, получали фосген только с ¼ процента свободного хлора. Древесный уголь промывался соляной или другими кислотами для удаления растворимых частей золы, затем промывался водой и высушивался в вакууме. Зерна угля имели размер в ¼ дюйма; в таком виде он оставался активным в продолжение 6 месяцев.

Рис. 24.

Катализационные камеры, применяемые при выработке фосгена.

Фосген при комнатной температуре представляет собою бесцветный газ, обращающийся при температуре 8° в жидкость. Запах фосгена напоминает запах незрелого зерна или прогнившего сена. Один литр фосгена весит 4,4 грамма (вес хлора 3,22 грамма). При 0 °C, жидкий фосген тяжелее воды и имеет удельный вес 1,432. При 25°, упругость пара приблизительно равна 25 фунтам на квадратный дюйм. Фосген поглощается некоторыми твердыми веществами, как, напр., пемзой. Пемза поглощает фосген в количестве большем ее собственного веса. Так, 5,7 гр. пемзы поглощают полностью 7,4 грамма фосгена и испаряют его в течение 60 минут. Был найден германский снаряд содержавший пемзу с фосгеном. Повидимому, причиной употребления такой смеси было желание замедлить быстроту испарения фосгена; однако, остается невыясненным, достигается ли это в действительности, так как, при употреблении пемзы, поверхность испарения значительно увеличивается. Фосген разлагается медленно в холодной воде и быстро в горячей. Эта реакция имеет очень важное значение, так как в атмосфере всегда находится некоторое количество влаги, которая способствует понижению концентрации газа.

Фосген поглощается и разлагается секса-метилен-тетр-амином (уротропином). Эта реакция послужила основанием для создания первых средств защиты, употреблявшихся англичанами. Позднее в масках была применена реакция каталитического разложения фосгена на угольную и соляную кислоту посредством угля.

Присутствие небольшого количества хлора в фосгене, в большинстве случаев, не является недостатком; оно допустимо при пользовании баллонами или газометами. В других случаях, когда фосген употребляется, как растворитель для чихательного газа, присутствие хлора нежелательно в виду того, что он вступает в реакцию с растворенным веществом и обезвреживает его. Хлор удаляют из фосгена, пропуская смесь через хлопковое масло.

Выше было указано, что гекса-метилен-тетр-амин (уротропин) употреблялся для пропитывания подушечек первоначальных масок (черной вуали и пр.) и фланелевых шлемов. Эти маски были достаточно действительны против хлора и фосгена при обычных концентрациях волновых атак. Пропитывающая их смесь состояла из уротропина, гипосульфита, углекислого натра и глицерина. Глицерин поддерживал влажность подушечек, а другие химические вещества действовали, как защитные средства против смеси фосгена и хлора.

Введение нормального респиратора с углем и натронной известью значительно повысило степень защиты против фосгена. При этом уголь поглощает фосген и служит катализатором для реакции между влагой воздуха и фосгеном, разлагая последний на соляную и угольную кислоту. Натронная известь поглощает фосген, но не является катализатором для его разложения. Это обстоятельство показывает, насколько выгодно употребление такой смеси: соляная кислота, образующаяся под действием угля, поглощается натронной известью. Опыты показывают, что, повидимому, размещение обоих реагентов в респираторе никакого значения не имеет, и лучше всего их перемешивать. При концентрации 5.000 частей на миллион (20,2 милгр. на 1 литр), респиратор типа Н[9] дает полную защиту на 40 минут; если смесь воздуха и газа проходит со скоростью 16 литров в минуту, то продолжительность действия респиратора увеличивается с уменьшением температуры, как это показывает нижеследующая таблица (концентрация 5.000 частей на миллион при скорости потока 16 литров в минуту).

Из этих цифр явствует, что при температуре в –10 °C продолжительность действия почти на 50 % больше, чем при летней температуре. Как и следует ожидать, продолжительность действия респиратора сокращается при увеличении концентрации фосгена в воздухе. Этот факт иллюстрируется следующими данными:

25.000 частей иа 1 мил. равны 101,1 mg на литр.

Между концентрацией газа и продолжительностью действия респиратора, при определенной скорости протекания газа, существует, несомненно, определенная зависимость. Соотношение это было выражено формулами, из которых нижеследующая является типичной. При 32 литрах, протекающих. в одну минуту: с⁰⁹ × t = 101,840, где с есть концентрация, t — время.

Пустые снаряды, после осмотра, нагружались на вагонетки, вместе с соответствующим числом головок, которые ввинчиваются в верхнюю часть снаряда и закрывают его. Электрический локомотив подвозил вагонетки к камере для наполнения. Снаряды подавались вручную на ленту, которая медленно продвигала их через холодную камеру. В течение этой операции, продолжавшейся около 30 минут, снаряд охлаждался до 0° F. Охлажденные снаряды снова грузились на вагонетки, из которых каждая вмещала по 6 снарядов. Цепью, приводимой в движение мотором, эти вагонетки протягивались через туннель к аппарату для наполнения. Здесь жидкий фосген вливался в снаряды автоматическими машинами так, что сразу все 6 снарядов автоматически наполнялись до некоторого постоянного уровня. Затем вагонетки увозили наполненные снаряды на несколько футов далее, к небольшому окошку, где ручным способом ввинчивались головки снарядов. Окончательное завинчивание головки снаряда производилось посредством моторов, действующих сжатым воздухом. Наполняющие и закупоривающие машины управлялись рабочими, расположенными снаружи туннеля.

Закупоренные снаряды передавались в склады, где их держали около 24 часов на подставке, вниз головой, для испытания на просачивание.

Рис. 25.

Наполнение газобаллонов Ливена фосгеном.

Фосген впервые был применен в волновой атаке в декабре 1915 года. Подобные атаки продолжались около 9 месяцев, после чего стали постепенно переходить к атакам с помощью снарядов, наполненных газом. Фосген в первый раз был найден в германских снарядах, в ноябре 1916 года. Эти снаряды были известны под маркой D. Кроме чистого фосгена найдены смеси фосгена и хлор-пикрина, фосгена и супер-палита, фосгена и ди-фенил-хлор-арсина.

Англичане ввели употребление газометов весною 1917 г. Газометы имеют перед снарядами то большое преимущество, что они могут выбрасывать большие об'емы газа и очень пригодны для неожиданных атак. Как говорят германцы, "газомет соединяет в себе все преимущества газового баллона и газового снаряда. Плотность газа, которую он дает, равна плотности газового облака, а эффект неожиданности достигается с его помощью так же, как при стрельбе снарядами".

Рис. 26.

Внутренний вид склада снарядов.

К концу войны германцы стали употреблять фосген с пемзой. Взятый снаряд содержал около 13 фунтов фосгена и 5½ фунтов пемзы. Вопрос о достоинствах такого способа является довольно спорным. Вследствие меньшего об’ема, занимаемого фосгеном в снарядах, содержащих пемзу, обеспечивается понижение начальной концентрации. Пемза, повидимому, предохраняет от разбрасывания фосгена при разрыве снаряда высоко в воздухе, но в то же время не может помешать переходу фосгена в газообразное состояние. Это показывает, что пемза способна дать более однообразное и ровное распыление и большую экономию в употреблении газа.

Благодаря своей малой стойкости (запах фосгена исчезает через 1½ — 2 часа) и своим свойствам, фосген, действительно, представляет идеальный газ для военных целей.

Фосген действует непосредственно как яд и как вещество, сильно раздражающее легкие, вызывающее быстрое повреждение слизистой оболочки дыхательных путей, наполнение легких жидкостью. Большинство смертельных случаев приписываются отеку легких и удушью, вследствие недостатка воздуха. Отек легких быстро возрастает при движении. Соответственно с этим, все правила ухода за отравленными фосгеном требуют немедленного помещения их в постель и соблюдения совершенной неподвижности. Больным не позволяют даже ходить в перевязочную. Необходимость полного покоя после отравления газом несомненно приходится отнести также и тому обстоятельству, что отравленным приходится обычно выдерживать продолжительную бомбардировку после тяжелых атак фосгеном. Бризантные снаряды вызывают смятение, заставляют людей передвигаться и мешают эвакуации отравленных газом. В первые дни атак фосгеном число смертельных случаев было невероятно высоко, именно вследствие незнакомства с действием газа.

Вследствие ослабления функций легких и недостатка кислорода, появляется ослабление сердечной деятельности, почему люди со слабым сердцем могут умереть скоропостижно, если после отравления газом им приходится быть в движении.

Прекрасной иллюстрацией медленного действия фосгена может служить атака, произведенная одной американской дивизией, в период ее обучения.

Эта дивизия решила сделать газонападение на неприятельские траншеи, которые были расположены на склоне холма, отделенного от наших позиций узкой долиной. Вверх по течению речки, между обеими линиями траншей находилась французская деревня, захваченная германцами. Когда началась атака, ветер дул со скоростью 6–7 миль в час, вниз по речке, от селения, т.-е. прямо на атакуемую позицию. Вокруг траншей, которые намеревались захватить, был образован обычный заградительный огонь из фугасных снарядов.

Триста американцев произвели атаку. Во время нее, при помощи 75 и 155-мм. снарядов, в селение было выброшено немного более трех тонн жидкого фосгена. Ближайший конец деревни, обстреливаемой фосгеном, был менее, чем в 700 ярдах от атакующих войск. Никто из солдат не почувствовал запаха фосгена, хотя дым от фугасных снарядов был настолько сильным, что несколько человек надели свои маски. Атака происходила в 3 часа утра; отряд оставался около 45 минут по близости от германских траншей. Затем солдаты вернулись на свою стоянку, расположенную в 5 или 6 километрах позади передовых линий. Вскоре по приходе туда, т.-е. около 9 часов утра, они начали заболевать, и стало очевидно, что все пострадали от отравления газом. Из 300 человек, участвовавших в атаке, 236 были отравлены газом, 4 или 5 из них умерли.

Медицинская часть чрезвычайно быстро и энергично приняла меры для их лечения, что, по всей вероятности, и содействовало малому проценту смертных случаев.

Эта иллюстрация медленного действия фосгена является одной из наиболее интересных среди описаний отравления этим газом. Здесь концентрация газа была довольно слаба, и действие его, несомненно, приходится приписать движению, которое солдаты производили во время и после отравления.

В заключение следует заметить, что офицеры газовой службы не участвовали в составлении плана описанной атаки, но вскоре после нее последовал общий приказ, чтобы офицеры газовой службы имели голос при решении вопросов по выполнению газовых атак.