Боевые свойства отравляющих веществ
Под боевыми свойствами ОВ понимают их токсичность, характеризующуюся боевыми концентрациями и токсическими дозами, плотность и стойкость заражения, глубину распространения облака зараженного воздуха.
Боевые свойства ОВ всецело зависят от совокупности их физических, физико-химических, химических свойств и особенностей физиологического действия на организм.
Боевой концентрацией называется концентрация ОВ в воздухе необходимая для достижения определенного боевого эффекта, например выведения живой силы из строя или снижения ее боеспособности на определенный срок. Это количественная характеристика заражения воздуха парами и аэрозолями ОВ.
Боевая концентрация (С) выражается массовой концентрацией, которая определяется количеством ОВ М в единице объема воздуха V:
С=М/V
и измеряется в мг/л, мг/куб.м или г/куб.м. Для перевода мг/л в другие размерности легко воспользоваться соотношением: 1 мг/л=1 г/куб.м =1000 мг/куб.м
Каждое ОВ характеризуется диапазоном боевых концентраций в зависимости от выполняемой с помощью этого 0В боевой задачи. Так, если 0В обладает смертельным действием, то его диапазон боевых концентраций будет простираться от минимальной концентрации, в короткое время, вызывающей первые признаки поражения и в итоге — гибель организма, до концентрации, при которой организм погибает в течение минимального времени (1 мин). Например, GВ в концентрации около 0,0002 мг/л через 1—2 мин вызывает у человека первые признаки поражения (сужение зрачков глаз слабой степени), а при пребывании в атмосфере с такой концентрацией в течение суток — смертельный исход. Смерть наступает через несколько минут, если в течение одной минуты вдыхать воздух с концентрацией GВ в нем около 0,1 мг/л. Таким образом, боевые концентрации GВ находятся в диапазоне 10-4- 10-1 мг/л.
Плотность заражения.
Отравляющие вещества в виде грубодисперсного аэрозоля и капель заражают местность и расположенные на ней объекты, одежду, средства защиты и источники воды. Они способны поражать людей и животных, как в момент оседания, так и после оседания частиц 0В. В последнем случае поражение может быть получено ингаляционным путем вследствие испарения 0В с зараженных поверхностей, в результате кожной резорбции при контакте людей и животных с этими поверхностями или перорально при употреблении зараженных продуктов питания и воды.
Количественной характеристикой степени заражения различных поверхностей, в том числе и незащищенных кожных покровов, является плотность заражения, под которой понимают массу 0В, приходящуюся на единицу площади зараженной поверхности:
D=M/S
где D - плотность заражения, мг/кв.см (г/кв.м, кг/га, г/кв.км); M -количество ОВ, мг (г, кг, т); S - площадь зараженной поверхности, кв.см (кв.м, га, кв.км); 1 мг/кв.см  = 10 г/кв.м  = 100 кг/га  = 10 т/кв.км.
Каждое ОВ характеризуется диапазоном боевых плотностей заражения местности вместе с расположенными на ней людьми, животными и различными объектами, значения которых зависят от токсичности 0В и от решаемых задач. Так, по иностранным данным, боевые плотности заражения местности веществом VХ при выполнении задачи на уничтожение живой силы, защищенной противогазами, составляет 0,002-0,01 мг/кв.см (0,02—0,1 т/кв.км) Соответствующие боевые плотности заражения для НD равны 0,2-5 мг/кв.см (2-5 т/кв.км).
Стойкость заражения – время, в течение которого ОВ, находясь на местности и технике, может наносить поражение живой силе; измеряется в минутах, часах, сутках, неделях.
Стойкость ОВ на местности зависит от их химической активности и совокупности физико-химических свойств (температуры кипения, давления насыщенного пара, летучести, в определенной мере - вязкости и температуры плавления).
К группе стойких относятся ОВ, имеющие сравнительно высокую температуру кипения (в интервале примерно 140—250°) и малую упругость пара. Эти вещества, попадая на местность, медленно испаряются. Важнейшими представителями стойких ОВ являются иприт, Ви-икс, зарин.
Вместе с тем они длительное время сохраняют поражающее действие, так как медленно гидролизуются влагой воздуха и почвы. Стойкость их на почве выражается сроками от нескольких часов (летом) до нескольких дней и даже месяцев (зимой). Стойкие отравляющие вещества применяются для заражения местности, инженерно-технических сооружений и для поливки живой силы противника; в виде тумана они могут быть использованы для заражения атмосферы (в этом случае они действуют как нестойкие отравляющие вещества).
В недалеком прошлом к группе нестойких отравляющих веществ относили вещества, обладающие низкой температурой кипения и высокой упругостью пара и предназначенные для заражения приземного слоя атмосферы. Благодаря развитию за последние годы средств применения заражение приземного слоя атмосферы достигается и рядом ОВ, представляющих собой высококипящие жидкости (иприт, фосфорсодержащие вещества), поэтому понятие «нестойкие» в настоящее время расширено: нестойкими ОВ принято считать все отравляющие вещества, которые используются для поражения живой силы путем заражения атмосферы.
Важнейшими представителями нестойких ОВ можно назвать синильную кислоту, хлорциан, фосген, дифосген.
Реальная стойкость ОВ на местности зависит от климатических и метеорологических условий, способствующих ускорению или замедлению испарения вещества. При этом наибольшее значение имеют температура воздуха и почвы, вертикальная устойчивость приземного слоя атмосферы и скорость ветра. Естественно, что в зимних условиях при инверсии и в безветренную погоду стойкость ОВ будет максимальной, а летом при конвекции и сильном ветре — минимальной.
Влияние характера местности на стойкость ОВ связано со структурой и пористостью почвы, ее влажностью, химическим составом, а также наличием и характером растительного покрова. На песчаной почве, лишенной растительности, стойкость будет незначительной. На глинистых почвах, покрытых зеленой растительностью, ОВ имеют, напротив, большую стойкость.
Стойкость заражения зависит также от способов применения ОВ. Так, при увеличении степени дробления ОВ в процессе его перевода в боевое состояние общая поверхность капель (частиц) увеличивается, что приводит к более быстрому впитыванию и испарению, т. е. к уменьшению стойкости.
Глубина распространения облака зараженного воздуха
В зависимости от способов применения химического оружия и свойств отравляющих веществ ими может быть достигнуто заражение либо атмосферы, либо местности, либо комбинированное заражение — атмосферы и местности.
Облако пара (тумана, дыма, мороси) ОВ, образующееся непосредственно в момент применения химического оружия, например при разрыве химических боеприпасов, называется первичным облаком. Оно является причиной непосредственного поражения незащищенных людей и животных.
Облако пара ОВ образующееся за счет испарения отравляющего вещества с зараженных местности, вооружения, военной техники и сооружений, называют вторичным облаком.
Как первичное, так и вторичное облако ОВ распространяется по направлению ветра на различные расстояния от места применения. Расстояние от подветренного края участка применения (участка заражения) до внешней границы зараженного облака, на котором сохраняется боевая концентрация ОВ, называется глубиной распространения облака зараженного воздуха.
Глубина распространения первичного облака зараженной атмосферы зависит от многих факторов, из которых основными являются первоначальная концентрация ОВ, степень вертикальной устойчивости воздуха, скорость ветра, топография местности.
Глубина распространения облака ОВ практически прямо пропорциональна начальной концентрации ОВ и скорости ветра. При конвекции глубина распространения первичного облака будет в 3 раза меньше, а при инверсии — в 3 раза больше, чем при изотермии. Если на пути облака зараженной атмосферы встречается лесной массив или возвышенность, то глубина его распространения резко уменьшается.
Средняя глубина распространения первичного облака зараженного воздуха на открытой местности при изотермии составляет 2-5 км для кожно-нарывных и 15 - 25 км для нервно-паралитических ОВ.
Глубина распространения вторичного облака зараженной атмосферы также обусловлена рядом факторов. Чем больше участок и плотность заражения, тем дальше по направлению ветра распространяется вторичное облако. Влияние скорости ветра, степени вертикальной устойчивости воздуха и топографических особенностей местности на глубину распространения вторичного облака аналогично влиянию этих факторов на неведение первичного облака.
Начальный момент поражающего действия облака зараженной атмосферы зависит главным образом от скорости ветра и удаления от подветренной границы от подветренной границы района применения химического оружия. Продолжительность поражающего действия облака оказывается различной. Средняя продолжительность поражающего действия первичного облака относительно невелика и обычно не превышает 20—30 мин. Средняя продолжительность поражающего действия вторичного облака определяется временем полного испарения ОВ с зараженных поверхностей и измеряется несколькими часами или даже сутками.
Таким образом, глубина распространения первичного и вторичного облаков зараженной атмосферы и продолжительность их поражающего действия определяются масштабом применения, физико-химическими и токсическими свойствами ОВ.
Токсичность является важнейшей характеристикой ОВ, определяющей их способность вызывать патологические изменения в организме, которые приводят человека к потере боеспособности (работоспособности) или к гибели.
Количественно токсичность ОВ оценивают дозой. Доза вещества, вызывающая определенный токсический эффект, называется токсической дозой (D).
Токсическая доза, вызывающая равные по тяжести поражения, зависит от свойств ОВ, пути их проникновения в организм, от вида организма и условий применения ОВ.
Для веществ, проникающих в организм в жидком или аэрозольном состоянии через кожу, желудочно-кишечный тракт или через раны, поражающий эффект для каждого конкретного вида организма в стационарных условиях зависит только от количества ОВ, которое может выражаться в любых массовых единицах. Обычно токсодозы выражают в миллиграммах.
Различают смертельные, выводящие из строя и пороговые токсодозы.
Смертельная, или летальная, токсодоза LD - это количество ОВ, вызывающее при попадании в организм смертельный исход с определенной вероятностью. Обычно пользуются понятиями абсолютно смертельных токсодоз, вызывающих гибель организма с вероятностью 100% (или гибель 100% пораженных), LD100 или условно смертельных, токсодоз, летальный исход от введения которых наступает у 50% пораженных, LD50.
Выводящая из строя токсодоза ID - это количество ОВ, вызывающее при попадании в организм выход из строя определенного процента пораженных как временно, так и со смертельным исходом. Ее обозначают ID100 или ID50.
Пороговая токсодоза РD - количество ОВ, вызывающее начальные признаки поражения организма с определенной вероятностью или, что то же самое, начальные признаки поражения у определенного процента людей или животных. Пороговые токсодозы обозначают РD100 или РD50.
Цифровые индексы, обозначающие процент пораженных (или вероятность поражения), в принципе могут иметь любое заданное значение. При оценке эффективности отравляющих веществ обычно используют значения LD50 (или соответственно ID50, PD50).
В дозах, меньших LD50, ОВ вызывают поражения различной степени тяжести: тяжелые при 0.3-0,5 LD50, средние при 0,2 LD50 и легкие приблизительно при 0,1LD50.
Табличные значения кожно-резорбтивных токсодоз 0В справедливы для бесконечно большой экспозиции, т. е. для случая, когда попавшее на кожу 0В не удаляется и не дегазируется. Реально для проявления того или иного токсического эффекта на поверхности кожи должно оказаться большее количество яда, чем приведенное в таблицах токсичности отравляющих веществ. Это количество и время, в течение которого 0В должно находиться на кожной поверхности при резорбции, помимо токсичности в значительной мере обусловлено скоростью всасывания 0В через кожу. Так, по данным американских специалистов, вещество VX характеризуется кожно-резорбтивной токсодозой LD50 6 - 7 мг на человека. Чтобы эта доза попала в организм, 200 мг капельно-жидкого VX должно быть в контакте с кожей в течение примерно, 1 ч или ориентировочно 10 мг — в течение 8 ч. Благодаря защитным свойствам одежды это количество увеличивается и в летнее время для часовой экспозиции составляет около 95 мг.
Сложнее рассчитать токсодозы для ОВ, заражающих атмосферу паром или тонкодисперсным аэрозолем и вызывающих поражения человека и животных через органы дыхания. Прежде всего делают допущение, что ингаляционная токсодоза прямо пропорциональна концентрации ОВ, С, во вдыхаемом воздухе и времени дыхания t. Кроме того, необходимо учесть интенсивность дыхания V, которая зависит от физической нагрузки и состояния человека или животного. В спокойном состоянии человек делает примерно 16 вдохов в минуту и, следовательно, в среднем поглощает 8—10 л/мин воздуха. При средней физической нагрузке (езда на броне танка, марш) потребление воздуха увеличивается до 20—30 л/мин, а при тяжелой физической нагрузке (бег, земляные работы) составляет около 60 л/мин.
Таким образом, если человек вдыхает воздух с концентрацией в нем ОВ С (мг/л) в течение t (мин) при интенсивности дыхания V (л/мин), то удельная поглощенная доза 0В (количество 0В, попавшее в организм), D (мг/кг) будет равна
D=CtV/G                            (1)
Немецкий химик Ф. Габер предложил упростить это выражение. Он сделал допущение, что для людей или конкретного вида животных, находящихся в одинаковых условиях, отношение V/G. Разделив на него обе части уравнения, он получил выражение
  Т=Сt                                 (2)
Произведение Сt Ф. Габер назвал коэффициентом токсичности и принял его за достоянную величину. Это произведение, хотя и не является токсодозой в строгом смысле этого слова, позволяет сравнивать различные ОВ по ингаляционной токсичности. Если, например, Сt для иприта 1,5 мг мин/л, а для фосгена 3,2 мг мин/л, то ясно, что при действии через органы дыхания иприт примерно в 2 раза токсичнее фосгена.
При таком подходе не учитывается, конечно, что часть ОВ, попавшего в организм с вдыхаемым воздухом, выдыхается обратно, а часть ОВ обезвреживается организмом. Не учитывается и ряд других факторов, влияющих на токсичность. Тем не менее произведением Сt до сих пор пользуются для оценки ингаляционной токсичности ОВ. Часто его даже неправильно называют токсодозой. Более правильным представляется название относительной токсичности при ингаляции.
Для характеристики смертельной, выводящей из строя и пороговой токсичности ОВ, поражающих организм через органы дыхания в виде пара или аэрозоля, используют те же буквы и цифровые индексы, что и при токсодозах ОВ кожно-резорбтивного действия Их обозначают соответственно LCt100 и LCt50, Ict100 и Ict50, PCt100 и PCt50.
Относительная токсичность ОВ при ингаляции зависит от физической нагрузки на человека. Для людей, занятых тяжелой физической работой, она будет значительно меньше, чем для людей, находящихся в покое. С увеличением интенсивности дыхания возрастет и быстродействие ОВ. Например, для GВ при легочной вентиляции 10 л/мин и 40 л/мин значения LCt50 составляют соответственно около 0,07 мг*мин/л и 0,025 мг*мин/л. Если для вещества CG произведение Сt 3,2 мг. мин/л при интенсивности дыхания 10 л/мин является среднесмертельным, то при легочной вентиляции 40 л/мин - абсолютно смертельным.
Следует заметить, что табличные значения константы Сt справедливы для коротких экспозиций, значительно различающихся, однако для разных отравляющих веществ в зависимости от их физических, физико-химических и химических свойств. Для АС это значение справедливо при времени t, измеряющемся несколькими минутами, для CG уже в пределах одного часа. При вдыхании зараженного воздуха с невысокими концентрациями в нем ОВ, но в течение достаточно длительного промежутка, времени значение Сt увеличивается вследствие частичного разложения отравляющего вещества в организме и неполного поглощения его легкими. Например, для АС относительная токсичность при ингаляции LСt50 колеблется от 1 мг∙мин/л для высоких концентраций его в воздухе до 4 мг∙мин/л, когда концентраций ОВ невелики.
Публикация материалов возможна при ссылке на http://gochs.info
© Сергей Кульпинов 2003
Яндекс.Метрика