Введение

Химическое соединение и химическое оружие нервно-паралитическое вещество

Сарин (кодовое обозначение НАТО GB [сокращение от серии G, "B"]) — чрезвычайно токсичное органофосфорное соединение. Это бесцветная, не имеющая запаха жидкость, используемая в качестве химического оружия из-за своей высокой эффективности в качестве нервно-паралитического вещества. Воздействие может быть смертельным даже при очень низких концентрациях, при этом смерть может наступить в течение одной-десяти минут после непосредственного вдыхания смертельной дозы из-за удушья, вызванного параличом дыхательных путей, если не будет быстро введено противоядие. Первичные симптомы воздействия сарина включают насморк, стеснение в груди и сужение зрачков. Вскоре после этого у пострадавшего возникают затруднения с дыханием, тошнота и слюнотечение. Это прогрессирует до потери контроля над функциями организма, что может вызвать рвоту, дефекацию и мочеиспускание. За этим следует подергивание и судороги. В конечном итоге человек впадает в кому и задыхается в серии конвульсивных спазмов. Распространенные мнемонические правила для симптоматики отравления органофосфатами, включая отравление сарином, — это "убийственные Б" (bronchorrhea и bronchospasm), поскольку они являются основной причиной смерти, и аббревиатура SLUDGE – слюнотечение, слезотечение, мочеиспускание, дефекация, расстройство желудочно-кишечного тракта и рвота. Смерть может наступить в течение одной-десяти минут после непосредственного вдыхания, но также может произойти с задержкой от нескольких часов до нескольких недель в случаях ограниченного воздействия, если не применено противоядие.

Управление

Были описаны методы лечения.

Механизм действия

Сарин является мощным ингибитором ацетилхолинестеразы, фермента, который расщепляет нейромедиатор ацетилхолин после его высвобождения в синаптическую щель. У позвоночных ацетилхолин служит нейромедиатором в нейромышечном соединении, где сигналы передаются от нейронов центральной нервной системы к мышечным волокнам. В норме ацетилхолин высвобождается из нейрона для стимуляции мышцы, после чего он разрушается ацетилхолинестеразой, что позволяет мышце расслабиться. Накопление ацетилхолина в синаптической щели из-за ингибирования ацетилхолинестеразы приводит к тому, что нейромедиатор продолжает воздействовать на мышечное волокно, обеспечивая непрерывную передачу нервных импульсов. Сарин воздействует на ацетилхолинестеразу, образуя ковалентную связь с конкретным остатком серина в активном центре. Фторид выступает в роли уходящей группы, а образовавшийся органофосфоэстер является стабильным и биологически неактивным. Механизм его действия схож с механизмом действия некоторых распространенных инсектицидов, таких как малатион. По биологической активности он аналогичен карбаматным инсектицидам, например Sevin, а также лекарственным препаратам пиридостигмин, неостигмин и физостигмин.

Диагностические тесты

Контролируемые исследования на здоровых мужчинах показали, что нетоксичная пероральная доза 0,43 мг, вводимая в несколько приемов в течение 3-дневного интервала, вызывала средние максимальные снижения уровня ацетилхолинестеразы в плазме и эритроцитах на 22 и 30% соответственно. Однократная острая доза 0,5 мг вызывала легкие симптомы интоксикации и в среднем снижение активности ацетилхолинестеразы на 38% по обоим показателям. Сарин в крови быстро деградирует in vivo или in vitro. Его основные неактивные метаболиты имеют период полувыведения в сыворотке крови in vivo приблизительно 24 часа. Уровень несвязанной изопропилометилфосфоновой кислоты (IMPA), продукта гидролиза зарина, в сыворотке крови у выживших после террористической атаки в течение первых четырех часов после воздействия колебался от 2 до 135 мкг/л. Сарин или его метаболиты могут быть определены в крови или моче с помощью газовой или жидкостной хроматографии, в то время как активность ацетилхолинестеразы обычно измеряется ферментативными методами. Более новый метод, называемый "регенерацией фторида" или "реактивацией фторида", позволяет обнаруживать наличие нервно-паралитических веществ в течение более длительного периода после воздействия, чем описанные выше методы. Фторидная реактивация – это метод, который изучается, по крайней мере, с начала 2000-х годов. Эта методика устраняет некоторые недостатки более ранних процедур. Сарин не только реагирует с водой в плазме крови посредством гидролиза (образуя так называемые "свободные метаболиты"), но и взаимодействует с различными белками, формируя "белковые аддукты". Эти белковые аддукты не так легко выводятся из организма и сохраняются дольше, чем свободные метаболиты. Одно из явных преимуществ этого процесса заключается в том, что период после воздействия, в течение которого можно определить факт воздействия зарина, значительно увеличивается, возможно, до пяти-восьми недель, согласно данным, по крайней мере, одного исследования.

Деградация и срок годности

Наиболее важными химическими реакциями фосфорилгалогенидов является гидролиз связи между фосфором и фтором. Эта связь P–F легко разрывается нуклеофильными реагентами, такими как вода и гидроксид-ионы. При высоком pH зарин быстро разлагается до нетоксичных производных фосфоновой кислоты. Первоначальное разложение зарина приводит к образованию изопропилметилфосфоновой кислоты (IMPA) – химического вещества, которое обычно не встречается в природе, за исключением случаев его образования как продукта распада зарина (это полезно для обнаружения недавнего применения зарина в качестве оружия). Затем IMPA разлагается до метилфосфоновой кислоты (MPA), которая также может образовываться другими органофосфатами. Зарин, содержащий остаточную кислоту, разлагается в течение нескольких недель или месяцев. Срок годности может быть сокращен из-за примесей в исходных веществах. По данным ЦРУ, у некоторых образцов иракского зарина срок годности составлял всего несколько недель, главным образом из-за нечистых исходных веществ. Наряду с нервно-паралитическими веществами, такими как табун и VX, зарин может иметь короткий срок годности. Поэтому его обычно хранят в виде двух отдельных исходных веществ, которые при смешивании образуют зарин. Срок годности зарина можно увеличить, повысив чистоту исходных веществ и промежуточных продуктов, а также добавляя стабилизаторы, такие как трибутиламин. В некоторых составах трибутиламин заменяется диизопропилкарбодиимидом (DIC), что позволяет хранить зарин в алюминиевых корпусах. В химическом оружии двойного действия два исходных вещества хранятся раздельно в одном снаряде и смешиваются непосредственно перед или во время полета снаряда для образования отравляющего вещества. Такой подход имеет двойное преимущество: решает проблему стабильности и повышает безопасность боеприпасов, содержащих зарин.

История

Сарин был обнаружен в 1938 году в Вуппертале-Эльберфельде (Германия) учеными компании IG Farben, которые пытались создать более эффективные пестициды; это самое токсичное из четырех нервно-паралитических веществ серии G, разработанных в Германии. Это соединение, появившееся после открытия нервно-паралитического вещества табун, было названо в честь его первооткрывателей: химиков Герхарда Шрадера, Отто Амброса, Герхарда Риттера и Ханса Юргена фон дер Линде из Heereswaffenamt.

Используйте в качестве оружия

В середине 1939 года формула для агента была передана в отдел химической войны Управления вооружений немецкой армии, который приказал начать его массовое производство для использования в военное время. Были построены пилотные установки, а к концу Второй мировой войны строилась (но не была завершена) производственная площадка. Оценки общего объема производства зарина нацистской Германией варьируются от 500 кг до 10 тонн. Хотя зарин, табун и соман были включены в состав артиллерийских снарядов, Германия не использовала нервно-паралитические вещества против целей союзников. Адольф Гитлер отказался санкционировать применение таких газов, как зарин, в качестве оружия. 1950-е (начало): НАТО приняло зарин на вооружение в качестве стандартного химического оружия. СССР и США производили зарин для военных нужд. 1953: 20-летний Рональд Мэддисон, инженер Королевских ВВС из Консетта, графство Дарем, погиб в ходе испытаний зарина на людях в испытательном центре химического оружия Портон-Даун в Уилтшире, Англия. Через десять дней после его смерти было проведено тайное расследование, которое вынесло вердикт о случайной смерти. В 2004 году расследование было возобновлено, и после 64-дневного слушания присяжные признали, что Мэддисон был незаконно убит в результате "применения нервно-паралитического вещества в нетерапевтическом эксперименте". 1957: Регулярное производство химического оружия зарин в Соединенных Штатах было прекращено, хотя имевшиеся запасы зарина в больших количествах подвергались перегонке до 1970 года. Одной из целей DINA было упаковать его в аэрозольные баллончики для удобства использования, что, по словам бывшего агента DINA Майкла Таунли, было одной из запланированных процедур при убийстве Орландо Летелье в 1976 году. Март 1988: Химическая атака на Халабджу; в течение двух дней в марте этнический курдский город Халабджа на севере Ирака (население 70 000 человек) подвергся бомбардировке иракскими самолетами ВВС Саддама Хусейна химическими бомбами, включая зарин. По оценкам, погибло 5000 человек, большинство из которых были мирными жителями. Апрель 1988: Ирак четыре раза применил зарин против иранских солдат в конце ирано-иракской войны, что помогло иракским войскам восстановить контроль над полуостровом Аль-Фау во время Второй битвы за Аль-Фау. 1993: Конвенция Организации Объединенных Наций о запрещении химического оружия была подписана 162 странами-членами, запрещающая производство и накопление многих видов химического оружия, включая зарин. Она вступила в силу 29 апреля 1997 года и предусматривала полное уничтожение всех заявленных запасов химического оружия к апрелю 2007 года. К моменту вступления конвенции в силу стороны заявили о наличии в мире 15 047 тонн зарина. По состоянию на 28 ноября 2019 года было уничтожено 98% запасов. 1994: Инцидент в Мацумото; японская религиозная секта Аум Синрикё распылила нечистую форму зарина в Мацумото, префектура Нагано, в результате чего погибли восемь человек и пострадали более 500. Австралийская овцеводческая ферма Банджаварн использовалась в качестве полигона для испытаний. 1995: Атака зарином в токийском метро; секта Аум Синрикё распылила нечистую форму зарина в токийском метро. Погибли 12 человек, более 6200 получили ранения. 2002: Прочеченский боевик Ибн аль-Хаттаб, возможно, был убит зарином российскими властями. Май 2004: иракские повстанцы взорвали 155-мм снаряд, содержащий бинарные предшественники зарина, рядом с американским конвоем в Ираке. Снаряд был сконструирован таким образом, чтобы смешивать химические вещества во время вращения в полете. Взрыв высвободил лишь небольшое количество газа зарин, либо из-за того, что взрыв не позволил должным образом смешать бинарные агенты, либо из-за того, что химические вещества внутри снаряда со временем разложились. Двоим американским солдатам была оказана медицинская помощь после проявления ранних симптомов отравления зарином. Март 2013: Химическая атака на Хан-аль-Ассаль; зарин был применен при нападении на город к западу от Алеппо в Сирии, в результате чего погибли 28 человек и 124 получили ранения. Август 2013: Химическая атака в Гуте; зарин был применен в нескольких одновременных атаках в регионе Гута в провинции Риф-Димашк Сирии во время гражданской войны в Сирии. По разным данным, число погибших составило от 322 до 1729 человек. Апрель 2017: Химическая атака на Хан-Шейхун: сирийские ВВС применили зарин в провинции Идлиб, контролируемой повстанцами, во время авиаудара. Апрель 2018: Жертвы химической атаки в Думе в Сирии сообщили о симптомах, соответствующих воздействию зарина и других отравляющих веществ. 6 июля 2018 года Миссия по расследованию фактов (FFM) ОЗХО опубликовала свой предварительный отчет. В отчете указывалось, что "Результаты показывают, что в образцах окружающей среды и в образцах плазмы, взятых у предполагаемых пострадавших, не обнаружено органофосфорных нервно-паралитических веществ зарина или продуктов их разложения". Химическое вещество, использованное при нападении, впоследствии было идентифицировано как элементарный хлор. Июль 2023: США уничтожили последние заявленные запасы химического оружия – ракету M55, снаряженную зарином, 7 июля 2023 года.