化學戰劑

化學戰劑（chemical warfare agents, CWAs）是構成化學武器的基本要素，一般應具備下列特點：毒性強、作用快、毒效持久、殺傷途徑多、殺傷範圍廣、不易發現、防護和救治困難、容易生產、性質穩定、便於貯存，是製造素有“窮國原子彈”之稱化學武器基本原料，屬大規模殺傷性武器。價格低廉的神經性毒劑（一種典型的化學戰劑）是最大的威脅。 ^[1] 

根據CWA的性質、作用原現及戰術目的，化學戰劑可按不同方法進行分類。如按戰術用途分類可分致死性毒劑、致傷性毒劑、失能性毒劑、擾亂性毒劑和牽制性毒劑；按作用快慢可分速效性毒劑和非速效性毒劑。以下主要介紹臨牀（或毒理作用）分類和持久性分類。

（一）神經性毒劑（nerve agents）

這是現今毒性最強的一類化學戰劑。人員中毒後迅速出現一系列神經系統症狀而得名。主要代表有沙林、塔崩、梭曼和VX，它們都是有機磷酸酯類化合物；因含磷，又稱含磷毒劑。

（二）糜爛性毒劑（blister agents）

又稱起皰劑（vesicants），能引起皮膚、眼、呼吸道等局部損傷；吸收後出現不同程度的全身反應。主要代表有芥子氣，氮芥和路易氏劑。

（三）全身中毒性毒劑（systemic agents）

主要代表有氫氰酸、氯化氰。經呼吸道吸入後與細胞色素氧化酶結合，破壞細胞呼吸功能，導致組織缺氧。高濃度吸入可導致呼吸中樞麻痹，死亡極快。

（四）窒息性毒劑（choking gases ,asphyxiants）

又稱肺刺激劑（lung irritants）。主要損傷呼吸系統，引起急性中毒性肺水腫，導致缺氧和窒息。如光氣、雙光氣以及氯氣、氯化苦等。

（五）失能性毒劑（incapacitating agents ,incapacitants）

這類毒劑種類繁多。美軍裝備的主要是畢茲（BZ）。它可以引起思維、情感和運動機能障礙，使人員暫時喪失戰鬥能力。

（六）刺激劑（irritants）

這類毒劑對眼和上呼吸道有強烈的刺激作用。引起眼痛、流淚、噴嚏和胸痛等。主要代表有苯氯乙酮、亞當氏劑、CS和CR。外軍常用來騷擾對方軍事行動，並用作“抗暴”劑，仍有裝備。我軍不列為化學戰劑。 ^[2] 

此外，美軍侵越戰爭中曾大量使用了除莠劑毀壞農作物和森林，故又稱植物殺傷劑（anti-plant agents）。使用狀態為白色、橙色、藍色粉末或油狀液滴。除莠劑是清除田間雜草的藥劑，但大量使用能使植物葉子變黃、枯萎、脱落，達到暴露對方目標、限制游擊隊行動的目的。人員吸入、誤食或皮膚大量接觸，也會引起中毒。

（一）暫時性毒劑（non-persistent agents）

施放後呈蒸氣或氣溶膠，造成空氣染毒，人員接觸中毒，有效殺傷時間短（<60min）。使用的毒劑多為沸點低、易揮發的液態毒劑，如氫氰酸、光氣、沙林等；常温時為固體、施放後呈煙狀的毒劑，如失能劑BZ、刺激劑CS、苯氯乙酮等亦可用作暫時性毒劑。前者多用於迅速殺傷對方有生力量而不妨礙隨後佔領該地區，故敵人多在進攻時使用。後者用於擾亂或疲憊對方，降低或使對方失去戰鬥力。

（二）持久性毒劑（persistent agents）

施放後呈液滴狀或微粉狀，地面染毒，人員接觸中毒，有效殺傷時間長（>60min）。使用的毒劑多為沸點高，不易揮發的液體毒劑如芥子氣、VX和以微粉狀施放的固體毒劑（刺激劑）。因其在地區造成長時間染毒，人員不宜立即進入該地區，故敵人多在防禦或退卻時使用。以圖阻礙、遲滯或牽制對方軍事行動。

微粉狀毒劑施放後沉落於地面，人員或車輛通過或風速較大時再度飛楊，故可造成較長時期的地面和空氣染毒。

（三）半持久性毒劑（semi-persistent agents）

有效殺傷時間介於前兩者之間，能保持數十分鐘至數小時，如梭曼、塔崩、雙光氣等。外軍一直很重視所謂中等揮發度毒劑（intermediate volatility agents，IVA）的研究，意欲使此類毒劑能經呼吸道和皮膚雙途徑吸收，發揮其致傷作用。

毒劑的持久性是相對的。它與毒性的理化性質、施放方法、戰鬥狀態、目標區的地形和氣象條件等因素有關。通常作為暫時性毒劑使用的CS，若以微粉狀態布灑於地面可長期發揮毒性作用；通常作為持久性毒劑使用的芥子氣如施放呈霧狀，則為暫時性毒劑。 ^[2] 

光氣是無色或略帶黃色氣體(工業品通常為已液化的淡黃色液體)，當濃縮時，具有強烈刺激性氣味或窒息性氣味。光氣的危害，毒理學簡介人吸入LCLo: 50ppm/5M；男性LCLo: 360mg/m³/30M。人吸入5ppm/30M。屬高毒類。為窒息性毒氣。毒性比氯氣大10倍。大鼠吸入20分鐘的LC50為100mg/m³。較低濃度時無明顯的局部刺激作用，經一段時間後出現肺泡-毛細血管膜的損害，而導致肺水腫。較高濃度時可因刺激作用而引起支氣管痙攣, 導致窒息。人的嗅覺閾為0.4～4mg/m³。8mg/m³對眼和鼻有輕度刺激作用。

以上為外軍裝備的主要化學戰劑，其中又以神經性毒劑和芥子氣為主體。為了增強毒劑毒性和改進其使用性能，有些國家還研究了毒劑的混合使用、膠粘化和微包膠等技術。同時，外軍也並未停止新毒劑的研究，其中包括：

1.新失能劑EA3834：屬取代羥乙酸類化合物，化學結構為苯基異丙基羥乙酸－N－甲基－4－哌啶酯，淡黃色粘稠液體，沸點303℃，難溶於水。與添加劑EA4923（環庚三烯類化合物）配伍使用，可經皮膚和呼吸道雙途徑吸收，失能作用稍大於BZ。對人的ICt50為73mg·min/m³。

2.有機氟化物：國外透露前蘇聯裝備了一種能穿透防毒面具的毒劑——全氟異丁烯（perfluoroisobutene，PFIB），結構式為(CF₃)₂C=CF₂，是一種傷肺性毒劑。毒性強、作用快。空氣中含ppm級的濃度，吸入後1h內即可出現頭痛、咳嗽、胸痛、呼吸困難和高熱。6～8小時症狀加劇，8～24小時死於肺水腫。

另一氟化物六氟二甲基二硫（CF₃SSCF₃），由相對無毒的硫代三氟一氯甲烷（CF₃SCI）遇活性碳後生成。與PFIB類似，也能穿透防毒面具。美、英等國家也積極從事有機氟化物的研製工作。如美軍研製的有(CF₃)₂C=CFCN。

3.毒素戰劑和基因武器

由此可見，化學戰劑不會停留在原有階段，新的化學戰劑還會不斷產生。當今工藝技術的進步與發展能提供以前辦不到的大量生產毒素的方法，從而獲得有軍事意義的產量。如蓖麻毒素（ricin）、肉毒桿菌毒素A（botulinum toxin A）、葡萄球菌腸毒B（staphylococcus enterotoxin B）、石房蛤毒素（saxitoxin）等。一些生理性肽也有極大可能發展成為生化戰劑。至於小時肽毒素的合成也有了重大的變化，自動化的氨基酸偶合形成的技術已被髮展。此外比母體分子強千百倍的生物調節肽類似物能被製造出來，使這些分子成為影響生命過程最強的化學物質。因此，着眼未來，建立新的醫學防護體系實屬必要。 ^[2] 

為了人們安全的需求，各種形式的神經性化學戰劑防護材料（以下簡稱材料）不斷湧現；按照防護機理可以將其分為兩大類：非化學反應型材料與化學反應型材料。

1非化學反應型材料

1.1 隔絕型材料

隔絕型材料原理是將受污染空氣或毒劑液滴與人體皮膚空氣隔絕，以達到防毒的目的。這種材料的防護性能很好，但是笨重、不透氣並且需要配備重量重、體積龐大、價格昂貴的微氣候調温裝置。國內隔絕型防護材料透氣性仍很有限。隔絕式防護材料由於其獨特的防護原理，可供接觸高濃度有毒物質的人員使用，如專業防化部隊，只能在生化威脅的污染較嚴重的地方短期使用。

1.2 非隔絕型材料

由於隔絕型材料存在不足，人們開始研究非隔絕型材料透氣式的防護材料。吸附型防護材料，通過微孔物質，如：活性炭碳纖維，強吸附作用，對毒氣、毒液進行物理吸附，避免其與人體接觸或進入人體內，從而達到防護目的。

世界上非隔絕型防護材料內層材料主要有以下幾種：含碳織造布，含碳絨布、含碳泡沫塑料複合織物、球形活性炭複合織物以及活性炭纖維複合織物。活性炭是最常用的吸附劑，活性炭吸附型防護材料的防護能力受多種因素的影響，其中毒劑的種類和性質對活性炭的吸附能力影響較大。毒劑分子越大，其蒸氣越易被活性炭吸附；反之，則不易被吸附，如活性炭對氫氰酸和氯化氰等氣體的吸附能力差。

理想的材料能將吸附的神經性化學戰劑在染毒位直接原位降解並且具備以下特性：對有毒物質有很好的物理阻隔性能、持久的使用性能、再生性能、又具有透氣性、具有良好的舒適性能等特性。按照材料的基本類型可分為金屬氧化物，金屬離子，生物酶，聚合物材料類。

1）金屬氧化物

以硫酸鋅與硫代乙酰胺為原料進行水解，得到ZnS納米材料，然後在氧氣氛圍中灼燒，經過淬火後，成ZnO納米材料。研究發現，在一定條件下，有50%芥子氣（HD）發生了降解。在400℃灼燒並淬火得到的Zn O納米材料，粒徑尺寸最小，其表面最大，對芥子氣（HD）的防護效果優於更高温度下得到的ZnO納米材料。

Tang等進行了CaO，MgO，SiO₂，Al₂O₃等氧化物降解HD的研究，其降解產物以GC-FPD，GC–MS，NMR與UV–vis為手段，進行了檢測；發現氧化物酸鹼活性點，有降解HD的作用並且降解的活性和降解產物的分佈隨着酸鹼活性點的密度與氧化物（氧吸附的水分子）有關。

2）聚合物類

反應型聚合物材料（可反應型高分子）主要指高聚物上鍊接具有消毒能力的活性基團（主要是胺類）。

1）聚合物-織物複合材料

Cowsar等報道織物經過氯酰胺處理，可以誘導有機膦類神經性毒劑發生降解，如GB，VX，但是氯酰胺會慢慢的失去活性，需要重新進行處理。支鏈化的聚乙烯亞胺，塗覆在織物上面，發現具有降解GD的活性，並且在有塗覆支鏈化的聚乙烯亞胺、無塗覆支鏈化的聚乙烯亞胺與織物三種情況下進行了對比，結果發現，有塗覆支鏈化的聚乙烯亞胺透氣性很差，伯胺與仲胺在解毒過程中提供了反應中心，並且提出可以加入人造橡膠、聚丙烯腈、腈綸纖維、聚胺酯橡膠、膠乳橡膠、聚氯乙烯以提高柔韌性，對於吸附材料可以加入活性炭、聚亞胺酯或者將二者進行混合以提高阻礙毒劑進攻的能力。

2）聚合物-聚合物複合材料

Colin Willis等研究小組研究了聚乙烯亞胺與聚乙烯醇共聚物防護GD與HD，在共聚物中的製備過程中，首先加聚合聚乙烯醇（固體顆粒狀），然後再加入聚乙烯胺（粘稠的液體），二者進行共聚，形成白色聚合物。聚乙烯亞胺與聚乙烯醇，均用於食品包裝工業這一點説明聚乙烯亞胺與聚乙烯醇均無毒性，不會引入有毒物質；聚乙烯亞胺與聚乙烯醇共聚的原因之一就是聚乙烯醇及其衍生物即便是在環境濕度比較低的情況下，仍然具有好的透氣性能，具有反應活性的基團是具有親核活性的胺基，並預測了聚乙烯胺與毒劑的反應機理。 ^[1] 

（1）雖處和平年代，但神經性化學戰劑威脅依然存在，研究神經性化學戰劑防護材料，其重要性不言而喻。

（2）非化學反應型防護材料雖比較成熟，但存在不透氣、笨重、且需要配備重量重、體積龐大、二次污染等等缺點，研究新型神經性防護化學戰劑材料顯示出其迫切性與必要性。

（3）化學反應型材料，一般具有發生化學反應的官能團或者原子團，可以與化學戰劑發生化學反應，將其原位降解，降解為毒性或者毒性很低的物質，達到徹底防護目的一種材料，雖處於研究階段，良好的實用性能、再生性能，而它由於具有選擇性滲透、透氣、質輕、原位降解化學戰劑無二次污染，如聚乙烯亞胺這一類材料，同時也具有重要的科學價值，更為重要的是有望可製作軍事防護服等優點，有望代表未來防護神經性化學戰劑材料發展的方向。 ^[3-4]