Что собой представляют нервно-паралитические вещества?

Бывшего российского военного разведчика Сергея Скрипаля и его дочь отравили намеренно, и нападение явно было спланированным нападением с применением химических веществ.  Инцидент произошел в Солсбери (Великобритания) в воскресенье, 4 марта 2018 года. Недавно было опубликовано сообщение о том, что в ходе нападения применялось «нервно-паралитическое вещество».  В информационной среде уже появились примеры неверного использования общих технических понятий.  Цель автора этой статьи – вкратце рассказать читателю о нервно-паралитических веществах и соответствующей терминологии.

Токсины и центральная нервная система

Существует множество различных химических и биологических веществ, которые влияют на центральную нервную систему человека. Некоторые в целом описывают их как «нервно-паралитические вещества».   Однако это не соответствует устоявшейся терминологии и определениям.  Нервная система человека представляет собой крайне сложную структуру, и токсичные вещества естественного или искусственного происхождения могут нанести ей вред различными способами.  Так, в природе распространены такие нейротоксины, как тетродотоксин (встречается в некоторых видах рыб, например в иглобрюхе-фугу), ботулинический токсин и конотоксин (встречается в моллюсках).

Следует отметить, что у слова «токсин» есть конкретное определение, о котором знают далеко не все.  Само по себе оно означает яд естественного происхождения, который выделяют растения, микробы, змеи и т. д.  В комбинации с другими словами, такими как «цито-» или «нейро-», значение этого термина иногда расширяется и включает вещества искусственного происхождения. Например, металлический свинец не встречается в растениях и животных, но тем не менее считается нейротоксином.

Что такое «нервно-паралитические вещества»

Нервно-паралитические вещества – это особая группа химических соединений. У этого термина есть конкретные определения в военной, научной и медицинской литературе, и так называемые «нервно-паралитические вещества» входят в состав более широкой категории, которую в целом можно охарактеризовать как «вредные субстанции, влияющие на нервную систему».   Во всех справочных документах, с которыми сверялся автор, «нервно-паралитическими веществами» считаются соединения, мешающие нормальному действию ацетилхолина и ацетилхолинэстеразы в нервной системе человека.  Некоторые источники даже предлагают ограничить это понятие химическими веществами, входящими в группу органофосфатов. Тем не менее, есть все основания утверждать, что соединения из родственной группы карбаматов также могут считаться нервно-паралитическими веществами, поскольку обладают схожим биологическим действием.

Производство нервно-паралитических веществ – процесс сложный и весьма опасный. Обладая необходимыми знаниями и определенными исходными компонентами, можно изготовить небольшое количество этих веществ в крупной лаборатории, оснащенной современным оборудованием. Наладить их производство в промышленных масштабах – задача не из легких. Считается, что из-за больших финансовых и трудовых затрат это осуществимо только на государственном уровне.

Для правильной работы нервной системы человека химические вещества в ней должны находиться в равновесии, которое очень легко нарушить.  Нервно-паралитические вещества формируют связь с ферментом под названием ацетилхолинэстераза и таким образом нарушают ход электрохимических реакций, обеспечивающих нормальное функционирование организма. В результате воздействия на ацетилхолинэстеразу происходит накопление ацетилхолина, что приводит к возникновению синдрома, известного под названием «холинергический криз». По сути, в нервной системе происходит непрерывная активация рецепторов, в результате чего мышцы и железы начинают работать в избыточном режиме.

Пути воздействия

Существует несколько способов проникновения нервно-паралитических веществ в организм человека. Они называются «путями воздействия» и бывают следующих разновидностей:

• Через органы дыхания: вдыхание нервно-паралитических веществ в форме пара или аэрозоля (взвесь микроскопических жидких или твердых частиц).
• Через органы зрения: нервно-паралитические вещества могут попасть в организм через глаза.
• Через кожный покров: проникновение через кожу. В основном это актуально для нервно-паралитических веществ в жидком состоянии или в виде аэрозоля / пара высокой концентрации (во много раз превышающей смертельную дозу при вдыхании).
• Через рану: при повреждении кожного покрова. Как правило, это может произойти только в том случае, если нервно-паралитическое вещество в жидком состоянии находилось на осколке или другом остром объекте и таким образом попало в организм человека. Такое воздействие практически невозможно в ходе боевых действий, однако не исключается при нападении.
• Через пищевод: нервно-паралитические вещества могут попасть в организм человека с пищей. Например, если содержатся в еде или питье.  Такое воздействие практически невозможно в ходе боевых действий, но может привести к отравлению при нападении.

Нервно-паралитические вещества отличаются быстрым действием при попадании в организм через органы дыхания или зрения: негативные последствия начинают проявляться в период от нескольких секунд до нескольких минут в зависимости от дозы. Проникновение через кожу происходит медленнее: от нескольких минут до нескольких часов в зависимости от дозы. Считается, что скорость проникновения через рану является средней между скоростями проникновения через органы дыхания и через кожный покров. Проникновение через пищевод в недостаточной мере задокументировано, однако, вероятно, происходит довольно быстро. Существует теория, что некоторые нервно-паралитические вещества имеют замедленное поражающие воздействие.

Признаки и симптомы, а также та очередность, с которой они появляются, зависят от пути воздействия. Ниже приведена информация из главы учебника по военной медицине, посвященной боевым отравляющим веществам:

Контакт с кожей в жидком состоянии

Скорость действия: От нескольких минут до нескольких часов

Воздействие средней степени тяжести: Местная мышечная судорога (фасцикуляция), повышенное потоотделение, тошнота, рвота, слабость

Тяжелое воздействие: Указанные выше симптомы, а также затрудненное дыхание, мышечные судороги по всему телу, слабость, паралич, конвульсии, недержание мочи и кала.

Необходимо отметить, что в случае контакта с нервно-паралитическим веществом в форме жидкости миоз (сужение зрачка) часто появляется только на поздней стадии.

Вдыхание аэрозоля или пара

Скорость действия: От нескольких секунд до нескольких минут

Воздействие средней степени тяжести: Миоз (сужение зрачка), помутнение зрения, головная боль, насморк, повышенное слюноотделение, ощущение тяжести в грудной клетке

Тяжелое воздействие: Указанные выше симптомы, а также затрудненное дыхание, мышечные судороги по всему телу, слабость, паралич, конвульсии, недержание мочи и кала

Воздействие нервно-паралитических веществ, попавших в организм через пищевод, изучено меньше, таким образом, симптомы и порядок их появления известны не точно, однако логично предположить, что в первую очередь проявляются гастроинтестинальные симптомы. Теоретически скорость воздействий нервно-паралитических веществ может различаться. Одни соединения лучше растворяются в жирах, чем другие, и это влияет на скорость воздействия через кожу.

Устойчивость в окружающей среде

Учитывая, что в нервно-паралитических веществах может содержаться большое разнообразие химических соединений, их устойчивость в окружающей среде может варьироваться от нескольких минут до нескольких лет – в зависимости от компонентов, температуры, движения воздуха и присутствия воды.  Все тщательно изученные нервно-паралитические вещества с течением времени вступают в реакцию с водой.

Боевые отравляющие вещества

Некоторые нервно-паралитические вещества с самого начала разрабатывались и производились для военного применения.  Первым из них стал табун, который в 1936 году при работе с инсектицидами случайно открыли немецкие ученые. Позже были созданы такие боевые отравляющие вещества, как зарин, зоман и VX. Все они имеют различные характеристики.

Не стоит забывать, что боевые отравляющие вещества представляют собой только один класс нервно-паралитических веществ. Не все токсины из группы нервно-паралитических веществ можно эффективно применять в условиях современных боевых действий.  Если определенное соединение обладает высокой токсичностью, это вовсе не означает, что оно пригодно для военных целей.  При выборе вещества для химического оружия необходимо учесть целый ряд факторов, в частности:

• Соотношение токсичности и веса: предпочтение отдается материалам, которые обладают наибольшей концентрацией токсичных компонентов, так как в этом случае для организации атаки требуется меньше снарядов, бомб и т. п.
• Условия хранения: вещества, хранение или транспортировка которых сопряжена с большими сложностями, невыгодны для применения в боевых целях. Например, если химическое соединение вызывает коррозию металла, то долгосрочное хранение снарядов становится невозможным. Это, в частности, касается зарина.  Чтобы обеспечить продолжительное хранение боеприпасов с зарином, произведенных в США в эпоху холодной войны, т. е. в 1950-е гг., применялись специальные производственные процессы и присадки.
• Массовое производство: обеспечение маломасштабного изготовления отравляющих веществ в лабораторных условиях – задача совсем иного уровня, нежели организация промышленного производства. Массовый выпуск некоторых нервно-паралитических веществ нецелесообразен по целому ряду причин.  Промышленное производство материалов, которое удалось наладить, требовало неимоверных инженерных усилий.
• Экономический фактор: для изготовления химического оружия государству необходимы огромные запасы определенных исходных компонентов, поэтому важно брать в расчет общий объем затрат.  Промышленный выпуск некоторых весьма эффективных отравляющих веществ требует таких вложений, что ни одно государство никогда не возьмется за их производство.
• Скорость действия: в целом предпочтение отдается боевым отравляющим веществам, которые действуют быстро (по сравнению с соединениями, обладающими длительным латентным периодом – когда между контактом и проявлением симптомов проходит много времени). Именно благодаря стремительному воздействию на жертву нервно-паралитические вещества оказались лучше, чем производимые на раннем этапе развития химических войн фосген и иприт.
• Физические свойства: отравляющее вещество, которое при комнатной температуре находится в твердом состоянии, бесполезно по сравнению с жидкими зарином или VX. К тому же, не каждое нервно-паралитическое вещество может легко проникнуть в организм через кожу.

«Новичок»

В 1970-х и 1980-х гг. советские ученые создали новое поколение отравляющих веществ нервно-паралитического действия.  О происхождении химического оружия «Новичок» все еще ведутся споры, и в разных источниках приводится разная информация.  В публикации журнала CBRNe World приводится много полезных сведений. Если вы хотите почитать обсуждения и найти дополнительные данные, воспользуйтесь этой ссылкой.  Среди представляющих интерес соединений, принадлежащих к семейству «Новичок», – вещества A230 и A232.

Нервно-паралитические вещества, не имеющие военного применения

Вернемся к инциденту в Солсбери. Важно отметить, что в ходе этого нападения применялось нервно-паралитическое вещество, которое не производилось в промышленных масштабах и не использовалось в качестве химического оружия.  Если речь идет об изготовлении небольшого количества отравляющего вещества для единичного покушения, приведенные выше факторы не работают.   В группу нервно-паралитических веществ входят некоторые соединения, например амитон и тиофос, которые разрабатывались не для военных целей, а для борьбы с насекомыми-вредителями.  Существует множество вариантов зарина, таких как этилзарин и циклозарин (в течение непродолжительного времени применялись армией Саддама Хусейна).  Есть соединения, родственные VX, например VM, VE и VG.   Способов получить вещество, входящее в группу нервно-паралитических, огромное множество.   На базе имеющейся информации о происшествии в Солсбери рано говорить о том, что это был зарин или VX.  Тем более если учесть, какой богатый набор токсинов имеется в запасе у игроков, потративших многие годы на разработку и производство химического оружия.

Способы модификации нервно-паралитических веществ

При наличии опыта в производстве нервно-паралитических веществ и хорошо оснащенной лаборатории можно разработать новые соединения или получить интересные модификации уже существующих. Выше упоминалось, что в боевых веществах ценятся одни характеристики, а в удобрениях и ядах, подходящих для преступных действий, – другие. Теоретически, чтобы получить нужные характеристики, можно создать новое вещество, изменить структуру уже известного вещества, смешать несколько различных веществ и / или добавить присадки. За счет этого можно добиться следующих изменений:

• Замедление абсорбции: можно замедлить скорость, с которой человеческий организм поглощает вещество, или скорость, с которой вещество вступает в реакцию с ацетилхолинэстеразой.
• Снижение летучести: летучесть – это способность твердого или жидкого вещества переходить в газообразное состояние. У большинства нервно-паралитических соединений летучесть невысокая. Наибольшей летучестью по сравнению с другими обладает зарин, который в разных условиях окружающей среды испаряется в течение нескольких минут. У VX летучесть очень низкая – это соединение может неделями оставаться в жидком состоянии. Жидкие нелетучие вещества в основном попадают в организм не через дыхательные пути, а при контакте с кожей или через пищевод.
• Обнаружение: детекторы отравляющих веществ работают на обнаружение определенных компонентов. Таким образом, при использовании приборов некоторых категорий обнаружить новое вещество будет сложно.
• Ускоренное наступление необратимых изменений: с течением временем химическая связь между нервно-паралитическим веществом и ацетилхолинэстеразой укрепляется и разорвать ее становится невозможным. Одним веществам, например VX и зарину, на это требуется много времени, другим, таким как зоман, – намного меньше. После наступления необратимых изменений противоядия (например, оксимы, в частности, пралидоксим, который часто входит в состав противохимических пакетов) теряют эффективность. Принцип работы оксимов – высвободить ацетилхолинэстеразу до того, как химическая связь станет неразрывной. При воздействии нервно-паралитического вещества, обладающего медленным действием, но при этом быстро формирующим неразрывную связь, часть стандартных медицинских протоколов по лечению пораженных не срабатывает.