"На пути от каменного угля до пирамидона, или до флакончика духов, или до обычного фотографического препарата лежат такие дьявольские вещи, как тротил и пикриновая кислота, такие великолепные штуки, как бром-бензил-цианид, хлор-пикрин, ди-фенил-хлор-арсин и так далее, и так далее, то есть боевые газы, от которых чихают, плачут, срывают с себя защитные маски, задыхаются, рвут кровью, покрываются нарывами, сгнивают заживо…"

— А.Н. Толстой «Гиперболоид инженера Гарина»

Еще у Истоков Времен человечество стремилось к завоеванию новых территорий. 3,3 миллиона лет назад наши далекие предки создавали каменные орудия труда. [Balter M., 2015] Homo sapiens развивался, усложнялись средства ведения войны. С каждым новым шагом человек узнавал больше, а оружие становилось изощреннее. И, наконец, в XX веке в Первой мировой войне впервые было массово использовано химическое оружие. Применение новых технологий навсегда изменило мировой порядок и тактику ведения боевых действий. Это было давно, но химическое оружие до сих пор повсеместно используется каждый день.

От общего к частному

"Общая концепция химического оружия заключается в том, что это – токсичный химикат, содержащийся в системе доставки, такой как бомба или артиллерийский снаряд."

— Организация по запрещению химического оружия. Информационный бюллетень 4.

Классификация включает в себя 6 видов химического оружия:

Нервно-паралитического действия, к которым относятся зарин и зоман;
Кожно-нарывного действия — в данную группу входят иприт и люизит;
Общеядовитые отравляющие вещества — синильная кислота и хлорциан;
Удушающего действия — вещества фосген и дифосген;
Психохимического действия — хинуклидил-3-бензилат, диэтиламид лизергиновой кислоты;
Раздражающего.

Вещества раздражающего действия, или ирританты, классифицируются на лакриматоры — слезоточивые и стерниты — чихательные. Некоторые ирританты сочетают действие лакриматоров и стернитов. [Organisation for the Prohibition of Chemical Weapons] Классификация условна, так как большинство ирритантов в малых концентрациях вызывают раздражение слизистых оболочек глаз, а в больших оказывают воздействие на верхние дыхательные пути. [В.Н. Александров, В.И. Емельянов, 1990] [Р.В. Бабаханян с соавт., 1994]

Воздействие на слизистые оболочки, кожные покровы и избирательное влияние на рецепторные системы приводит к активации защитно-приспособительных рефлексов, после чего происходит избыточное раздражение слизистых и покровных тканей. Происходит полная утрата дееспособности.

Вещества раздражающего действия широко применяются полицией многих стран, в результате чего получили название “полицейских”, или специальных веществ несмертельного действия. В России на вооружении правоохранительных органов состоят аэрозоли “Черемуха” (хлорацетофенон — CN) и “Сирень” (хлорбензилиденмалонодинитрил — CS), на Украине применяется газ “Терен” (морфолид пеларгоновой кислоты — МПК), в США используется аэрозоль “Mace” (CS). [Kenneth C. Fine, MD Richard H. Bassin, MD Michael M. Stewart, 1977] Некоторые соединения используются гражданскими лицами как средства самообороны.

Существует собирательное понятие “слезоточивый газ” для веществ слезоточивого или раздражающего действия, имеющих свойства лакриматоров (CR, CS, CN) и оказывающих раздражающее действие на слизистые оболочки, дыхательные пути и применяемых в форме аэрозолей. Широко используются гражданскими лицами в качестве средств самообороны.

Стоит отметить, что слезоточивый газ относится к оружию массового поражения, но при этом не запрещен международными конвенциями, как ядерное или биологическое оружие. [Convention on the Prohibition of the Development, Production, Stockpiling and Use of Chemical Weapons and on their Destruction, 1992]

Протестующий на площади Таксим отбрасывает обратно гранату со слезоточивым газом. KOSTAS TSIRONIS, AP PHOTO

Небольшой экскурс в историю

Опасные вещества растительного и животного происхождения применялись в различных столкновениях эпохи Древней Греции и Древнего Рима, что было задокументировано, хотя нехватка знаний ограничивала возможности. [Robinson and Leitenberg, 1971]

В XIX же веке быстрое развитие технологий и знаний в области химии сопровождалось ужасными несчастными случаями. Накопление знаний о токсикологических эффектах и возможности массового производства создали основу для первого масштабного применения ирритантов в качестве оружия во время Первой мировой войны:

Август 1914 — Французские войска впервые применили ирритант этилбромацетат;
Октябрь 1914 — Первое и единственное в истории использование чихательного порошка (нем. Niespulver) о-дианзидина хлор-сульфоната немецкими войсками;
Ноябрь 1914 — Французскими войсками впервые применен ирритант хлорацетон. Позднее, многие другие раздражители были протестированы и использованы почти всеми воюющими сторонами до конца Первой Мировой войны; [Robinson and Leitenberg, 1971]
1917 — в Германии представили совершенно новый класс ирритантов — стерниты. Данная группа была менее затратна в производстве, в результате чего Великобритания и Италия предпочли перейти на производство нового 10-хлор-5,10-дигидрофенаразина. Это же вещество было независимо синтезировано в США химиком Р. Адамсом, в честь кого и получило название адамсит (ДМ). [Robinson and Leitenberg, 1971]

В конце Первой мировой войны были созданы очень мощные раздражающие агенты: а-бромбензилцианид (СА) во Франции и хлорацетофенон (CN) в США. Последний не потерял актуальности и используется для борьбы с беспорядками и гражданской защиты (аэрозоль “Mace”). [Zikria et al, 1972] Во многих странах CN стал стандартом раздражающего агента для военных действий и подавления гражданских волнений, но вскоре его вытеснил 2-хлорбензилиденмалонодинитрил (CS). CS был синтезирован двумя химиками из США: Б. Корсоном и Р. Стаутоном в 1928 и в этом же году введен на вооружение британских войск с целью замены CN к середине 50-х гг. Код CS присвоен в честь первых букв фамилий изобретателей. [Robinson and Leitenberg, 1971]

1954 — синтезирован морфолид пелларгоновой кислоты (МПК) ученым М. Райсом. [https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/n-Nonanoylmorpholine]
С 1973 года на вооружении армий США и Англии состоит новый ирритант — дибензоксазепин (CR). [Антонов Н.С. Химическое оружие на рубеже двух столетий, 1994.]

Физико-химические свойства

Большинство ирритантов представляют собой твердые вещества, нерастворимые в воде, нелетучие при комнатной температуре. Поэтому их применение затрудняется без специальных устройств для создания аэрозолей.

Наиболее распространённые ирританты Скачать PDF

Таблица 1. Свойства основных ОВ раздражающего действия

Свойства	Хлорацетофенон (CN)	Хлорбензилиден-малонодинитрил(CS)	Адамсит (ДМ)	Дибензоксазепин (CR)
Растворимость в воде	1 г в 610 мл (малорастворим)	1 г в 10000 мл (практически нерастворим)	1 г в 1562 мл (очень мало растворим)	1 г в 12500 мл (практически нерастворим)
Запах	Яблочный	Перечно-жгучий	Отсутствует	Отсутствует
Цвет дыма	Белый	Голубой	Желто-зеленый	Желтый
Боевое состояние	Аэрозоль	Аэрозоль, дым	Аэрозоль	Аэрозоль
Смертельная токсодоза (г∗мин/м³)	85	25	30	—
Преимущественное действие	Лакриматор	Лакриматор	Стернит	Лакриматор

На основе данных Куценко, 2004; Kenneth C. Fine, MD Richard H. Bassin, MD Michael M. Stewart, 1977.

Небоевые ирританты

Отдельно стоит поговорить и о небоевых ирритантах.

Акролеин
Сгорание органических соединений также приводит к образованию раздражающих продуктов. Так, было продемонстрировано, что сжигание материалов на основе целлюлозы (дерево, хлопок, бумага) приводит к образованию значительного количества акролеина. [L.Szinicz, 2005] Было также показано, что акролеин образуется из пенополиуретанов, особенно при неполном сгорании. [https://www.mitchmedical.us/toxicology/organic-irritants.html] Акролеин является наиболее сильным ирритантом. Он раздражает дыхательные пути, глаза и является мощным лакриматором. Показано, что концентрация акролеина в 0,5–5 ppm вызывает начало слезотечения и раздражения глаз у людей в течение 10-минутного периода воздействия, [Kane and Alarie, 1977] а в концентрации 1,2 ppm вызывает слезотечение у людей всего за 5 секунд после начала воздействия. [Sim and Pattle, 1957] Не используется в военных и полицейских целях.

Формальдегид
Формальдегид присутствует в виде продукта сгорания при горении многих полимеров и пластмасс, особенно при неполном сгорании. [International Programme On Chemical Safety, WHO, 2001] Как у здоровых людей, так и у астматиков не наблюдалось значительных клинически отрицательных эффектов в функции легких при дозе 3 ppm в течение 3 часов. Ингаляция формальдегида при высоких концентрациях приводит к возникновению респираторных эффектов, включая бронхоспазм, одышку, угнетение дыхания и спазм гортани. [International Programme On Chemical Safety, WHO, 2001] Применяется, например, в качестве дубящего вещества при обработке кожи, в производстве фотопленки, для консервации трупного материала, в качестве фумигатора, перечень далеко не полон.

Капсаицин
Капсаицин — это активный компонент перца чили рода Capsicum. Является раздражителем для всех млекопитающих. Субъективно создается ощущение горения любых тканей, с которыми ирритант вступил в контакт. Употребляется с пищей в качестве приправы, входит в состав газовых баллончиков индивидуального пользования, имеет код ОС (Oleum Capsicum). [Blum D., 2011]

Рицин
Рицин является белковым токсином из касторовых бобов рода Ricinus. Порошок имеет сильный раздражающий эффект и при распылении вызывает конъюнктивит с отеком и слезотечением, заложенностью носа, сухостью и болезненностью слизистой горла, отеком губ, бронхиальным раздражением и продолжительной астмой аллергического генеза. [Lugnier AA et al, 1980]

Пинен
Компонент скипидара. Добывается из смолы хвойных рода Pinus sylvestris, тривиальное название — сосна обыкновенная. Может вызывать раздражение глаз, носа, горла, легких и кожи. Скипидар широко эксплуатируется художниками, как растворитель для красок и лаков, применяется в производстве и в качестве сырья для химической промышленности. [US Department of Labor, OSHA, 1978]

В очаге поражения

Механизм действия

Механизмы действия различных ирритантов схожи между собой.

Молекулы веществ раздражающего действия обладают выраженной липофильностью, в результате чего легко проникают к чувствительным нервным окончаниям, вызывая болевые ощущения непосредственно в месте контакта. Значительная реакционная способность позволяет легко связываться с -SH- и -SS- группами белковых структурных цепочек в клетках, что приводит к торможению активности некоторых ферментов [J.F. Mackworth, 1948] [K. Stade 1964] [S.A. Cucinell et al, 1971] [S.N. Dube, 1980] [K. Kageyama et al, 1986] [С.А. Куценко, Н.В. Саватеев, 1987] [Г.И. Оксенгендлер, 1991].

Патогенез острого поражения

Мишенью для ирритантов служат рецептивные поля защитно-приспособительных рефлексов. По виду стимулирования воздействия подразделяют на прямое и опосредованное. Прямое действие на мембранные структуры заключается в ингибировании SH-групп структурных белков. Для капсаицина — в действии на ионные каналы электровозбудимой мембраны через ванилоидные рецепторы VR1 или TRPV-1. В результате возникает нарушение функционирования нервных волокон и их возбуждение. Опосредованное же действие направлено на активацию медиаторов воспаления (брадикинин, простагландины, серотонин, etc.), которые вторично возбуждают окончания ноцицептивных волокон. [Куценко С.А. Военная токсикология, радиобиология и медицинская защита, 2004]

В результате активации рецепторного аппарата возникает афферентный поток, который передается на нейроны желатинозной субстанции и в чувствительные ядра спинного мозга, ядра тройничного и языкоглоточного нервов. Отсюда сигнал иррадиирует в вегетативные и двигательные ядра в среднем и продолговатом мозге, способствуя формированию безусловных рефлексов: блефароспазм, ринорея, слезотечение, слюнотечение (ядра лицевого и глазодвигательного нервов), кашель, чихание (ядра солитарного тракта), замедление дыхания, частоты сердечных сокращений (ядра блуждающего нерва, дыхательный и сосудодвигательный центры). [Софронов А.Г. Экстремальная токсикология, 2013]

Кроме того, возникают интенсивная боль и ее патофизиологические аналоги: жжение и зуд. (О физиологии боли более подробно можно прочесть здесь.) Активируется срочный механизм эндогенного обезболивания. Его реализацию осуществляет первый уровень организации антиноцицептивной системы — центральное серое околоводопроводное вещество и ядра ретикулярной формации. [Будылина С.М., Дегтярев В.П. Физиология челюстно-лицевой области, 2006] Этот механизм обеспечивает ограничение афферентного ноцицептивного потока.

Основные проявления поражения

Основные проявления поражений человека различными слезоточивыми газами во многом сходны. [National Institute for Occupational Safety and Health]

Исследования продемонстрировали специфическую рецептор-ассоциированную реакцию на компоненты аэрозоля. Если не вдаваться в подробности, то существует ионный канал TPRA1, активирующийся в результате воздействия едких газов, а также пикантных раздражителей вроде горчицы, васаби, перца и чеснока. В результате активации возникает нетипичная сенсорная реакция, включающая холодовую ноцицепцию, слезотечение, реже (при воздействии большого количества) слуховые галлюцинации, отек и раздражение верхних дыхательных путей, воспаление и боль. В ответ на повреждение тканей активируются чувствительные нервные окончания легких, желчного пузыря и других висцеральных и циркумвентрикулярных органов. Выделяются агенты воспаления, в т. ч. брадикинин, который вызывает острую боль. [Bautista D.M., Jordt S.E., Nikai T., et al, 2006] [Bessac B.F., Sivula M., von Hehn C.A., et al, 2008]

Поражающая способность

Согласно исследованию, минимальное количество CR, выводящее людей из строя, было в 8,2 раза меньше, чем CS. Также было установлено, что CR в 20 раз активнее CN и обладает меньшей поражающей способностью. [B. Ballantyne, D.W. Swanston, 1973, 1974] [R.H. Rengstorff et al, 1975].

Таким образом, CR имеет преимущество перед другими ирритантами. Некоторые авторы указывают на его относительно невысокую токсичность при высокой эффективности в минимальных концентрациях и наименьшее количество зарегистрированных осложнений. Не обладает тератогенным и эмбриотоксическим действием [D.A. Weigand, 1969] [P. Holland, 1974] [Upshall, 1974]

Эффекты

Таблица 2. Эффекты основных ОВ раздражающего действия.
ОВ	Субъективно	Объективно	Длительность эффектов
CS	Боль, временная слепота, жжение, зуд, паника	Слезотечение, инъекция сосудов конъюнктивы, иногда блефароспазм, в 5–10% случаев светобоязнь, раздражение слизистых, аллергический контактный дерматит	10 минут после прекращения контакта с раздражителем, зуд от 45 до 60 минут
CR	Боль, временная слепота, жжение, зуд	Инъекция сосудов конъюнктивы, отек век, блефароспазм, обильное слюнотечение, повышение АД	10–15 минут утрата способности к координированным действиям
ДМ	Удушье, сильная боль на месте контакта с раздражителем, загрудинные боли, жжение, зуд	Рвота, сильное психомоторное возбуждение, инъекция сосудов слизистой оболочки зева, гиперемией гортани и полости носа	2 часа
CN	Жжение и боль в горле, затрудненное дыхание, зуд	Может вызывать ожог и помутнение роговицы, эрозия роговицы, на коже ожоги с образованием волдырей, раздражение слизистых, аллергический контактный дерматит	Длительно
ОС	Слезотечение, временная слепота, зуд, жжение, удушье	Кератит, ринорея, хрипота, сухой кашель, рвота; у людей, страдающих астмой, может случиться приступ, угрожающий жизни	15–30 минут утрата способности к координированным действиям, зуд от 45 до 60 минут, потеря голоса до 20 минут, рвота до нескольких дней

На основе данных Куценко, 2004; Kenneth C. Fine, MD Richard H. Bassin, MD Michael M. Stewart, 1977; Sociedad Argentina de Pediatría; Minna Vesaluoma, Linda Muller, Juana Gallar et al, 2017.

Повышенная влажность и высокая температура окружающего воздуха усиливает проницаемость рогового слоя кожи для ирританта, что способствует усилению поражения. [Куценко С.А. Военная токсикология, радиобиология и медицинская защита, 2004] Наиболее чувствительны к повреждениям тонкий эпидермис и веки, в то время как предплечье и кожа черепа облысевших мужчин менее чувствительны к повреждениям данного типа. [Zhai et al, 2004]

Характерной особенностью ирритантов является повышенная чувствительность на повторное воздействие. Например, бронхиальная гиперреактивность.
Бронхиальная гиперреактивность — состояние дыхательных путей, выражающееся в их повышенной реакции на различные химические, физические или фармакологические раздражители, когда бронхоспазм развивается в ответ на воздействие, не вызывающее такой реакции у большинства здоровых лиц [Reed C.T., Townley R.G., 1983].

Спастическая реакция бронхов является защитным рефлексом гладкой мускулатуры. В ответ на раздражение рецепторы возбуждаются и передают сигнал по афферентным волокнам в ядра блуждающего нерва. Оттуда возникший импульс передается по эфферентным волокнам нерва к гладкой мускулатуре, где в нервных окончаниях высвобождается ацетилхолин. Его выброс вызывает немедленное сокращение гладких мышц и приводит к бронхоспазму. В это же самое время увеличивается выделение секрета, что только ухудшает ситуацию. Оба механизма являются рефлекторными и защитными. В норме после спазма происходит расслабление мускулатуры в результате действия ацетилхолинэстеразы — фермента, который приводит к распаду ацетилхолина. Но если его выброс произошел в чрезмерном количестве — запускается механизм выброса адреналина, который должен привести к расслаблению гладкой мускулатуры. Эти механизмы находятся в постоянном балансе, а при его нарушении в пользу ацетилхолина развивается гиперреактивность. [http://pedklin.ru/images/uploads/pages/m7.doc]

Скачать PDF

Первая помощь и лечение

Первая помощь при отравлении ирритантами

Специфического антидота для веществ раздражающего действия не существует. [LJ Schep, RJ Slaughter, DI McBride, 2013]

Характер оказания первой помощи — поддерживающий. Основным требованием является наличие и использование средств индивидуальной защиты в зоне поражения.

После извлечения пострадавшего из зоны поражения, используется противодымная смесь: хлороформ, этиловый спирт по 40 мг, эфир 20 мл, нашатырный спирт 5 капель — в ампулах. При возникновении симптомов ампула вскрывается и закладывается под лицевую часть противогаза пострадавшего. Вдыхание данной смеси облегчает субъективные болезненные ощущения. [Куценко С.А. Военная токсикология, радиобиология и медицинская защита, 2004]

Алгоритм оказания первой помощи:

Вывести пострадавшего из зоны поражения.
Удалить контаминированную одежду.
Успокоить пострадавшего. Большая часть симптомов проходит через 10–20 минут.
Вызвать скорую помощь.
Важно не позволять пострадавшему тереть глаза.
Оценить дыхательную функцию и пульс. Убедиться в возможности беспрепятственного дыхания. При необходимости проводить ИВЛ.
Промыть глаза холодной водой либо физраствором, если частички агента видны на конъюнктиве.
Промыть кожу водой, избегать использования мазей и окклюзионных повязок.
Назальные капли с вазоконстриктором при поражениях слизистой носа.
Кислород при дыхательной недостаточности. [Kenneth C. Fine, MD Richard H. Bassin, MD Michael M. Stewart, MD, MPH Elmhurst,1977] [National Institute for Occupational Safety and Health]

Лечение

Респираторные осложнения могут быть отсрочены до 24 часов. Поэтому важно проводить мониторирование дыхания у пациентов с выраженной респираторной симптоматикой либо имеющих в анамнезе бронхиальную астму. Также важно отслеживать офтальмологические эффекты на появление непрозрачности роговицы или ирита. [National Institute for Occupational Safety and Health]

Обязательны мероприятия, предупреждающие развитие токсического отека легких:

Снижение потребления кислорода (покой, назначение противокашлевых средств).
Борьба с гипоксией (ингаляция противовспенивающих средств, кислородотерапия).
Профилактика отека (применение стероидных противовоспалительных препаратов, антиоксидантная терапия).
Снижение ОЦК (форсированный диурез, жгуты на конечности).
Стимуляция сердечной деятельности.
Борьба с осложнениями (антикоагулянты, антибиотики). [Куценко С.А. Военная токсикология, радиобиология и медицинская защита, 2004]

При попадании в глаза и на слизистые оболочки важно не тереть места поражения. Рекомендуется промыть глаза и полость рта 2% раствором натрия гидрокарбоната либо обычной водой для уменьшения раздражения. При необходимости накладывается асептическая повязка. При стойком болевом синдроме применяются местные анестетики — 1% раствор дикаина либо 2% раствор новокаина, закапывать в глаза. Возможно использование наркотических анальгетиков — промедол. При выраженных вегетативных реакциях (слюнотечение, рвота, бронхорея, брадикардия, etc.) рекомендуется применение М-холиноблокаторов — атропина. При стойком бронхоспазме с целью первой помощи используются бета 2-адреномиметики — алупент используется для ингаляции по 0,65 мг, — и метилксантины — теофиллин в таблетках по 100–200 мг. [Куценко С.А. Военная токсикология, радиобиология и медицинская защита, 2004]

Ожоги промывают большим количеством воды, прикладывают холод. Пузырные элементы прокалывают стерильной иглой так, чтобы неповрежденная покрышка сохранилась в качестве естественной повязки, а ее обрабатывают дезинфицирующими растворами. При некрозе проводится некрэктомия, наружно применяют ферменты, антибактериальные препараты, средства, стимулирующие регенерацию. [Чеботарев В.В., Тамразова О.Б., Чеботарева Н.В., Одинец А.В. Дерматовенерология: учебник для студентов высших учебных заведений, 2013]

При развитии дерматитов используют кортикостероидные и антигистаминные мази.

При попадании ирритантов внутрь и отравлении — целесообразно вызвать рвоту и провести зондовое промывание желудка 0,02% раствором перманганата калия, 25 г активированного угля принять внутрь [В.Н. Поздеев, С.А. Лосенок, 2004].

Заключение

Человечество шагнуло далеко вперед на пути познания. Грубо заточенные камни уступили место ножам и топорам. На смену жрецам пришли ученые. Наука, промышленность и война объединились тройственным союзом, который стал преображать мир. Совершенствование технологии изготовления и изучение эффектов позволили выявить относительно безопасный ирритант с низкой токсичностью. Но без отрицательного влияния вещества раздражающего действия бесполезны, а значит надеяться на их полную безопасность не представляется возможным. Поэтому важно запомнить пять простых шагов в оказании первой помощи пострадавшему от средств раздражающего действия:

Средство индивидуальной защиты для себя.
Вывести пострадавшего из зоны поражения.
Успокоить, не позволять тереть глаза.
Вызвать специализированную помощь.
Симптоматическое облегчение состояния пострадавшего при помощи подручных средств.