維?？怂苟緞┑那笆澜裆?/h1>
2017-05-12 05:43:42西華大學
生命與災害 2017年4期
西華大學 陳 晟
維埃克斯毒劑的前世今生
西華大學 陳 晟
近日，一名朝鮮籍男子在馬來西亞遭襲喪命的消息，引起了各國媒體的高度關注。馬來西亞官方的驗尸結果認為，該男子是死于一種神經毒劑——維埃克斯（VX）毒劑的作用。這種物質，被國際禁化武組織列入化學武器名單，殺傷力極強。那么，有關VX毒劑的原理和使用，又有哪些故事呢？
毒性機制
從一戰開始，人類就使用了化學武器，也就是俗稱的“毒氣”。在冷戰的背景下，大規模殺傷武器得到了長足的發展，其中就包括“V系列神經毒劑”，而VX毒劑無疑是其中的佼佼者。
VX毒劑的發明人是瑞典籍化學家拉斯·埃里克·塔梅林，他在1957年制造出VX毒劑，最初是想作為農藥，但很快就發現，這種物質的毒性實在太大了，根本不適合當農藥使用，拿來作為化學武器倒很合適。
這類毒劑的工作原理是：阻礙人類神經信號的正常傳遞。在化學上，我們把VX毒劑歸為“有機磷類物質”，它們可以和人體內的一種酶結合，從而產生毒性。
人體的控制中樞是大腦，而各個執行機構，比如說肌肉，只是被動地響應大腦發出來的信號。戰場上，指揮官把紙條交給傳令兵，傳令兵沿著戰壕跑到陣地，炮兵收到命令之后執行。對于人體來說，大腦就相當于指揮官，戰壕就是神經，炮兵就是相關的肌肉，而這個傳令兵，就是乙酰膽堿了。
然而，如果傳令兵腦子短路了，本來指揮官的命令是“對西邊開一炮”，他傳了命令之后，轉過身把這事忘了，又傳了一遍命令，然后又再傳了一遍……一共說了18遍；結果炮兵就理解為“打一發”“又打一發”“再來一發”……一口氣打了十七八發炮彈，事情整個就亂套了。
因此，必須有個控制機制，比如等“傳令兵”剛把話說完，就趕緊打發他跑回去，免得把命令重復傳遞。在人體之中，這個活就由乙酰膽堿酯酶來做，它可以促進乙酰膽堿迅速分解，不給受體（負責接收神經信號的部分）過多的刺激。
有機磷類毒物，偏巧就會牢牢地抱住乙酰膽堿酯酶，不讓它干活（也叫作“乙酰膽堿酯酶抑制劑”）。這樣，“傳令兵”（乙酰膽堿）來了就回不去，在受體前越積越多，人體的各個組織也就會瘋狂地執行神經信號，最后徹底累癱——心跳和呼吸都會衰竭，造成中毒死亡。
個性獨特
VX毒劑之所以會在有機磷毒物中脫穎而出，理由也很簡單：它的毒性太大了。盡管我們沒法做實驗來準確檢測，但一般認為，30～50mg·min / m3的濃度就足以讓人中毒。50mg有多少呢？大概也就是1滴水那么多。
除此之外，VX毒劑還有一些特點：
染毒途徑靈活，無論是口服、呼吸吸入還是皮膚吸收都可以造成嚴重中毒（皮膚接觸時，只要10mg，就有一半的概率導致死亡）。
揮發性差，沸點高（300℃），常溫下是液體，這給VX毒劑的儲存、保管帶來了很大的便利。也就是說，常溫下VX毒劑是一種液體而非氣體，可以像水一樣潑在別人臉上，使用便利。
它恐怖的毒性讓人不敢掉以輕心，任何一個實驗室操作員或防化兵，在面對一個可能裝有VX毒劑的容器時，都會戴上防毒面具，穿上全身防化服。
水溶性差，且不易水解。也就是說，如果你的手上不小心沾上了VX毒劑，光靠自來水洗手可不行，比較可靠的清洗方法是用漂白粉或者84消毒液。
制造VX毒劑的原料并不難搞到，但對操作人員的防護要求很高。VX毒劑的結構早已公開，合成路線也不復雜，但毒性如此之大的東西，只要手指頭沾上一點，或者燒瓶沒封好，不小心吸入一口，基本上就中毒了，連后悔的機會都沒有，普通的化學技術人員是絕對不敢碰這種毒劑的。
雙星報喜
在“V系列神經毒劑”問世之后，幾個大國都覺得這玩意不錯，于是偷偷地搞了一些小規模的研究。直到《禁止化學武器公約》生效后，特別是隨著冷戰的結束，這方面的研究才逐步被叫停。
比如，從公開的渠道看，VX毒劑至少就有兩個升級版：
上圖之中，最左邊的就是VX毒劑；中間的是歐洲開發的，所以簡稱VR；右邊的那種有爭議，一種說法是亞洲在歐洲的基礎上改進而成，所以稱為CVX。當然，后面兩種從未得到過官方的認可。
從毒性上說，后面兩種物質，毒性都要超過VX毒劑很多。此外，現代的分析方法也能通過二級質譜、核磁共振等檢測手段，判定所使用的到底是哪一種。
放在倉庫里的VX毒劑，恐怕比炸藥還讓人揪心：要是哪天瓶子破了、罐子漏了，還沒用來上戰場呢，就先把自己給坑了。于是，一群聰明的化學家，就發明了一個新玩意：二元毒劑。
圖：二元VX毒劑戰劑炮彈
簡單地說，二元毒劑有點像是方便面：平時，面條和調料包各自裝在小袋子里；等到要吃的時候，才把兩者混合，這就給儲存和運輸帶來了很大的便利。類似的，美國先搞出了二元版本的VX毒劑，左下圖就是一個示意圖：
圖中標明（MD）的棕色部分，實際上是VX毒劑的前體磷酸酯；淡黃色的部分是異丙醇和異丙胺，這兩者基本上都是無毒的（相對于VX毒劑而言）。平時，這兩者被隔板嚴格地隔開并密封，各自相安無事，儲運時哪怕其中一種物質漏出來了，也沒多大后果，不容易造成人員傷亡。
當炮彈發射之后，膛線使炮彈高速旋轉，強大的離心力使隔板上的孔道開放，兩部分物質接觸，并在催化劑的作用下，迅速地發生化學反應，產生劇毒的VX毒劑。等炮彈飛到目標上時，彈體里的VX毒劑也就制備完成了，引信炸開彈體并將VX毒劑撒出，完成作戰任務。
據說，蘇聯在20世紀的七八十年，也曾搞過類似的VX毒劑二元版本，代號諾維喬克-5，但同樣也沒有得到官方的確認。在電影《極限特工》中，男主角登上那艘無人駕駛的小艇，看著三發裝有化學毒劑的小火箭樹立起來，玻璃彈體里的液體也從淡黃色逐漸變成了深綠色，這實際上就是模仿這種二元毒劑的工作模式，毒劑現制現用，平時保持相對無毒的狀態。
那么，如果某個人，把這兩種物質分別攜帶，直到接近目標、準備使用時再混合，也是完全可能的。這樣，至少對投毒者及其助手而言，要安全得多。
當然，這種臨時混合、發生化學反應而得到的VX毒劑，有個缺點就是純度不夠高。但鑒于其巨大的毒性，依然會讓被投毒者傷亡。
有解藥嗎
和絕大多數化學毒劑一樣，VX毒劑是個很危險的東西，而且是名副其實的大殺器：倘若誰在公共場合把這玩意潑灑到別人身上，不但那個人會中毒，那個人周圍的人（包括救援人員），也很有可能會被他身上散發出來的VX毒劑所沾染，或者是呼吸道吸入中毒，所以對VX毒劑中毒人員的救援，必須高度小心。
從理論上說，有機磷中毒是可以治療的。比如有機磷農藥（對硫磷、樂果之類）中毒，往往都還能獲得重生的機會。
目前，臨床上對VX毒劑中毒的救治方法，通常是用兩種藥物：阿托品和解磷定。前者是阻礙受體對乙酰膽堿做出反應，就好像是直接把炮兵的耳朵蒙上，隨你傳令，他都聽不見；后者是讓已經被有機磷抱住的乙酰膽堿酯酶解脫出來，讓其重新發揮作用，就像是把那個著魔的傳令兵一巴掌拍醒，“給我滾回去！”
前者屬于治標，后者屬于治本，通常兩者都是聯合使用的。在電影《勇闖奪命島》中，史丹利探員在化武破裂、自己中毒之后，將一針阿托品戳到自己的心臟上，這是一種急救的方案，但從文獻報道來看，效果遠不如和解磷定聯合使用來得可靠。
當然，如果中毒的劑量太大，還沒來得及治療就渾身抽搐、口吐白沫、呼吸衰竭，那用什么藥都沒用了。
如果某人預計自己很快可能接觸VX毒劑，事先給自己打了兩針解毒藥劑，從理論上說也是可能的。但這么干有個嚴重的麻煩后果：阿托品本身的不良反應很明顯，打多了全身皮膚潮紅、視線模糊，打少了沒有效果；解磷定也會帶來惡心、嘔吐等副作用，甚至導致癲癇狀發作……
相反，有一種已經很成熟的技術，可以用在這種場合：在使用VX毒劑后，及時用自動注射筆，給自己先后注射解磷定和阿托品（就像史丹利探員那樣），而且并不需要直戳心臟，打在自己的三角肌、梨狀肌甚至是腿上隨便哪塊肌肉上都可以。
圖：一種自動注射的VX毒劑急救雙聯針劑
上圖中的VX毒劑中毒急救雙聯針劑，綠色的那一支是阿托品，黃色的那一支是解磷定。拔掉安全蓋后，把針頭戳在自己身上的肌肉，按動末端的按鈕，彈簧就會推動活塞自動注射，有效地降低中毒死亡的風險。
不管怎么說，大規模殺傷武器，包括VX毒劑，都是一種很不人道的東西，應該被全體人類所擯棄；同時，作為民防機構，則有必要普及相關的急救知識，以更好地應對可能的有毒物質泄漏、恐怖襲擊和化學武器攻擊。
西華大學 陳 晟
維埃克斯毒劑的前世今生
西華大學 陳 晟
近日，一名朝鮮籍男子在馬來西亞遭襲喪命的消息，引起了各國媒體的高度關注。馬來西亞官方的驗尸結果認為，該男子是死于一種神經毒劑——維埃克斯（VX）毒劑的作用。這種物質，被國際禁化武組織列入化學武器名單，殺傷力極強。那么，有關VX毒劑的原理和使用，又有哪些故事呢？
毒性機制
從一戰開始，人類就使用了化學武器，也就是俗稱的“毒氣”。在冷戰的背景下，大規模殺傷武器得到了長足的發展，其中就包括“V系列神經毒劑”，而VX毒劑無疑是其中的佼佼者。
VX毒劑的發明人是瑞典籍化學家拉斯·埃里克·塔梅林，他在1957年制造出VX毒劑，最初是想作為農藥，但很快就發現，這種物質的毒性實在太大了，根本不適合當農藥使用，拿來作為化學武器倒很合適。
這類毒劑的工作原理是：阻礙人類神經信號的正常傳遞。在化學上，我們把VX毒劑歸為“有機磷類物質”，它們可以和人體內的一種酶結合，從而產生毒性。
人體的控制中樞是大腦，而各個執行機構，比如說肌肉，只是被動地響應大腦發出來的信號。戰場上，指揮官把紙條交給傳令兵，傳令兵沿著戰壕跑到陣地，炮兵收到命令之后執行。對于人體來說，大腦就相當于指揮官，戰壕就是神經，炮兵就是相關的肌肉，而這個傳令兵，就是乙酰膽堿了。
然而，如果傳令兵腦子短路了，本來指揮官的命令是“對西邊開一炮”，他傳了命令之后，轉過身把這事忘了，又傳了一遍命令，然后又再傳了一遍……一共說了18遍；結果炮兵就理解為“打一發”“又打一發”“再來一發”……一口氣打了十七八發炮彈，事情整個就亂套了。
因此，必須有個控制機制，比如等“傳令兵”剛把話說完，就趕緊打發他跑回去，免得把命令重復傳遞。在人體之中，這個活就由乙酰膽堿酯酶來做，它可以促進乙酰膽堿迅速分解，不給受體（負責接收神經信號的部分）過多的刺激。
有機磷類毒物，偏巧就會牢牢地抱住乙酰膽堿酯酶，不讓它干活（也叫作“乙酰膽堿酯酶抑制劑”）。這樣，“傳令兵”（乙酰膽堿）來了就回不去，在受體前越積越多，人體的各個組織也就會瘋狂地執行神經信號，最后徹底累癱——心跳和呼吸都會衰竭，造成中毒死亡。
個性獨特
VX毒劑之所以會在有機磷毒物中脫穎而出，理由也很簡單：它的毒性太大了。盡管我們沒法做實驗來準確檢測，但一般認為，30～50mg·min / m3的濃度就足以讓人中毒。50mg有多少呢？大概也就是1滴水那么多。
除此之外，VX毒劑還有一些特點：
染毒途徑靈活，無論是口服、呼吸吸入還是皮膚吸收都可以造成嚴重中毒（皮膚接觸時，只要10mg，就有一半的概率導致死亡）。
揮發性差，沸點高（300℃），常溫下是液體，這給VX毒劑的儲存、保管帶來了很大的便利。也就是說，常溫下VX毒劑是一種液體而非氣體，可以像水一樣潑在別人臉上，使用便利。
它恐怖的毒性讓人不敢掉以輕心，任何一個實驗室操作員或防化兵，在面對一個可能裝有VX毒劑的容器時，都會戴上防毒面具，穿上全身防化服。
水溶性差，且不易水解。也就是說，如果你的手上不小心沾上了VX毒劑，光靠自來水洗手可不行，比較可靠的清洗方法是用漂白粉或者84消毒液。
制造VX毒劑的原料并不難搞到，但對操作人員的防護要求很高。VX毒劑的結構早已公開，合成路線也不復雜，但毒性如此之大的東西，只要手指頭沾上一點，或者燒瓶沒封好，不小心吸入一口，基本上就中毒了，連后悔的機會都沒有，普通的化學技術人員是絕對不敢碰這種毒劑的。
雙星報喜
在“V系列神經毒劑”問世之后，幾個大國都覺得這玩意不錯，于是偷偷地搞了一些小規模的研究。直到《禁止化學武器公約》生效后，特別是隨著冷戰的結束，這方面的研究才逐步被叫停。
比如，從公開的渠道看，VX毒劑至少就有兩個升級版：
上圖之中，最左邊的就是VX毒劑；中間的是歐洲開發的，所以簡稱VR；右邊的那種有爭議，一種說法是亞洲在歐洲的基礎上改進而成，所以稱為CVX。當然，后面兩種從未得到過官方的認可。
從毒性上說，后面兩種物質，毒性都要超過VX毒劑很多。此外，現代的分析方法也能通過二級質譜、核磁共振等檢測手段，判定所使用的到底是哪一種。
放在倉庫里的VX毒劑，恐怕比炸藥還讓人揪心：要是哪天瓶子破了、罐子漏了，還沒用來上戰場呢，就先把自己給坑了。于是，一群聰明的化學家，就發明了一個新玩意：二元毒劑。
圖：二元VX毒劑戰劑炮彈
簡單地說，二元毒劑有點像是方便面：平時，面條和調料包各自裝在小袋子里；等到要吃的時候，才把兩者混合，這就給儲存和運輸帶來了很大的便利。類似的，美國先搞出了二元版本的VX毒劑，左下圖就是一個示意圖：
圖中標明（MD）的棕色部分，實際上是VX毒劑的前體磷酸酯；淡黃色的部分是異丙醇和異丙胺，這兩者基本上都是無毒的（相對于VX毒劑而言）。平時，這兩者被隔板嚴格地隔開并密封，各自相安無事，儲運時哪怕其中一種物質漏出來了，也沒多大后果，不容易造成人員傷亡。
當炮彈發射之后，膛線使炮彈高速旋轉，強大的離心力使隔板上的孔道開放，兩部分物質接觸，并在催化劑的作用下，迅速地發生化學反應，產生劇毒的VX毒劑。等炮彈飛到目標上時，彈體里的VX毒劑也就制備完成了，引信炸開彈體并將VX毒劑撒出，完成作戰任務。
據說，蘇聯在20世紀的七八十年，也曾搞過類似的VX毒劑二元版本，代號諾維喬克-5，但同樣也沒有得到官方的確認。在電影《極限特工》中，男主角登上那艘無人駕駛的小艇，看著三發裝有化學毒劑的小火箭樹立起來，玻璃彈體里的液體也從淡黃色逐漸變成了深綠色，這實際上就是模仿這種二元毒劑的工作模式，毒劑現制現用，平時保持相對無毒的狀態。
那么，如果某個人，把這兩種物質分別攜帶，直到接近目標、準備使用時再混合，也是完全可能的。這樣，至少對投毒者及其助手而言，要安全得多。
當然，這種臨時混合、發生化學反應而得到的VX毒劑，有個缺點就是純度不夠高。但鑒于其巨大的毒性，依然會讓被投毒者傷亡。
有解藥嗎
和絕大多數化學毒劑一樣，VX毒劑是個很危險的東西，而且是名副其實的大殺器：倘若誰在公共場合把這玩意潑灑到別人身上，不但那個人會中毒，那個人周圍的人（包括救援人員），也很有可能會被他身上散發出來的VX毒劑所沾染，或者是呼吸道吸入中毒，所以對VX毒劑中毒人員的救援，必須高度小心。
從理論上說，有機磷中毒是可以治療的。比如有機磷農藥（對硫磷、樂果之類）中毒，往往都還能獲得重生的機會。
目前，臨床上對VX毒劑中毒的救治方法，通常是用兩種藥物：阿托品和解磷定。前者是阻礙受體對乙酰膽堿做出反應，就好像是直接把炮兵的耳朵蒙上，隨你傳令，他都聽不見；后者是讓已經被有機磷抱住的乙酰膽堿酯酶解脫出來，讓其重新發揮作用，就像是把那個著魔的傳令兵一巴掌拍醒，“給我滾回去！”
前者屬于治標，后者屬于治本，通常兩者都是聯合使用的。在電影《勇闖奪命島》中，史丹利探員在化武破裂、自己中毒之后，將一針阿托品戳到自己的心臟上，這是一種急救的方案，但從文獻報道來看，效果遠不如和解磷定聯合使用來得可靠。
當然，如果中毒的劑量太大，還沒來得及治療就渾身抽搐、口吐白沫、呼吸衰竭，那用什么藥都沒用了。
如果某人預計自己很快可能接觸VX毒劑，事先給自己打了兩針解毒藥劑，從理論上說也是可能的。但這么干有個嚴重的麻煩后果：阿托品本身的不良反應很明顯，打多了全身皮膚潮紅、視線模糊，打少了沒有效果；解磷定也會帶來惡心、嘔吐等副作用，甚至導致癲癇狀發作……
相反，有一種已經很成熟的技術，可以用在這種場合：在使用VX毒劑后，及時用自動注射筆，給自己先后注射解磷定和阿托品（就像史丹利探員那樣），而且并不需要直戳心臟，打在自己的三角肌、梨狀肌甚至是腿上隨便哪塊肌肉上都可以。
圖：一種自動注射的VX毒劑急救雙聯針劑
上圖中的VX毒劑中毒急救雙聯針劑，綠色的那一支是阿托品，黃色的那一支是解磷定。拔掉安全蓋后，把針頭戳在自己身上的肌肉，按動末端的按鈕，彈簧就會推動活塞自動注射，有效地降低中毒死亡的風險。
不管怎么說，大規模殺傷武器，包括VX毒劑，都是一種很不人道的東西，應該被全體人類所擯棄；同時，作為民防機構，則有必要普及相關的急救知識，以更好地應對可能的有毒物質泄漏、恐怖襲擊和化學武器攻擊。
