化学毒剂——芥子气，本文主要内容关键词为：芥子气论文,毒剂论文,化学论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
2003年8月4日，发生在我国黑龙江省齐齐哈尔市的侵华日军遗弃毒剂伤人事件，引起了世人的广泛关注。经专家权威鉴定，此毒剂为生化武器中化学毒剂的一种，名为芥子气，为日本侵华时遗留。这次事件已造成1人死亡，40多人受到不同程度的伤害，那么芥子气为何物？为什么有如此强的毒性？其作用的机理是什么？
一、芥子气
芥子气（mustard gas，MG）是一种糜烂性化学毒剂，学名为二氯二乙硫醚，1822年，德斯普雷兹发现了芥子气；1886年，德国的梅耶首先人工合成，他发明的合成方法至今仍是芥子气最重要的合成方法之一。芥于气除在军事上被用作化学战剂外，亦可用于治疗某些过度增殖性疾病。第一次世界大战期间德国首先把它选为军用毒剂，并在炮弹上标以黄色的“十”字，所以通常称其为“黄十字”毒剂。1917年6月12日，军对英军防线首次使用芥子气，造成2000多人的伤亡。芥子气可以使皮肤红肿、起泡、溃烂，正常气候条件下，仅0.2mg/L的浓度就可使人受到毒害，芥子气的巨大杀伤作用曾使其荣膺“毒剂之王”的称号。第二次世界大战期间，英、法、美、德、意、日和前苏联等许多国家都生产了各种型号的弹药装备了芥子气。日本侵华期间曾对中国军民使用过芥子气，战败后又将大量芥子气遗弃在中国国土，给中国人民造成了严重的伤害，这种伤害直到今日还严重地存在着。
1.芥子气的物理性质
纯品芥子气为油状液体，五色或淡黄色，具有大蒜或芥末的气味；工业品为褐色或黑色，气味更为浓烈。芥子气的性质稳定，挥发度较低，属于持久性毒剂。芥子气的凝固点高，作为毒剂，一般不在冬季等气温低的情况下使用；密度大、溶解度小，在水中大部沉于水底，少部分呈油状薄膜漂浮水面，可造成水源长期染毒；容易挥发，毒剂（气）甚至可以透过棉衣，伤害人体，并且极易扩散。它主要通过皮肤接触染毒，接触芥子气时做好全身防护是十分重要的。芥子气也可经消化道或呼吸道中毒，任何一种途径中毒严重时都可能导致全身中毒。
2.芥子气的分子结构
芥子气的分子式为C[，4]H[，8]SCl[，2]，其结构式为
3.芥子气的化学性质
芥子气中的硫原子具有两对未共有的电子；氯是电负性较强的原子。由于氯原子的诱导效应，硫原子上的未共用电子沿着氯原子诱导效应的方向移动，促进氯原子分离。所以溶解于水或体液等极性溶液中的芥子气迅速离解，内部电子重新排列，形成正碳离子或正硫离子。正硫离子具有很强的亲电性，极易与生物大分子的亲核性原子S、N、O等起烃化反应，形成以共价键结合的不可逆性的烃化产物。芥子气与亲核中心（y[-]、z[-]）的烃基化反应如下：
二、体内代谢特点
吸收快、局部少量固定、全身均匀分布，血循环中消失迅速、代谢产物无毒，主要由尿中排泄等。芥子气与皮肤粘膜接触后2～3min尚滞留于体表（此时用消毒剂可除去），至10～15min大部被吸收。吸收速度为1～4μg/（cm[2]·min）。其中约12％的芥子气“固定”于局部引起损伤，其余大部分进入血循环并分布全身。肾、肺、肝含量较多，可能与供血量有关。全身吸收作用与组织器官的敏感性相关。游离状态的芥子气在血液中存留时间一般不超过30分钟（半值期为 14min）。目前认为芥子气吸收作用与氮芥不同，主要由于其脂溶性扩散被动性吸收所致。
芥子气的主要代谢产物及排泄途径包括：（1）与体内多种生物大分子反应（如DNA、RNA、蛋白质、氨基酸等）形成烃化产物。（2）大部分与谷胱甘肽（50％）或半胱氨酸结合生成无毒的代谢产物排出体外。（3）经水解或氧化生成二羟二乙硫醚、芥子砜或芥子亚砜。（4）少部分芥子气转变为羟乙磺酸、羟基乙酸及无机硫酸盐等。以上代谢产物大部分经尿液排出。
三、芥子气中毒的机理
1.烃化作用
MG是典型的双功能烃化剂，具有广泛的烃化作用。细胞内许多重要组分含有N、O、S，等亲核中心，它们与对烃化剂具有强度不同的亲和能力，生理条件下MG与体内许多亲核性基团氮基、巯基、羧基、磷酸基及咪唑基等反应，所以MG具有广泛和复杂的生物学作用。
2.对核酸的作用
MG是一种典型的双功能烃化剂，DNA对它的烃化作用特别敏感。研究表明，MG对DNA的烃化作用部位是鸟嘌呤的第7位氮原子。在极性溶液中，MG环化产生强亲电性的正硫离子或正碳离子，能与DNA中强亲核性的富电子的原子反应，使DNA形成交联，抑制DNA的复制，降低DNA的精确修复能力，并发生无嘌呤反应，而后DNA降解。
3.对蛋白质的作用
MG除通过对核酸的作用影响蛋白质的合成，还可与蛋白质肽链中的亲核基团直接发生烃化作用，特别与细胞内结构蛋白的烃化作用具有重要的毒理学意义。芥子气烃化反应的主要功能基团是：赖氨酸的氨基、谷氨酸的羧基以及谷光甘肽和半胱氨酸的巯基，芥子气还易与血清蛋白及核蛋白作用。烃化后的蛋白质发生变性、补体失活及免疫功能下降等。
4.对酶的作用
MG对己糖激酶、胃蛋白酶、胆碱酯酶和某些脱氢酶和氧化酶等至少30多种酶有抑制作用。己糖激酶的抑制可影响糖的酵解和转化，导致糖代谢障碍和组织营养失调，皮肤损伤也可能与此过程有关。芥子气对乳酸脱氢酶有明显的抑制作用。
5.细胞毒性作用
MG的细胞毒性作用是芥子气损伤作用的主要特征之一。芥子气抑制细胞有丝分裂，引起染色体损伤，包括断裂、缺失、交换和畸变，以及各种细胞的突变、癌变和畸变等。
6.对神经系统的作用
大量芥子气中毒，中枢神经高级部位活动的变化出现的最早。早期出现兴奋和惊厥，尤以下肢出现强烈，有时出现阵发性抽搐，并迅速转入抑制麻痹。此外还有明显的副交感神经兴奋症状。病程迅速而剧烈，死亡很快。
四、芥子气的毒性表现
MG进入体内后可以与体内DNA、RNA和某些蛋白质起烃化反应，使得细胞的代谢和功能发生障碍，产生变性、炎症和坏死。皮肤中毒时有数小时的潜伏期，患者没有明显的主观感觉和症状表现，往往会忽略对其救治和监护。潜伏期过后，染毒部位皮肤出现红斑，中毒后12h～24h出现水疱，水疱破溃后形成溃疡和坏死，病程较长，且容易感染。会阴、腋窝等皮肤薄嫩部位反应较重。眼睛染毒时出现不同程度的结膜炎、眼睑炎和角膜炎。呼吸道损伤时表现为急性鼻咽炎、气管炎和支气管炎。经消化道中毒时可见腹部疼痛、恶心、呕吐、腹泻甚至便血。
五、芥子气中毒的急救措施及染毒区治理
1.急救
目前还没有特效的预防和救治芥子气中毒的药物。一旦发生芥子气染毒，要迅速撤离染毒区并及时进行洗消。将伤员移至通风良好无毒处，脱去衣物，并用温水冲洗全身。眼睛受伤者，速用温水冲洗并用浸2％苏打水之纱布包敷。经过上述初步处理后，对中毒局部如皮肤上之毒液，用可溶解芥子气的溶剂如煤油、酒精或中和剂水溶液如漂白粉、双氧水浸润棉球吸去毒液，但需注意勿与周围健康皮肤接触。对中毒皮肤之水疱应在无菌条件下剪开，放出毒液，再用浸泡苏打水的纱布包好。对呼吸道中毒严重者，应予吸氧，病人口中常用1∶1000高锰酸钾溶液漱口。对于剧烈咳嗽者，可使用祛痰剂，如发生肺水肿者，还可静注高渗葡萄糖液。预防感染，应用抗生素。
2.污染区的清理消毒
芥子气可被稀硝酸、过氧化氢、次氯酸、漂白粉浆、三合二以及氯胺等氧化，使其失去糜烂作用。加热能加速芥子气的水解，故可采用这些方法对芥子气染毒的物品进行消毒。芥子气易溶于汽油、酒精、二氯乙烷等有机溶剂，可用有机溶剂擦洗芥子气染毒的物品。芥子气的滴液往往能渗透到物质的深部，对土壤、木材、砖头、水泥及橡胶制品有渗透性，对芥子气染毒的地面和物品消毒时一定要及时和彻底。