1、知识介绍2007 年 , 第 8 期核武器、化学武器、生物武器及其防护钟东臣 , 卢 伟( 浙江师范大学化学与生命科学学院 , 浙江金华 321004 )摘要 : 介绍了核武器、化学武器、生物武器基本知识 , 包括原子弹、氢弹和中子弹的基本原理、核燃料的生产、常见的化学毒剂及生物战剂 , 并简单介绍了核武器、化学武器、生物武器的基本防护。关键词 : 核武器 ; 化学武器 ; 生物武器的基本防护文章编号 : 1005- 6629 (2007) 08- 0047- 05 中图分类号 : O571.1 文献标识码 : E随着禁止核武器、化学武器、生物武器公约的相继实施 , 发生大规模核化生战争的可能
2、性减小 ,但这类武器却有可能被恐怖分子利用。美国科学杂志指出假若恐怖分子掌握了核武器、化学武器和生物武器 , 人类将随时面临大规模屠杀的威胁1。此外 , 核泄漏、化学物质外泄、传染病并没有完全消除。因此 , 在化学教学中结合教学内容渗透核武器、化学武器、生物武器的基本知识 , 使学生了解其特点和危害 , 学会基本的防护知识 , 有助于提高学生的自我防护能力。1 核武器核武器是利用原子核裂变或聚变反应瞬间释放的能量 , 产生爆炸作用并有巨大杀伤破坏力武器的总称 , 包括原子弹、氢弹以及以中子弹为代表的第三代核武器。1.1 核武器的基本原理21.1.1 原子弹利用235U 或239Pu 等原子核的
3、链式或裂变反应原理制成的武器 , 叫裂变武器 , 通常称作原子弹。原子弹在爆炸前 , 将高浓缩 (90% 以上 )235U 或239Pu 装在弹体内分成几小块 , 每块质量都小于临界质量。这里的所谓临界质量是指裂变物质能实行自持链式反应所需的裂变物质的最少质量。爆炸时 , 控制机构首先引爆普通烈性炸药 , 产生高温高压 , 使两块或几小块235U ( 或239Pu) 燃料迅速聚合而超过临界质量 , 中子源产生的中子诱发235U ( 或239Pu) 裂变 , 释放出裂变能 , 同时还放出 2- 3 个中子。这些中子以可继续轰击新的235U ( 或239Pu) , 引发更多的新一代的核裂变 , 释
4、放更大的裂变能。这样铀核裂变一代接一代的持续下去 , 形成裂变链式反应。每一代裂变的时间极短 (10-8秒 ) , 而且 , 裂变中子的增殖和裂变能的增长都非常快 , 因而在瞬间释放巨大能量而产生核爆炸。其裂变反应为 :n+235U ( 或239Pu) A1+A2+vn+E式中 n 是中子 , A1, A2为两个中等质量的裂变后的核碎片 , vn是每次裂变放出的中子数 , E 是每次裂变释放出的能量 ( 约为 200MeV , 1MeV=1.6 10-13J) 。1kg 核材料 (235U 或239Pu) 有 2.5 1024个原子核。全部裂变释放的能量。w=2.5 1024 200 1.6
5、10-13=8 1013J1kg TNT 炸药放出的能量 ( 化学能 ) 仅为 4.19 106J , 1kg 核材料全部裂变释放的能量约为 2 万吨TNT 炸药放出的能量 , 因此原子弹的爆炸威力比化学炸弹大上百万倍。1.1.2 氢弹利用2H(D) 、3H(T) 等轻核原子核的热核聚变反应制成的核武器 , 叫聚变武器或热核武器 , 通常称作氢弹。 D 、 T 两个原子核 , 必须克服它们之间的静电排斥力才能发生聚变反应。因此要求核燃料达到几千万度甚至几亿度的高温并处于高压状态 , 从而发生大量的聚变反应 ( 称热核反应 ) 而释放出巨大能量。氢弹中热核反应所必需的高温、高压等条件 , 是由原
6、子弹爆炸来提供的。氢弹必须包含两个部分 : 为创造自持热核反应条件而专门设计的用于引爆的原子弹 ( 通常称之为 “扳机” ) 和热核聚变装料。现在实用的热核装料是固态的6LiD , 氢弹的巨大威力主要来自热核聚变释放的能量。首先引爆其中的原子弹 , 核裂变释放出的能量使热核装料加热达到高温 , 而且裂变释放的中子轰击6LiD 中的6Li产生 T , 然后产生的 T 与 D 发生热核聚变反应 , 释放出巨大能量。在氢弹中烧掉 1kg6LiD , 释放的能量可达 4- 5 万吨 TNT 当量。在热核装料外还有一层238U , 聚变产生的快中子打到238U 上 , 可引起裂变 ,47化学教学 200
7、7 年 , 第 8 期以增强热核爆炸的威力和辐射强度。其聚变反应为 :D+D 3He+N+3.27MeVD+3He 4He+p+18.35MeVD+D T+p+4.03MeVD+T 4He+n+17.59MeV其中 , p 为质子 , 以上两组反应总的效果是 :6D 24He+2p+2n+43.24MeV上式表明 : “烧掉” 6 个 D 核 (12 个核子 ) 共放出 43.24MeV 能 量 , 相 当 于 每 个 核 子 平 均 放 出3.6MeV 能量 , 而裂变反应 “烧掉” 1 个235U 核释放出 200MeV , 即 每 个 核 子 平 均 放 出 的 裂 变 能 为0.85M
8、eV 能量 , 因此每个核子平均放出的聚变能为裂变能的 4 倍 , 所以聚变能是比裂变能更为巨大的一种核能。1.1.3 中子弹中子弹又称增强辐射武器 , 它是以高能中子辐射为主要杀伤因素的小当量氢弹。研制中子弹的目的是尽量减小对建筑物等的破坏 , 而尽可能提高对人员的杀伤力。核武器释放的能量有三部分 : 冲击波、光辐射与核辐射 ( 主要是中子与 射线 ) 。对建筑物造成破坏的主要因素是冲击波 , 而对人员杀伤的主要是核辐射。中子弹就是利用 D 、 T 核聚变反应释放的高能中子来提高中子的辐射效应 , 从而增强对人员的杀伤力。根据裂变和聚变反应的能量分配分析 , 一个铀核裂变放出 2- 3 个中
9、子和约 170MeV裂变碎片的核动能 ( 总裂变能约 200MeV) , 如以释放 2.5 个中子计算 , 裂变反应每放出 1 个中子 , 平均释放约 68MeV 的核动能 , 而 D 、 T 核聚变除放出 1 个14.1MeV 高能中子外 , 只有 3.5MeV4He 核的核动能。这表明 , 相同核爆炸威力 , 聚变比裂变放出的中子多 , 因此中子弹特点是爆炸当量小而高能中子辐射强 , 同时由于裂变成分占的比例小 , 放射性污染也相对的少。1.2 核燃料生产制造原子弹的关键 , 是如何获得足够数量的裂变燃料 高浓缩的235U 或239Pu 。因为天然纯铀中235U 的含量极低 , 仅占 0.
10、7% , 而238U 却占 99.3% 。另一种更好的裂变燃料239Pu 在自然界又不存在 , 因此核燃料生产成为核武器制造的关键。1.2.1 U 同位素的分离在天然纯铀中分离235U 和238U 两种同位素 , 获得高浓缩的235U 是一项极其困难的事 , 因为235U 和238U的化学性质完全相同 , 只有物理性质有微小的差别( 质量数只相差 3 个中子 ) , 因此只能采用物理分离方法。铀同位素分离的方法主要有三种 : 离心法、扩散法和电磁分离法。1.2.1.1 电磁分离法把天然铀 ( 含235U 和238U 两种同位素 ) 的气体化合物 (UF6) 引入离子源 , 经气体放电形成离子
11、,这些离子受电场作用后获得几乎相同的动能 , 然后引进与其运动轨道相垂直的磁场区域 , 它们受磁场作用后沿圆形轨道运动 , 轻的离子半径小 , 重的离子半径大。由于这两种铀同位素化合物离子的质量有微小差别 , 它们运动轨道半径的大小也就不同 ,这样就可以把这两种质量不同的铀同位素离子分开。在半径较小的圆形轨道上可以收集到235U 化合物离子 (235UF6) 。这种分离方法分离因数很高 , 但产量和效率很低 , 因而费用很高。这种方法现已不用。1.2.1.2 气体扩散法因扩散速率与分子运动的平均速率成正比 , 而分子运动的平均速率与质量的平方根成反比 , 因此理想分离因数是与分子质量的平方根成
12、反比。因为铀本身不是气体 , 必须用铀的气体化合物 UF6( 在56 时蒸汽压为 1 个大气压 ) 做扩散浓缩的化合物。235UF6分子的质量数为 349 ,238UF6分子的质量数为352 , 则理想分离系数 =(352/3249)1/2=1.0043 , 这一结果表明 , 分离系数很小 , 经一级扩散后理想的浓缩度只提高 4.3 , 而实际结果比这个数值还低。可以用级联过程得以实现 , 即经过一级扩散浓缩后继续进行下一级扩散浓缩 , 不过要得到高浓缩235U一般要几千级。据估算 , 要生产 99% 浓缩度的235UF6, 约需 4000 级。因此生产高浓缩235U 是一个极其庞大的工程。气
13、体分离法的关键技术是多孔分离膜 , 多孔膜的孔径必须很小 ( 小于平均自由程的 1/10) , 约 0.01- 0.03 m , 每平方厘米有上百万个小孔 , 而且多孔膜的材料必须耐腐蚀、小孔还要防堵塞等 , 因此多孔膜的制造技术极其困难。现在气体分离法技术最成熟 , 它首先被用于工业规模生产浓缩235U 。1.2.1.3 离心分离法在高速旋转的离心机中 , 由于强的离心力场的作用 , 使较重的分子远离轴线浓集 , 较轻的分子向着轴线浓集 , 从而使铀同位素分离。这种分离方法的分离系数取决于同位素质量指数的差 , 而不是取决于它们绝对值的差。 UF6通过离心分离法来分离同位素 , 它的理论分离
14、系数为 1.08 ( 即 8%) , 比气48知识介绍2007 年 , 第 8 期体扩散法高得多。但要生产高浓缩235U 也必须离心机多级串联使用。离心分离法所需的电能消耗比气体扩散法小很多 ( 约几十分之一 ) , 但由于早期制造高速离心机转子所需的高强度材料没解决 , 所以长期以来未能应用于浓缩铀生产 , 后来由于对离心分离法研究的重视和高比强度性能材料的出现 , 到20 世纪 70 年代后期 , 离心分离法生产浓缩铀已趋成熟 , 在经济上可与气体扩散法竞争。现在离心分离法已有取代气体扩散法的趋势。1.2.2239Pu 的生产另一种性能更为优越的核燃料239Pu , 可以通过建造反应堆来生
15、产。通过早期的理论和实验研究证明 , 天然铀 - 石墨反应堆或天然铀 - 重水反应堆都可以实现裂变链式反应 , 反应堆中大量的238U 原子核 , 在235U 裂变产生的中子轰击下 , 吸收一个中子后变成239U , 由于239U 核不稳定 , 经过连续两次 衰变后 , 生成239Pu 才达到稳定状态。据估计 , 在反应堆中每 “烧”掉 1 个235U 可以平均产生 0.8 个239Pu 。这样可以从反应堆 “烧”过的 “核废料”中 , 采用化学处理方法 , 把生成的239Pu 提取出来 , 从而获得制造原子弹的核燃料。用天然铀建造反应堆生产核燃料239Pu , 比用同位素分离得到核燃料 (
16、高浓缩235U)相对容易。1.3 核武器的防护核爆炸时 , 要尽量利用各种有利地形进行防护。比如隐蔽在土坎、土丘背向爆心的地方 , 或侧向爆心的沟渠、桥洞 , 可以减轻伤害。如果是坚固的建筑物 , 室外的人员可以利用墙的拐弯处或紧靠墙根卧倒 ; 室内人员应尽量利用屋角或床、桌下卧倒蹲下。此时应注意不要利用不坚固或易倒塌的建筑物 , 还应避开门窗和易爆易燃的物品。如果是在乘车途中发现了核袭击 , 驾驶员应立即停车 , 将身体弯伏或卧伏于驾驶室内 , 乘车人员也应尽量卧倒。卧倒时要采取正确的姿势 , 应同时闭眼 , 以免引起闪光盲 ; 收腹 , 将双手交叉垫于胸下 , 两肘前伸 , 头自然下压于两
17、臂之间 , 两腿伸直并拢 , 以防震伤内脏 ; 半张开口 , 以防震伤鼓膜 ; 当感到周围空气很热时 , 还应憋一口气 , 以防吸入灼热的空气烧伤呼吸道 ; 对暴露的皮肤 , 可利用衣物遮盖 , 衣物的颜色越浅 , 防护效果越好。核爆炸后 , 处于沾染区内的人员应立即转移到安全地带 , 用水进行全身冲洗。若缺乏水源 , 可用纤维物擦拭。对受沾染的服装 , 可用清水洗涤 , 也可用拍打法或抖拂法。实施时要注意戴上口罩和胶皮手套 , 要站在上风或侧风方向 , 按照从上到下、先里后外的顺序进行。从沾染区撤离的人员 , 如果已食用过放射性物质 , 可以采用引吐、腹泻和喝茶水等方法 , 以使体内的放射性
18、物质加速排出。对受沾染的粮食、蔬菜、水果等可采用水洗的方法。对受沾染的饮用水 , 可采取土壤净化法或过滤法。2 化学武器化学武器是以毒剂杀伤人畜、毁坏植物的各种武器、器材的总称。化学武器的基础是化学毒剂 ,化学毒剂则是指用于战争目的 , 以毒害作用杀伤人畜、毁坏植物的有害物质。化学毒剂主要包括神经性毒剂、糜烂性毒剂、全身中毒性毒剂、窒息性毒剂、失能性毒剂和刺激性毒剂等六大类十几个种类。其中 , 可能被恐怖分子利用的主要是前四种3。2.1 化学毒剂2.1.1 神经性毒剂 (nerve agents)神经性毒剂的作用是抑制神经传导介质中的重要物质胆碱酯酶的活性 , 从而破坏神经冲动的正常传导 ,
19、引起一系列胆碱能神经和中枢神经系统的兴奋 麻痹状态 , 最后因呼吸中枢麻痹和心跳停止而死亡。神经性毒剂为有机磷酸酯类衍生物 , 分为G 类和 V 类神经毒。 G 类神经毒是指甲氟磷酸烷酯或二烷氨基氰磷酸烷酯类毒剂。主要代表物有塔崩、沙林、梭曼。 V 类神经毒是指 S- 二烷氨基乙基甲基硫代磷酸烷酯类毒剂 , 主要代表物有维埃克斯(VX) 。塔崩 (GA) 化学名为 N,N- 二甲胺基氰膦酸乙酯 , 纯品为无色液体 , 是 1936 年德国施拉德博士在研究有机磷农药中发展起来的 , 时称 “超级毒王” ,曾在两伊战场上大量使用4。继发现塔崩之后 , 施拉德博士于 1939 年又合成了沙林 (GR
20、) , 化学名甲基氟膦酸异丙酯。纯品是无色、易流动的液体 , 工业品淡黄色或棕色 , 有微弱的水果香味 , 沸点 58 , 凝固点 - 56 , 能与水及多种有机溶剂任意混合。毒性比塔崩高 3- 4 倍。1995 年日本奥姆真理教就是用沙林制造了骇人听闻的东京地铁中毒事件。梭曼 (GD) 化学名甲基氟磷酸特己酯。 1944 年由德国诺贝尔奖获得者理查德库恩首次合成。纯品为无色液体 , 有微弱的水果香味 , 工业品橙黄色 , 有樟脑味 , 沸点为 198 , 凝固点为 - 42 。水解缓慢 , 氢离子、羟离子、次氯酸离子等能加速其水解 , 还能与酚钠、羟胺、肟等发生亲核取代反应 , 产物无毒性。
21、具有中等挥发度 , 毒性比沙林约49化学教学 2007 年 , 第 8 期高两倍 , 并且中毒后难于治疗 , 一些治疗神经性毒剂的特效药物对梭曼基本无效。维埃克斯 (VX) 化学名为 S- (2- 二异丙基氨乙基 ) - 甲基硫赶膦酸乙酯。 1952 年英国的拉纳吉特戈施博士首先发现 V 类毒剂。 VX 是一种无色无味的油状液体 , 工业品为黄色或棕色 , 储存时会分解出少量硫醇 , 是一种亲脂性较强的化合物。沸点为298 , 凝固点为 - 39 。化学性质比较稳定 , 易溶于多种有机溶剂中 , 水解很慢 , 加碱能加速水解 ,遇酸成盐 , 易与氧化剂发生反应 , 产物无毒。 VX毒性比 G
22、类毒性最高的毒剂还高出 5- 10 倍。2.1.2 糜烂性毒剂 (blister agents)又称起疱剂。糜烂性毒剂以破坏细胞中重要的酶及核酸 , 导致新陈代谢中断 , 造成组织坏死 , 皮肤或粘膜糜烂为明显毒害特征。主要通过皮肤接触和呼吸道吸入引起中毒 , 有全身中毒作用 , 严重时可致死。接触皮肤和粘膜时 , 引起红肿、起泡、溃烂 , 对眼睛可造成严重伤害甚至失明。吸入蒸气或气溶胶 , 能损伤呼吸道、肺组织及神经系统。芥子气 (H) 芥子气的化学名为 2,2- 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成功。 1917 年在比利时伊
23、博尔地区首先使用 , 在第一次世界大战中有“毒剂之王”之称。日本在侵华战争中对中国军民也多次使用。在纯液态时是一种略带甜味的无色油状液体 , 工业品呈黄色或深褐色 , 有芥末味。沸点217 , 凝固点 14.5 。难溶于水 , 加碱、加热、搅拌能加速水解 , 易溶于二氯乙烷、四氯化碳、苯、煤油等有机溶剂和脂肪中 , 与氧化剂作用 , 能生成无毒或低毒物质。它有较强的渗透性 , 能渗入皮肤、服装、食物和表面粗糙疏松多孔的物质。路易氏气 (L) 1918 年春 , 由美国人路易士上尉等人发现 , 并被建议用于军事 , 因此得名。化学名为 2- 氯乙烯二氯砷。路易氏气在纯液态时是无色、无臭的液体 ,
24、 其工业品有强烈的天竺葵味。沸点 190 , 凝固点 - 18 。微溶于水 , 易溶于有机溶剂和动植物油脂中 , 水解快 , 产物有毒 , 在碱性溶液中迅速分解成无毒物质 , 氧化、氯化反应能破坏其毒性。在战场上经常和芥子气结合使用。2.1.3 全身中毒性毒剂 (systemic agents)全身中毒性毒剂是抑制组织细胞内的呼吸酶系 , 致使全身不能利用氧气而引起组织细胞内窒息的毒剂 , 又名 “血液中毒性毒剂”、 “含氰毒剂”。通过呼吸道侵入机体 , 抑制细胞色素氧化酶和终端细胞的氧化反应 , 造成全身性组织缺氧 , 特别是呼吸中枢因缺氧而受到损伤。全身中毒性毒剂主要有氢氰酸和氯化氰。它们
25、同时也是民用化工原料。氢氰酸是生产丙烯腈的原料 , 氯化氰是生产除草剂三聚氯氰的原料。2.1.4 窒息性毒剂 (choking gases, asphyxiants)窒息性毒剂是以刺激呼吸道、肺部 , 损害肺组织 , 引起肺水肿 , 导致呼吸功能破坏的毒剂 , 又名“伤肺性毒剂”。窒息性毒剂有光气、双光气、氯气和氯化苦等 , 其中光气是这类毒剂的典型代表。作为军用毒剂 , 光气已被毒性更大的毒剂所代替。但光气和它的衍生物是生产塑料、合成纤维、染料等的重要原料 , 是制备药物或杀虫剂的中间体 , 所以对光气的防护不可轻视。2.2 化学武器的防护在突然遇到化学武器袭击时 , 可采取用毛巾、手帕、口
26、罩或浸有肥皂水的纺织物捂口 , 系住领口 , 扎紧袖口、裤脚等应急措施 , 并应避开低洼、“窝风”的四角等毒剂云团容易滞留的地方 , 尽量到地势高、风速大的地方 , 如山头、楼顶 , 或进入“三防”工事、密封严实的屋内。若人员染毒 , 可先用棉球蘸取消毒液 , 由外向里擦拭染毒部位 , 或用布、纸、干土将皮肤上的毒液吸去 , 然后用碱、小苏打、石灰、草木灰、肥皂水溶液擦洗染毒部位。如果染毒部位在眼睛、口腔、伤口等部位 , 可用 2% 的小苏打或清水冲洗。眼睛染毒时 , 要迅速闭眼侧脸 , 用手撑开眼睑 , 将清水轻轻注入眼内 ,让水从眼的一侧流出 , 反复进行冲洗。若服装染毒 , 如果是局部染
27、毒 , 只要对染毒部位进行相应消毒即可 ; 如果是吸附了毒剂蒸气的服装 , 可置于通风的地方进行晾晒 , 让毒剂自然蒸发、分解。染毒严重的服装应用火焚烧。3 生物武器生物武器过去称细菌武器 , 是指以生物战剂杀伤有生力量和毁坏植物的武器。生物战剂是用以杀伤人、畜和破坏农作物的致病微生物、毒素和其他生物活性物质的总称。3.1 常见的生物战剂被美国疾病控制和预防中心 (CDC) 列入高危名单内的病毒和细菌有 : 炭疽、肉毒杆菌、鼠疫、天花、兔热病、病毒性出血热病毒。 CDC 将这些常用生物战剂的共性总结为 : 容易在人体间传播 ; 高死亡率 ; 引起社会强烈恐慌 ; 需要专业的防治行为5。3.1.
28、1 炭疽杆菌 (bacillus anthracis)50知识介绍2007 年 , 第 8 期炭疽杆菌是人类历史上第一个被证实引起疾病的细菌 , 也是有悠久历史的一种生物武器。有关化学生物战专家评估 , 在恐怖分子可能利用的所有潜在生物战剂中 , 炭宜杆菌是最容易获得的。炭疽杆菌感染所引起的炭疽是一种人兽共患传染病 , 主要是直接或间接接触病畜而感染 , 也可由吸血昆虫叮咬感染。炭疽杆菌可以用常规的商用实验设备大批培养 , 芽胞形成后可制成白色或浅褐色粉末。恐怖分子如果只想感染一小批人 , 将芽胞洒在信封里即可。炭疽芽胞直径约 1- 5 微米 , 即使受过培训的生物学家也需要合适的设备才能将其
29、与普通物质区别。 2001 年 8 月 , 日本科学家在奥姆真理教总部大楼的地下室内 , 发现了大量的炭疽杆菌溶液。同年10 月 , 恐怖分子在美国利用信件传播炭疽杆菌干粉 , 造成了数人死亡和人们心理上的极度恐慌6。3.1.2 鼠疫杆菌 (yersinia pestis)鼠疫曾在人类历史上出现过三次大流行 , 约有2 亿人因此丧生 , 因患者全身皮肤发黑而得名 “黑死病”。鼠疫为一种典型的自然疫源性人兽共患病 ,起病急、高热、寒颤、淋巴结肿胀及疼痛、毒血症候群为其特征 , 病程短 , 病死率高。鼠疫在人间流行前 , 一般先在鼠间流行。传染源为啮齿类动物 ,野生鼠类为主要传染源 , 蚤为传播媒
30、介。鼠 蚤 人是本病的主要传播方式。当鼠蚤吸取含病菌的鼠血后 , 细菌在蚤胃内大量繁殖 , 形成菌栓堵塞前胃 , 当蚤再吸入血时 , 病菌随吸进之血反吐 , 注入动物或人体。蚤粪也含有鼠疫杆菌 , 可因搔痒进入皮内 , 病原体也可经破损皮肤而感染人体。肺鼠疫病人的大量鼠疫杆菌可随呼出的飞沫传播 , 因此亦可以人 人传播。鼠疫之所以会被用作生物武器 ,一是传播速度快 , 二是病死率高。鼠疫可以借染菌的鼠类和蚤类进行生物战 , 还可以通过大量气溶胶的释放对人群进行攻击。鼠疫杆菌对人有高度感染性 , 估计大约吸入 2000- 3000 个鼠疫杆菌即可使人感染发病。3.1.3 天花病毒 (smallp
31、ox virus)天花病毒最初出现在古埃及 , 后来逐渐扩散到世界各地。天花病毒主要通过空气传播。天花是被人类最早消灭的传染病 , 现在重新引起人们的注意 , 是因为在美国陷入炭疽恐慌之际 , 一些科学家警告致命性更强的天花有可能在全球范围内爆发。目前世界上仅存两个天花病毒的毒种 , 一个在俄罗斯新西伯利亚地区 Koltsovo 的国家病毒和生物技术中心 (IMB) , 另一个在美国亚特兰大的疾病控制中心 (CDC) 。由于担心恐怖分子可能利用天花病毒发动袭击 , 联合国已延期执行原定在 2002 年销毁天花疫苗储备的决定。天花病毒是 DNA 病毒 , 在自然环境中较为稳定 , 可经空气、飞沫
32、传染。人是天花病毒的唯一宿主 , 起初主要是通过病人的口咽部份分泌物直接在人群中散布。也可以通过直接与溃烂皮肤、排泄物或其他有污染的物品接触而传播。如果被用作生物武器很可能是通过气溶胶散布。3.1.4 肉毒毒素 (botulinum toxin)肉毒毒素是肉毒梭状芽孢杆菌产生的一种外毒素 , 为多肽链的简单蛋白质 , 是一种嗜神经毒素 ,也是已知的天然毒素中毒性最强的物质。人经口服的致死剂量约为 0.002mg , 若以喷雾发放 , 人只要吸入 0.3mg 就能致死。因此 , 它可以算作最具威胁的恐怖生物毒素。肉毒杆菌毒素的毒性虽高 , 但在实际使用中 , 由于它在空气中很快失活 , 故其杀伤
33、力仅与神经性毒剂相当。不过随着技术的改进 , 如微胶囊化技术的应用 , 可以减少它在分散过程中的分解 , 这无疑可大为提高这一毒素武器的杀伤威力。英国在第二次世界大战期间 , 使用肉毒毒素成功地暗杀了纳粹头目莱因哈德海得里希。 2001 年11 月 , 美军在发动对本拉登的阿富汗战争中 , 获得了基地组织的一些文件。从这些文件中发现 , 基地组织曾研究批量生产肉毒毒素以备杀死 2000 人7。作为生物战剂主要有以下几个特征 : (1) 高发病率和高死亡率 : 大多数是烈性传染病的病原体 , 致病力强 , 少量进入人体就能使人得病。最著名的埃博拉病毒 (EBV) 病死率高达 50%- 70 以上
34、。(2) 具有潜在的人与人之间的传染性。 (3) 可通过气溶胶进行扩散的高度传染性 , 可通过呼吸道、消化道、皮肤、黏膜、破损伤口等多种途径侵入人体致病。 (4) 没有有效的疫苗或仅有有限的疫苗供应。 (5) 可用于大规模生产 , 生产设备简单。 (6)对环境比较稳定。除了以上所介绍的生物战剂外 , 其他一些病原生物如出血热病毒 (hemorrhagic fever virus, HFV)霍乱弧菌、斑疹伤寒立克次体、鹦鹉热衣原体、委内瑞拉马脑炎病毒等均被认为可用于生产出重要的生物武器。3.2 生物武器的防护( 下转第 18 页 )51化学教学 2007 年 , 第 8 期尝过学习劳动的快乐 ,
35、 从未体验过克服困难的骄傲 这是他的不幸。”学生是学习的主体 , 是实践探究的主体。在化学课堂教学中 , 应充分尊重学生的主体地位 , 不仅学生亲自动手实验操作 , 用各种感官去感知化学知识的发生、发展、变化的过程 , 而且要鼓励学生自己设计多种可行的实验方案。例如 , 在设计用 H2SO4、 Al 和 NaOH 溶液为原料制取 Al (OH)3的最佳方案时 , 多数学生设计出了方案一 : Al 先和稀 H2SO4反应 , 生成 Al(SO4)3再和 NaOH反应生成 Al (OH)3; 方案二 : Al 先和 NaOH 反应生成NaAlO2, 再和稀 H2SO4反应生成 Al (OH)3。此
36、时引导学生反复分析、比较 , 从多种思路择优 , 最后同学们发现用相同量的 Al 制得了等量的 Al(OH)3, 但方案一消耗的 H2SO4和 NaOH 比方案二多。这时有同学提出方案三 : 方案一得到的 Al (SO4)3和方案二得到的NaAlO2直接以 1 6 的量反应制得 Al (OH)3, 这种方案最节约试剂。我及时给予赞许的目光和表扬 , 从同学们微笑的神情中就真切地感受到他们在解决问题后的喜悦。3.2 让学生增强解决问题的信心化学 “问题解决” , 必须紧密联系学生的生活环境 , 从学生的经验和已有知识出发 , 运用不同的教学模式 , 采取不同的手段 , 创设不同的学习情境 , 丰
37、富学生对化学的感受 , 引发积极的情感体验 , 让学生在学习过程中体验成功 , 树立自信 , 并产生学好化学的愿望。例如 , 做钠与水反应的实验时 , 细心的同学发现有浑浊现象 , 为什么呢 ? 留给学生课后自我解答 , 同学们到图书馆找资料、在互联网上检索 , 最后找到了答案 : 实验用的自来水中含有 Ca2+、 Mg2+离子的缘故。那种自我解决问题的信心自然就刻在他们的心里、呈现在他们的脸上。3.3 让学生逐步提高解决问题的能力在课堂教学中积极地创设各种情境 , 引导学生由被动到主动、由依赖到自主、由接受性到创造性地对教学情境进行体验 , 从中学会避免、战胜和转化消极的情感和错误的认识 ,
38、 发展、享受和利用积极的情感与正确的认识 , 使学生充分感受蕴藏于这种教学活动中的快乐与幸福的同时 , 达到促进其主体性充分、自由地和谐发展 , 从而达到逐步提高学生解决问题的能力。例如 , 首先 , 设计相同物质的量浓度的盐酸和醋酸的导电性比较实验 ( 用灯泡或电流计 ) , 从中让学生感受到强弱电解质的本质区别及实际运用。然后 , 再让学生观察 : 向两个相同注射器内各放入相同质量 ( 过量的 ) 的镁带 , 再分别同时吸入等体积、等物质的量浓度的盐酸和醋酸 , 引导学生观察、对比、自由讨论产生气体的快慢和最终产生气体的体积大小 , 促使学生运用已学知识解决 同中有异 ( 反应速率不同 )
39、 和异中有同 ( 产生气体体积相同 ) 的现象。不仅使学生加深了对强弱电解质概念的认识和对弱电解质发生电离平衡的理解 , 而且在 “递进”式问题的解决中培养和提高了学生解决问题的能力。参考文献 :1 纪熙捷 . 学习方式选择 M . 北京 : 中央民族大学出版社 ,2004.79- 84.2 吴俊明 , 倪志刚主编 . 新课程理念下的创新教学设计 ( 初中化学 ) M . 长春 : 东北师范大学出版社 , 2003.3 金伯明 . 化学教学应重视培养学生提出问题的能力 J . 中小学教材教法 . 中学理科 J .2002, (4) :21- 24.当遇到生物武器袭击时 , 应载上防毒面具、口罩
40、或用毛巾捂口鼻 , 戴上手套、穿塑料衣、雨靴 ;扎好袖口、裤脚 , 上衣扎裤腰内 , 围好颈部 ; 在身体暴露部位涂驱避剂 ; 对可能接触生物战剂的人员可服高效、长效预防药物。消毒可用碘、或一般消毒剂 , 擦拭皮肤受染部分 , 然后进行全身卫生处理和衣物消毒。可用 70% 酒精或其他消毒药品 , 擦拭污染部位 , 如无药品 , 可用香皂水擦洗 , 再沐浴也有效果。对服装的消毒可烈日暴晒或沸水蒸 30- 60分钟 ; 如是细菌孢子则需蒸煮 2 小时以上 , 也可用消毒药品消毒。参考文献 :1 黄顺祥 , 胡非 , 李昕等 . 反化学恐怖危害评估 J . 北京大学学报 ( 自然科学版 ) , 20
41、04 , 40 (1) :121- 128.2 郑春开 , 许甫荣 . 核能与核武器 J . 物理 ,2003 , 32 (6) :391- 398.3 边归国 . 恐怖事件中恐怖分子常用化学武器的分类 J . 环境科学与管理 ,2005,30 (5) : 12- 14.4 马继东 . 生化武器与秘密战争 M . 北京 : 解放军文艺出版社 , 2002,16.17.5 邵志广 . 生物武器与生物恐怖 J . 中学生物学 , 2004 ,(6) :3- 5.6 马文丽 , 郑文岭 . 生物恐怖的危害与预防 M . 北京 : 化学工业出版社 , 2005.247 潘歧京 , 黄波 . 核化生武器与防护 M . 北京 : 国防工业出版社 , 2004,182.!( 上接第 51 页 )18
