化学博士告诉你关于VX的一些小知识

第一部分 生物化学

• VX是有机磷毒剂的一种，可能是批量生产的有机磷毒剂中最毒的一种。沙林也是有机磷毒剂，有机磷农药也是有机磷毒剂，事实上沙林就是德国人在研究农药的过程中意外发现的。所有有机磷毒剂的作用机理都差不多，预防和解毒方式也差不多，VX比沙林毒10倍、比某些有机磷农药毒数百倍（比方说300倍），如果浓度为c的有机磷农药用方案Y可以预防和治疗，那么浓度为c/300的VX也可以用同样的方案预防和治疗。
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• 有机磷毒剂中毒的机理，需要从神经递质乙酰胆碱说起。神经冲动是电信号，最终作用于肌肉需要转化为化学信号，即运动神经末梢处把电信号转化为释放乙酰胆碱，乙酰胆碱可以通过一系列胞外、胞内信号传递通路使得肌肉细胞收缩。然而收缩完了需要回到原位吧，这时候就需要乙酰胆碱酶来分解破坏乙酰胆碱，于是肌肉细胞得以舒张。所有有机磷毒剂的作用机理都是与乙酰胆碱酶结合，使得这种酶失去活性，从而导致乙酰胆碱积聚而不被分解，于是肌肉细胞始终处于收缩状态，肌肉持续痉挛。呼吸肌痉挛，无法正常呼吸；四肢肌肉痉挛，无法正常行动……所以几乎所有有神经系统的动物都会死于有机磷毒剂，（特别低等的靠水中溶解氧直接扩散到体细胞的动物如涡虫等可能不会死）。
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• 预防有机磷中毒主要靠提前服用或注射抗有机磷毒剂的药物，如解磷定及其衍生物等，主要功效是结合或分解有机磷酰键，使毒剂分子失效；这些药物通常也可以部分“复活”已经被结合失去活性的乙酰胆碱酶。
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• 治疗有机磷中毒一方面靠上述直接对抗有机磷酰键使毒剂分子失效的药物；另一方面主要还是针对乙酰胆碱的作用机理——既然乙酰胆碱聚集太多，那么就对抗乙酰胆碱收缩肌肉的功效吧。阿托品为代表的一系列生物碱类药物就是用来对抗乙酰胆碱的，比如一种机理是与乙酰胆碱的细胞表面受体结合，使得乙酰胆碱无法刺激肌肉细胞收缩。然而这样的药物副作用也很大，想象一下乙酰胆碱太多会导致肌肉持续收缩、痉挛，呼吸和循环系统无法正常工作；反过来如果乙酰胆碱完全被阿托品对抗而使得呼吸肌根本就无法收缩，那照样……所以阿托品等注射过量也一样是个死字。
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• 中国人民解放军的作战条令里面，关于在有潜在化学武器威胁的区域遂行战斗任务的部分，要求提前使用抗有机磷毒剂药物；在有机磷检测盒报警之后，如果出现症状，才能使用抗乙酰胆碱药物，而且要精确控制计量。因为提前使用阿托品等会使得正常人的乙酰胆碱无法有效刺激肌肉收缩，人会四肢无力、心跳呼吸变慢，无法遂行需要消耗体力的任何战斗任务。

第二部分 化工、有机和物理化学

• VX的化学名是 S-[2-二异丙胺基]-乙基 甲基硫代亚磷酸乙酯，其最初是被直接合成到最终产物来储存、运输和使用的。然而这玩意实在太毒，不便于储存、运输，所以美国人和苏联人在上世纪80年代各自发明了二元VX毒剂，当然同时也一并开发了二元梭曼、二元塔崩等。如果没记错的话，苏联人更喜欢用梭曼和塔崩，而美国人喜欢用VX，总之都逐渐改用二元有机磷毒剂。二元毒剂平时两种成份分别隔离存放，每一元都是无毒、微毒或低毒的液体，便于储存、运输；使用时在目标区域混合，直接在投弹前、投弹时或者干脆就在目标表面生成VX、梭曼、塔崩等剧毒物质。
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• 二元VX毒剂的两种前体代号分别为Agent QL和Agent NE，其中QL的化学名是 [2-二异丙胺基]-乙氧基 乙氧基甲基膦，虽然也是一种膦化物（PRR'R''为核心骨架结构的化合物），但是两个烷氧基取代的膦毒性很低，QL算是“微毒”，溶于无毒或微毒的有机溶剂如乙醇等。NE的化学名就更简单了——它就是单质硫而已，基本可以算是无毒物质，当然为了使用时方便起见，会溶于有一定毒性的有机溶剂中，可能是苯、四氯化碳、二硫化碳等（乙醇几乎无法溶解硫）。
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• Agent QL和Agent NE可以在炸弹中投弹前混合，也可以直接在喷洒器的喷口混合（即两种液体同时加压喷在一起），当然也可以近距离喷到目标表面混合，混合后自发反应生成剧毒的VX毒剂，两种溶液混合反应生成VX本身需要一定时间。Agent QL是低价膦，比较容易被氧化（鬼火就是磷化氢及低级取代膦在空气中自发氧化的结果），其与Agent NE也就是单质硫反应，其实就是硫去氧化QL；如果QL暴露在空气中一段时间而没有与硫接触/反应，那空气中的氧就会先把Agent QL氧化失效了。
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• 液相化学反应的速率和溶液浓度有关，浓度越低速率越慢；和两种反应物溶液的混合情况也有关，比如假如是水溶液和油溶液中的各一种物质反应，那速率就会比较慢，因为水和油不相溶，导致两种溶液中的物质很难均匀的混合到一起发生反应。同样的道理，固-液两相反应的速率也比较慢。假设是QL的乙醇溶液和NE的苯溶液混合，由于苯中溶解的硫遇上极性溶剂乙醇后会析出成固体微粒（亚微米级，条件控制的好可以是纳米硫凝胶），那么反应变成固相微粒硫与溶液中QL的反应，速率就不会太快，VX将缓慢生成于硫微粒表面。
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• 如果我安排暗杀计划，会让第一个杀手往目标任意裸露皮肤位置喷QL的乙醇溶液，然后让第二个杀手用吸有NE苯溶液的抹布往刚才喷QL的位置抹，主要是要抹匀摊开到尽量大的皮肤表面。抹布可以背衬塑料膜以尽可能避免任何物质向后（杀手二号的手）渗透，这种背衬塑料膜的布在生物实验室很常见，经常用于做一次性桌垫。
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• 被抹布均匀抹开在目标皮肤表面的 QL/乙醇 + NE/苯 会开始化学反应生成VX，但是如果两种溶液浓度都不太高，这个反应速率会比较慢，尤其是硫（NE）会析出为固体微粒，速率就更慢。然而从监控录像上看，目标的第一反应是抹脸——这是几乎所有人都会做的第一反应，却相当于杀手二号的抹布抹匀摊开动作的延续，会使两种物质溶液进一步抹匀摊开在皮肤表面，甚至抹到眼睛、嘴唇、鼻子中。抹匀摊开，一方面促进两种物质QL和NE混合反应，另一方面也加大了皮肤及粘膜与反应产物VX的接触面积，即加快了皮肤和粘膜吸收VX毒剂的速度。
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• 抹脸后，受害人去洗手间洗脸，然而上述两种前体都是溶于有机溶剂的，尤其是NE/苯（或四氯化碳、二硫化碳）抹在物体表面的话，很难直接用水冲掉，需要用肥皂反复搓洗才行，这一点在化工厂或者实验室用过苯的人都清楚。一方面受害人无法及时清除皮肤表面的物质，另一方面搓洗也会再次促进反应和吸收……
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• 皮肤表面天然有一层皮脂层，对水溶液及溶解在水溶液中的毒物有一定的抵御能力；然而QL/乙醇 苯 以及 VX 都是亲油的，皮脂层无法阻挡这些物质向皮下渗透。VX微溶于水（1%），而沙林易溶于水，也就是说VX用水冲洗是不容易冲掉的，但是皮肤表面反应生成的微量VX却可以较容易的原地向皮下渗透，渗透多少致死呢？一小时内半致死量LD50<10mg/人，皮肤和粘膜，某些数据来源说是6mg；与此对比，沙林需要1000mg以上经皮肤或粘膜吸收，才达到半致死量，（沙林与VX毒性对比的10倍关系是指撒布到空气中的性能，VX挥发性差）。抹布抹脸后10mg的反应产物被吸收，这真不是什么困难的事情。
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• VX是低挥发性毒剂，其室温下挥发的蒸汽浓度区区每升空气中0.01mg，与此对比，高挥发性的沙林是每升空气中13.2mg，足足高了1320倍！因此沙林更适合作为毒气（注意气），用于屠杀和恐怖袭击，而VX更适合作为长效毒剂撒到物体表面，事实上最初美军开发VX就是为了在苏联陆军前进的必经之路上，或者后方集结地、物资集散地使用，使得在一段时间内此区域无法轻易通过或使用。
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• 如果按我安排的方式使用低浓度二元VX毒剂，由于VX直接在目标皮肤表面合成出来，然后原地向下渗透吸收，虽然量少却足以毒杀目标。另一方面由于VX的低挥发性而且量很少，周围空气中却不会积累到足以杀伤其它人的浓度，唯一可能伤到其他人的途径是别人也直接用皮肤接触目标被喷洒Agent QL+Agent NE的区域。然而我们看到杀手二号隔着抹布（手套戴没？），况且10s不到就迅速离开，此时QL和NE刚启动化学反应；后面的医护人员都戴着手套口罩进行抢救，按常理正规医护人员也不会直接裸手接触未知病患，这是正规医护学校的第一课，所以医护人员也无甚危险。
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• 杀手事前、事后有没有使用抗有机磷毒剂药物、抗乙酰胆碱药物，这个资料不明，可能二号会事先使用一点预防性药物吧。事后洗手还是必要的，毕竟 QL/乙醇 + NE/苯 再低毒，还是对人体不好，用肥皂洗洗手是所有化学实验室、化工厂出来后的习惯性动作，尤其是有机溶剂用后一定要打肥皂洗手。