Михаил Супотницкий - Биологическая война (Часть 1)

Тип | Механизм действия | Примечание

Генератор аэрозоля E44R2 | Нет данных | В стадии разработки с 1965 г.

Боеголовка наводимой ракеты М210 | Кассетные элементы в боеголовке (М143) | В стадии разработки с 1967 г.

Выливной прибор для жалкого агента A/B45Y-1 | Распыление | Для тактических истребителей, в 1956 г. находился на стадии разработки

Распыливающая емкость пя сухого агента A/B45Y-4 | Диспергирование | Испытывался для применения энтеротоксина стафилококков

К юсетная бомба Е133 | Суббоеприпас кассетных бомб (E61R4) | В 1958 г. находился в стадии разработки

Суббоеприпас E61R4 | Для Е133 | То же

Суббоеприпас Ml43 | Для М210 | Принят на вооружение в середине 1960-х гг.

Разработчики БО обычно используют выгодные им частные критерии, например, такой как диссеминирующая эффективность боеприпаса. Для боеприпаса, снаряженного рецептурой возбудителя сибирской язвы (шифр возбудителя — TR), диссеминирующая эффективность определяется как «отношение числа жизнеспособных спор, переведенных в аэрозольные частицы диаметром менее 5 мкм, к числу жизнеспособных спор в снаряженном боеприпасе». В подборке документов «Joint СВ Technical Data Source Book» отмечается: «…Эффективность аэрозолирования TR из распыливающих приборов AB45Y-1 и А/В45Н-4 получена на основании экспериментов с биологическим имитатором и составляет 17,2 и 49,1 % соответственно». Аналогичным образом, в том же источнике, но относительно агента PG (стафилококкового энтеротоксина), сообщается, что эффективность его диссеминирования с помощью распыливаюшего прибора A/B45Y-4 составляет: «…63 %, если учитываются размеры всех аэрозолированных частиц, и 26 %, если в расчет принимаются только частицы размером менее 5 мкм».

Определенное представление о возможных концентрациях микроорганизмов в воздухе дают испытания на американских самолетах специальных распылителей. При скорости 500 км/ч при подвешивании одного генератора создавалось 3,1×10 9ID 50на 1 м полета, а при двух генераторах — в два раза большая концентрация. В экспериментах, а также по расчетным данным, концентрации для туляремийного микроба в сформировавшемся аэрозольном облаке могут достигать 1×10 6микробных клеток в 1 л воздуха (Ситников М. Н., 1968).

Но, как мы увидим из материалов, обобщенных ниже («Аэробиология мелкодисперсного аэрозоля»), ни этот критерий, ни многие другие, характеризующие биологический агент до распыления и после распыления (которые в данной работе не рассматриваются), не гарантируют успеха в применении БО.

Аэробиология мелкодисперсного аэрозоля.В начале 1960-х гг. разработчики ядерного оружия эффектно взрывали в космосе ядерные устройства мощностью в десятки мегатонн. Но разработчикам «мощного оружия бедных» еще только предстояло масштабировать свои эксперименты с мелкодисперсными аэрозолями на ровных и размеченных площадках Дагуэйского полигона. Как оказалось, найти там место для «диссеминирующей эффективности» и прочих формальных критериев лабораторной практики весьма проблематично. Невозможным оказалось и применение опыта военных химиков для изучения поведения аэрозоля опасных микроорганизмов. Его поведение как системы определялось уже не только законами физики, но и еще пока неизвестными биологическими закономерностями.

Высокопроизводительных устройств, создающих аэрозоль нужной дисперсности на территориях, сопоставимых с площадью поражения тактическим ядерным бое-припасом, не было. Один из простейших способов диссеминирования биологических поражающих агентов — распыление рецептуры биологического агента при помощи одноканального сопла, использующего энергию газа. Однако для такого сопла, чтобы добиться эффективности на уровне 5 %, требуется давление минимум 300 фунтов на кв. дюйм (21 кг/см 2) (Patric W. III., 2001). Но уже при давлении в десять раз меньшем количество выживших после диспергирования бактерий ничтожно (Rosebury Т., 1947). Увеличение давления в распылителе приводит к возрастанию эффективности распыления; в то же время клетки бактерий подвергаются воздействию срезывающего усилия. По мере дальнейшего увеличения давления возрастает количество погибающих клеток под действием срезывающего усилия. Гибель бактерий происходит быстрее, чем увеличение эффективности распыления (Hatch М. Т., Wolochow Н., 1971).

Такая же закономерность обнаружена при имитировании применения сухих ре-гдтур поражающих агентов БО. В табл. 1.6 показана взаимосвязь между жизнеспо-::остью агента и размерами частицы на примере сухих рецептур S. marceseens (SM).

Размер аэрозольных частиц | Кол-во SM на частицу аэрозоля | Кол-во жизнеспособных SM на частицу аэрозоля | Частота присутствия жизнеспособных клеток SM на 1000 частиц аэрозоля

0,8 | 1,8 | 0,001 | 0,5

1,3 | 4,2 | 0,01 | 2,6

3,0 | 18,0 | 0,2 | 15,6

6,5 | 73,0 | 2,5 | 38,0

11,5 | 195,0 | 7,7 | 14,0

16,0 | 350,0 | 11,0 | 60,0

Если аэрозоль содержит частицы размером 0,8 мкм, то на каждую из них приходится в среднем 1,8 клетки SM, но их выживаемость составляет 0,001 %. При увеличении размеров частиц увеличивается и выживаемость клеток в частицах аэрозоля, однако они теряют способность проникать в глубокие отделы легких и вызывать инфекционный процесс у людей и животных (Patric W. III., 2001).

Оказалось, что практически невозможно контролировать размер частиц, образующихся при таком способе диспергирования и любом типе используемых рецептур. Частицы аэрозоля сразу же после диспергирования изменяют свои размеры. Частицы жидкого аэрозоля из-за потери виды могуч уменьшаться в размерах почти в 2,5 раза, а сухие, наоборот, в результате регидратации могут увеличиваться в 4 раза. При этом содержащиеся в них микроорганизмы подвергаются быстрым температурным воздействиям — при дегидратации они охлаждаются, при гидратации нагреваются (Ситников М. Н., 1968).

Казалось бы, можно посчитать примерный размер частиц диспергируемой жидкой рецептуры, с учетом их возможного «высыхания». Степень обезвоживания частицы связана с соотношением давления паров воды на поверхности частицы и в воздухе и находится в линейной зависимости. При 40 % относительной влажности равновесие достигается к моменту, когда частица утрачивает 85 % исходного веса сорбированной воды. При 97 % относительной влажности потеря составляла не более 10 %.

Но обезвоживание частиц аэрозоля приводит не только к уменьшению их размерь, но и к изменениям в структуре протеинов бактериальной клетки, в первую очередь ферментов. Не исключается и другой механизм губительного действия обезвоживания, связанный с повышением концентрации токсических веществ в клетке. Следовательно, чем ниже относительная влажность, тем выше скорость гибели микробной клетки. Частицы аэрозоля при низкой относительной влажности воздуха приобретают нужный размер 3–5 мкм, однако это сопровождается гибелью части микроорганизмов, в них содержащихся (Haykawa J., Рооп С.,1965). Чем крупнее частица аэрозоля, тем больше воздействие происходящих в ней физических процессов на биологический агент. Просчитать такие закономерности можно при подготовке опытов в полигонных условиях. В условиях боевого применения БО трудно ожидать, что относительная влажность воздушной среды на территории, по которой оно применяется, будет соответствовать заранее рассчитанной.