第十四章 全身中毒性毒剂
第一节 概 述
全身中毒性毒剂（systemic agents）主要包括氢氰酸（hydrogen cyanide，HCN）和氯化氰(cyanogen chloride，CICN)。化合物分子中含CN-，故属氰类毒剂(cyanide agents)。施放后呈蒸气态，经呼吸道吸入，作用于细胞呼吸链末端细胞色素氧化酶，使细胞能量代谢受阻，供能失调，迅速导致机体功能障碍，是一类速杀性毒剂。
氢氰酸及其盐类，平时广泛用于化纤，电镀，合成橡胶，有机玻璃、制药、肥料、冶金、灭鼠及杀虫等。在生产和使用时违反操作规程或不注意安全防护，常有中毒发生。自然界以苦扁桃仁甙（Amygdalin）形式存在于苦杏仁，樱桃、李、杏以及木薯块和根等。食后在体内酶催化作用下分解，放出氢氰酸。如100g苦杏仁分解释放氢氰酸100～250mg。氢氰酸致死剂量为60mg，故口服十几颗苦杏仁即可引起儿童中毒。
1916年7月1日，法军在Somme河战役中，首先对德军使用了氢氰酸，但因炮弹爆炸引起燃烧、蒸气比重较空气轻、挥发度大，有效战斗浓度维持时间短等原因，未能造成人员伤亡。目前，由于弹药和施放技术的改进，在短时间内可造成2～3mg/L的染毒浓度，在此浓度下，暴露15～30秒，中毒人员可迅速死亡。
全身中毒性剂施放时呈蒸气态，有效浓度维持时间短，已居次要地位。但作为化学战剂，氢氰酸具有较强隐蔽的性和速杀作用、易透过防毒面具、平时作为化工原料有大量生产和贮存、来源丰富、战时可直接转化为化学战剂，外军仍较重视。
一、主要理化性质
（一）主要物理性质（表14-1）
表14-1 氢氰酸和氯化氰的主要物理性质
毒剂 |
分子量 |
状态 |
气味 |
冰点(℃) |
沸点(℃) |
比重 |
蒸气压(20℃)(kPa) |
挥发度(20℃， |
溶解度 |
||
液体 |
蒸气 |
水 |
有机溶液 |
||||||||
氢氰酸 |
27.02 |
无色液体 |
苦杏仁味 |
-14.0 |
26.0 |
0.69 |
0.94 |
81.7 |
904.1 |
任意混溶 |
能溶 |
氯化氰 |
61.48 |
无色液体 |
胡椒味刺激 |
-7.0 |
13.0 |
1.18(0℃) |
2.1 |
133.6 |
3362 |
易溶 |
易溶 |
（二）主要化学性质
1．聚合作用：纯氢氰酸性稳定，在有少许水或碱，特别有氨存在时易聚合，形成无毒的三聚体和四聚体，并释放大量热能和气体，致使贮存容器或弹药爆炸。为了确保贮存和运输安全，将氯化氰和氢氰酸混合，即在氢氰酸中加入8％～15％氯化氰或在氯化氰中加入5％～10％氢氰酸，可防止聚合反应。
2．水解反应：常温下，氢氰酸在水中缓慢水解，生成甲酸及其它产物，最后溶液变黑，有时可极出棕色沉淀。
加热可加速氢氰酸水解并使之挥发，故在煮沸消毒时，应注意安全防护。
氯化氰常温下水解慢，加热时反应加快，生成氰酸和氯化氢，最后生成二氧化碳和氯化铵。
CLCN＋H2O—→HOCN＋HCL—→CO2＋NH4CL
（氰酸）
3．与碱反应：氯化氰与强碱作用生成无毒的氯化物和氰酸盐。
CLCN＋2NaOH—→NaOCN＋NaCL＋H2O
（氰酸钠）
与氨作用生成氰化铵和氯化铵。
CLCN＋2NH3—→NH4CN＋NH4CL
（氰化铵）
所以，可用碱性溶液或氨水消除氯化氰。
4．氧化反应：与氧化剂反应生成无毒产物。燃烧时，生成二氧化碳和水：
4HCN＋5O2—→4CO2＋2H2O＋2N2
所以，氢氰酸爆炸时引起燃烧，使毒剂大量损失。如在TNT炸药中按重量1：1加入消焰剂氯化钾，可防止燃烧。
5．与硫反应：氢氰酸与供硫化合物硫代硫酸钠（Na2S2O3）在硫氰酸生成酶催化下，生成毒性低的硫氰酸盐。
HCN＋S—→HSCN
6．与醛、酮反应：氯氰酸与醛、酮化合物发生加成反应，生成无毒的腈醇化合物，故葡萄糖、α-酮戊二酸等有一定的抗毒作用。
二、毒性
氢氰酸和氯化氰战斗状态为蒸气态，吸入毒性见表14-2。
表14-2 氢氰酸和氯化氰吸入毒性
暴露时间（min） |
LC50（mg/m3） |
LC90（mg/m3） |
||
HCN |
CLCN |
HCN |
CLCN |
|
0.25 |
2400～2700 |
|
3000～3500 |
|
0.5 |
1000～1500 |
4000～5000 |
2000～2500 |
7000～8000 |
1 |
700 |
1700～1900 |
1500 |
2100～2500 |
5 |
200～300 |
|
400～500 |
440 |
15 |
150～200 |
300 |
300 |
370 |
氯化氰对眼和呼吸道有强烈刺激，浓度1.00mg/m3时，有刺激感；2.5mg/m3时，暴露数分钟即大量流泪。其毒性约为氢氰酸的4/5，光气的1/2，沙林的1/36。
氢氰酸的毒性作用与浓度关系甚为密切，其LCt值随浓度降低、暴露时间延长而增大，或随浓度增高、暴露时间缩短而减少。
液体氢氰酸经口中毒的半数致死剂量为0.9mg/kg，氰化钠和氰化钾经口中毒的致死剂量分别为100mg和144mg。
氢氰酸液滴落入眼内，除有局部刺激作用外，吸收后可危及生命，其半数致死剂量为1～2mg/kg。
液态氢氰酸经皮肤吸收的半数致死剂量约为100mg/kg。野战情况下氢氰酸蒸气通过皮肤吸收中毒的可能性极小，高温和出汗能促进皮肤对氢氰酸蒸气的吸收。
三、体内代谢
氢氰酸在水溶液中的离解常数很小（K＝7.2×10-10，25℃），有利于透过细胞膜，故易通过肺泡壁、肠粘膜、眼睛和伤口吸收，大剂量也可通过皮肤吸收。
氢氰酸及其盐类在体内的分布因中毒途径而异。除直接接触的组织氰含量较高外，CN-易与红细胞结合，故血液氰含量最高，依次为脑和心脏，其它组织则较少。人、狗吸入氢氰酸，死后各组织氰含量肺最高，依次是血、脑、心和肾、肝、肌肉和胃壁较少。狗KCN胃肠道中毒，CN-含量以胃肠道最高，血液、肺、肝、脑、肾、心、肌肉等依次递减。
氢氰酸进入体内后，通过多种代谢途径失去毒性，其中绝大部分（80％以上）在硫氰酸生成酶（rhodanese）的催化下与体内供硫化合物（胱氨酸、半胱氨酸和β-巯基丙酮酸）作用形成硫氰酸盐（thiocyanate）从肾脏排出。硫氰酸生成酶主要分布在细胞线粒内，酶活性以肝、肾最高，脑次之，肺、脾、肌肉和血液甚微。此解毒作因体内供硫物不足而受到限制。此外，体内的硫氰酸氧化酶却促使硫氰酸盐释放出CN-，致使血液和组织中常有微量CN-存在。
剩余氢氰酸可呈原形由呼吸道和分泌腺排出，经氰酸盐变成CO2或参与单碳代谢。此外，HCN还可与B12（hydroxocobalamin羟钴胺素）结合形成维生素B12（cyanocobalamin氰钴胺）、与葡萄糖结合形成无毒的腈醇化合物。
CN-在体内代谢、排泄途径，概括如下图：
图14-1 氰化物体内代谢途径