Use by the Russian Army of protective means against German chemical weapon applied during the First World War

Full Text

Впервые в истории 22 апреля 1915 г. германские войска предприняли широкомасштабную химическую атаку англо-французских позиций с применением в качестве боевого отравляющего вещества (ОВ) газообразного хлора, предложенного как химическое оружие (ХО) известным немецким химиком директором Физико-химического института кайзера Вильгельма в Берлине Фрицем Габером, по праву считающимся «отцом» ХО. В годы Первой мировой войны именно Ф.Габеру было поручено создание военно-химической промышленности Германии, он непосредственно участвовал в разработке и испытаниях использовавшихся германскими войсками образцов ХО. Применение Германией боевых ОВ стало полной неожиданностью для России и ее союзников и потребовало принятия срочных мер по противодействию ХО [4, 8, 11]. Учитывая отсталость химической промышленности России, в июле 1915 г. при Главном артиллерийском управлении (ГАУ) был организован специальный Химический комитет под председательством известного химика профессора Артиллерийской академии, академика генерал-лейтенанта В.Н.Ипатьева. На комитет были возложены обязанности по созданию и снабжению армии современными средствами химического нападения и химической защиты [11]. По заданию комитета разработкой ХО занималась Научно-техническая лаборатория военного ведомства и ряд привлеченных организаций. Создание средств противохимической защиты комитет поручил видному ученому профессору Григорию Витальевичу Хлопину, возглавлявшему кафедры гигиены в Женском медицинском институте, Клиническом институте для усовершенствования врачей вел. кн. Елены Павловны (до 1918 г.) и Военно-медицинской академии (с 1918 г.). Кроме того, Г.В.Хлопин руководил прекрасно оборудованной гигиенической лабораторией Еленинского института, которая временно была превращена в военную и получила название «Противогазовая лаборатория Химического комитета при ГАУ». Лаборатория состояла из трех отделов: противогазового (руководитель - инженер Н.Т.Прокофьев), физико-химического и аналитического (профессор И.И.Жуков) и активированных углей (доцент М.В.Тарле), направления деятельности которых понятны из названий. В Военно-медицинском музее (ВММ) хранятся воспоминания И.И.Жукова и Н.Т.Прокофьева, описавших в т. ч. доброжелательный климат, который Г.В.Хлопин создал в лаборатории своим умелым руководством [3, 5]. С июня 1916 г. в состав Химического комитета, кроме противогазовой лаборатории, вошли 3 комиссии: биологическая, санитарная и химическая. Биологическая комиссия, которую возглавлял заведующий кафедрой фармакологии Военно-медицинской академии (ВМА) академик ВМА Н.П.Кравков, изучала действие ОВ в экспериментах на животных. Санитарная комиссия, работой которой руководил заведующий противогазовой лабораторией Г.В.Хлопин, исследовала физиологические эффекты действия противогаза на организм и обосновывала санитарно-гигиенические требования к противогазу. Химическая комиссия под руководством крупнейшего физико-химика заведующего кафедрой общей химии Политехнического института Н.С.Курнакова занималась решением технических вопросов обеспечения противохимической защиты [1]. Тесное взаимодействие этих структур позволило российским ученым в кратчайшие сроки разработать эффективные методы защиты органов дыхания человека от действия ОВ. Обычно при описании истории создания и совершенствования противогазов выделяют два этапа - разработки влажных и сухих противогазов [12]. Не вдаваясь в детальное сравнение достоинств и недостатков отечественных и зарубежных противогазов, следует подчеркнуть, что англичане и французы пошли по пути копирования немецких средств защиты, а русские - самостоятельным путем [10]. Самым первым простейшим противогазом можно считать марлевый или ватно-марлевый тампон, пропитанный раствором гипосульфита натрия, который прижимали к лицу и дышали через него. Этот «противогаз» защищал только от хлора, не обеспечивал защиты глаз и был неудобен в бою, поскольку сковывал руки солдата. Исходя из полученного опыта, к тампону пришивали тесемки, удерживающие его на голове (он превратился в маску), толщина слоев марли была увеличена до 30-35, а сама маска приобрела форму мешочка или «рыльца», закрывающего рот и нос*. Наиболее распространенным типом влажного противогаза в Русской армии была «маска-рыльце» в комплекте с защитными очками и бутылочками, содержавшими запасную пропитку. Самым удачным типом отечественного влажного противогаза считается маска Химического комитета ГАУ конструкции инженера Н.Т.Прокофьева, представляющая собой усовершенствованный вариант предыдущей «маски-рыльца». Маска Прокофьева образца 1915 г. была сшита из 30 слоев марли, пропитанной противогазовой жидкостью и удерживалась на лице системой брезентовых тесемок. По краям маски пришивались резиновые полоски для лучшего прилегания к лицу. В маску герметично вставлялись очки из простого стекла в металлической оправе. Маска вкладывалась в прорезиненный мешок, а затем в жестяную коробку, которую носили на тесемке через плечо на левом боку. Вес маски составлял около 160 г, вес пропитки около 360 г. Каждому солдату выдавались 1-2 запасные бутылочки по 100 мл с противогазовой жидкостью против хлора и фосгена, содержавшей 46,73% воды, 14,02% глицерина, 6,54% поташа, 14,02% гипосульфита натрия и 18,69% уротропина [10]. Маска Прокофьева обеспечивала защиту от хлора, брома и фосгена при их концентрации в воздухе в 0,1% в течение 30 мин. Эти маски изготовлялись в больших количествах для армии, где применялись главным образом в артиллерии и рабочих командах. Выпуск влажных масок Прокофьева был возобновлен в Петрограде после Октябрьской революции, поскольку предвиделась возможность применения ХО интервентами, а сухих противогазов в то время имелось недостаточно [5]. Следует отметить, что влажные противогазы были весьма неудобны в применении: они прилипали к лицу и раздражали кожу, летом пот заливал глаза, зимой маска неприятно холодила лицо, постоянно запотевали стекла очков. Опыт применения влажных противогазов быстро выявил их главный недостаток - использование принципа химического обезвреживания ОВ, согласно которому любое ядовитое для человека вещество можно нейтрализовать с помощью одной или нескольких химических реакций. Однако, как правило, для каждого ОВ существует свое собственное противоядие, не действующее на другие ОВ. Конечно, можно получить в какой-то степени «универсальную» пропитку для влажного противогаза, включающую несколько противоядий, но, поскольку в ходе Первой мировой войны было разработано и испытано около 50 разнообразных ОВ, создать универсальный раствор, обезвреживающий все вещества, было практически невозможно. Для эффективного действия противогаза был применен не химический, а физический принцип обезвреживания ОВ, хорошо известный физико-химикам начала ХХ в., - неспецифическое связывание молекул ОВ на веществах-адсорбентах, дающее возможность создания сухих поливалентных противогазов. В России первым сухим противогазом стал т. н. респиратор Горного института, предложенный летом преподавателями этого института во главе с его директором профессором химии И.Ф.Шредером. Основываясь на опыте горноспасательной службы, они создали конструкцию, состоящую из жестяной овальной коробки, наполненной сухой гранулированной известью, пропитанной раствором едкого натра (натронной известью), к которой для усиления адсорбционной способности с осени 1915 г. добавлялся обычный печной (древесный) уголь, зерненный до 6 мм. На коробке устанавливались клапаны: два вдыхательных сверху и один выдыхательный снизу. Внутри респираторная коробка имела продольную перегородку, не доходящую до дна и служащую для удлинения пути вдыхаемого воздуха, который двигался вниз по одной стороне коробки, огибал перегородку и поднимался вверх по другой половине, попадая в легкие через резиновый шланг, заканчивающийся мундштуком с загубником и захватами для зубов. Мундштук крепился к голове лентами из тесьмы, завязывающимися на затылке. Выдыхаемый воздух проходил через шланг, респираторную коробку и выходил наружу через выдыхательный клапан-ласточку в дне коробки, отводивший не только воздух, но и слюну. Нос перекрывался специальным металлическим зажимом, привязанным тонким шнурком к коробке респиратора; очки не предусматривались. На испытаниях респиратора Горного института в июле 1915 г. была отмечена высокая защитная активность этого прибора по отношению к хлору, брому, фосгену, синильной кислоте и другим «кислым» газам, т. е. он являлся достаточно поливалентным. Респиратор Горного института некоторое время использовался в войсках, но широкого распространения не получил из-за присущих ему конструктивных недостатков. Из коробки в дыхательные пути нередко попадала едкая пыль набивки, коробка с трудом подавала водух вследствие расплывания натронной извести от углекислоты и влаги, загубник раздражал и вызывал сильное слюноотделение, носовой зажим легко соскакивал, отсутствовали очки для защиты глаз и т. д. Создание в России полноценного, реально действующего противогаза связано с именем выдающегося ученого Николая Дмитриевича Зелинского, профессора химии, в феврале 1911 г. покинувшего Московский университет в знак протеста против реформ университетской жизни и переехавшего в Санкт-Петербург. Как политически неблагонадежный, Н.Д.Зелинский около года не мог устроиться на работу, перебиваясь случайными заработками. Наконец, Министерство финансов, в ведении которого находилась спиртоводочная промышленность, предложило ему должность заведующего Центральной химической лабораторией министерства. По долгу службы Н.Д.Зелинский занимался усовершенствованием технологии очистки этилового спирта, применявшегося в производстве водки и других ликероводочных изделий. В России издавна использовался холодный способ очистки винного спирта, заключавшийся в адсорбции различных примесей (сивушных масел) обработанным особым образом (так называемым активированным) углем. Активированный уголь - это пористое тело, получаемое из древесных углей путем удаления смолистых веществ, а также обугливанием полимеров. Процесс получения активированного угля сводится к обжигу древесного угля (березового, липового и т. д.) при температуре 700-900 °С в подовой или колосниковой печи, последующей пропитке его водой или летучими органическими соединениями и повторному обжигу в ретортных печах при малом доступе воздуха. Остывание угля происходит в бескислородной среде. При этом активированный уголь приобретает повышенную пористость, т. е. большую удельную поверхность [9, 13]. Способность древесного угля поглощать пахучие, красящие и иные летучие вещества была открыта в 1785 г. русским химиком Т.Е.Ловицем. Статической активностью любого адсорбента, в т. ч. активированного угля, называется максимальное количество поглощаемого им вещества, выраженное в процентах по отношению к весу поглотителя [2, 6]. Динамическая активность определяется способностью поглотителя задерживать поглощаемое вещество («до проскока»), т. е. время его защитного действия. Если обыкновенный древесный уголь, использовавшийся в респираторах Горного института, имел статическую активность около 11%, то активированный уголь - до 62% [11]. Впервые применять активированный уголь для защиты от ОВ Н.Д.Зелинский предложил в июле 1915 г. на заседании технической комиссии при Техническом обществе в Петрограде. Практической реализации проекта противогаза с угольным адсорбентом способствовало знакомство и сотрудничество Зелинского с инженером-технологом петроградского завода «Треугольник» Э.Л.Куммантом, разработавшим резиновый шлем с очками, не требовавший специального крепления на голове и надежно защищавший как органы дыхания, так и глаза от воздействия ОВ. Противогаз Зелинского-Кумманта имел две разновидности, различающиеся формой и объемом жестяной коробки с адсорбентом. «Петроградский» тип снабжался коробкой прямоугольной формы, вмещавшей 160 г активированного угля, «московский» - коробками овального сечения, вмещавшими 200 или 250 г угля. Для удержания угля от перемещения с обеих сторон коробок имелись металлические сетки, под которыми располагались ватные прокладки. Клапаны отсутствовали, воздух вдыхался и выдыхался через всю набивку респираторной коробки. Резиновая маска с герметически вставленными стеклами очков присоединялась непосредственно к горловине на верхней крышке коробки и прикрывала все лицо и часть головы с ушами. Под очками имелся резиновый выступ в виде пальца, предназначенный для протирания запотевающих при дыхании стекол очков. Противогаз, весивший около 800 г, носился на длинной тесьме через правое плечо на левом боку. Противогаз Зелинского-Кумманта надежно защищал от боевых концентраций хлора, фосгена и других «кислых» газов и паров в течение 30 мин - 1 часа и, таким образом, соответствовал требованиям, предъявляемым к индивидуальным средствам защиты органов дыхания в период 1915-1916 гг., когда германская армия применяла преимущественно газобаллонные, а не артиллерийские химические атаки. Всего за годы Первой мировой войны Русская армия получила около 11 млн противогазов Зелинского-Кумманта, спасших десятки тысяч жизней русских солдат и офицеров. К несомненным достоинствам противогаза Зелинского-Кумманта следует отнести простоту конструкции, необходимость использования лишь одного вида адсорбента - активированного угля, поливалентность по отношению к большинству ОВ того времени и, наконец, малое сопротивление дыханию. Однако эксплуатация противогаза выявила и некоторые присущие ему недостатки. Прежде всего, несмотря на малое сопротивление дыханию (по приборным данным, не более 4 мм водного столба), все, кто пользовался противогазом, жаловались на затрудненное дыхание, особенно при физической нагрузке. Попытки уменьшить механическое сопротивление движению воздуха через адсорбент путем увеличения зернения угля и ослабления плотности его набивки обеспечили снижение сопротивления дыханию до предела 2-3 мм водного столба, но ускорили проскок ОВ и не снимали затрудненность дыхания. Специальные исследования показали, что затрудненность дыхания связана с пониженным содержанием кислорода и повышенным содержанием углекислоты в воздухе, поступающем в легкие человека, из-за наличия так называемого «вредного» пространства противогаза, т. е. того пространства, в котором выдыхаемый воздух не заменяется на свежий, а возвращается обратно. Имелись в виду поры между частицами угля, в горловинах коробки над и под углем, свободное пространство под маской перед носом и ртом - всего около 300-350 куб. см [2]. Если добавить к этому «вредное» пространство верхних дыхательных путей (полости носа, глотка, гортань, трахея и крупные бронхи), то получается, что весь объем вдоха - около 500 куб. см - приходится на «вредное» пространство и для обеспечения организма кислородом необходимо использовать усиленное (по объему) дыхание. Это приводит к быстрой утомляемости человека, т. е. к «затрудненному» дыханию. Избавиться от эффекта «вредного» пространства, если не полностью, то хотя бы частично, можно было только разделив между собой потоки вдыхаемого и выдыхаемого воздуха с помощью клапанов. Ассистент Горного института Авалов предложил двухкамерную противогазовую жестяную коробку прямоугольного сечения с вдыхательным и выдыхательным клапанами внизу, которая внутри имела металлическую перегородку, делившую пространство коробки на две не сообщающиеся между собой неравные камеры - вдыхательную (две трети объема коробки) и выдыхательную (одна треть объема). Обе камеры, имевшие по одному слюдяному клапану на дне, были заполнены зерненым (4-11 мм) активированным углем. Сверху к горловине коробки присоединялся шлем-маска. Воздух при вдохе поступал через большую камеру, а при выдохе удалялся через малую камеру, сокращая «вредное» пространство до объема воздуха под маской (на самом деле из-за перепадов давления на вдохе и выдохе незначительная часть воздуха засасывалась не в «свою» камеру). Вызывает удивление, зачем нужно было отводить выдыхаемый воздух через активированный уголь. Возможно, конструктор противогаза считал, что уголь будет защитой от загрязненного ОВ воздуха в случае поломки выдыхательного клапана. Хранящийся в фондах ВММ противогаз Авалова укомплектован шлем-маской для телефонистов конструкции подпоручика Бодаревского, в которую вделаны три мембраны: две напротив ушей и одна напротив рта для осуществления возможности разговора при одетом противогазе. Другим серьезным недостатком противогаза Зелинского-Кумманта было то, что находившийся в коробке уголь при тряске (перевозке, переноске) измельчался до пыли, т. е. перед использованием противогаза его надо было продуть, иначе угольная пыль попадала в легкие и глаза. Избавиться от этого можно было, введя в конструкцию коробки пружину, сжимающую шихту, но, как писал в своих воспоминаниях Н.Т.Прокофьев, сделать это удалось уже при конструировании первых советских противогазов [5]. Одним из направлений деятельности сотрудников противогазового отдела лаборатории являлась также подготовка для армии практических пособий по правильному использованию противогазов [7]. Применение Германией все новых ОВ требовало постоянного совершенствования противогазов. Так, при появлении фосгена было обнаружено явление гидролиза фосгена на угле, особенно при наличии влажного угля и влажного воздуха. Фосген почти нацело расщеплялся с превращением в хлористый водород и углекислоту, плохо задерживающиеся углем, что потребовало введения в коробку слоя щелочного химического поглотителя. Появление в конце войны ядовитых дымов (арсинов), также не задерживающихся адсорбентами, привело к необходимости применения специального противодымного фильтра. Однако все это были технически решаемые улучшения и усовершенствования, а принцип устройства противогаза Зелинского-Кумманта - противогазовая коробка с активированным углем (и различными добавками) и резиновая шлем-маска - лежит в основе конструкций всех современных противогазов.

About the authors

A. A Budko

Email: medar@milmed.spb.ru

Yu. V Ivanovskii

References

Supplementary files