Review на боеприпасы с белым фосфором
Недавно в новостях появились упоминания об использовании в украино-российской войне фосфорных боеприпасов.
Оружие это часто применяется в локальных военных конфликтах, хотя официально является запрещенным типом боеприпасов. Например, согласно отчету GlobalSecurity во время Первой чеченской войны и штурма Грозного, каждый четвертый или пятый российский снаряд или мина был дымовым или содержал белый фосфор.
Фосфор — это химический элемент, который существует в нескольких аллотропных формах. Наиболее активная — это т.н. белый (желтый) фосфор или фосфор P4. По своей форме это полупрозрачное воскообразное твердое вещество, которое быстро становится желтым при воздействии света.
Белый фосфор светится зеленоватым цветом в темноте (за счет окисления в присутствии кислорода), пирофорен (самовоспламеняется) при контакте с воздухом. Белый фосфор может храниться под слоем воды. Хорошо растворим в бензоле, маслах, сероуглероде и дихлорангидриде серы.
Из-за способности самовозгораться на воздухе, фосфор еще в 19 веке использовали в качестве зажигательного средства. Первыми это сделали ирландские националисты. Использовался раствор фосфора в сероуглероде. После испарения растворителя фосфор контактировал с воздухом и загорался. В военных действиях методично такой зажигательный боеприпас был применен в Первую мировую войну.
В 1930-х годах стали применять фосфорные шары, которые загорались при подлёте к земле и на землю падал огненный дождь. Во время Второй мировой войны использовались контейнеры с маленькими фосфорными шариками до 300 грамм (боеприпас сбрасывали на высоте двух километров, шары взрывались на высоте 250 м от земли).
Огромное количество боеприпасов с фосфором было использовано при бомбежках Ленинграда в 1941 году. Есть упоминания о том, что в сентябре 1941 года на Ленинград было сброшено 6327 зажигательных бомб, которые вызвали 178 пожаров. Описание применяемых при бомбежках устройств встречается во многих воспоминаниях переживших блокаду людей. Зажигательная бомба “ленинградского типа” весила всего килограмм, их сбрасывали кассетами, сериями. Корпус из электрона (горючего легкоплавкого сплава алюминия с магнием), начинка из липкого состава, который немцы называли «доннерит-желатин» — громовой студень. Пробивной силы «зажигалки» вполне хватало, чтобы прошить железную крышу. Потом, на чердаке, срабатывал взрыватель — и «желатин» вместе с плавящейся, тоже горящей оболочкой расплескивался кругом, прилипал к стропилам, зажигал их.
Во второй половине XX века основным типом фосфорных боеприпасов становятся боеприпасы, снаряженные белым фосфором с добавлением синтетического каучука как пластификатора. Такие фосфорные боеприпасы наносят урон открыто расположенной и укрытой живой силе и выводят из строя технику и вооружение, приводят к возникновению пожаров и отдельных очагов возгораний, затрудняют перемещения, ограничивают видимость, при этом образующиеся в очагах пожара удушливые и ядовитые газы становятся дополнительным поражающим фактором.
В дополнение к своим зажигательным свойствам белый фосфор является высокоэффективным дымообразующим веществом, он активно используется в дымовых и осветительных боеприпасах (трассирующие боеприпасы, “маркерные” боеприпасы). Боеприпасы генерирующие дым — это в основном дымовые шашки, дымовые мины, гранаты и артиллерийские снаряды для корректировки огня.
Химия
При сгорании фосфора на воздухе образуется вполне обычный оксид фосфора (P2O5).
Р₄ + 5О₂ → Р₄О₁₀
В принципе ничего особенного и сверхтоксичного в этом компоненте нет. Но! Есть гигроскопичность, соединение очень быстро поглощает пары воды из воздуха и образует капельки жидкой фосфорной кислоты (той самой, которая используется в Coca-Cola как подкислитель).
P₄O₁₀ + 6H₂O → 4H₃PO₄ (+ образуются полифосфорные кислоты, вроде пирофосфорной кислоты H₄P₂O₇)
Из-за разницы в молекулярных массах (фосфор — 31 г/моль, фосфорная кислота — 98 г/моль), каждый килограмм фосфора образует 3,2 кг аэрозольного оксида фосфора/фосфорной кислоты. На этом и основан дымовой эффект. Каждую минуту частицы оксида фосфора все сильнее и сильнее поглащают воду, увеличиваясь в размере вплоть до достижения равновесия с давленим водяного пара в месте взрыва/использования дымовой шашки. Капли достаточно быстро достигают размера, подходящего для рассеивания видимого света, а затем начинают распределятся в атмосфере под действием ветра или конвекции (это минус фосфорных дымовых завес — они достаточно быстро начинают образовывать вместо облака дымовые “столбы”). Что интересно, фосфорная дымовая завеса не загораживает изображение, искажает его. Фосфорный туман также поглощает инфракрасное излучение, и тем самым делать бесполезным использование тепловизоров.
Использование фосфорных зарядов достаточно легко идентифицируется. После взрыва в воздухе частицы фосфора самовозгораются и оставляют за каждой частицей след из дыма (смотреть картинку в начале статьи).
Биологические эффекты
Эффекты воздействия на людей можно разделить на две категории: воздействие “сырого” белого фосфора и воздействие продуктов его сгорания (оксид фосфора и ортофосфорная кислота).
- Воздействие белого фосфора
Белый фосфор является ядовитым, смертельная доза для человека составляет 0,05–0,15 грамм. Вещество хорошо растворяется в жидкостях организма и при попадании внутрь быстро всасывается (в отличие от красного фосфора, который нерастворим и потому сравнительно малоядовит и применяется при производстве спичек). Острое отравление также наступает при вдыхании паров белого фосфора и (или) при попадании их в желудочно-кишечный тракт. Отравление характеризуется болями в животе, рвотой, светящимися в темноте рвотными массами, издающими запах чеснока, поносом. Ещё одним симптомом острого отравления белым фосфором является сердечная недостаточность. При острых отравлениях действует как протоплазматический яд, вызывает дисфункцию печени (гепатотоксичность), приводящую к нарушению углеводного и жирового обмена (ингибирование образования гликогена, накопление жира). При попадании в организм более одного грамма фосфора летальный исход наступает в течение двенадцати часов из-за сердечно-сосудистого коллапса.
Специфичного антидота на белый фосфор не существует. Для удаления из желудка используется промывание слабым раствором перманганата калия (1:5000), который окисляет фосфор до фосфорной кислоты и безвредных фосфатов. Также желудок можно промывать 0,2-процентным раствором медного купороса (фосфор покрывается пленкой фосфата меди). Следует убрать из пищи жиры и масла, т.к. они растворяют фосфор и способствуют его усвоению. Ожоги следует тщательно промыть 1-процентным раствором медного купороса в воде.
Основную проблему в случае использования зажигательных боеприпасов представляют ожоги. При горении белый фосфор развивает температуру до 1300 °C. Температура горения фосфорных боеприпасов зависит от ряда условий (тип используемых боеприпасов, температура и влажность воздуха и т. д.) и составляет 900–1200 °C. Температура горения зажигательных боеприпасов с зарядом из белого фосфора и горючего вещества составляет 800–900 °C. Как уже упоминалось ранее, горение сопровождается обильным выделением густого едкого белого дыма и продолжается до тех пор, пока не прекратится доступ кислорода или не выгорит всё вещество. Ожидаемо что при попадании на кожу человека горящий белый фосфор вызывает тяжёлые, крайне глубокие и болезненны, ожоги. Основная первая помощь в таких случаях — немедленное удаление загрязненной фосфором одежды и промывании раны водой, физиологическим раствором или раствором соды (нейтрализация фосфорной кислоты). Для визуализации мелких частиц фосфора допускается использование раствора медного купороса (1% сульфат меди), хотя отчеты Сochrane говорят о том, что использование этой соли не дает какого-то значимого ускорения заживления ран и ожогов. Функция сульфата — визуализация, так как бывали случаи, когда частицы белого фосфора вместе с осколками попадали в людей и загорались на операционном столе — от разреза скальпеля пытавшегося их извлечь хирурга. Ожоги фосфором несут в себе повышенный риск летального исхода из-за всасывания фосфора в организм через обожженную область при длительном контакте, извлекать нужно как можно быстрее.
2. Воздействие аэрозолей ортофосфорной кислоты
Как уже упоминалось в разделе “Химия”, основная особенность фосфорных боеприпасов — аэрозоль концентрированной ортофосфорной кислоты, раздражающий носоглотку. Небольшие концентрации относительно безопасны, но в закрытых помещениях дым может вызвать удушье и необратимое повреждение органов дыхания. Хотя задокументированных случаев летального исхода от отравления фосфорным дымом в боевых условиях нет.
Для защиты дыхательных путей подходят любые противогазы/респираторы с фильтрацией “кислых газов и паров кислот”. Ведь по сути оксид фосфора — обычный кислотный оксид и ничем не отличается от других кислотных оксидов (азота или серы), которые вызывают в городах кислотные дожди. Средства защиты похожи на те, которые я описывал в “хлорно-аммиачной памятке”. Для кратковременной защиты дыхания может подойти повязка, пропитанная раствором пищевой соды NaHCO₃ (1 столовую ложку порошка на 1 литр воды) или даже водой (лучше щелочной “минералкой” — Ессентуки, Нарзан, Боржоми). Подойдут и промпротивогазы с угольными коробками марок А, В, Е; старые советские противогазы ГП-5, ГП-7. При использовании импровизированных повязок нужно не забывать про защиту глаз и использовать герметичные защитные очки (плавательные и т.п.). Для дезактивации осевших аэрозолей используется распыление воды или щелочных растворов — гашеной извести Ca(OH)₂, 5% раствора кальцинированной соды Na₂CO₃, 5% раствора щелочи NaOH.
Тушение пожаров и возгораний
Тушить горящий белый фосфор невероятно сложно — пламя хорошо сопротивляется воде, и огнетушители против него бессильны. Чаще всего используется вода с раствором сульфата меди (медного купороса), который образует защитную пленку фосфата и препятствует контакту фосфора с кислородом воздуха. Горящий фосфор также засыпают большим количеством влажного песка, или хотя бы сухой землёй в случае отсутствия песка. Горящую одежду тушат только при помощи тряпки, чтобы не закрыть доступ кислорода. В случае отсутствия тряпки можно использовать даже грязь, мокрую глину и любые другие объекты, способные перекрыть доступ кислорода для горения фосфора.
Если вспомнить опыт блокадного Ленинграда, то в нем для предотвращения возгорания объектов активно использовали антипирены (см. Cделай ткань негорючей, %username%, не расстраивай МЧС!). Если имеется угроза использования фосфорных зажигательных боеприпасов, то резонно подготовить какую-то защитную накидку. На мой субъективный взгляд, лучший из возможных вариантов — советская “плащ-палатка”, пропитанная каким-то из неорганических антипиренов — бура, борная кислота, диаммоний-фосфаты (минеральные удобрения).
Кстати именно минеральные удобрения, в частности двойной суперфосфат, использовались для обработки деревянных зданий и конструкций крыш в блокадном Ленинграде. Приведу небольшой отрывок из воспоминаний блокадницы Лидии Александровны Николаевой 1926 г. р.:
«Все мы, подростки, дежурила в дружине. Я жила на Васильевском острове. Первое, что мы сделали — привели в порядок чердаки домов, которые нам были поручены. Вытащили оттуда все лишнее, что может загореться. И сделали главное, что помогло спасти Ленинград от выгорания: покрыли деревянные перекрытия суперфосфатом. На Невском химкомбинате осталось много суперфосфата, его раствором мы и побелили все деревянные части на чердаках, и они не сразу загорались от бомб. Поэтому, когда мы специальными клещами сбрасывали «зажигалки» с чердака во двор, то пожара не возникало. Во дворе их тушили песком»
Суперфосфат оказался самым дешевым антипиреном для дерева, хотя отлично работала и пропитка дерева силикатами, покрытие железным суриком. Но вещества это редкие и дорогие, а водный раствор суперфосфата (на три части суперфосфата — одна часть воды) — отлично себя зарекомендовал. В первые послевоенные годы жильцы верхних этажей ленинградских домов часто жаловались на протекающие крыши: суперфосфат вызывал усиленную коррозию кровельного железа, оно проедалось ржавчиной с невиданной быстротой. Кровельщики, не понимая, в чем дело, терпеливо меняли лист за листом. Те же, кто был в курсе дела, об этих расходах не жалели…
Все материалы автора доступны в тг-канале LAB-66 или в Patreon