Chất độc thần kinh – mối hiểm hoạ nhân loại  

Trần Phương Anh

Trường Đại học Nha Trang

40 năm sau chiến tranh, hậu quả nặng nề của chất độc màu da cam mà quân đội Mỹ đã sử dụng ở chiến trường Việt Nam vẫn còn hiện hữu, những di chứng tang thương của nó vẫn còn là nổi đau dai dẳng không nguôi của các thế hệ người dân Việt Nam.

Mới đây thôi, lại một lần nữa, chất độc hoá học được sử dụng ở khu vực phía Bắc Syria, cướp đi sinh mạng của hơn 100 người dân vô tội, trong đó có hàng chục trẻ em và hàng ngàn người bị ảnh hưởng.

Từ thế chiến thứ 1, rất nhiều loại chất độc hoá học được nghiên cứu và đưa vào sử dụng với nhiều mục đích khác nhau: quân sự, y tế, nông nghiệp...Trong đó, chất độc thần kinh được coi là một trong những chất độc gây chết người nhanh và tàn bạo nhất.  

Tổng quan về chất độc thần kinh (Nerve agents)? 1

Đúng với tên gọi của nó, chất độc thần kinh gây tác động đến việc truyền tải các xung thần kinh trong hệ thần kinh. Các chất này thuộc nhóm phostphat hữu cơ (organophostphate), là những chất bền, dễ phân tán, độc tính cao và có tác dụng rất nhanh khi tiếp xúc với da hoặc hô hấp. Chúng được tổng hợp khá đơn giản với nguyên liệu thô có sẵn, rẻ tiền.

Những năm đầu thập niên 1930, một nhà hoá học người Đức đã được giao nhiệm vụ nghiên cứu và phát triển thuốc trừ sâu. 2 năm sau, một chất phosphat hữu cơ cực kỳ độc đã được tổng hợp, Tabun (hình 1), được coi là hợp chất đầu tiên được liệt kê trong danh mục chất độc thần kinh. Tabun được sản xuất 12.000 tấn vào giai đoạn 1942-1945. Sau đó, hơn 2000 chất mới thuộc nhóm này được tổng hợp, bao gồm Sarin (1943, hình 1), Soman (1944, hình 1) và cùng với Tabun, chúng được xếp vào nhóm chất độc thần kinh G.

Sau chiến tranh, các nghiên cứu tập trung vào cơ chế hoạt động và gây độc của các chất độc thần kinh này nhằm tìm ra phương pháp giải độc và điều trị hiệu quả. Tuy nhiên, bên cạnh việc tìm ra các chất giải độc (atropine, prodidoxime...), một số loại chất độc mới, nhóm V (hình 1), đã được phát hiện. Đó là những chất có độc tính cao gấp 10 lần so với sarin và được coi là những chất độc hại nhất hiện nay.

Hình 1. Cấu trúc hoá học của Tabun,  Soman, Sarin và VX  (Theo wikipedia)

Vào những năm 1952-1953, những chất này được nghiên cứu và đưa vào sử dụng trong nông nghiệp như những chất diệt côn trùng, tuy nhiên, chúng đã sớm được thu hồi vì độc tính quá cao, gây nguy hại đến gia súc, gia cầm, con người và môi trường. 

Cơ chế gây độc 1,2

Một đặc điểm chung của các chất độc thần kinh, đó là chúng rất độc và gây độc rất nhanh. Các chất này, có thể ở dạng khí, lỏng hoặc keo, xâm nhập vào cơ thể qua da và hô hấp. Thông thường, sự xâm nhập chất độc qua đường hô hấp sẽ gây tác dụng rất nhanh do phổi chứa nhiều mạch máu, chất độc có thể nhanh chóng phân tán theo đường máu và đi đến các cơ quan, đặc biệt là cơ quan hô hấp. Nếu một nạn nhân phơi nhiễm chất độc ở nồng độ cao, ví dụ 200 mg Sarin/m3, người này có thể tử vong chỉ sau vài phút. Khi bị nhiễm độc qua da, chất độc cần thời gian thấm qua các lớp biểu bì của da để xâm nhập vào các mạch máu sâu hơn, thời gian gây độc có thể là 20-30 phút tuỳ vào nồng độ chất độc, và cũng có thể rất nhanh nếu phơi nhiễm ở nồng độ cao.

 Bảng 1. Ước lượng về tính độc của các chất độc thần kinh.

* LD50 (Lethal Dose): Liều lượng chất độc gây chết cho một nửa (50%) số cá thể dùng trong nghiên cứu.

** LC50 (Lethal Concentration): Liều lượng chất độc gây chết cho một nửa (50%) số cá thể dùng trong nghiên cứu trong một thời gian nhất định.

Acetylcholinesterase (AChE) là một enzyme có nhiệm vụ phân huỷ acetylcholine - chất dẫn truyền các xung động thần kinh (nervetransmitter) nhằm ngăn chặn sự tích tụ quá mức của các chất này. Khi xâm nhập vào cơ thể, các chất độc thần kinh ức chế các enzyme này, ngăn cản quá trình phân huỷ acetylcholine, gây trạng thái kích thích liên tục các cơ, cuối cùng gây tử vong do ngạt thở.

Hình 2. Cơ chế gây độc của các chất độc thần kinh: phân tử phostphat hữu cơ sẽ dễ dàng bị tấn công ái nhân (nucleophile attack) bởi nhóm hydroxyl (OH) tự do trên Serine của AChE (trái), dẫn đến việc “khoá” trung tâm hoạt động của AChE (Esteratic site), gây ức chế hoạt tính của enzyme này (phải). (Nguồn: Wikipedia)

Hầu hết các tính chất hoá học quan trọng của nhóm phosphate hữu cơ là do nguyên tử P gây ra. Nối P-X rất dễ đứt bởi các tác nhân ái nhân (nucleophile agents), ví dụ như nước, các ion hydroxyl...Ở điều kiện thường, các chất nhóm này bị phân huỷ chậm, tốc độ phân huỷ sẽ nhanh hơn nếu tăng nhiệt độ và tạo thành acid phosphoric không độc. Như vậy, có thể giả định rằng ở những khu vực phơi nhiễm, các chất độc nhóm G sẽ tự phân huỷ trong vài ngày, tuy nhiên đối với các chất độc nhóm V – bền và ít bay hơi, chúng vẫn có thể lưu lại trong nhiều tuần. Nếu gặp thời tiết lạnh, do nặng hơn không khí, chúng có thể bị chìm xuống những khu vực trũng thấp và tạo ra nguy cơ tiếp xúc nhiều hơn ở đó.

Hiện nay có 2 loại chất giải độc: atropine và các dẫn xuất của oxime (pralidoxime) – nhằm ngăn chặn sự tích tụ quá nhiều acetylcholine bằng việc giải phóng các enzyme acetylcholinesterase. Cả 2 loại này có thể sử dụng cùng lúc và bổ trợ cho nhau. Tuy nhiên, chúng phải được tiêm vào cơ thể sau khi bị nhiễm độc không quá 10 phút để có tác dụng hiệu quả, nếu không, mọi sự giải độc đều quá trễ.

Thực trạng sử dụng chất độc thần kinh làm vũ khí hoá học 1,3,4

  • Năm 1988, bộ tộc Kurd trực thuộc Halabja (dân số 70.000 người), phía bắc Iraq bị đánh bom hoá học (có chứa sarin) khiến 5000 người thiệt mạng.
  • Năm 1994, giáo phái Aum Shinrikyo đã thực hiện vụ khủng bố bằng khí Sarin tại vùng Matsumoto, Nhật Bản khiến 8 người chết, khoảng 200 người bị thương.
  • Năm 1995, giáo phái này lại tiếp tục gây ra vụ tấn công tại ga điện ngầm Tokyo, gây tử vong 12 người và 50 người bị thương.
  • Năm 2013, Sarin được sử dụng trong cuộc nội chiến ở khu vực Ghouta của Syria, hơn 1700 chết, trong đó có hơn 400 trẻ em.
  • Đầu năm 2017, theo cảnh sát Malaysia, vụ giết người tại sân bay bằng chất VX gây ra cái chết gần như ngay lập tức của 1 người Triều Tiên.
  • Theo tờ The New York Times, Syria lại một lần nữa sử dụng Sarin làm vũ khí hoá học trong cuộc tấn công vào tháng 4/2017, hơn 100 người chết, 300 người bị thương.

Việc sử dụng vũ khí hoá học gây chết người như các chấc độc thần kinh kể trên đã được Liên Hiệp Quốc liệt vào danh sách vũ khí giết người hàng loạt. Việc sử dụng và lưu thông chúng đã bị cấm theo công ước vũ khí hoá học 1993 và có hơn 193 nước tham gia công ước. Tuy nhiên, ngày càng có nhiều người dân vô tội phải chết vì việc sử dụng trái phép các chất độc này với mục đích khủng bố, lợi ích nhóm, chiến tranh... hậu quả của chúng không chỉ dừng lại ở số người tử vong, mà còn dai dẳng cho các thế hệ sau về sự mất mát tinh thần này. Cần lắm sự liên minh đoàn kết của tất cả các nước, thực hiện nghiêm khắc công ước vũ khí hoá học cũng như kiểm soát chặt chẽ việc sản xuất và lưu hành các chất độc gây chết người trong thời gian sớm nhất có thể.

List of figures:

Hình 1: Cấu trúc hoá học của Sarin (trái) và của VX (phải).

Hình 2: Cơ chế gây độc của chất độc thần kinh.

Bảng 1: Ước lượng về tính độc của các chất độc thần kinh.

References:

1.            Brief Description of Chemical Weapons, Chemical Weapon as defined by the CWC, CW Agent Group, Persistency Rate of Action.

Available at: https://www.opcw.org/about-chemical-weapons/what-is-a-chemical-weapon. (Accessed: 11th April 2017)

2.            Wiener, S. W. & Hoffman, R. S. Nerve agents: a comprehensive review. J. Intensive Care Med. 19, 22–37 (2004).

3.            Kingsley, P. & Barnard, A. Banned Nerve Agent Sarin Used in Syria Chemical Attack, Turkey Says. The New York Times (2017).

4.            The Nerve Agents That Have Turned Our Planet Into a Toxic Kill Zone. Futurism (2017).

Category: