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一战中的化学毒气与防化保护

各参战国最初都将第一次世界大战构想为一场极速结束的“闪电战”。这也不足为奇——20世纪初的科学技术进步日新月异，军人们手中掌握了过去的将军们梦寐以求的整套武器装备。飞机、速射步枪、重机枪、可进行超视距射击的火炮及瞄准镜，加之使用了以往前所未有的强力炸药（如棉火药、苦味酸和TNT）的炮弹——所有这些创新手段，在当时看来仿佛能如天灾一般摧毁任何敌人。

在一战战场上，工业化大规模生产的化学毒气还是一件新鲜事。这也导致了防毒面具在种类和形态上的五花八门。其中有一些，比如法国的这几款，看起来颇为……令人毛骨悚然。

然而，各国总参谋部唯独算漏了一点——所有冲突参与国几乎在同一时间都拥有了这些最新的军事手段。在经历了最初几个月的战斗，并以西线的马恩河战役（1914年9月5日至18日）作为轰轰烈烈的尾声之后，这场战争显然已从快速的运动战转变成了缓慢的阵地战。

事实证明，即使拥有最致命的武器库和最大口径的火炮，想要将缩在战壕里的步兵“驱离”阵地也几乎是不可能的。“传统”武器在这里无能为力。于是，为了尝试给战争“加速”，非传统手段粉墨登场了。

1915年4月22日，在法国小镇伊普尔附近，德国人首次大规模使用了化学毒气——他们针对法国军队的阵地投放了氯气。

弗里茨·哈伯如何以人道主义之名，发明用毒气毒杀人类

使用窒息性毒气的发起者是德国著名科学家、1918年诺贝尔化学奖得主、氨合成工艺的开发者之一——弗里茨·哈伯（Fritz Haber）。当时他担任柏林威廉皇帝物理化学研究所所长。哈伯认为，如果能够结束西线那种消耗性的战壕相持战，使用化学武器反而可以挽救许多人的生命。

弗里茨·哈伯——既是诺贝尔奖获得者，也是廉价氮肥的发明者（这在很大程度上让地球上的人口获得了廉价的粮食保障）……但与此同时，他也是使用化学武器的意识形态倡导者。

作为德国战争部的顾问，哈伯被任命去研发一种具有刺激性的有毒物质，以迫使敌方部队离开战壕。在他的领导下，德国展开了关于将气体用于军事目的以及开发防化保护方法的实验性研究。1915年1月，一种被称为“T型”的新型化学炮弹研发完成，这是一种15厘米口径的火炮榴弹，具有很强的碎裂杀伤力，并含有刺激性化学物质（溴化二甲苯），随后该物质被溴代丙酮和溴乙基酮所取代。

与此同时，哈伯及其同事发明了利用气态氯的武器，并投入了生产（氯气的供应商为德国化学公司拜耳、霍斯特和巴斯夫，这些公司在1925年合并成了工业巨头“法本公司”——IG Farben）。

需要指出的是，在战争中使用窒息性和有毒气体的想法并非首创。在涉及战争规则的国际协定（1899年和1907年的《海牙公约》）中，有专门的条款禁止使用窒息性和有毒物质。

1915年在伊普尔发生的那场毒气袭击。只需等待顺风，然后打开容器，剩下的事情交给毒气就可以了。

然而，德军统帅部不顾国际协定，决定在战线上使用毒气。德国化工产业的极端强大也促成了这一决定，当时德国已成为全球化工行业的领头羊，并垄断了大部分重要化学材料和制品的生产。

特别是，人造化学染料的生产对于军事上制造所需数量的毒气具有巨大意义，因为染料的中间产物可直接用于提取毒气。当时全球染料产量已达15万吨，其中75%（1914年数据）都属于德国。

1914–1915年德国对化学毒气的应用

在西线战场法国小镇伊普尔的东北部（梅宁公路旁的伊普尔突出部），即皮克瑟姆（Bixschoote）与兰格马克（Langemarck）之间，德军发动了一场钢瓶释放氯气的毒气战。在这场行动中，德军在长达6公里的战线上部署了装有18万公斤氯气的气体钢瓶。

这次袭击导致15,000名军人中毒，其中5,000人死亡。需要指出的是，在这场进攻行动之前，德国和法国就已经使用过含有催泪物质的化学炮弹等化学袭击手段，但数量非常少。当时这主要属于实验性质，目的是查明某些有毒物质的效能。然而，化学战这一作战方式此后成为了军事艺术发展中的标志性事件，并迅速在战场上站稳了脚跟。

在“毒气”战爆发的最初几个月里，防毒面具尚未普及，士兵们（图中为法军）只能靠浸泡过药液的纱布口罩救命。但化学武器技术并没有止步不前。

1915年5月，德军在洛斯（Loos）地区发动了四次钢瓶毒气袭击，导致7,000人伤亡；同年10月在香槟地区、12月在弗兰德斯也分别发动了袭击。钢瓶毒气释放被作为一种战术手段，用以向敌方战壕推进，并为后续进攻的步兵扫清道路。

德军对俄军的首次化学袭击发生在1915年5月31日，地点位于波利莫夫（Bolimów）地区沃利亚-希德沃夫斯卡（Wola Szydłowska）附近的拉夫卡河（Ravka）畔。在东线的这一河段（全长12公里）上，德军的钢瓶毒气袭击导致俄军整整一个西伯利亚步兵师瘫痪。俄军损失高达9,100人，其中6,000人死亡。

1915年6月，德国在最前线投入了溴，它是当时用于实现某些战术目的的大多数催泪气体的主要成分。不久后，德军开始在氯气中掺入光气（碳酰氯）。作为一种军用毒气，光气的毒性远超氯气。

不过必须强调的是，新型有毒物质有时会带来意想不到的战术结果。1916年9月25日，德军统帅部在俄线战场（西德维纳河畔的伊克斯屈尔地区，由俄军第44步兵师驻守）首次使用光气，本希望能快速取得胜利。然而，由于光气发作较慢，大多数俄军士兵在一天后才感觉到中毒迹象。他们冒着毒气，用步枪、机枪和火炮猛烈开火，成批地消灭了在每波毒气烟雾后发起冲锋的德国步兵营。

协约国军方立刻意识到了钢瓶毒气袭击的军事价值——这些沉重的“气体”顺着地面爬行，灌入战壕和掩体，从而杀伤敌人。然而，由于1915年法国的本国生产能力较弱，当年未能发动任何一次毒气袭击；而英国人的首次钢瓶毒气袭击直到1915年9月才在洛斯进行。

俄国的泽林斯基-库曼特（Zelinsky-Kummant）防毒面具。当时它已经具备了相当不错的防护效果，但在舒适度上还有所欠缺。

在整个1915年期间，钢瓶释放是化学袭击的主要形式。而当时含有催泪物质的常规化学炮弹（如“B”、“Vp”和“K”型榴弹）并未取得显著战果。作为对德国化学战的回应，协约国（法国和俄国）曾尝试使用装填有全氯甲硫醇（Perchloromethyl mercaptan）的火炮炮弹，但也未能达到预期的杀伤效果。

1916–1917年化学毒气的大规模应用

1916年5月，德军开始投入使用带有“绿十字”标记的炮弹，其内部装填的是双光气——一种毒性不亚于光气的液体。同年7月（22日至23日夜间），德军在马恩河东岸一个5平方公里的区域内，极其成功地实施了一次大规模炮击，共发射了10万枚“绿十字”炮弹。

就在同一年，俄国首次投入了装有氯化苦的炮弹，而协约国盟军则开始使用装有光气和氢氰酸的炮弹。然而，为了消耗敌方有生力量，交战双方仍旧频繁使用钢瓶释放毒气的方法。不过，这种方式并非总能奏效：要么是因为不利的天气条件，要么是因为投放的气体剂量不足。

俄军的首次钢瓶毒气袭击于1916年7月24日发生在斯莫尔贡（Smorgon）附近，但未能成功；随后在巴拉诺维奇（Baranavichy）附近，俄军使用了5500个装有氯气和光气的钢瓶。

1917年1月31日，在香槟地区一段超过10公里的战线上，德军发动钢瓶毒气袭击，导致协约国军队伤亡3000人（其中约600人死亡），甚至在距离毒气释放点15至18公里的远郊都出现了中毒病例。

如果说1917年初，作为第一种也是最主要的化学袭击手段——钢瓶释放达到了其发展的巅峰，那么到了1917年中期尤其是阵线末期，这种袭击方式便开始走下坡路。因为在1917年，战场上出现了一种效率极高的新式武器——“气体投射器”（排炮式毒气发射器）。

德国的阿尔布雷希特（Albrecht）气体投射器，口径305毫米。炮身由木材制成，专门用于将整罐整罐的毒气弹直接“砸”进敌方的战壕中。

在研发和使用这种武器方面占得先机的是英国人。第一台气体投射器由英国皇家工程师部队（Royal Engineers）上尉威廉·霍华德·利文斯（William Howard Livens）设计，因此也被称为“利文斯投射器”。它由一根钢管（炮管）和一个作为底座的钢板（底座）组成，通常以45度角埋入土中。

这种投射器相对较轻（约60公斤），可以快速移动并在新位置安装。交战时，数百甚至数千根这样的钢管会同时齐射，发射装有12至13公斤光气或光气混合毒气的特制弹药。数百枚爆炸的毒气弹同时落入特定区域，能瞬间营造出极高浓度的毒气云。例如，1917年10月在意大利战线，德奥军队仅用900门气体投射器进行了一次齐射，就全歼了意大利一个600人的步兵营。

当时所有参战国都在致力于改进这种武器。到1917年底，德国研制的气体投射器射程已达1700米。而英国人则在制造轻型迫击炮方面取得了巨大成功，即大名鼎鼎的“斯托克斯迫击炮”（Stokes Mortar）。这种武器一直使用到战争结束，其特点是射速极高（每分钟15发），射程与气体投射器相当，其炮弹可容纳1.1和3.2公斤的化学毒剂。

到了1917年，化学炮弹（主要是光气和双光气弹）开始被海量应用。同年年中，在弗兰德斯的惨烈拉锯战中，两种全新的化学毒剂粉墨登场——胂类毒剂（含砷毒气）和硫芥子气。

胂类毒剂：属于液体或固体砷化物，在炮弹爆炸时会散播成微小的颗粒，形成一种特殊的毒雾或毒烟。这些标有“蓝十字”的炮弹同时还具备常规弹片的杀伤效果。
硫芥子气（即“芥子气”）：则被装填在标有“黄十字”的炮弹中。

在这种持久性毒剂污染的土地上，敌军的推进会变得举步维艰。因为芥子气不仅能通过呼吸道吸入（呈现为蒸汽和气溶胶形态）造成伤害，在接触皮肤时还会迅速被吸收入血，引发全身中毒症状，并导致外周组织发炎、水肿和剧痛。

德国于1917年7月12日在伊普尔地区的前线首次使用了芥子气，造成2900人伤亡（87人死亡）。在首次使用后，德军的毒气炮击一直持续到8月4日。在短短3周内，英军就因此损失了14,726人（500人死亡）。在一战中，伊普尔这座小镇（正如同后来的广岛一样）成为了人类历史上遭受最惨重罪行之一的悲剧象征。

化学毒气的作战效能与一战前线的伤亡规模

必须强调的是，化学袭击的成功与否，完全取决于对化学战作战原则的遵循精确度。

首先，必须制造出最高浓度的毒剂。自交战双方投入使用气体投射器（排炮式毒气发射器）后，在战场上达到毒剂的最大浓度变得容易了许多。

其次，需要保证化学袭击的突然性。这样才能使敌方士兵来不及佩戴和使用防护装备。此外研究表明，毒气云的杀伤效果与其覆盖范围成正比：毒气云在正面战线上越宽、渗入敌方防御纵深越深，敌方的伤亡就越惨重。况且，遮天蔽日的浓密毒气云在视觉上往往能摧毁哪怕是最有经验、最坚韧的士兵的斗志，而这种不透明气体在地面上的“漫延”，也会让部队的指挥与控制变得极其困难。

最后，参战各国都在不断寻找并研发新型有毒物质。企图让现有的防护手段对其失效（例如，由亚微米级颗粒组成的胂类毒剂可以穿过防毒面具的滤毒罐，而不会与活性炭发生反应）。

以下数据足以证明第一次世界大战中化学武器的使用规模：在整个战争期间，各交战国共生产了15万吨各种有毒物质，实际战斗消耗量达11万吨。交战双方发明并使用了：化学炮弹、化学迫击炮弹（化学敏弹）、气体钢瓶、化学炸弹、手投和枪发化学榴弹以及气体投射器。

在这场惨剧里，共有120万名士兵遭受了不同程度的化学毒剂伤害，其中9.1万人死亡，58.6万人彻底致残。

在东线，针对俄国军队共发动了约50次钢瓶毒气袭击。第一次世界大战也给欧洲的生态环境造成了巨大的破坏：比利时和法国北部的大片土地被化学战的残留物污染。多达5万公顷的森林枯死，法国为此花费了20年的时间才让森林得以恢复，而比利时则耗时50年；另有1.2万公顷被化学毒剂严重污染的土地彻底沦为了特殊的“土地公墓”。

戴着防毒面具的一战英国士兵。

一战参战国的化学毒气防护

在呼吸器官防毒发展史上，大体可以分为两个阶段：

“湿式”防毒面具（面罩）的研发
“干式”防毒面具的研发

湿式防毒防护装备（面罩）

最早的湿式防毒装备是纱布和棉纱口罩（面罩），它们被浸泡在硫代硫酸钠（海波）溶液中，专门用来防御氯气。

当时，数以十万计浸泡了能中和氯气碱性溶液的纱布面罩被火速制造出来。不久后，这些面罩得到了改进，并被多层战术面罩所取代——在法国演变为“坦布泰”（Tambuté）型面罩，在英国则演变为“海波”（Hypo）型防毒头盔（兜帽）。

然而，它们的防护原理是完全相同的，即利用浸有碱性溶液的织物进行过滤。随着敌人开始在战斗中投入新型有毒物质，这种浸渍溶液的化学成分也变得越来越复杂。

随后，法国开始广泛装备“M-2”型防护面罩。该面罩可以防御氯气、光气和双光气，但对氯化苦的防护效果很差，而且其浸渍溶液容易粘在士兵脸上。与此同时，法军还装备了体积笨重的“蒂索”（Tissot）箱式呼吸器。

直到1917年11月，法国人才开始装备其新型A.R.S. 防毒面具，该面具在结构上与德国的型号大同小异。

在德国，部队的防化主要是通过全面罩防毒面具实现的。GM-15型防毒面具于1915年底开始在德国军队中普及。

该防毒面具的面罩由橡胶（稍后改为涂胶帆布）制成，配有两个眼窗，一个小型的圆柱形滤毒罐直接连接在面罩上。防毒面具存放在一个圆柱形的铁盒内，能有效防止面具受到污染和机械损伤。

德国“品牌”的 GM-15 型防毒面具，于1915年底问世。

1916年，德国防毒面具中出现了三层滤毒罐：两侧的边缘层是由浸泡了化学制剂的树脂多孔物质构成，而中间层则是活性炭。1917年，德军对这种三层滤毒罐进行了改装（旨在增强对氯化苦的防护能力）。与此同时，德军也开始装备军马防毒面具。

英国人在改进其防毒头盔的过程中，最终过渡到了箱式过滤防毒面具。它由面罩、波纹连接软管以及滤毒箱组成，并由吸气阀和呼气阀构成的阀门系统来调节呼吸。

在俄国，防化工作同样是从浸泡了硫代硫酸钠的纱布面罩开始的。早在1915年6月，俄国军队就收到了大约800万个此类面罩。

以下摘自俄军第二集团军司令部卫生处长1915年6月27日的报告：

“敌军使用了窒息性气体……共有62名军官和7688名下级士兵中毒；在中毒者中，有24名军官和1713名下级士兵死亡……

造成如此惨重伤亡的原因是：在发现敌人发射的红色信号弹仅几秒钟后，毒气就迅速涌入了战壕。由于毒气浓度极高且风速微弱，毒气飘到战壕后长时间停留（从晚上10点一直持续到凌晨4点）。

当时毒气浓密到两三步之外就看不见人，且发作极快。据中毒的军官和士兵回忆，仅仅几分钟内人们就中毒倒地。根据第218团负伤的帕夫洛夫少尉的证词，仅仅5分钟后，全连就只剩下2人受轻伤。

那些折叠了2到3层、由4至10层纱布制成的‘防毒’面罩，仅仅能提供几分钟的保护。即使重新用硫代硫酸钠和苏打水将其打湿，也只能在极短的时间内缓解一下呼吸。”

1915年7月，俄国在主要炮兵总局（GAU）下成立了化学委员会，其中也包括防毒部门。在叶列宁斯基医生进修学院的卫生实验室基础上，成立了由格里戈里·维塔利耶维奇·赫洛平（Grigory Vitalievich Khlopin）领导的主要炮兵总局化学委员会防毒实验室。

自1916年6月起，化学委员会下设3个委员会：生物委员会、卫生委员会和化学委员会，分别由 N.P. 克拉夫科夫、G.V. 赫洛平和 N.S. 库尔纳科夫领导。卫生委员会负责制定防毒面具的生理毒理学要求，并研究使用防毒面具时各种因素对身体功能状态的影响。化学委员会则负责解决防化保护的技术问题。

由于绝大部分有毒物质是通过呼吸道侵入人体的，因此研究重点主要集中在面罩和防毒面具的开发上。

在1914–1918年战争的前半段，带有**“吻部”（猪嘴状突起）**的防毒面具在所有交战国中被广泛使用。在“吻部”内部塞有浸泡了药液的过滤布，用以吸收或中和有毒物质的危害。

通过对湿式面罩的改进，“猪嘴”面罩（маска-рыльце）得到了广泛应用，它由30至35层浸有化学药剂的纱布组成。此后，更先进的“防毒眼镜面罩”问世，它配备了眼镜和备用的浸渍溶液储存罐。前线还收到了由 N.T. 普罗科菲耶夫设计的化学委员会湿式防毒面具。

然而，在使用湿式防毒面具时，眼镜的镜片很容易起雾，这是一个非常致命的缺陷。因为在遭受毒气袭击时，炮兵往往为了看清目标不得不摘下面罩，从而导致被毒气灼伤或中毒。

此外，湿式防毒面具只能防御某些特定的有毒物质，且其防护容量非常有限。

用于防御有毒气体的干式防毒面具

湿式面具的缺陷成为了创造干式多功能防毒面具的契机，其中最早问世的是矿业学院呼吸器。

彼得格勒矿业学院的教师们利用矿山救护队的经验，设计出了一种防毒面具。它由一个铁皮滤毒盒组成，盒内填满了浸有碱性溶液的干燥颗粒状石灰。被污染的空气从滤毒盒底部的孔洞进入，滤毒盒上方有一个颈部接口连接着一根橡胶管，橡胶管末端配有一个特殊的装置（“咬嘴”）塞入嘴中。使用时，士兵的鼻子需要用一个金属夹子夹住。

然而，这种方式存在一个巨大的缺陷：吸入的空气在呼出时同样会进入滤毒盒，呼出气体中含有的二氧化碳会与石灰和碱发生反应。这一过程会产生大量的热，导致呼吸器内部炽热难耐，士兵很快就会呼吸困难。

矿业学院呼吸器的研发工作由当时担任医疗和后方疏散部门最高长官的亚历山大·彼得罗维奇·奥尔登堡（Alexander Petrovich of Oldenburg）亲王亲自督导。后来，滤毒盒的填充物被改良为了碱石灰与颗粒状桦木炭的混合物。

尼古拉·泽林斯基——活性炭、合成汽油的创造者，也是俄军防毒面具的发明人。

1915年，尼古拉·德米特里耶维奇·泽林斯基（Nikolay Zelinsky）发明了通过煅烧制备活性炭的方法，这极大地提高了其吸附能力。在进行了大量研究后，他设计出了基于活性炭的防毒面具。泽林斯基与 S.S. 斯捷潘诺夫、V.S. 萨迪科夫一起，在一间充满二氧化硫气体的实验室里对活性炭的吸附性能进行了严苛的测试。

1915年8月12日，他们向委员会展示了活性炭的防护特性。在一个充满0.01% 光气的舱室中，测试人员佩戴着面具（在工业面具的小滤毒罐中，原本用来防尘的棉花被替换成了活性炭）成功停留了15分钟。随后的进一步测试由 M.N. 沙特尔尼科夫推动，他还提出了自己的面罩样品，该面罩应与活性炭呼吸器连接，从而组合成一个完整的防毒面具。

泽林斯基-库曼特（Zelinsky-Kummant）防毒面具，俄国人认为它实际上是现代所有防毒面具型号的“始祖”。

同年秋天，委员会对新样式的泽林斯基防毒面具进行了测试。在这些实验中，首次采用了由工程师埃德蒙·库曼特（Edmond Kummant）设计的橡胶面罩（头盔）作为面部防护部分，该面罩直接紧密地固定在滤毒盒上。这款防毒面具当时还没有阀门系统，呼出的空气需要重新穿过滤毒盒的填充物排出。

早在1916年初，泽林斯基-库曼特防毒面具就正式装备了俄国军队。然而，早期的型号存在一系列缺点：滤毒盒位置不稳定、头盔式面罩对头部压迫强烈、在体能消耗时极易导致疲劳（出现呼吸困难、心悸、头晕）、说话困难，以及镜片起雾导致视线受阻。防毒实验室工作人员的研究随后揭示了“死腔”（有害空间）以及吸气和呼气时面具阻力所带来的负面影响。

此外研究还发现，使用泽林斯基-库曼特防毒面具时导致的劳动能力下降和身体不适，在很大程度上是因为从面罩下方空间吸入的空气中二氧化碳含量过高（高达 5.5%）。