История пестицидов, или Химия, изменившая мир

Внезапно над нашими окопами раздается крик: «Газ! Газ!» Солдаты в спешке пытаются натянуть противогазы: стоит сейчас на секунду замешкаться – и в легкие проникнет смертельный яд. Все хорошо, противогаз надет, но все также дышать тяжело, пять минут в окружении смертельной опасности кажутся вечностью. Вокруг уже снова рвутся снаряды и летят пулеметные пули. Наконец желто-зеленое облако яда рассеялось. Но газ – коварное оружие, он скопился в низинах, проник в траншеи и воронки – если снять противогаз сейчас, то умрешь медленной мучительной смертью от кровохарканья и удушья, поэтому бывалые солдаты не торопятся.

Огонь прекратился также внезапно, как начался. Артиллерия замолчала, значит, скоро в атаку пойдет пехота. На наших позициях повсюду слышится хрип, стоны и кашель. Солнечный диск медленно поднялся над лесом. Наступил новый день войны…

Трудно представить себе те чувства, которые испытали солдаты, пережившие газовую атаку на полях сражений Первой мировой войны. Ужас, кошмар, ад?

Уинстон Черчилль21, вспоминая о тех событиях, говорил: «Никогда еще человечество не было в таком положении. Не достигнув значительно более высокого уровня добродетели, люди получили в руки такие виды оружия, при помощи которых они без промаха могут уничтожить все человечество».

Минометы, танки, авиация, подводные лодки, мины, гранаты, огнеметы, снаряды всех калибров – все новые и новые средства убийства людей использовали противоборствующие стороны. Из всех этих ужасных средств химические боевые вещества, пожалуй, стали самым неожиданным и гнусным оружием в той войне.

Впрочем, идеи применения «химии» на войне приходили в головы военным стратегам и раньше. На протяжении по меньшей мере двух тысячелетий человеческая изобретательность не оставляла попыток превратить синтетические и природные яды в оружие. Историкам и археологам известны эпизоды применения отравляющих веществ, в основном продуктов горения, в античных войнах. Практика применения ядов против армий противника была продолжена в Средневековье. Замедленный технический прогресс не позволял изобрести действительно эффективное химическое оружие. Все изменилось в начале XX века с приходом научно-технической революции – именно тогда были обнаружены большинство известных нам отравляющих веществ. Возможно поэтому настоящим «звездным часом» для химического оружия стала Первая мировая война.

Впервые немцы применили боевые отравляющие вещества на территории Польши в январе 1915 года против русских солдат. Проблемой стало замерзание газа, что снизило эффективность атаки – практически оставило ее незамеченной. В историю вошла совсем другая дата, через три месяца: 22 апреля 1915 ровно в шесть вечера в Бельгии неподалеку от города Ипр облако ядовитого газа накрыло французские позиции. Эта бесшумная и неожиданная атака всего за восемь минут унесла не менее 1200 жизней солдат. Более 10 тысяч человек были отравлены. Немцы в газовых масках заняли французские позиции, значительно продвинувшись вперед. Данная химическая атака навсегда вошла в историю войн как «черный день у Ипра»22.

Газ – капризное вещество, любой поднявшийся ветерок может неожиданно повернуть ядовитое облако на самих атакующих. Именно поэтому химическое оружие применялось вечером или перед рассветом, когда атмосфера относительно спокойна. Кроме того, именно в темное время суток дозорным обнаружить газовую атаку было тяжелее всего.

Появление нового оружия на полях сражений было настолько неожиданным, что поначалу у солдат не было абсолютно никаких средств защиты. К примеру, солдаты русской армии при первых столкновениях с новым опасным оружием вместо противогазов использовали пропитанные водой портянки, что оказалось весьма эффективным средством. Правда, действовали они недолго. Позже были изготовлены и доставлены в войска специальные предохранительные маски, но, по сути, это были простейшие марлевые повязки, которые не обеспечивали надежной защиты.

В связи с этим известен печальный эпизод. Летом 1915 года, отражая немецкую газовую атаку при обороне крепости Осовец, русские войска, сильно поредевшие и отравленные газами, все же шли в контратаку. Солдаты с лицами, обмотанными тряпками, шли в штыковую атаку, сотрясаясь от кашля, буквально выплевывая куски легких на окровавленные гимнастерки, – это зрелище настолько поразило немцев, что они не приняли боя и бросились отступать. «Атака мертвецов»23 – так был назван этот пример героических действий русских воинов.

Таких жутких эпизодов было немало, применение химического оружия немецкой армией вызвало настоящую бурю негодования в обществе. Тем не менее, несмотря на всю жестокость этого оружия, во Франции и Англии было развернуто собственное производство боевых газов.

За годы Первой мировой войны немецкие войска более 50 раз использовали отравляющие газы, французы – 20 раз, англичане – 150 раз. Всего было применено около 112 тысяч тонн различных химических веществ, результатом этих атак стали 90 тысяч погибших и более миллиона пострадавших: ослепших и тех, кто до конца жизни мучился болезнями легких. Всего Первая мировая война унесла 20 миллионов жизней солдат и мирного населения.

Боль войны в том, что мирные жители страдают не меньше солдат. Сперва из семей уходят мужчины и приходит голод, затем оставшиеся в городах и селах старики, женщины и дети днем и ночью строят укрепления, роют окопы и рвы. А потом на улицах появляются солдаты и тяжелая техника.

Во время войны ученик младших классов Герхард Шрадер24 наверняка слышал об ужасах, творящихся на войне. Улицы немецкого города Брауншвейг день ото дня пустели, не видно было веселящейся молодежи, одна за другой закрывались торговые лавки и мастерские. На городской вокзал поезда все чаще привозили не студентов, вернувшихся с каникул, а искалеченных душевно и физически солдат с фронта. Среди них гимназист Герхард видел ослепших солдат, переживших газовую атаку. Наверняка это произвело на него неизгладимое впечатление. Но кто же такой этот гимназист Герхард Шрадер, и какова его роль в этой истории?

Шрадер Пол Герхард Генрих родился 25 февраля 1903 года в маленьком городке Бортфельд. Сперва мальчик учился в родном городке, но с 11 лет поступил в гимназию им. Вильгельма в 15 километрах от родного дома, в городе Брауншвейг – важнейшем европейском образовательном и научном центре. Герхард еще учился в гимназии, когда «непобедимая» немецкая армия окончательно потерпела поражение, а Германия была вынуждена подписать унизительный Версальский договор. Трудные времена наступили для всей немецкой нации.

Во время учебы Герхард был старательным и прилежным гимназистом, более всего его увлекала неорганическая химия. После окончания гимназии в 1923 году Герхард поступил в один из старейших технических университетов Германии – Брауншвейгский технический университет (БТУ), избрав темой исследований металлы. В 1928 г. он защитил докторскую диссертацию на тему: «Химия рутения и осмия».

В том же году молодой доктор химических наук Герхард Шрадер переехал в Леверкузен и присоединился к крупнейшей химической и фармацевтической компании в Германии «Фарбенфабрикен Байер». Немного поработав в лабораториях над разными проектами, он увлекся органической химией, и, будучи талантливым ученым, в 1930 году перешел в центральную лабораторию. Там он стал работать над исследованиями красителей. Через четыре года переключился на исследования пестицидов, в основном на изучение и поиск новых средств против насекомых на основе фосфорной кислоты. Известный химик-технолог Отто Байер поручил молодому специалисту разработать новый инсектицид. В распоряжении лаборатории уже были перспективные вещества, но получить по-настоящему эффективный препарат пока не удавалось.

Для Германии это был важный проект, так как по условиям Версальского договора страна не могла развивать технологии, которые уже были доступны другим мировым державам. К тому же, в мире разворачивался серьезный экономический кризис, что делало положение Германии еще более тяжелым. Компания «Фарбенфабрикен Байер» по заданию правительства занималась поиском новых инсектицидов, способных поддержать местное сельское хозяйство и снизить зависимость Германии от химических средств защиты растений, импортируемых из-за границы. Кроме того, для продовольственной безопасности необходимо было предотвратить вред насекомых, ежегодно уничтожающих урожай на полях и истощающих и без того скудные запасы продовольствия на складах.

Тридцатитрехлетний Герхард Шрадер решил начать свои поиски нового и столь необходимого инсектицида среди органических фосфорных соединений, которые тогда считались перспективными. Соединения на основе фосфора пытались использовать в самых разных отраслях химической промышленности. Кроме того, еще в XIX веке некоторые соединения из этой группы химики той поры называли «пахнущие жидкости с огненным вкусом». В тот же период были заложены ключевые постулаты для получения новых соединений на основе фосфора.

Герхард видел в них большой потенциал именно в качестве новых инсектицидов, однако ему не удавалось найти действенное средство из первоначально выбранных для основы будущего препарата серы и фосфора. Вместе с коллегами-химиками он синтезировал все новые и новые соединения, но инсектицидными свойствами они не обладали. После этого Шрадер обратил внимание на другие молекулы, имеющие в своем составе фосфор и цианид. Постоянные эксперименты существенно ухудшили состояние здоровья Герхарда. У него стали появляться боли в животе, одышка, временами он даже терял зрение. Одна из первых молекул, полученная Герхардом Шрадером, отправила ученого в больницу на несколько недель – настолько опасным получилось новое вещество. Вернувшись в лабораторию, исследователь уже точно знал, что он на верном пути, и снова приступил к своим экспериментам: он сфокусировался на фосфорорганических соединениях. Как и любой идейный ученый, Герхард был настойчив и искренне верил, что при помощи органической химии ему удастся накормить весь мир, избавив посевы земледельцев от вредных насекомых.

23 декабря 1936 года Шрадер синтезировал соединение, которое назвал «Вещество 9/91». Это был невероятный по убийственной силе препарат и опаснейший яд: даже в сильно разбавленном виде он успешно уничтожал самых разных вредных насекомых.

Новый инсектицид, нанесенный на растение, защищал его от любых вредителей в течение нескольких недель. «Наконец земледельцы Германии могут вздохнуть свободно», – надеялся ученый. Однако почти сразу было установлено, что при всей своей эффективности у нового инсектицида есть серьезный недостаток: он вызывал рвоту, одышку, расширение зрачка, слюнотечение, потоотделение, диарею, но самое основное – смерть обезьян и других млекопитающих. Стало очевидно, что такие особенности впоследствии могли привести к случаям отравления людей, работавших с препаратом.

Компания, в которой работал Герхард, сразу же предупредила военных о новом препарате и его высоких ядовитых свойствах, также были переданы документация и образцы.

Военное руководство Германии заинтересовалось новой разработкой и высоко оценило результаты опытов: вероятно, в памяти генералов еще сохранились воспоминания об убийственном действии химии на полях сражений Первой мировой войны. Наработки Герхарда Шрадера попали в руки военных ученых, которые вопреки Версальскому договору в условиях совершенной секретности работали в средневековой цитадели Шпандау на северо-западе от Берлина. В стенах секретной лаборатории были продолжены исследования токсических свойств «Вещества 9/91». Тайные эксперименты должны были привести к созданию нового химического оружия. В конце концов это удалось, боевое отравляющее вещество было названо табун – от немецкого слова, означающего «табу» (т. е. «запрет»). Веществам, которые активно применялись в Первой мировой войне, требовалось иногда несколько часов, чтобы убить жертву. Табун же убивал за считанные минуты. Немецкое военное руководство выплатило Шрадеру и его коллегам награду в 50 тысяч марок за открытие нового яда.

Вскоре в секретных лабораториях начались исследования возможности применения табуна в качестве оружия. В первую очередь были разработаны снаряды, в которых опасное вещество могло храниться без утечки. Одновременно с этим военные испытывали табун на животных, а также занимались поисками эффективного антидота.

Шрадер все это время продолжал эксперименты с веществами из класса фосфорорганических соединений. В 1939 году он синтезировал еще более сильное и токсичное соединение, назвав его «Вещество 146», которое было в два раза убийственнее для животных и человека, чем открытый ранее табун. Военные ученые из цитадели сразу же взяли образцы препарата и приступили к разработке новых методов по быстрому производству отравляющего вещества в промышленных масштабах. Созданное Герхардом Шрадером «Вещество 146» было переименовано в зарин.

Чуть позже немецкие военные построили опытный завод по производству табуна, способный произвести до 400 кг ядовитого вещества. В ходе экспериментов со снарядами, содержащими табун, было установлено, что наиболее эффективно, если после небольшого взрыва вещество распыляется в виде тумана. Именно этот опыт стал «толчком» для производства табуна в промышленных масштабах на химическом предприятии близ городка Дюрхфорт (ныне Бжег-Дольны). Первые 140 тонн боевого вещества были получены в сентябре 1942 года, при полной загрузке месячное производство табуна могло доходить до 350 тонн. За все время существования предприятие произвело около 10 тысяч тонн отравляющего вещества, которое впоследствии было заправлено в снаряды и бомбы.

На фабрике использовался труд заключенных из концлагерей, от токсического воздействия табуна при его производстве погибли сотни рабочих. Однако стоит отметить, что медицинская помощь никому из них не оказывалась. Местные жители вспоминают, что заключенные выглядели как ходячие мертвецы. Нацисты безжалостно использовали заключенных в экспериментах с табуном; часть из них умерла в агонии. Известно, что заключенных с фабрики отправляли без каких-либо защитных средств в качестве «канареек» или «живых индикаторов» в железнодорожных вагонах, перевозивших табун, для обнаружения утечек ядовитых веществ. Разумеется, многие погибали в пути. В конечном счете все эти жертвы и огромные усилия были бессмысленны. Уже в 1943 году военному руководству стало понятно, что новый яд зарин, открытый Герхардом Шрадером, был куда более эффективным оружием, чем табун, хотя и считался более сложным в производстве. В 1943 году немецкое военное руководство одобрило строительство совершенно новой химической фабрики по производству зарина в городе Фалькенхаген в 70 километрах от Берлина.

Одновременно с этим продолжались поиски новых ядов. Хотя военные ученые из цитадели Шпандау и считали первооткрывателя нового класса инсектицидов Герхарда Шрадера талантливым химиком, но понимали, что его открытие было скорее случайностью. Поэтому в 1943 году они пригласили для участия в исследованиях немецкого химика и лауреата Нобелевской премии Рихарда Куна, попросив его вычислить, каким образом табун и зарин действуют на насекомых и млекопитающих. Вскоре механизм действия был установлен: фосфорорганические соединения – это яды нервно-паралитического действия, вызывающие смерть в течение первых часов после контакта. Данные вещества, попадая в организм, замещают ферменты, отвечающие за передачу нервного импульса. Вследствие нарушения передачи сигнала возникает тремор, переходящий в полный паралич. Также фосфорорганические соединения, воздействуя на центральную нервную систему, способны вызывать конвульсии, потерю чувствительности к свету, потерю равновесия, нарушения сознания, потерю сна, кому. При этом, яд может с легкостью проникать в организм через кожу, желудок или даже дыхательные пути. Выяснив, каким образом табун и зарин действуют на организм, Рихард Кун изобрел еще более сложное соединение – зоман, который в два раза превосходил по своим токсическим свойствам непревзойденный до этого зарин.

Итак, к 1943 году в распоряжении нацистов оказался целый арсенал сверхубийственных ядов, способных за несколько минут убить сотни или тысячи ничего не подозревающих солдат. И все это при том, что ни одна сторона в ходе Второй мировой войны не применяла боевые отравляющие вещества. Разумеется, правительства по обе стороны сдерживали международные обязательства, однако существует версия, будто бы Гитлер считал, что использование отравляющего газа на поле битвы неэтично. Его позиция сформирована тем, что он и сам однажды, в 1918 году, оказался в облаке горчичного газа, когда рядом с ним разорвался химический снаряд. Впрочем, эта версия кажется несостоятельной, если учесть, что немецкое командование одобрило применение отравляющих веществ в концлагерях против миллионов заключенных. К тому же, в июне 1943 года президент США заявил, что «любое использование химических отравляющих веществ Германией или ее союзниками немедленно будет сопровождаться самым полным возмездием».

Очевидно, немцы опасались, что у Советского Союза, Британии или США имеются собственные разработки в области боевых химических веществ. В результате во Вторую мировую войну ни нацисты, ни командование антигитлеровской коалиции не посмели развязать новую химическую бойню, что сегодня видится большой удачей для всего человечества. Таким образом, именно Первая мировая война стала единственным крупным военным конфликтом, в котором отравляющие газы применялись масштабно.

В последние годы войны в ходе освобождения Польши от немецких войск Красная армия дошла до Дюрхфорта и захватила фабрику по производству табуна, после чего все химическое оборудование было вывезено в СССР. Немцы на баржах и по железной дороге пытались вывозить в более безопасные регионы запасы «боевой химии» с территорий, занятых союзниками, однако транспортировка столь опасных грузов была рискованным делом и нередко заканчивалась трагедиями.

После окончания Второй мировой войны союзники разделили Германию на четыре зоны влияния и быстро начали конкурировать между собой за технологические трофеи. Началась охота за учеными, которые могли быть использованы в военных и научных программах Советского Союза и США.

Когда войска союзников заняли Западную Германию, Герхард Шрадер оказался в руках американских военных. Все исследования, проводимые в лабораториях Леверкузена, тщательно инспектированилсь, образцы материалов были изъяты, а персонал тщательно допрошен.

Герхард Шрадер, как один из главных исследователей в области синтеза боевых веществ был помещен в крепость Крансберг, где содержался в течение двух лет. Шрадер не состоял в нацистской партии, он не был осужден как военный преступник. При этом, находясь в крепости под присмотром военных, он составил подробную монографию об особенностях, способах получения и инсектицидных свойствах всех открытых им фосфорорганических соединений. В 1947 году ученый передал подготовленные документы и материалы американскому командованию для использования своих наработок химической промышленностью Англии и США. Позже на предложение от британского правительства о сотрудничестве он ответил отказом, оставшись в Германии, в компании «Байер», где продолжил разработку новых инсектицидов из семейства фосфорорганических соединений. Каждый год лаборатория под руководством Герхарда Шрадера синтезировала более 2000 новых органических веществ на основе фосфора.

В 1949 году компания «Байер» вывела на рынок инсектицид метафос. Он был эффективен практически против всех видов вредителей, в том числе клещей. Еще через три года Шрадер открывает меркаптофос, коммерческое название которого – Систокс. Это был инсектицид против широкого круга вредных насекомых и клещей. Систокс быстро получил распространение на международном рынке. После применения на полях инсектицид быстро проникал в растение (особенно через почву), и примерно через шесть часов оно становилось ядовитым для любых насекомых. Систокс защищал культурные растения от вредителей от десяти дней до двух месяцев, однако резкий неприятный запах и высокая токсичность, как и у предыдущих открытых Шрадером инсектицидов, были большим минусом этого препарата. В мире Систокс также получил достаточно широкое распространение и выпускался под разными названиями: в СССР – Меркаптофос, в США – Деметон.

В это время во всем мире велись собственные разработки фосфорорганических инсектицидов (схожих по свойствам веществ): к примеру, в Соединенных Штатах была получена молекула малатион, он же карбофос, в Швейцарии – диазинон, другое название базудин, который выпускался разными компаниями, в том числе «Шеринг» и «Гейги», в Англии разработали дихлорфос.

С началом 1960-х годов было развернуто масштабное производство фосфорорганических препаратов по всему миру. В США, Англии, ФРГ и СССР вводились новые мощности по выпуску новых инсектицидов, ежегодное производство исчислялось тысячами тонн продукции.

Фосфорорганические инсектициды уничтожали не только взрослых насекомых, но и отлично справлялись с гусеницами, личинками. Они с успехом применялись на полевых культурах, в садах, виноградниках, в теплицах для защиты овощей, а также для обработки складов, некоторые препараты были эффективны против почвенных нематод25. Также они нашли применение в лесном хозяйстве, борьбе с саранчой, кожными оводами у животных, в медицине и ветеринарии при борьбе с паразитами. Однако нужно понимать, что фосфорорганические инсектициды все еще оставались весьма опасными веществами, неосторожное обращение с которыми могло привести к трагедиям. Большинство отравлений пестицидами, часто с летальным исходом, отмеченных в США, были вызваны именно фосфорорганическими инсектицидами. В период с 1960 по 1970 год в США было зафиксировано 18 случаев гибели детей в результате контакта с неправильно хранящимися фосфорорганическими пестицидами.

Примечания