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  1. 内容

管窥CBRN·生物篇·附录1:生物武器简史

生物武器产生和发展的时间线


生物武器的起源

历史上,人类在使用自身发明的技术造福人类的同时,也在用其毁灭自身。当代使用“武器化”的生物毒索(如肉毒毒素和蓖麻毒索)的尝试是从石器时代南美土著人在箭上使用的毒物(如箭毒)和从两栖动物中提取的毒素得到启发的。从古至今,污染物(能贮藏并传播疾病的物品)就曾被有意用来传播感染疾病。

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历史上有明确记载的第一次生物战是英国殖民军对美洲印第安人发动的。在英国和印第安人战争期间( 1754~1767) ,北美的英军指挥官Jlrey Amherst 建议使用天花来“消狳”士著印第安部落对英国人的敌对行为。

1763 年6月24日, Amberst的一个下属Eeuyer上校将来自天花感染过医院的毯子和手帕交给了土著美洲人,引起了俄亥俄河谷的土著关洲部落天花流行。

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14世纪中叶,鞑坦人围攻克里米亚半岛的卡法城,久攻不克;1346年,鞑坦人将已方死于鼠疫的士兵尸体抛人城中,引发鼠疫流行,迫使守军放弃卡法城。随后,撤退的军队难民通过船队返回康斯坦丁,开罗、威尼斯等地中海港口。引起世界上第二次鼠疫大流行(黑死病)。

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近现代生物武器研发使用简史

1、实验微生物学和生物武器研制的启蒙阶段(1900——1925) 

19 世纪,德国微生物学家郭霍( Rabet Koch, 1843——1910)创用固体培养基,从而发现将细菌从环境或患者排泄物等标本中分离出成为纯培养物,便于对各种细菌分别研究。同时他首创用了染色方法和实验动物感染,为发现各种传染病的病原体提供了有利的条件。

19世纪的后30年,太多数传染病病原体由郭霍和在他带动下的一批学者发现并分离出的。

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可靠的证据显示,德国是最早研制和使用生物武器的国家。

在第一次世界大成期间进行了一场野心勃勃的生物战计划,生物武器的攻击方式为派遗间某或特务撒播,传播范围较小、杀伤力不大。常用手段是秘密地感染同盟同的中立贸易伙伴的家畜和喂养的动物,然后出口到同盟国军队中。

1916年从德国驻罗马尼亚公使馆收缴的细菌培养物,在布加勒斯特细菌学和病理学研究所鉴定为炭疽芽孢杆菌和鼻疽伯克霍尔德氏菌;1917年2月,德国飞机曾在罗马尼亚的布加勒斯特上空撒下污染了细菌战剂的水果、巧克力和玩具。

1917 年,德国特工在美索不达米亚利用鼻疽伯克霍尔德氏菌感染了4500 头骡子,重者死亡,轻者丧失劳动力,大大地削弱了协约国部队的战斗力。

此外,德国还在法国感染法国骑兵的马匹,并将感染了炭疽芽孢杆菌和炭疽胞芽杆菌和鼻疽伯克霍尔菌的阿根廷家畜故意出口到盟军中,结果在1917——1918年引起200多匹骡子死亡。


2、生物武器研制和发展使用阶段(1930——1945)

在这一阶段,几个工业发达国家,如德国、日本、英国和美国,都在进行生物武器研制和发展使用。当时生物武器的攻击方式与第一阶段相比,已经有了较大的改进,主要使用飞机投放和撒布带菌昆虫、动物等,污染面积大杀伤效应较大。

德国

此时德国曾建立两个研制机构一个在德国的波鸿,一个在波兰的波兹南。

德国研究过生物战剂有鼠疫耶尔森策、霍乱弧菌、斑疹伤寒和黄热病毒等;研究过利用带菌昆虫攻击家畜和农作物;还曾用细菌弹人为释放病原体,使苏军战俘营发生班疹伤寒。1945年的5月,德国战术性使用生物武器污染被围攻的波希米亚西北部的一个大型水库。

日本

日本于1932年占领我国东北后,在石井四郎( Shiro Ishil)和北野( Kitano Misaji)领导下进行了生物武器研究,并一直持续到第二次世界大战结束。

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当时日军在我国设有四支生物武器研制、生产部队:哈尔滨平房车站附近的生物战研究机构“731部队”;长春的生物战研究机构“100部队”;南京的“荣”字1644部队和广州的“波”字8604部队。

“731 部队”是日本生物武器发展计划的研究中心,拥有5个营地,150幢建筑和一支超过3000名科学家和技术人员的队伍。他们用炭疽芽孢杆菌,脑膜炎奈瑟球菌.志贺菌,霍乱弧菌和鼠疫耶尔森菌等病原体感染犯人;并研制了多种类型的细菌炸弹。

从1932年到1945年日本生物武器研制中,至少有10000犯人死于实验感染或实验后被处死。另外,“100部队”专门研制杀伤家畜和农作物的生物战剂。

从1940-1945年,日军在我国的浙江、湖南、河南、河北等地使用过生物武器,使宁波、常德等地区发生鼠疫流行,先后有700多人感染发病。

至少有11个中国城市受到生物战剂的攻击。日军生物战攻击的特点是用纯培养的炭疽芽孢杆菌霍乱弧菌、志贺菌和沙门菌以及鼠疫耶尔森茵污染水源和食物,并直接从飞机上向居住区投掷和喷洒。此外,日军还通过施放感染病茵的媒介生物进行生物战。

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这一时期,同盟国也发展了生物武器以对付德国可能的生物攻击。英国于1934年开始秘密开展生物武器防护研究,如疫苗、抗血清、诊断技术等。

英国

1939年,英国开始进行进攻性生物武器的研制。

1942年,英国在靠近苏格兰海岸的格林亚德(Gruinard)岛上进行了武器化的炭疽芽孢杆菌炸弹或力试验。以羊作为实验对象,经多次实验获得成功,实验羊全部被杀死。实验发生24年后的检验证明,Gruinard岛仍被炭疽芽孢严重污染,直到1986年用甲醛溶液和海水对该岛进行彻底消再处理为止。

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此外,英国还研究了肉毒毒素战剂,并成功地用肉毒毒素杀死了德军驻捷克的总督莱因哈特·海德里希(即类人猿行动)。

美国

美国从1941年开始研制生物武器。马里兰州的狄特里克堡(DetrickFort)是关国最大的生物武器研制基地。

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此外,美国还建立了大规模的野外实验场和生产厂,如犹他州的达格威试验场利阿肯色州的陆军红松崖兵工厂等,并利用国内的许多研究机构和大学进行生物武器的研究。

美国从1941——1945午,在生物武器研兖上:取得了两项重大突破:一是通过“气雾室计划”,搞清了各种气溶胶生物战剂的最佳存活条件和感染致病计量;二是生物战剂的大规模玲冻干燥技术的建立,从而为生物武器的实战应用提供了可行性。

美军在这期间研究过的生物战剂有:炭疽芽孢杆菌,鼠疫耶尔森菌,土拉弗朗西斯菌,布氏杆菌,类鼻疽伯克霍尔德菌、洛杉矶斑疹伤寒立克次体、鸟鹦鹉热衣原体、黄热病毒登革病毒和裂谷热病毒等。

1944年5月,美国研制了首批生物武器——5000枚炭疽炸弹。并转运到英国,准备一旦德国使用生物武器时进行报复。

3、现代微生物学和生物武器系统研究与使用阶段(1945-1980)

这一阶段,美国研制、生产和储备了大量的生物武器,使美国成为世界头号生物武器大国。

在朝鮮战争期间(1950-1953),美国制定了生物武器快速发展计划。在Pine Bluff Ark建立了一家新的具足够安全保护措施的生产实验室,使用发展着的先进技术,应用微生物的大规模发酵、浓缩和贮藏方法,于1954年开始生物武器系统生产。

另外, 1953年还开展了一项反生物战措施的研究,包括对疫苗、抗血清、治疗试剂的研究,以向敌方发动生物攻击时保护已方军队。

1943年到1969年,狄特里克堡共发生456起实验室感染。在这些实验室感染中有3例死亡。2名死于1951年利1958年的炭疽,一名死于1964年的病毒生脑炎实验。在生产和测试部门有48例实验室感染但无人死亡。

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到20世纪60年代末,美军发展的生物武器库包括许多致病细菌、毒素和真菌性作物致病剂。并对些战剂进行了武器化和储存,包括致死性的炭疽芽孢杆菌、肉毒毒素、士拉弗朗西斯菌;失能性的猪布氏杆菊、贝氏柯克斯休、葡萄球菌肠毒素、委内瑞拉马脑炎病毒等。

另外,在秘密活动中使用的生物战剂有由中央情报局研制的眼镜蛇毒素、蛤蚌毒素和其他毒素。

美国在此期间改进了生物战剂释放技术,利用气溶胶发生器和布洒器喷洒生物战剂气溶胶,大大增强了生物武器的破坏作用。美国曾声称,所有上述研制和使用的生物武器均在1972年销毁。

苏联也在极其秘密的条件下积极研制生物武器,其研究水平与美国相当。前苏联至少有7个生物武器研究中心,可以用常规武器和气溶胶发生器撒播生物战剂。

1979年在斯维德洛夫斯克发生一起炭疽芽孢气溶胶泄漏事故,造成下风向上千人感染,引起国际社会的关注。

在生物武器发展的这一阶段中,一个显著特点是拥有生物武器的国家在增多,且生物武器在地区局部战争中得到使用。

1984 年两伊战争中,伊拉克对伊朗使用了化学和生物武器,据联合国专家调查,首次证实伊拉克对伊朗使用了生物战剂(黄雨T-毒毒素)和化学战剂的攻击,有5000多名伊朗士兵受伤,病死率为15%。

1990 年海湾战争最终没有发生生物战,但交战双方都作了生物战的充分准备。伊拉克从20世纪70年代末开始研制生物武器,到1991年4月被美军“沙漠风暴行动”摧毁而被迫停止。在这十多年的期间,设在巴格达南部的地区的生物战机构曾研究过的生物战剂包括炭疽芽孢杆菊、肉毒毒索等。

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(两伊战争)

在这一阶段,人类对各种致病数生物的病原学致病机制和生物学特性的研究有了很大的进步,对这些病原微生物有了深刻的认识。正是这些研究方法、技术和研究成果,促进了生物武器研究的快速发展,不仅研究的生物战剂种类大大增多,而且对这些战剂的生物学特性尤其是这些战剂气溶胶生物学特性研究得很深入。

同时在生物战剂侦检,防护等领域也取得了很大的进步。如单克隆抗体、核酸探针和PCR技术等用于生物战剂的诊断,多种战剂疫苗的研制等。

另一方面,随着其他学科领域的发展,在生物战剂释放技术方面也有了较大的进步。如微生物冻干技术的发展,使生物战剂的储存、干粉气溶胶播撒攻击成为现实。飞行器和导弹技术的快速发展,生物武器的攻击方式也有多种方式:不仅可以用飞机撒播生物战剂,也可以用导弹进行生物战剂的攻击。

生物武器的发展和与其相关基础学科技术的进步密切相关。反之,从这些相关学科和技术的发展,也可以窥视出生物武器的发展进程。

美国生物武器的发展

50年里,美国有大量生物武器项目投人研发和部署,尤以1959—1969年和80年代为多。

在这些项目中,有许多由私营科学机构和大学承担,属于医学、生物学、气象学的基础性研究,为生物武器研发提供支持,表现出美国生物军备雄厚的社会基础。直接的生物武器研发项目是美国生物军备的主干,披露于世的十几个主要项目投资多、规模大、持续时间长,与超级大国整体军备水平相平衡。

主要项目如下:

      1950-1954年的“圣乔计划”,对城市目标进行炭疽杆菌攻击模拟,在美国3个城市进行了近百次飞机布徹炭疽激化物试验。

      1955- 1957 年的“白衣计划”,对2200名被试者进行野兔病、委内瑞拉马脑炎和皮肤型炭疽热人体感染试验。

      1955- 1958 年的“大面积概念”验证,散播荧光硫化锌镉微粒或硫化锌铬试验,验证由飞机或军舰散播一条不是精确对准目标而是影响整个地区的病菌线的实际效果。

      1956年的“X1002 项目”,大规模感染和处理鸡蛋,大规模迅速生产病毒剂。

      60年代的“112 项目”,包括代号为“大汤姆”、“荫蔽的丛林”、“黄叶”、“魔剑”、“红云”等在内的近200次大小试验;动用了多种型号的飞机和舰船;以气雾扩散为主,兼有蚊子传播方式,散播了炭疽杆菌、土拉杆菌、Q热立克次体、登革病毒、黄热病毒、B型葡萄状球菌肠毒索等多种生物激化物。

      60年代初的生物导弹计划,准备了6种型号的导弹以运载生物武器弹头,其中包括“潘兴”导弹、“狮子座”导弹和“中士”导弹。

      60年代初的“马歇尔计划”,即对古巴生物进攻计划,制定了可以使用的细菌组合,开发了一种特殊的细菌战剂一“鸡 尾酒”,由B型葡萄球菌肠毒素(简称SEB)、委内瑞拉马脑脊髓炎病毒和Q热立克次体组合而成,旨在使毒性长时间连续发挥作用。

      60年代的天花病毒项目,研究培养繁殖并使天花病毒更耐久生:存的方法,以及将干燥后的病毒制成粉末以利于撒播的方法。

      80年代的大肠杆菌基因改造项目,将一种危险的基因植人大肠杆菌,创造一种攻击人体细胞的超级细菌。

      1990年的“獾工程”,为50万前线美军部队提供可防御炭疽杆菌和肉毒杆菌的疫苗。

      90年代末中情局的“洞察(Clear Vision)” 项目,跟踪苏联生物武器发展足迹,复制苏联已开发生物武器,提高美国防御生物攻击的能力。

通过这些项目,美国生物军备在生物战剂、弹药、播撒方式诸方面均取得长足进展。生物军备有很多环节,有病原体科学发现和发明环节,病原体武器化技术环节和生产储备的工业化环节。

美国生物军备的特点是病原体武器化程度高、战剂生产规模大。与英、法、苏相比,美国的后继环节更强。

以庞大的战略空军为基础,美国在生物战剂列人空军弹药方面具有优势;以庞大的工业、特别是生物工业为基础,美国在建设大规模生产和储备设施方面有优势,如:气雾室、气雾发生设备、大容量发酵设备、超过300升的生物反应器、冻干设备、喷雾干燥设备、生物封闭设施等的拥有数量都首屈一指。

美国已经可以安全地进行大规模病原微生物的发酵并对细菌、病毒、立克次体以及它们的代谢产物(毒素)进行提纯、浓缩。此外,美国对液态和固态生物制剂的稳定性研究获得突破性进展,并研制、定型和列装了多种生物弹药。具备了大规模、长时间进行生物战的潜力。

战剂进展

      为了适应多种作战目的,如致死性目的和非致死性目的,需要I扩大生物战剂的种类。为了使对方难以防御,也需要研发新的、没有防疫方法的战剂种类。

与二战期间美国主要研究炭疽杆菌和肉毒杆菌以应急的情况相比,战后列入美国研究计划的病原体大为增加,仅帕特里克从事病毒研究期间,他和他的团队分辨出大约50种不同的病毒和立克次体属微生物可以用于生物战,差不多是可作为武器的细菌种类的3倍。

这是生物武器的一个可怕的进步。标志着生物战剂从细菌向毒素、病毒、立克次体等微生物的全方位扩展。      

从作战需要上看,美国扩大了对非致死性病原体的研究和对植物致病原的研究,以便降低生物武器使用门槛。此外,注重对那些适宜武器化的病原体的研究,制成在环境及气雾扩散条件下更稳定、使抗生素及传统疫苗和治疗方法失效的病原体。

如天花不仅毒性强,且可以耐久生存,干燥后的病毒制成粉末利于撒播,并为此开发出微型烟雾发生器或雾化器。无论非致死性战剂、攻击植物的战剂还是易于武器化的战剂,都体现了美国实用主义的思想。      

1969年美军建立“标准”(经典) 生物战剂,计有8种:黄热病毒、委内瑞拉马脑炎病毒、Q热立克次体、炭疽杆菌、土拉杆菌、猪布鲁氏菌、肉毒毒素和葡萄球菌肠毒素B。

1976年尼克松宣布放弃进攻性生物武器后,美国仍保留了少量的生物战剂,据美军1977年生物战剂应急计划透露,美军公布储存了上述8种标准化战剂。

美特殊作战处还为应急计划储存了炭疽杆菌(100 克)、土拉杆菌(20 克)、委内瑞拉马脑炎(20 克)、粗球孢子菌、猪布氏杆菌等共10种生物战剂样品,以及葡萄球菌肠毒素、A型肉毒毒素、麻痹性牡蛎毒、白环蛇毒、毒马钱硷、绿脓微胞囊毒素等6种毒素样品。 

弹药进展      

美国在第二次世界大战期间已经生产出炭疽炸弹,但被认为是拙劣的装置。由于没能有效解决爆炸时产生的压力热量,炭疽杆菌死亡率过高,影响了炸弹的效能。战后“美国人创造了炸弹束,在里面灌人了氟利昂制冷剂降低温度",估计这一问题已经得到较好的解决。

在“圣乔计划”的攻击试验中,每1枚集束炸弹释放出536个子炸弹。撞击地面后,每个子炸弹将释放出略多于1盎司的炭疽杆菌烟雾。      

除了炸弹,在生物导弹计划中,美国研制了6种型号的导弹以运载生物武器弹头,其中包括“潘兴”导弹、“狮子座” 导弹和“中士”导弹。“中士”导弹的有效载荷由720个小炸弹所组成,每一个小炸弹宽3英寸,含有7盎司病毒剂。在10英里的高空释放,在大气层的边缘时小炸弹在下落时散开,覆盖地域超过60平方英里。将毒剂喷洒在空中,一如良好的喷洒器。

散布进展

美国研究的生物战剂分散方式很多,利用航空炸弹或机载喷雾器产生气雾,一直置于美国生物战剂分散方式研究的最重要位置。美军对生物战剂气雾的重视和领先,是与美军对空中轰炸在战争中作用的重视和领先相一致的。“圣乔计划”、“大面积概念”、“112项目”都属于这类研究。

这类研究包括预测气雾在目标上空的散布,预测攻击效果和估计弹药经费等。通过在不同地形,如城市、海上、荒野的试验,得到气雾散播模式和严密论证的数学公式,用于预测各种生物战剂达到半数人群致命计量(LD50) 或其他标准所需量,研究各种分散方式,如炸弹分散、喷雾罐喷洒如何影响炭疽杆菌气雾造成的“伤亡产出”率。

还研究如何以干燥媒介取代浆液媒介以改进气雾。

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仅以“112项目”中的“大汤姆”海上试验为例,该试验包括两部分: 一部分是从附设在海军A-4型战斗机上的喷雾罐进行一系列液体炭疽激化物BG的喷撒,另一部分是从附设在空军F-105型战斗机上的喷雾罐进行干炭疽激化物BG的喷撒。这些试验旨在测试覆盖面,特别是气雾对从林的渗透能力,以便用于对“胡志明小道”一类目标的攻击。

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20世纪末美国研究将毒素或病毒装人微胶囊中,便于保存及释放等技术。

进入美国实验室研究的病原体很多,但进人气雾实验的并不多,主要有炭疽杆菌、土拉杆菌、Q热立克次体、登革病毒、黄热病毒、B型葡萄球菌肠毒素等。其中炭疽杆菌实验次数最多,获得的数据也最全。

据资料判断,当时美国炭疽杆菌气雾分散已经达到实战要求,无论用炸弹还是喷雾器形成气雾,都能够达到美军战略和战术需要的指标。

遗留问题可能在数据的验证。已完成的实验数据都是对露天的动物而非对人的实验数据,对人的感染效果只能留待战时检验。如试验得出8000枚炭疽炸弹将感染在露天的50%的人群。这一数据只是根据猴子的研究数据所做的推算,对人的感染一定会有出人。

此外,炭疽杆菌气雾的另一个没有解决的技术问题是气雾颗粒,对人而言,有效的气雾是直径1~7微米的颗粒,但当时炭疽炸弹形成的气雾成分中只有2%属于这一范围。其他进人野外气雾试验的病原体,可能都没有获得足够的试验数据,没有达到实战水平。w

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