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CS催淚性毒氣

CS催淚性毒氣（英語：CS gas）是化學武器的一種，學名為鄰-氯代苯亞甲基丙二腈（2-chlorobenzalmalononitrile），化學分子式為C10H5ClN2。是世界各國警方廣泛使用的一種非致命性催淚氣體。2-氯代苯亞甲基丙二腈本身在常溫下為固體，一般噴射使用的毒氣是該物質和揮發性溶劑混合而成的氣溶膠。人類暴露於CS催淚氣中時，會受到呼吸道燒灼感的影響，導致流淚、呼吸困難、流鼻涕、咳嗽、迷惑，造成其失去對抗能力。

CS催淚性毒氣
IUPAC名
[(2-Chlorophenyl)methylidene]propanedinitrile
別名
  • 2-(2-Chlorobenzylidene)malononitrile
  • 2-Chlorobenzalmalononitrile
  • o-Chlorobenzylidene malononitrile
  • OCBM
  • Tear gas
  • 催淚煙
識別
CAS號 2698-41-1  checkY
PubChem 17604
ChemSpider 16644
SMILES
 
  • Clc1ccccc1\C=C(/C#N)C#N
InChI
 
  • 1/C10H5ClN2/c11-10-4-2-1-3-9(10)5-8(6-12)7-13/h1-5H
InChIKey JJNZXLAFIPKXIG-UHFFFAOYAA
UN編號 2810, 3276, 2811
RTECS OO3675000
IUPHAR配體 4158
性質
化學式 C10H5ClN2[1]
摩爾質量 188.6 g/mol[2] g·mol⁻¹
外觀 白色粉末晶體
燃燒煙霧無色
氣味 Pepper-like[3]
密度 1.04 g/cm3
熔點 93 °C（366 K）
沸點 310 °C（583 K）
溶解性（水） Insoluble
蒸氣壓 3.4×10−5 mmHg at 20 °C
危險性
GHS危險性符號
《全球化學品統一分類和標籤制度》（簡稱「GHS」）中腐蝕性物質的標籤圖案《全球化學品統一分類和標籤制度》（簡稱「GHS」）中有毒物質的標籤圖案《全球化學品統一分類和標籤制度》（簡稱「GHS」）中有害物質的標籤圖案《全球化學品統一分類和標籤制度》（簡稱「GHS」）中對人體有害物質的標籤圖案《全球化學品統一分類和標籤制度》（簡稱「GHS」）中對環境有害物質的標籤圖案
GHS提示詞 Danger
H-術語 H302, H314, H318, H330, H335, H372, H400, H410
P-術語 P260, P261, P264, P270, P271, P273, P280, P284, P301+312, P301+330+331, P303+361+353, P304+340, P305+351+338, P310
NFPA 704
1
2
0
 
PEL TWA 0.05 ppm (0.4 mg/m3)[3]
致死量或濃度：
LCLo（最低）
  • 1806 mg/m3 (rat, 45 min)
  • 2753 mg/m3 (mouse, 20 min)
  • 1802 mg/m3 (rabbit, 10 min)
  • 2326 mg/m3 (guinea pig, 10 min)[4]
相關物質
相關化學品 SDBS

5-chloro-2-quinolinecarbonitrile
6-chloro-2-quinolinecarbonitrile
7-chloro-2-quinolinecarbonitrile

若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

CS最早由兩位美國人本·科森和羅傑·斯托頓合成於1928年在明德大學合成；CS一名正是來源於這兩位的姓氏首字母。[5][6][7]在二十世紀50和60年代，CS氣在英國威爾特郡的Porton Down（英語：Porton Down）成為秘密武器研發試驗的對象。實驗首先在動物身上進行，後來轉到英國陸軍人員身上試驗。CS氣對於動物的效果較差，和其「淚腺退化、毛皮覆蓋」有關。[8]

合成

 
CS的合成方程式

CS一般通過克腦文蓋爾縮合反應反應製備：

ClC6H4CHO + H2C(CN)2 → ClC6H4CHC(CN)2 + H2O

反應會使用哌啶或吡啶之類的弱鹼催化。CS兩人的合成方法一直沿用至今。[9]較新、可能更高效的催化方式有使用其他鹼、不用溶劑、施以微波刺激等。[10]

CS兩人把這個物質的生理特性描述為：「這裏有些二腈有刺激打噴嚏和催淚的作用。濕的時候無害，但乾了就是災難。」[9]

氣化

用熱分散法可造成毒煙，也可用爆炸法或撒粉器造成微粉使地面和空氣染毒。能刺激眼睛、呼吸道和皮膚，有強烈噴嚏和催淚作用。

理化特性

純品呈白色片狀晶體，沸點310～315℃。熔點93～95℃，揮發度很小。CS有胡椒味，難溶於水，微溶於醇，易溶於苯、氯仿、丙酮等有機溶劑，不易水解，加熱或加鹼則可加速水解。

它雖然能被高錳酸鉀、次氯酸鹽如氯漂白水等氧化劑氧化，但化學反應將相當劇烈，進而生成更具有毒性之化合物產生。[11]

高溫分解與熱聚合下可能衍生的毒性

在一般使用的受熱環境下，CS可以被熱分解成至少含有一氧化氮、鹽酸及山埃(Cyanide)的混合性毒氣[12]。但催淚彈遇有明火環境（因不同燃燒物質有着不同火焰溫度，通常高達上千度，例如使用鎂粉或鋁粉做為發熱材料的催淚彈，均溫可達攝氏2000度），而在高溫環境下，CS及其熱分解產物，會持續進行初級的熱分解，分解後的初級產物，亦會再進行次級反應(secondary reaction)的熱分解與熱聚合反應，有流言說隨高溫時間持續,形成更多不同種類的多氯有機化合物，如二噁英等類二噁英物質，但如香港中文大學陳竟明教授所言，目前沒有任何實驗證據表明有致病劑量的二噁英生成[13]。英國皇家化學會院士曹宏威「估計是很低很低量，所以連測都測不到」[14]。 在一般催淚彈爆炸產生的高溫環境下，CS傾向於熱分解。分解的有毒產物中，有些在大氣環境下極不穩定，無法長期留存，例如一氧化氮會迅速與空氣中的氧氣反應,形成具有強烈刺激性與腐蝕性的二氧化氮。（一般情況而言，二氧化氮的主要來源，是燃燒化石燃料的內燃機排放，CS受熱分解，因為一顆催淚彈的燃燒時間，遠遠沒有汽車內燃機工作時間長，所以非連續長時間使用催淚彈的情況下,一顆催淚彈所產生的二氧化氮，對大氣環境的影響，沒有使用汽油或者柴油的汽車大[15]。）

熱聚合反應則生成更大碳數的類二噁英物質，如碳數12的2,3,7,8-四氯雙苯環二噁英或多氯聯苯，雖然在初級反應下，已熱分解成碳數較低的有機化合前驅物，但是前驅物在高溫條件下，需要由催化劑（常見如銅或其他過渡金屬）的幫助，才可以更快速地聚合生成更多碳環的分子。中國製的催淚彈，在大氣環境下爆炸時，燃燒溫度高，過程伴隨鎂粉與鋁粉等純度不高的金屬粉末，鎂鋁在高溫下迅速氧化，沒有過渡金屬存在，產生的二噁英類物質「估計是很低很低量，所以連測都測不到」。亦有研究指出，CS催淚彈會熱分解成氯苯 [16]，而氯苯在200-550攝氏度具有氧化鋁為基底的鉑催化的環境下，可以形成類二噁英等物質 [17]。但是催淚彈裏面根本就沒有鉑，產生的二噁英類物質「估計是很低很低量，所以連測都測不到」。有學者認為，短時間內持續且大量使用催淚彈，將造成公共衛生與環境危機。[18]

研究發現，CS於攝氏650度高溫下，會形成碳數18的2,5-二氯-1,1':2',1-三聯苯（1,1':2',1''-Terphenyl, 2,5-dichloro-）的有機化合物[19]，屬於多氯三聯苯一類的毒性物質。

香港媒體立場新聞的前線記者陳裕匡連續5個月反覆接觸催淚氣體後，由中醫師診斷身體上出現氯痤瘡[20]，而引起公眾向警方諮詢，香港警方先是否認催淚彈會釋放類二噁英物質後，卻又於隔日2019年11月15日的例行記者會上，承認催淚彈可能會釋出二噁英[21]。注意到氯痤瘡不一定是由二噁英引起，也可以由氯、氯酚和多氯聯苯等導致。同時幾千名警察、示威者和記者在5個月的香港示威前線，就陳裕匡一個人不幸中招。所以陳裕匡的氯痤瘡是不是由催淚彈釋放的類二噁英物質引發，目前沒有定論。類二噁英物質通常由焚化爐燃燒有機含氯廢棄物產生[22]，在抗議示威中，二噁英等致癌物亦可能由焚燒含氯有機廢棄物產生[23]。惟有學者反駁稱，須數百度攝氏高溫燃燒和夾雜金屬才會釋放二噁英，單純燃燒路障而釋放二噁英的機會極低[18]。亦有壓力團體成員接受時事節目《經緯線》採訪時表示，警方舉例稱示威者燃燒大型水馬的塑膠成份可產生二噁英的說法並不實屬，因該種路障實際由高密度聚乙烯（HDPE，二號塑膠♴）製成，而非含有氯的聚氯乙烯（PVC，三號塑膠♵）。[24]

毒理作用

氣溶膠對人眼的刺激閾值為0.0025mg/m3，最低刺激濃度為0.1～1.0mg/m3。皮膚接觸有灼燒感，疼痛感，嚴重時出現水泡、潰瘍。野戰條件下，一般不會造成致死性傷害。氣溶膠狀態的CS對眼睛和上呼吸道具有強烈的刺激作用，中毒後會出現灼痛、大量流淚流鼻涕等症狀，脫離接觸5～15分鐘後症狀就會消失,但皮膚接觸的地方會產生刺痛、紅斑，其作用仍可保持數小時之久。

毒理試驗證明後接觸到CS死亡的動物顯示杯狀細胞數量的增加，呼吸道及結膜（眼睛粘膜，眼瞼和覆蓋眼球的一部分），呼吸道和消化道壞死（細胞死亡），肺水腫（肺部充滿液體），並腎上腺出血。 [25]

使用方法

 
在2013年土耳其反政府抗議運動中收集到的各類CS氣體彈殼。

CS這種刺激劑在西方國家，不但已經成為軍警鎮暴、維持治安的有力武器，而且也成為平民防身用的物品。和胡椒噴霧一樣，CS噴射劑是一些國家的執法人等標準警用裝備之一。CS不但被裝進手榴彈、槍彈和手提噴灑器之中，而且還被裝入車載的化學噴霧器之中以便機動進行鎮暴任務。CS也被裝入形態各異的容器中，如香水瓶的噴灑器之中，以便婦女等使用者自衛時使用。

使用情況

 
在越南戰爭中，美軍曾向糾支地道內施放CS毒氣，企圖逼使匿藏於地道的越共士兵投降

此處的CS是美軍代號的音譯，源於其發明人Ben Corson和Roger Stoughton名字的聯合,二人於1928年第一次報導了CS的合成，1956年英國防化建設實驗室（Chemical Defense Experimental Establishmen）將之發展為控暴刺激劑。1960年，美國軍方通過以CS作為制式裝備的決議，多用於鎮壓暴動。[25]

CS的首次使用是英國在塞浦路斯鎮壓大規模騷亂，曾被美軍大量使用于越戰戰場中，而現代多廣泛用於軍隊和警察的鎮暴行動、核生化訓練、以及驅散示威人群。

香港警方於2019年之反修例運動中，使用近萬枚催淚彈對付倒塞道路的示威者及參與非法集結的人士。[26]。

防護及處理

對CS的防護，不但要用防毒面具進行臉部及眼和呼吸道的防護，而且有時還需穿防護衣及靴套、手套等，對皮膚進行防護，中毒者可用2%碳酸氫鈉水溶液或清水沖洗眼、鼻和皮膚。

去污

室內環境

對於受到CS飛濺污染的環境，由於CS屬酸性物質，絕不可以使用氯漂白水清潔，因CS與氯漂白水兩者化學作用下，將產生比CS毒性更大的化合物。[11]有學者進一步說明，必須以1：1等體積之水與乙醇或異丙醇之溶液，加入5%(重量)的氫氧化鈉(NaOH)或氫氧化鉀(KOH)，等待至少20分鐘使CS及其殘餘物進行鹼性水解(alkaline hydrolysis)反應，待形成可溶於醇類水溶液之反應產物後，再以大量清水稀釋沖洗[27]

皮膚及衣物

皮膚接觸到催淚煙後亦應用大量清水和肥皂徹底清洗，而眼睛若有不適可用大量的清水或生理鹽水沖洗。[28]對於受污染的衣物，若身穿衣物曾處於施放催淚彈現場，因殘留物短時間難以清水洗淨，建議應即時更換及棄置。[28][29]如須清洗身穿衣物，應與其他衣物分開以冷水清洗，否則反而會污染其他衣物。[30]

參考資料

  1. ^ Williams KE. Detailed Facts About Tear Agent O-Chlorobenzylidene Malononitrile (CS)] (PDF). U.S. Army Center for Health Promotion and Preventive Medicine. [2019-09-16]. （原始內容 (PDF)存檔於2007-09-26）. 
  2. ^ Heinrich U. Possible lethal effects of CS tear gas on Branch Davidians during the FBI raid on the Mount Carmel compound near Waco, Texas (PDF). September 2000 [23 September 2007]. （原始內容存檔 (PDF)於2014-12-25）. 
  3. ^ 3.0 3.1 NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards. #0122. NIOSH. 
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