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【軍事博評】William:一戰化學武器極簡史 可怕但效率低的攻擊?

 

最近警方使用催淚彈的問題引起普遍關注,示威者亦不斷質疑警方施放催淚彈武器,形同發動化學戰爭或對市區內人畜構成毒害。關於當中部分指控(例如過期催淚彈會否變成山埃及當中氰化物含量,或者催淚氣體的致命劑量等),其實在部分外文醫學論文、研究報告或各國軍警使用經驗中已發表過,只要耐心找一下就可以知道答案。

然而,小弟留意到一件文宣,將配戴防毒面具的警察與一戰時期的法軍士兵等同起來,並指控警察比士兵更虐待狗隻。然而,製作這個比較文宣的人,似乎不太清楚第一次世界大戰時的士兵,和今天世界各地的警察所面對的環境全然不同,當然似乎也不知道狗狗在第一次世界大戰的化學戰中也起了相當的作用。

 

據所知鐵筷子/菟葵的葉是最早被用來污染水源的化學武器,並於希臘第一次神聖戰爭中使用。這算是首個使用化學武器的歷史紀錄。不過這東西的毒效其實是令守城者全體肚瀉,無力再戰而已。(網絡圖片)

 

化學武器是一種很廣泛的名詞,凡是以化學物質進行直接攻擊(不理是致命還是非致命)手段的都可歸類為廣義化學武器,但狹義上能運用且直接毒害敵方人員的,都是採用將有毒物質氣化或氣溶膠化,利用空氣散播,亦即是我們所說的毒氣 / 毒劑攻擊。

化學武器的歷史很早,春秋時代秦晉戰爭期間曾有在敵軍營壘附近小河下毒的紀錄;希獵城邦同樣有使用有劇毒物質污染水源,或者使用硫磺煙霧煙燻其他城邦的紀錄;17世紀的三十年戰爭更有使用塗毒子彈的紀錄,法國與神聖羅馬帝國更為此簽訂不准使用有毒子彈的條約,是為人類史上首個限制化學武器使用的條約。此後煙燻也是使用化武的有效手段,但美國南北戰爭時期已開始有人提出使用氯氣砲彈及由氣球投下的毒氣炸彈。

 

由沙皇尼古拉二世呼籲並籌辦的第一次海牙會議,以規範戰爭行為為主要目的,清朝代表亦有參與及簽署協議,圖中兩名清裝打扮人士分別為駐德、駐俄大臣楊儒及駐俄使署參贊何彥昇。(網絡圖片)

 

1899年及1907年的海牙會議,歐洲列強簽訂了海牙公約,1899年的條約禁止的是已簽約的交戰國「使用來投放毒氣或有毒物質的發射彈體(即砲彈)」,而1907年的海牙會議更明言是「一切以毒性進行攻擊的武器」。不過不用七年,這條協議就因第一次大戰而無人理會了。

 

化學家弗里茨·哈伯(Fritz Haber,圖中以手指向鏡頭旁,並向軍官們介紹地上氯氣砲彈那位)以其化學知識及在德國化工界的地位,全力協助德軍建立強大化武力量,並以上尉身份於一戰期間出任德國戰爭部化學司的司長。作為德國化工之光,他曾拿得諾貝爾化學獎,可又曾成為協約國的戰犯。更諷刺的是,作為一個著名愛(德)國份子,基於猶太人身分,他後來仍受到剛上台的納粹黨迫害,被迫流落他鄉,最後客死英國。(網絡圖片)

 

在第一次世界大戰中使用化學武器,本非德國政府所願,總參謀部只是想透過一場快速攻勢令英法屈服而已。然而當斯里芬計劃的史無前例「左鈎拳」被瓦解,雙方都築起了強大的戰壕系統,戰爭變成無解的困局時,當時作為軍隊志願者的猶太裔德國化學家弗里茨·哈伯(Fritz Haber)向德國總參謀部負責與國內科學家聯繫的馬克斯·鮑爾上校(Max Bauer)建議使用氯氣作為突襲的武器,並指出毒氣的性質能有效針對戰壕戰的環境,例如容易沉降在戰壕裏等等,此舉被當時的總參謀長埃里希·馮·法金漢步兵上將所接納,並選定於比利時境內的伊珀爾突出部作為攻擊試點,此就是日後著名的第一次使用毒氣的戰役-第二次伊柏爾會戰。

圖片是國內某架運載氯氣的貨車不慎洩漏氯氣的情況。氯氣是一種重要化工原料,呈黃或啡黃色。由於現時防護設備足夠,加上致死劑量高得多,危險性相對稍低。早前有示威者在網上建議使用氯氣彈,幸運的是沒有成事。事實上警方現時的防護裝備已可有效減少傷害,但周圍的民居甚至沒有足夠防護措施的人就難講了……(網絡圖片)

 一戰中軍用毒氣的種類與使用

一戰時的毒氣種類不多,主要分為四類,即「縻爛性」、「血液性」、「窒息性」及「刺激性」,其中血液性毒氣並沒有使用;刺激性毒氣(即催淚彈)多用於戰壕或防御工事的隱閉處,其實也只是驅離防禦陣地中士兵的方法。當時使用較普遍的是氯氣、光氣、雙光氣、芥子氣、路易士氣(未趕及用在戰場)與T氣(一種早期催淚氣),基本上可分成兩大類:

呼吸性毒氣:

主要是指透過呼吸進入肺部,然後破壞肺組織功能或由肺部進入循環系統引發中毒效果的毒氣,包括氯氣、光氣及雙光氣。一戰時大部分應用的毒氣都是呼吸性毒氣,主要是透過有毒液體蒸發 / 以高溫令固體迅速氣化,或者透過爆炸以氣溶膠方式散播大氣之中,從而進入人類的呼吸系統。這種由呼吸引發的毒氣攻擊,中毒效果要較久才能出現,例如光氣或氯氣,都需要曝露在含有毒氣體中大約15分鐘,讓足夠毒氣進入循環系統並達到一定累積以後才有明顯中毒徵狀。

 

芥子氣中毒徵狀,輕則起濃泡及眼睛暫時失明,較嚴重的會導致皮膚大面積潰傷甚至毀容。芥子氣出現後由於戰場沖洗系統還未普及,很多士兵中毒後都有長期後遺症,包括毀容。(網絡圖片)

 

縻爛性毒氣:

準確一點是接觸性毒氣,一戰時只有芥子氣與路易氏氣(美國研發,可視為一種殺傷力較弱但更容易生產及使用的芥子氣)被研發出來。以芥子氣為例,其毒性不但強烈,且可經接觸皮膚而中毒(因為可以溶入皮膚與皮下脂肪),毒發時間也比之前的呼吸性毒氣短,一旦接觸皮膚即會引起嚴重膿泡,吸入肺部亦會引起肺氣泡潰爛及壞死,肺部會充滿膿液,嚴重者甚至會引起肺積液而死,就算是接觸眼部,亦會引起短暫或永久失明,希特拉參軍時就曾接觸到芥子氣而令眼睛暫時失明了好幾個月。由於毒性更高而致死劑量更少,且更難防護,算是實戰中首種成功的現代化學武器,而且造成的傷亡亦佔一戰化學武器死傷人數的一大半。

 

早期毒氣多以裝載有毒溶液的大桶形式釋放,右為德軍在戰線上布置施放桶所造成的大片毒霧;左為英軍的投射筒,作用就是把毒氣桶當砲彈投射到對面的德軍的戰線中。(網絡圖片)

 

運用方面,由於當時還未出現固態的化學戰劑,投射手段主要是依靠氣罐釋放、投射筒(Livens Projector,算是一種簡單迫擊砲)及砲彈,而且由於所需濃度較高,大部分都是以大規模砲擊或布置氣罐的形式進行投射;另外,毒氣攻擊也發展出混合戰劑,即在一次攻擊甚至一枚砲彈中混入不同的毒氣,在互補不足之餘,也能令防護手段複雜化,更難應付,當中比較著名的是德軍的黃、綠、白與藍十字戰劑。一戰後,混合戰劑幾乎成為標準毒氣運用戰術。

 

第二次伊柏爾會戰中,英軍一個「高地人」蘇格蘭步槍團的士兵,以原先防催淚氣面具外加大口罩的方式加強對氯氣的防護。(網絡圖片)

 

戰術效果 毒氣不如想像中厲害

毒氣由空氣散播,理論上的確是較有效的殺傷敵人手段,至少不用己方送死衝陣,而且可以清空整條戰線。然而就戰役紀錄而言,雙方發動的毒氣攻擊往往都是「傷敵足夠,戰勝極少」,往往沒有明顯的戰術效果,例如在德軍對法軍發動的第二次伊柏爾會戰中,10分鐘內投放了160噸氯氣戰劑,但法方只死了1000人左右(一噸只殺了6個人……),接近4000人受傷,和一場中小型攻勢中的傷亡人數差不多,而本次戰役最終亦只讓協約國軍後退了一下,並未造成戰術性失敗;往後1916年下半年開始毒氣攻擊愈加頻密,至1917年德軍首次投入芥子氣而達到頂峰,德國幾乎在每次戰役發動前都投入芥子氣砲擊,但總體來說並未達到預期的果效(芥子氣最初投入使用的一個月除外)。為何一戰時期的毒氣效果普遍不佳?

 

圖中連結了防毒面罩的小箱子,就是SBR (Small Box Respirators)過濾器。(網絡圖片)

1.  攻與防的升級

一戰時所用的毒氣,大部分都要暴露30分鐘左右(芥子氣在特定條件下是10分鐘)才有很大機會致命,亦即是說預警與準備的時間還算比較長,若對方早有預防手段,及時準備好防禦措施,那就可削弱毒氣所造成的傷亡。在遇上德軍首次毒氣攻擊後不久,協約國軍即已開始發展預警系統,例如製作試劑讓士兵熟習相關毒氣的氣味,讓士兵產生警覺性;及後協約國亦跟進研發相關的檢測試紙,以提供預警。另外當然還有各種的過濾面罩(可更換濾芯)、更大型的過瀘器如SBR (Small Box Respirators)及保護袍,這就不再一一敍述了。

由於戰時工業及研究均全力開動,新品種毒氣出現一段時間後就已有相應的裝備及對應方法,可參考下圖

為防護芥子氣,法軍(左)及英軍(右)迅速研發出一種浸過油的防化袍,以阻止芥子氣的滲透。這算是近代第一套防化服。不過這種服裝未及推廣全軍,德國與法國的辦法是研發一種滲有10%氯的軟膏,塗在必須露出的身體部分,配合已有的防毒設備,以防範濃度較低時的芥子氣

 

相對於日後出現毒劑,一戰時的毒氣在處理、防護與救援上並非沒方法可用,預警與救援也稍為簡單,且部分毒氣的發作時間也比較久,讓救援有比較充足的時間進行急救,所以毒氣的殺傷力變相大減,遭受毒氣攻擊的士兵都只是受傷居多,整體死亡率大約只有10至15%左右。

德軍的軍用犬,由於已帶上面罩,這兩隻似乎是用來在戰壕內運送彈藥及重要訊息用。(網絡圖片)

 

有趣的是,在攻與防的角力中,狗狗也「提供了」不算少的貢獻:在那個還未有完整保護動物意識的時代,狗狗往往會被用作毒劑的「試驗品」:而戰場上的軍用狗隻,不但用來巡邏放哨,在完整的保護下,仍然可在有毒氣的環境中進行傳遞重要通訊、救護甚至輕型運輸任務。

然而這些軍用狗隻在化學戰中還有更大的「作用」:雖然軍用犬沒有經過類似訓練,但狗隻的靈敏嗅覺及身體結構令牠們不但能比人類早就能察知毒氣攻擊,而且對於刺激性化學戰劑以至一戰時多種毒氣都有比人類高的忍受能力(甚至毒性更高的芥子氣也是),故有部分報告早已指出牠們可以提供早期毒氣預警,拯救主人及戰壕中其他士兵的生命。亦因為牠們作用奇高,大部分前線犬隻都獲發防毒面罩,當遇到毒氣攻擊時領犬兵也要立即為牠們戴上呢。

 

歐洲的天氣 / 盛行風結構主要是由南向北或西南吹向東北,對德軍施放毒氣的戰術其實起了先天不利的作用。(網絡圖片)

 

2. 毒氣戰術效果過於受投放環境限制

毒理學最講究的不是「定性分析」而是「定量分析」,不是指出什麼東西「最毒」,而是其中毒及致死劑量,亦即物質濃度要高到哪個地步才能讓人致死。以山埃為例,一公升血液中只有0.5毫克劑量以下,就未必會有中毒徵象(且人體也有自行處理少量毒素的機制);毒氣也能同樣理解,事實上,在開放環境施放的毒氣,要達到散布置死含量也是受很多環境因素所影響。

首先,毒氣戰術效果很受天氣所影響:溫度就是一個十分重要的因素,前述東線化武使用較少,除了是運動戰為主外,俄國比西歐普遍更寒冷的冬天也常令毒氣很快沉降,或者難以氣化/活躍化,而過高的氣溫也可能令部份有毒物質更快沉降,減少毒性;風向也是一個重要的問題,無風、過份大風或風向不對,都會嚴重影響毒劑濃度與殺傷效果,甚至反而傷及己方。

甚至連濕度也是重要因素,因為濕度也能對散播造成明顯影響,例如很高的濕度會影響化學劑霧化與擴散的效果、高濕度也可能令毒氣加速降解成其他物質,影響其毒性,例如氯氣遇到高濕度可能會加速化合成次氯酸(hypochlorous acid)與鹽酸(hydrochloric acid),若非吸入肺部後才化合而成,對士兵的損害就低得多了。

 

和坦克類似,德軍的風暴突擊兵部隊也是較有效滲入與破壞戰壕系統的攻擊手段。不過毒氣尤其芥子氣的使用,會令他們進攻上受到很大障礙,例如需加穿防護裝備、不能對受化武攻擊地區進行立即打擊等。(網絡圖片)

 3. 戰術使用局限 只能用於對固定據點的攻勢作戰:

毒氣施放的事前準備工作也能影響戰術效果:毒氣預備遠比預期繁複,早期毒器是裝罐子並在戰壕前線施放,不但要擺放很多,比較容易被發現,而且由於,更重要的是針對的對象:毒氣可以殺人或使人失能,但無法破壞武器,尤其是機關槍陣地。

加上散播毒氣也會阻礙己方進攻,只要對方及時穿著防化裝備,充滿毒氣的戰壕仍是難攻不下的防禦系統;後期即使改進了投射方式(例如使用炮彈空炸),並投入毒性更強烈的芥子氣,但芥子氣在環境殘留的時間亦遠比其他毒氣彈要高,結果發動攻擊後,還要等更長的時間才能進入戰區,只要對方還有補充兵源,防線還是能屹立不倒啊!

另方面,由於毒氣要事前經多番部署與計算,並要配合天氣才能發射,故基本不能用於防禦作戰,因為進攻的時間與地點選擇是在敵人手上,而不在自己手上。

相對而言,德軍由1915年至1918年初對俄國發動的毒氣戰就比較有效,有多達5萬6千名士兵因毒氣被殺,受傷人次約40萬人。然而,這可說是俄軍技術及工業生產能力不夠發達、防護裝備與可資反擊的化學武器生產不足的結果,而且相對於俄國180萬的陣亡士兵數與近500萬的受傷人數目比,百分比其實仍不高;事實上,俄軍的傷亡更多是來自其戰爭機器的訓練、裝備與護理不足所致;另一方面,由於大規模的運動戰較多,雙方除相持階段及第一輪攻擊階段時可以使用外,部隊包抄或機動時就比較難用得上毒氣。

在毒氣環境中進攻的德軍,當中的毒氣應為氯氣。(網絡圖片)

可以說,原本毒氣是要削弱堅強防線的防守人力,並以此作為戰術勝利的先決條件。可由於準備時間較長,且毒氣攻擊事實上也對己方進攻的步兵構成相當大的阻礙,最後毒氣攻擊也變成雙方消磨對方有生兵源的血肉磨坊,就和1916年德軍發動的幾場大戰役一樣,只是用來「讓法軍流血而亡」而已。總計整場一戰西線戰場,毒氣戰共造成50萬人次的傷亡,但只有30, 000是死亡-索姆河會戰第一天,英軍可就死了2萬人啦。可說,毒氣戰只能帶來士兵身心受創,但對戰局幫助十分輕微,就算是德軍大量投入芥子氣亦然。

神經毒劑並非針對呼吸系統,其主要殺傷性在於由各種途徑滲入人體,借透過破壞神經系統中乙醯膽鹼酯酶的活性,破壞神經系統的訊息傳遞與控制功能,最終令人心跳或呼吸停頓而死,其致命性更強,而且毒發時間更短。圖為英國防化人員在調查及處理受神經毒劑諾維喬克污染的地區。數年前英國接連發生由神經毒劑諾維喬克造成的死亡事件,俄羅斯情報組織一直被視為幕後黑手。(網絡圖片)

總結

第一次世界大戰的化武,以其大量化的工業生產、無差別殺傷士兵為特點,表現出總體戰爭中的殘酷。自一戰以後,戰劑的種類亦大增,而第一代神經毒氣(沙林等等)亦陸續出現,化武作為大殺傷力武器的特徵亦愈來愈明顯。不過,由於一戰時人員死傷的強烈陰影,而且化武的量產相對亦較易,有一定工業能力的國家都能生產,結果反而形成了最早版本的MAD(相互保證毀滅):大家都生怕對方進行大規模反擊或打擊人口目標,結果都不敢使用。

事實上,直到今日,化學武器頂多就見諸少數對平民目標的直接 / 間接打擊及恐怖襲擊(如抗戰期間日本對華化學戰、伊拉克鎮壓少數民族起義、美軍使用橙劑,以及敘利亞內戰各方的小規模使用),除此以外,兩國戰爭中的使用就只見諸兩伊戰爭中伊拉克對伊朗士兵的殺傷(基於宗教理由,伊朗精神領袖霍梅尼不贊同使用大殺傷力武器)。對於人類而言,這還算是不幸中的大幸也。

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William Lam
現實中只是個小職員的軍武 / 科普愛好者

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