1915—1916年，防毒面具和兜帽

德国M15式橡胶防毒面具

虽然英军的毒气反击非常糟糕，但1915年秋，德军为了防患于未然和更方便地发动毒气攻击，引进了一种先进的多功能防毒面具。这种防毒面具由伯恩哈德·德尔格博士（他的公司专门生产各类呼吸器具）利用一种轻型橡胶面罩开发而来。他在面罩的口鼻部位增添了一个金属桶，桶内可以容纳过滤材料。德尔格博士设计的这种新型防毒面具可以覆盖住口鼻和眼睛，材料采用的是威廉皇帝研究院汉斯·皮克（Hans Pick）博士研发的不透气棉布。防毒面具的目镜最初由防碎的赛璐珞制作，不久后改为防暴型赛璐珞。此外，面具上还有两个大皱褶，佩戴者可以从目镜内侧擦拭上面的污物和凝结的水雾。为确保气密性，目镜和过滤器这些附件都是用亚麻线缝合在面具上的，而且在所有的接缝处都刷上了漆。面具的两个鬓角处有两条柔韧的松紧带，可以将其牢牢固定在佩戴者头上。处于备战状态时，防毒面具由一根携行带挂在胸前。由于这种防毒面具需要对不同佩戴者的面部线条进行匹配，以形成有效密封，因此被称为“线条面罩”（Linienmaske）。

过滤材料由法本工业托拉斯的总裁卡尔·杜伊斯贝格、1915年诺贝尔化学奖获得者理查德·威尔斯泰特（Richared Willstatter）以及威廉皇帝研究院的两位助理联合研制。杜伊斯贝格将浸泡在氢氧化钾溶液中的硅藻土颗粒（Diatomnit，一种轻质多孔矿物）投入生产，这种材料可以有效抵御氯气。为了进一步阻止有机物和光气，他们还在过滤材料中加入了打成粉末的活性炭，它是良好的吸收剂。

哈伯教授建议奥尔公司生产一种过滤器（滤毒罐），而欧司朗公司生产的用于路灯的螺旋接头正好可以将过滤器固定在防毒面具上。这种“单层过滤器”（Einschichteneinsatz）上面通常标着“26/8”，很可能表明其是在8月份研发成功的。凭借这样一种可迅速拆卸的过滤器，德国人不仅能在滤材消耗殆尽的时候马上进行更换，还能根据新型毒气的种类立即更改滤材而不需要取消整个防毒面具的生产。但这种设计缺陷也很明显：佩戴者呼吸都要通过过滤器，这使得面罩内的二氧化碳浓度不断升高。专家们曾考虑采用呼气阀来解决这一问题，但由于在野战中使用程序太过复杂而作罢。

这种防毒面具被命名为“1915年式橡胶防毒面具”（尽管并非全用橡胶制作），又被称为“M15式防毒面具”，最初投入实战是在1915年9月，很可能是在佛兰德斯战场，不久后又在10月的香槟战役中继续投入使用。它通常被装入一个圆柱形的马口铁罐内，再放入一个帆布包中携带。此外，每名士兵还随身携带一个稍小的铁罐，里面装有2个备用的过滤器。

1915年12月或1916年1月，德军完成了新型防毒面具的换装。

法国衬垫防毒面具

与此同时，为应对德军的催泪毒气，法国研发了唐蓬P型防毒面具（Tampon polyvalente，即“多功能棉条”）。在过滤材料上，法国专家用蓖麻油和蓖麻油酸钠的混合物代替了硫代硫酸钠，可以同时抵御氯气、溴和催泪毒气。为了在口鼻部位形成严格密封，该防毒面具采用了一种嵌入薄钢片的衬垫，这种衬垫在护目镜上也是必不可少的。随着光气的威胁逐渐增大，法军从1915年8月中旬开始启用了第二种防毒面具。除了在衬垫上浸渍对氨基苯磺酸钠外，这种防毒面具与P型防毒面具并无区别，最终被命名为“P1型”。由于之后还增加了第三种浸渍了醋酸镍的衬垫，P1型防毒面具后被重新命名为“P2型”。10月下旬，防毒面具的过滤材料被简化，通过结合化学物质的方法衬垫被减少到两张。从1915年8月到1916年1月，法国共生产了450万具唐蓬P系列防毒面具。

1915年秋天，德军毒气部队第35工兵团重新回到西线战场，转冷的天气对发动云状毒气攻击十分有利，法军的唐蓬P2型防毒面具将面临最严峻的考验。从10月19日开始，德军对7.5英里外、兰斯（Reims）周围的协约国军战线发起了一系列毒气攻击。据德军相关人员回忆，当时他们一共布设了14000个气瓶，而且首次使用了光气，其中光气瓶和氯气瓶的比例是1∶4。10月20日，也就是德军发起毒气攻击的第二天，克林博士赶往前线进行调查，但当他沿交通壕走到著名的朋百尔防御工事（Fort de la Pompelle）正前方时，随着气体从钢瓶中喷出的呼啸声，德军突然发起了猛烈的炮击。由于情急之下没法使用气体采样设备，为了识别毒气的种类，克林只能故意吸入一些，但他只发现了氯气。克林博士亲身体会到在实战中调整唐蓬P2型防毒面具是多么艰难，而且它的防御效果也是差强人意。

毒气攻击共持续了半个小时，此后伴随着间隔发射的烟雾弹，德军步兵发起了突击。他们占领了一些由法军地方部队据守的战壕，后者在极度恐慌之下放弃了阵地；但当德军步兵发现这些战壕仍然充斥着毒气之后，也不得不选择撤退。在10月19日和20日的攻击中，法军的损失非常惨重：750人当场死亡；4200人被疏散，其中半数以上严重受伤。这么高的伤亡率似乎预示着毒气中含有光气，但克林没有发现相关证据。根据自己的亲身经历，克林及其他科学家甚至认为：防毒面具没有被一线官兵正确使用，如能妥善使用，他们几乎不会中毒。

10月27日，德军再次发动攻击，释放出巨量毒气，距离前线7.5英里远的平民都受到了影响。毒气云笼罩了天空，大地陷入一片黑暗，甚至在18.5英里外的沙隆（Châlons）都能闻到氯气的臭味。这次攻击的唯一目标就是要造成法军人员的伤亡，以便摧毁其士气，所以并没有德军步兵跟进。11月26日，在西北方向上的凡尔登（Verdun）地区，德军又一次以氯气云攻击法军，此战中，P2型防毒面具的缺陷再次显露无遗，且法军的反毒气训练也急需加强。由于德军在这次攻击中使用了氯甲酸甲酯（Palite）炮弹，P2型防毒面具对其完全无效，以致大量法军官兵中毒。

自10月遭受德军的毒气攻击以来，唐蓬P2型防毒面具始终不堪大用，法国军方遂下定决心尽快更换该防毒面具。唐蓬P2型防毒面具无法在高浓度或长时间的毒气云中保护佩戴者，因为这种防毒面具只在口鼻正前方的呼吸部位有衬垫，里面的化学物质很快就会被耗尽。这一事实促使克林急于研发一种能防御氯甲酸甲酯和其他催泪毒气的防毒面具，于是由巴黎药学高等师范学校毒理学教授保罗·勒博（Paul Lebeau）领导的一个团队，以及法国毒气防护委员会的主要成员进行了如下试验：他们戴好防毒面具暴露于各种毒气之中，直到自己感到无法承受为止。在整个10月份，他们共试验了3种新型防毒面具，还对其进行了更严格的测试，包括戴着它们跑动和说话。

出人意料的是，最终脱颖而出的设计是由防毒面具生产线装配工奥古斯特·唐比特（Auguste Tambute）中士提供的。他用一种圆锥形衬垫封闭了佩戴者的鼻子和嘴，其最大的优点是浸渍过化学药品的衬垫并不紧贴在嘴上，允许佩戴者说话。同唐蓬P2型一样，新型防毒面具也采用了独立的橡胶护目镜以及三张不同的浸渍衬垫；但可以对面部及下巴形成更好的密封，并留出加入更多衬垫的空间，以发挥更好的毒气中和效果。11月3日，勒博教授建议如此改进这种防毒面具：在头顶增加一条松紧带（可以越过头顶固定），并模仿唐蓬P系列防毒面具，依照佩戴者鼻子的形状嵌入薄金属条。首批2000具这种唐蓬T型（以唐比特命名）防毒面具于1915年11月17日被发放至第5军。

在调查11月26日德军毒气攻击的过程中，一名医学化学家查尔斯·弗兰丁（Charles Flandin）发现了一种比氯甲酸甲酯更令人不安的化学武器存在的证据。当天共有300枚毒气炮弹落在阿沃库尔（Avocourt）附近，但以往常见的中毒症状，例如眼睛和嗓子受刺激导致的发炎并未出现。摘掉防毒面具的士兵起初并没有明显的不良反应，然而很快，感到头晕目眩和胸部发紧的人越来越多。两三个小时后，他们的症状变得愈加严重：当天晚上共有5人死亡；75或80人被迫疏散转移，其中有6人在接下来的几天内死亡。根据缺乏催泪毒气中毒症状以及延迟发作这两条线索，弗兰丁认为德军使用的毒气为光气，而不是氯甲酸甲酯，事后对死者进行的解剖检查也证实了这个致死原因。遭受炮击的区域并没有留下什么挥之不去的气味，这并不令人感到意外，但在一枚残存的炮弹弹片上，弗兰丁确信他闻到了光气的味道。克林博士对此持怀疑态度，因为先前，并没有在用过的防毒面具、弹坑和受害者的体内器官中检测出光气的确切痕迹。

有越来越多的迹象表明，即使德军现在没有使用光气，在不远的将来也会将这种化学武器投放到战场上。作为对11月26日毒气攻击的回应，法国政府于12月18日委托工业界生产光气，而法军防毒面具对这种新型毒气的防御能力也需再次加强。唐蓬T型防毒面具最初只有一张衬垫，后来军方增加到两张，接着又增加到三张，不过因为技术发展，最后减少到两张。其中，有一张浸渍蓖麻油和蓖麻油酸钠，这不仅可以有效应对催泪毒气，还能阻止氯气侵入长达半个小时。此外，军方还对T型防毒面具本身进行了改进，使之更易装备，并增加了一层防水材料。改进后的防毒面具被称为“新型唐比特式防毒面具”，简称“MTN型”或“TN型”，从1916年1月开始投产。

到1916年2月，据估计共有350万具T型防毒面具和TN型防毒面具被送往前线。战争期间，TN型防毒面具的总产量达到了680万具，T型防毒面具也生产了100万具。随着德军使用毒气炮弹的次数越来越多，防毒面具的复杂性也在不断增加——开始使用单独的呼吸口和护目镜，而在唐蓬T型防毒面具中，有两种型号——TNH型和LTN型采用了一体式护目镜。

光气攻击与英国PH兜帽

历史上，第一次经过证实的光气攻击落在了英军头上。1915年10月末，德军组建起第二支毒气部队——第36工兵团，并开赴伊普尔前线。在德国毒气工兵们围绕霍格（Hooge）布设毒气瓶的时候，他们突然发现风向有误，于是不得不重新布置在伊普尔运河到维尔特杰（Wieltje）以南宽3英里的战线上。实际上，英军已经从一名俘虏口中探听到德军将要使用光气的消息。负责审讯这位德军下士的包括一名情报军官和莱斯利·巴利，巴利眼下正担任第2军的化学战顾问。一开始，这位俘虏拒绝透露任何有关毒气攻击的信息，英国人便把他铐上手铐，扔在卡塞尔（Cassel）市政厅的屋顶。天气十分寒冷，这位德军下士在屋顶冻了一整晚。终于在第二天清晨5点，他说出了攻击的时间和地点——这非常及时。

1915年12月19日上午5点15分，德军打开9300个毒气瓶，放出大约177吨氯气和光气（比例为4∶1）。在天未亮时发起攻击可以最大限度地达成突袭，而且地面温度较低，气体不易上升。毒气在英军阵地盘桓了半个小时。所有英军部队都及时发放了P兜帽，尽管有报告说一些兜帽在佩戴时已经损坏，但大部分官兵都能得到有效防护。6点15分，德军步兵紧跟在毒气云后发起了进攻，伴随而来的是毒气炮弹的猛烈轰炸。这些炮弹爆炸时声音很沉闷，也没有碎片四溅，以致一些人在未意识到发生什么的时候就已经中毒了。此外，英军也暴露出了在毒气防护训练上的不足：一名第6惠灵顿公爵步兵团的准下士在中毒后直接开枪自杀。毒气刚刚飘过阵地，第1国王什罗浦郡轻步兵团的士兵们就对着冲上来的德国人唱起歌并大声咒骂他们。德军派出20支巡逻队前去探查情况，但只有2支成功接近英军阵地。英军共有1069人中毒，其中120人死亡。尽管这个数据反映了光气的致命性，但英军的伤亡仍然比10月份法军的损失要低。

对此次毒气攻击，英国陆军卫生队的艾迪回忆道：“几乎在同一时刻，红色火箭从德军防线一齐射出……当时我正在司令部和上校喝茶。起初，我想泡茶的水或许被过分氯化了；稍过片刻，我就闻到了毒气味。”毒气云团——氯气和光气的混合物以高速向前飘移，比锣和电动喇叭报警系统的警报声还要快，打了英军一个措手不及，甚至有人在距离前沿阵地5英里的地方中毒。由于德军炮火打断了所有接通前线的电话线，恐怖笼罩了尚未破晓的隆冬之晨。艾迪到达第一条战壕时是下午3点左右，多数氯气中毒者已经死去，没死的伤员“脸色铁青，呼哧呼哧地喘着气”，口吐白沫。光气中毒者开始感到一天比一天虚弱。那些以为侥幸逃脱了毒气之害的人突然感受到，即使是最轻微的中毒反应也能令他们很不舒服。

“有30到40人去请病假。这些人必须要穿过一段大约200码长的崎岖不平的泥泞地段才能上路。他们竭尽全力，穿着沉重、汗湿的防护服，背上配备的全副器材，这些都使他们处于极为不利的情况之下。上路之后，他们精疲力竭，寸步难行。路上到处都是这样的人群，一直到第二天早晨7点他们才被全部收容完毕。那些仍在战壕中坚守岗位的人情况更加触目惊心，有一名士兵自我感觉良好，但他在填沙袋时，突然倒地死去。那晚还有两人也是这样猝死的。”此外，一名军官在救护车中突然死去，另一名则在准备去报告病情时突然倒地不起，第三名虽然在晚上8点半到医疗站报告了病情，但也毫无征兆地死在那里。“他说，他觉得不太舒服，但他看上去气色并不坏。我给了他一杯茶，他喝了下去。我们刚聊了一会儿，他突然在椅子上歪倒了。我给他输氧，但无济于事，1小时后他就死去了。”

巴利对德军使用的化学武器为光气非常肯定，一个简易测试是“烟草反应”：吸烟者会发现由于光气的存在，烟草会散发出一种古怪的味道。光气的毒性约为氯气的18倍。遭遇袭击时，尽管受害者会闻到一股类似干草发霉的气味，但在较低浓度（同样致命）时光气很难被察觉到，而且它被吸入后，不会像氯气那样造成人体痉挛。光气中毒还会延迟发作，受害者可能在死前几小时内都没有表现出明显症状。光气的出现大大加剧了人们对毒气的恐惧。吸入了致死量光气的受害者起初只不过觉得眼睛和喉咙处有一种很快就消失的、温和的刺激感，两天后中毒者可能还有一种舒适轻快感；但在这期间，中毒者肺中充满了液状物，身体很快就垮下来，即使是最轻微的动作，如在床上翻个身，也能使人的呼吸频率猛增到每分钟80次，脉搏猛增到每分钟120次，然后进入“窒息期”。官方报告描述说：“由于濒临死亡的中毒者失去自控力，带着血丝的、水一样稀的液状物从病人的嘴里大口大口地流出来。病人死后，这种液状物产生的泡沫可能会干燥，从而在死者嘴边凝成白色的粉末。”据说，受害者每小时咳出的淡黄液体达4品脱之多，有病人咳了48小时后才死。

尽管英军的防毒兜帽有很多局限性，但为了应急，英军还是按以往的方式在织物中加入了新的化学物质，结果衍生出了很多新问题：P兜帽会散发出十分浓烈的化学药品的气味，尤其在接触氯气的时候；戴上P兜帽后能见度很低，而且它的防毒功能还容易因降雨而失效；苯酚盐具有腐蚀性，会在额头和颈部引发严重的水疱，尤其在雨后，或因天气炎热、兜帽不透气导致佩戴者大量出汗时。最重要的是，P兜帽只能防护浓度低于万分之一的光气，一旦德军将光气提到更高的浓度，这种防毒兜帽就会失效。

1915年9月中旬，一份来自俄罗斯的报告称乌洛托品（六亚甲基四胺）是一种可以有效吸收光气的物质。然而，米尔班克的专家们没办法将这种物质与P兜帽结合起来。直到10月底，前雷丁大学农业化学教授塞缪尔·奥尔德（Samuel Auld）上尉才利用阿布维尔（Abbeville，法国城市，位于英军战线后方）的设备和乌洛托品重新浸渍了P兜帽。从1916年1月20日开始，英军所有的防毒兜帽都浸渍了苯酚盐和乌洛托品混合溶液，并被重新命名为“PH兜帽”。到1916年7月，几乎全体英军都装备了这种兜帽。

PH兜帽的一种改型被称为“苯酚盐乌洛托品护目镜兜帽”，简称为“PHG兜帽”，这种兜帽为了抵御催泪毒气，特别安装了一副海绵橡胶护目镜，由松紧带固定在佩戴者头部。PHG兜帽从1916年1月13日开始装备英军炮兵，以保护其免受催泪毒气炮弹的困扰。最初，每门大炮配备24具PHG兜帽。

英国大型盒式防毒面具

如上所述，PH兜帽的浸渍布只能阻挡少量毒气，如果德军提高光气的浓度，这种兜帽就会失去作用。而且有充分的线索表明德军会继续使用新型毒气发起攻击，到时候PH兜帽是招架不住的。1915年8月初，英国牛津大学的化学讲师伯特伦·兰伯特（Bertram Lambert）发现用石灰和高锰酸钠颗粒可以有效抵御一系列毒气。他提出了自己的想法：把过滤颗粒分层装在一个盒子里。这种设计为米尔班克的专家们所接受。德军研发的M15式防毒面具也是基于同样的思路，使用木炭作为毒气吸收剂的，但这个设计对英国来说很难实现，因为英国国产的木炭质量无法达到要求。在英国，只有用来给糖脱色的骨炭数量较为充足，但它吸附毒气的效果没有德国的木炭那么有效。

兰伯特协同米尔班克的爱德华·哈里森（Edward Harrison）和约翰·萨德（John Sadd）想出了一种大量生产过滤颗粒的方法。哈里森是一名经验丰富的化学家，是设计新型有效防毒面具的关键人物，因此这种防毒面具也被称为“兰伯特式”或“哈里森之塔”。实际上，这种防毒面具的原型使用了英国陆军的水壶作为“盒子”（即过滤器），内部的过滤材料则分为三层：一层是石灰和高锰酸盐颗粒；一层是在硫酸钠溶液中浸泡过的浮石碎片；最后一层是骨炭碎片。这个“盒子”可以被装入一个背包内，再由士兵背在肩上，并通过一根波纹橡胶管与佩戴者的口鼻部相连。萨德为防毒面具设计了金属咬口，固定在佩戴者的牙齿上，其底部则连接着一个橡胶呼气阀。面罩以松紧带固定在佩戴者头部，它由多层布料制作，这些布料都曾浸泡在由哈里森研制的锌-乌洛托品溶液中；而在面罩内部，则配有一个鼻夹以防止佩戴者用鼻子呼气。此外，这种防毒面具还搭配了一副独立的海绵橡胶护目镜。

最终，这种“兰伯特式”防毒面具的官方名称被定为“大型盒式防毒面具”，也被称为“塔式防毒面具”。这是一套复杂的装备，军方将这种防毒面具的制造交给了诺丁汉博姿公司（Boots of Nottingham）。不久后，人们在实战中发现，这种防毒面具对步兵来说太笨重了！最早发现这一问题的是特别工兵连，他们在1915—1916年冬天就装备了大型盒式防毒面具。1916年2月中旬，共有7500具大型盒式防毒面具被派发至西线英国远征军下辖的3个军，主要装备机枪手和炮兵部队。截至1916年6月，英国共计发放了20万具该型防毒面具。

当时，英军的主力防毒面具仍是织物兜帽，这在科学家中间引发了失望情绪。大型盒式防毒面具的装备数量非常有限，这促使他们建议当局必须立即扩大其装备范围。值得一提的是，英国毒气防御研究的三个关键性突破均诞生于米尔班克的皇家陆军医学院，除了之后于1918年发现的最后一个突破外，另两个已经发现的是：大型盒式防毒面具的发明；P兜帽测试错误的发现——很可能导致1915年末皇家陆军医学院的负责人勒林（Lelean）遭到辞退。