注册 登录  
 加关注
   显示下一条  |  关闭
温馨提示!由于新浪微博认证机制调整,您的新浪微博帐号绑定已过期,请重新绑定!立即重新绑定新浪微博》  |  关闭

u.s.navy的网易博客

莫斯科不相信眼泪

 
 
 

日志

 
 
 
 

有毒化学物质的探测与识别  

2008-01-30 11:10:11|  分类: 装备科技G |  标签: |举报 |字号 订阅

  下载LOFTER 我的照片书  |

  化学探测装备可以探测、识别有害化学物质并确定其污染范围,是紧急响应人员侦检有毒化学物的基础技术手段。灵敏、高效的化学探测装备可以让使用者立即识别化学威胁,从而在尽可能短的时间内采取防护措施(如穿戴好防护服)以减少伤亡。随着国际反恐斗争形势的日益严峻,发展先进的化学探测技术、研制高技术化学探测装备越来越受到各国的重视。
  
  早期的有毒化学物探测装备
  
  化学武器在第一次世界大战期间得到广泛使用。据统计,各参战国大约共生产毒剂13.6万吨、使用毒剂11.3万吨,造成130万人中毒。为了防御化学武器袭击,各国采取了相应的防护措施,化学探测装备也应运而生。除了依靠人员和动物的感官来感知具有特定气味或烟雾的氯气、芥子气、光气等毒剂外,人们还根据经典的化学反应.研制出一些简易的探测装置.如有的国家利用氯气和氨气在铜丝网基上发生化学反应产生绿色火焰的方法鉴别氯气;法国利用风箱、几个盛有药剂的玻璃圆筒以及浸渍了化学试剂的棉球和纸片,设计出一种侦检氯气、光气和芥子气的简易侦毒器材。
  美军研制的侦检器材在原理上与法军相似,选用了硒酸等与芥子气接触后反应变色的试剂,并制成了侦毒漆。为及时发现毒气并发出警报,美军成立了搜索机构,如毒气警戒步哨、情报服务分队等:亦利用气象站,在用无线电报传送天气情况的同时,用电话传送与毒气有关的报告。美军还采用多种发声器材(如笛子、号角、撞钟等)、发光器材(如火把等),向处于下风方向的友军发出毒气报警信号,共生产各类毒剂报警器3万多具。
  第二次世界大战中,随着高毒性化学武器的出现,靠人和动物来感知毒剂的方法已无法满足防护的需要,各参战国研发出制式的侦察器材。如德国研制了可以检测出芥子气的侦毒器;苏联研制了侦毒化验车美军采用化学比色原理,研制并装备了侦毒器、侦毒粉笔、侦毒油漆等侦检器材,对各种常见的毒剂蒸气和液滴进行指示和鉴别。美军在30年代后期装备了M4型硫芥气和氮芥气侦检包,40年代装备了M9型侦毒包。
  20世纪50年代后期,随着无色、无嗅、毒性剧烈的神经性毒剂的出现,原有的侦检、化验器材已不能满足防护需要,开始出现利用化学反应和光电比色原理制成的毒剂报警器。由于这种报警器依赖化学试剂故称“湿法”报警器。60年代,美军的报警器随着科技的迅速发展而改进,出现了采用物理化学方法、能报知各种毒剂的M8系列报警器。70年代后期,美军装备了M256侦检包,它利用包胶溶液和浸渍纸代替侦毒管,既简化了操作程序又减轻了重量。
  这以后基于物理原理的毒剂报警器由于受环境影响较小、响应速度快、后勤负担小,成为化学探测装备的发展热点:而点源式报警器难以满足部队防护要求,所以遥测报警器得到大力发展。英国研制的“化学战剂监测器”(CAM)用微处理机处理离子束数据,可自动确定毒剂的性质和浓度。美国于80年代中期率先开始前视红外化学探测技术的可行性研究,1992年将基于前视红外热成像原理的目标搜索和夜视设备用于化学侦检,为毒剂的远距离侦检开辟了新的途径。美军装备的M21型被动红外遥感毒剂报警器可侦检4.8千米范围内的神经性和糜烂性毒剂蒸气,也可安装在“狐”式核生化侦察车上,与M42型毒剂遥感报警器匹配使用。
  随着化学武器应用于战场的可能性的日益下降,并且囿于国际压力,已经不再有哪个国家明确实施化学战计划,但不排除仍有国家或非国家行为体继续暗中研制《禁止化学武器公约》以外的新型化学战剂。库存的化学武器将按照禁止化学武器公约的要求销毁,然而受到政治、经济、技术等因素的制约,美、俄的化学武器难以在近期内销毁完毕。日本遗弃在华的化学武器的销毁进度缓慢,还不时伤害中国民众、破坏生态环境。第二次世界大战后倾倒在波罗的海等海洋中的老旧化学武器,也引起了有识之士的忧虑。除了上述化学武器的威胁外,近年来,化工设施爆炸、有毒化学品泄漏、毒气恐怖袭击等非传统安全领域的化学侵害,已成为对民众安全的重要威胁。化学武器、化工事故、化学恐怖的综合存在,对化学探测装备提出了新的要求。
  
  主要的有毒化学物探测技术
  
  近年来,新技术、新材料在核生化防护装备中得到广泛运用,推动了有毒化学物探测装备技术的发展。
  化学比色法探测技术
  化学比色法(Colorimetry)探测技术相对比较简单,也较早地应用在化学探测装备中。比色管通常由吸附基质材料、检测纸、纸带、玻璃管制成,玻璃管内装有反应试剂。使用时打破玻璃管的一端,然后用手动气泵抽取样品使之从玻璃管中的反应试剂中通过。如果存在化学毒剂,它与试剂发生的化学反应必将在管内引起颜色变化。这是一种简便、廉价的检测方法,深受民事响应分队的欢迎。然而,化学比色技术也有其不足:对于特定的化学品要使用相应的化学比色管,在实际应用时需要大约160支装有不同反应试剂的玻璃管;对操作人员的要求也较高,他们必须要知道恐怖分子在特定的环境中会释放何种毒剂。为了简化操作程序、便于应用,德尔格公司在比色管中加入芯片。芯片中集成了可以分析变色反应的光学系统、气流控制装置、抽气泵和10个毛细管,每个毛细管可以探测一种化学战剂。只要植入恰当的芯片,就可以在20秒内探测出10种化学战剂。
  采用类似技术的还有检测纸。这种检测纸上含有一种结晶状的无色染料,当溶解于化学毒剂中时就会改变颜色。如美国装备的M8毒剂检测纸外观上是一本4×2.5英寸(约10×6.4厘米)的“小册子”,内有25片探测纸。检测纸与毒剂液滴反应后出现特定颜色,通过与样本的比对,可方便地探测出沙林、梭曼、塔崩、维埃克斯、芥子气等毒剂。M9毒剂检测纸则长33英尺(10米)、宽5.1厘米,制成成卷的“方便贴”胶带。它可侦检到神经性毒剂和糜烂性毒剂,与毒剂液滴反应时显示出特定颜色,但不能区分毒剂的种类。
  
  离子迁移谱探测技术
  
  离子迁移谱(Ion MobilitySpectroscopy)探测技术被广泛用于手持式探测装备,可发现装备、地面、人员身体上的化学毒剂。离子迁移谱探测器用空气泵对环境采样,气态样品被吸入反应室,然后被镍-63或镅-241放射源电离,再通过分子-离子反应使毒剂分子成为离子形态,经分离后被收集、放大和处理,达到探测和报警之目的。离子迁移谱探测器能侦测神经性毒剂和糜烂性毒剂,对前者的灵敏度为0.03毫克/米3、响应时间30秒,对后者的灵敏度为0.1毫克/米3,响应时间60秒。

  离子迁移谱技术已广泛应用于化学探测装备,如M90系列化学探测器、“改进型化学战剂监测器”(ICAM)等。M90探测器是芬兰制造的便携式化学探测器.探测神经性毒剂的灵敏度为0.02毫克/米3响应时间10秒,探测糜烂性毒剂芥子气的灵敏度为0.2毫克/米3、响应时间10秒,探测糜烂性毒剂路易氏剂的灵敏度为0.8毫克/米3、响应时间60秒。ICAM为手持式化学探测装备,在海湾战争中已得到广泛应用。它可用于探测神经性毒剂和糜烂性毒剂.但在有浓烟的密闭空间会出现误报警。APD2000探测器由史密斯探测器公司生产,主要用于环境检测以识别特定的化学毒剂和有毒化合物.可用于探测液态或粉末状神经性毒剂、糜烂性毒剂和有毒化合物。Abre4000同样由史密斯探测器公司生产,通过少量样品甚至气味就可以探测到化学战剂、可卡因、海洛因的存在。
  
  红外光谱探测技术
  
  不同结构的化合物分子在吸收红外光时,分子转动和原子振动时所需的能量不同。红外光谱(Infrared RadiationSpectroscopy)化学探测器就是利用这种原理制造的,远距离探测器能够检测到5千米范围内的化学毒剂。红外光谱探测分为主动探测和被动探测两类。主动式红外探测也称差分吸收激光技术,通常用脉冲激光束作光源,利用回波信号强度计算云团浓度、光束返回时间计算云团距离。该技术主要用于探测化学战剂,也可用于测量环境噪音。被动红外探测器没有红外光源,能够发现和监测一定距离或地域内的空气染毒情况。
  美军装备的M21型遥感毒剂报警器(RSCAAL)采用被动
  红外探测技术,能够在1秒钟内自动扫瞄60°的弧形地域.侦测到4.8千米处的神经性毒剂和芥子气毒剂云团并发出报警信号。它可以安装到侦察车等武器平台上,但只能在平台静止状态下工作,且容易受到雨雪天气影响。美军安装到“斯特赖克”核生化侦察车上的“多军种联合轻型远距离化学战剂探测器”(JSLSCAD)也采用被动红外探测技术.理论上可在机动过程中探测到360°范围、5千米内的毒剂。目前正在进行测试,但前期测试不够顺利。
  
  光电离化探测技术
  
  光电离化(Photo Ionization)探测技术是近年来迅速发展的一种高灵敏度检测技术。光电离化探测的工作原理是:当电有毒剂的气流暴露在能量足够高的单一波长紫外光下时,气流分子就会被电离,产生的离子数与毒剂的浓度成正比。光电离化探测器据此鉴别毒剂并确定其浓度。RAE Sys-terns公司生产的MiniRAE Plus手持式化学探测器和Photovac公司生产的Photovac.2020手持式化学探测器就是利用了这一原理。
  
  火焰光度法探测技术
  
  火焰光度法(Flame Photometry)探测技术很灵敏,主要用来探测含硫、磷的化合物。火焰光度探测器利用氢气的燃烧,分解空气中的化学毒剂或有毒化工产品。当染毒空气进入检测室后,经火焰燃烧,含磷和硫元素的混合物分别产生次磷酸和单质硫。在一定的火焰温度下,磷和硫发射出特定波长的光,经光电倍增管转换成电信号后得到检测结果。典型的神经性毒剂都含磷、硫元素,芥子气含有硫元素,因此用火焰光度探测器很容易探测到这些毒剂。
  例如,法国的AP2C便携式化学监测仪就是利用火焰光度法检测神经性和糜烂性毒剂的,它对沙林和芥子气的检测灵敏度分别为0.09毫克/米3和0.42毫克/米3,响应时间均为2秒。海湾战争期间,法国使用该监测仪的效果较好,但遇到含磷、硫的非毒剂类化合物时会出现误报警现象。
  
  声表面波探测技术
  
  声表面波(Surface AcousticWave)器件的功能膜在振动时遇到毒剂,其振动频率和相位会发生改变。声表面波化学探测器利用这一原理制成,在工作时不停地对探测到的气体与存储的目标气体的响应模式进行比较,当两者相匹配时便发出报警信号。美军2003年装备的“联合化学战剂探测器”(JCAD)就应用了这一技术,能够同时探测多种有毒气体,具有体积小、携带方便、灵敏度高、抗干扰力强、智能程度高、可远距离探测等优点。经改良的商用型JCAD还可以检测一氧化碳、二氧化碳、二氧化氮、氨等多种工业废气。
  此外,碳纳米管(CarbonNanotube)技术也可能被用于化学探测;除气体激光器外,固体激光器也被广泛应用于毒剂探测。新技术的广泛应用,势必催生出更加便捷、灵敏、可靠的化学探测装备。
  
  有毒化学物探测装备在反恐行动中的应用
  
  近年来,用于反恐的化学探测装备日渐受到重视。但必须意识到,用于民事和军事用途的化学探测装备不尽相同。大规模毁伤武器民事支援队与防化兵相比,对于化学袭击的知识较少、缺乏应对化学袭击的经验,很难立即辨别出袭击类型;而且经费相对较少,通常使用老旧装备,无法准确鉴别化学袭击。况且他们更侧重于提供医疗帮助,化学探测不是首要考虑的问题。
  例如,美国第一支大规模毁伤武器民事支援队于1995年在华盛顿成立,目前已经有27个城市建立了这种支援队。在反恐行动中,民事支援队通常与医疗救助队率先到达事发地。但是,目前这些支援队大多只携带少量试纸和气体监测仪(部分装备了比色管),而缺乏“改进型化学战剂监测器”等先进的化学探测装备,在识别化学袭击时明显不足。美国国民警卫队最近一份调查报告表明,美国大规模毁伤武器民事支援队的化学探测装备五花八门:他们通常使用M9型侦毒包等便宜的化学探测装备,有的则使用了APD2000探测器。
  目前市场上有近150种化学探测装备,如何为军队和地方响应力量选择合适的装备非常重要。美国在选择化学探测装备时,通常要考虑灵敏度、抗干扰能力、响应时间、开设时间(指安装和部署装备所需的时间)、探测类型、便捷程度、电池工作时间、电池的数量和类型、作战环境、坚固程度、单机价格、对操作者的技能要求、装备训练需求等诸多因素。然而,装备的灵敏度越高,往往抗干扰能力就越差,容易出现误报警。所以最好是装备数种不同类型的装备,以便能在执行侦检任务时相互校正。

  评论这张
 
阅读(1513)| 评论(8)
推荐 转载

历史上的今天

评论

<#--最新日志,群博日志--> <#--推荐日志--> <#--引用记录--> <#--博主推荐--> <#--随机阅读--> <#--首页推荐--> <#--历史上的今天--> <#--被推荐日志--> <#--上一篇,下一篇--> <#-- 热度 --> <#-- 网易新闻广告 --> <#--右边模块结构--> <#--评论模块结构--> <#--引用模块结构--> <#--博主发起的投票-->
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

页脚

网易公司版权所有 ©1997-2017