淺談氣味圓錐體的變形

姜杰清 林 超

氣味是警犬嗅覺(jué)作業(yè)的基礎(chǔ)，氣味圓錐體理論貫穿于我們的日常追蹤、搜索等許多使用科目的訓(xùn)練中，把握氣味在傳播過(guò)程中的變化對(duì)于警犬的訓(xùn)練成果和使用效益提高至關(guān)重要。筆者結(jié)合自身多年警犬訓(xùn)練、使用中的實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在研究學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外氣味學(xué)研究文獻(xiàn)和成果基礎(chǔ)上就氣味分子擴(kuò)散過(guò)程中影響警犬訓(xùn)練使用的氣味圓錐體的形成與變形規(guī)律進(jìn)行初步探討，現(xiàn)綜述如下：

氣味產(chǎn)生的過(guò)程即是氣味分子從一個(gè)物體（即氣味源）擴(kuò)散到空氣中并被感受到的過(guò)程，隨著氣味分子從物體擴(kuò)散出來(lái)的數(shù)量越來(lái)越多、越來(lái)越遠(yuǎn)，就形成了一個(gè)氣味圓錐體（見(jiàn)圖1) 。在氣味圓錐體中，氣味分子濃度與距離成反比，即越接近錐點(diǎn)（即氣味源）氣味分子濃度越大； 相反，與錐點(diǎn)距離的變大，氣味分子濃度逐漸衰弱、越加分散。然而，這只是氣味圓錐體的理想模型，在理想氣味圓錐體模型中，一頭經(jīng)過(guò)合格訓(xùn)練的警犬能夠依據(jù)發(fā)現(xiàn)的氣味和氣味濃度變化追溯到錐體頂點(diǎn)并確定氣味源。但是在我們實(shí)際使用、訓(xùn)練警犬追蹤、搜索的過(guò)程中，氣味源的擴(kuò)散受到氣流、天氣、地形和時(shí)間等影響發(fā)生中斷和增強(qiáng)導(dǎo)致氣味圓錐體變形。比如氣流可以使氣味分子遠(yuǎn)離氣味源，同時(shí)環(huán)境中的物體可能阻礙氣味分子按照理想軌跡正常移動(dòng)。

一、氣味池的形成

當(dāng)沒(méi)有氣流的時(shí)候，氣味容易在氣味源周圍形成氣味池，即一級(jí)氣味池（見(jiàn)圖2) 。氣味分子逐漸地?cái)U(kuò)散到空氣中的同時(shí)，被氣味源周圍的土壤從各個(gè)方向吸收。

二、氣流與氣味圓錐體的關(guān)系

平穩(wěn)定向的空氣流動(dòng)能使氣味分子遠(yuǎn)離氣味源，形成一個(gè)濃度呈“梯度”降低且擴(kuò)散范圍呈“梯度”增加的圓錐體形（見(jiàn)圖3）。圓錐體頂端位于氣味濃度最大的氣味源。在氣流的作用下，氣味錐體沿縱軸越遠(yuǎn)離錐點(diǎn)錐體剖面越寬。

在沒(méi)有橫向氣流狀態(tài)下，氣味分子隨著光熱作用下形成的上升氣流在氣味源上面形成一個(gè)垂直的氣味圓錐體，而不是分散在氣味源的周圍（見(jiàn)圖4）。

三、障礙物與氣味錐體的變形

氣味分子在隨氣流移動(dòng)中遇到障礙后往往會(huì)改變方向或重新聚集，在遠(yuǎn)離物體的地方形成一個(gè)二級(jí)的氣味圓錐體。例如，當(dāng)氣味分子在撞擊小山邊緣的時(shí)候，能在小山腳下形成一個(gè)二級(jí)氣味池（見(jiàn)圖5）；例如，當(dāng)氣味分子遇到植物時(shí)，能在植物底部形成一個(gè)新水平的氣味圓錐體 （見(jiàn)圖6）。

四、水流與氣味圓錐體的變形

（一）氣味分子在滲入土壤后，有可能被地下水流吸收且被帶離氣味源（見(jiàn)圖7)，并在距離氣味源很遠(yuǎn)的地方中再次出現(xiàn)。

（二）氣味分子從氣味源擴(kuò)散后，可能沿著地表擴(kuò)散到坡下，進(jìn)入到水流中，氣味源下面的地面和在氣味源附近氣味圓錐體中氣味分子的濃度將減少（見(jiàn)圖8)。

（三）當(dāng)氣味源位于水下時(shí)，氣味分子會(huì)隨著水流逐漸擴(kuò)散并遠(yuǎn)離氣味源，擴(kuò)散的距離取決于水中溫度的“梯度”變化情況（見(jiàn)圖9)。

五、可變氣流與氣味圓錐體的變形

如果風(fēng)是間歇的或多方向的，氣味圓錐體可能會(huì)被破壞，氣味分子分布將會(huì)呈現(xiàn)不均勻的狀態(tài)（見(jiàn)圖10)。此時(shí)，對(duì)于警犬來(lái)說(shuō)，氣味是斷斷續(xù)續(xù)的、不規(guī)律的，從而導(dǎo)致其不能連續(xù)的追溯到氣味源的位置（見(jiàn)圖11)。但是如果帶犬民警仔細(xì)觀察，不難發(fā)現(xiàn)氣味圓錐體即使扭曲、變形，警犬依然能做出微弱的示警。

六、氣味擴(kuò)散空隙的產(chǎn)生

氣味擴(kuò)散空隙在水下或地上都有可能產(chǎn)生。一是在水中氣味源擴(kuò)散出的氣味分子被涌流帶離運(yùn)輸至遠(yuǎn)離氣味源的地方浮出水面時(shí)，在氣味源附近的水中極易產(chǎn)生氣味空隙（見(jiàn)圖12)。二是以物體懸掛舉例來(lái)說(shuō)，氣味分子形成的氣味圓錐體是水平的，警犬在追溯氣味源的過(guò)程中是不可能到達(dá)圓錐體的頂端的，懸掛物體周圍如氣味圓錐體的狹窄部份的下面可能會(huì)產(chǎn)生氣味空隙（見(jiàn)圖13)。

通過(guò)對(duì)上述幾種情形分析我們不難總結(jié)出以下幾條規(guī)律：一是氣味在氣流作用下沿氣流方向運(yùn)動(dòng)并形成氣味圓錐體，氣味分子濃度與距錐點(diǎn)的距離成反比；二是氣味擴(kuò)散過(guò)程中氣味分子可能會(huì)沿著地表或地下水流形成的通道或其他方式被帶離，并形成新的氣味源和氣味圓錐體；三是在氣流或水流作用下，氣味錐體可能會(huì)發(fā)生變形，并在距離原氣味源很遠(yuǎn)的地方形成新的（二級(jí)）氣味池及新的（二級(jí)）氣味圓錐體；四是當(dāng)氣流變換時(shí)，可能在空氣中引起氣味分子的分布不均勻和氣味圓錐體變形或斷裂；五是水流能中斷氣味源附近土壤吸收氣味源擴(kuò)散出的氣味，造成氣味的傳播空隙；六是高位置的氣味源在形成水平氣味圓錐體的同時(shí)，在氣味源附近可能產(chǎn)生氣味傳播空隙。

在實(shí)際訓(xùn)練和使用過(guò)程中，帶犬民警如果能正確掌握分析警犬使用環(huán)境情況，合理運(yùn)用氣味圓錐體變形規(guī)律，預(yù)判警犬的反應(yīng)，合理的指揮警犬工作，往往會(huì)取得事半功倍的效果。