警犬訓(xùn)練用T N T氣味濃度控制方法研究

龍成生 王 辛 吳德華

警犬訓(xùn)練用T N T氣味濃度控制方法研究

龍成生 王 辛 吳德華

在搜爆犬訓(xùn)練中，建立犬對爆炸物氣味的聯(lián)系和培養(yǎng)犬對爆炸物氣味的搜索能力，需要將相應(yīng)的爆炸物原物作為氣味源。在日常訓(xùn)練中，訓(xùn)導(dǎo)員每日均需要接觸相應(yīng)的爆炸物并采集其氣味供訓(xùn)練使用。警犬作業(yè)能力是以能感知的目標(biāo)物氣味濃度來衡量的。在一般情況下，警犬能夠感知示警的目標(biāo)物氣味濃度越低，則該警犬的相應(yīng)作業(yè)能力就越高。警犬作業(yè)能力的培養(yǎng)是依據(jù)訓(xùn)導(dǎo)員利用不同濃度的氣味量來進(jìn)行漸進(jìn)式訓(xùn)練誘導(dǎo)的。因而，氣味源濃度的不確定性，對警犬工作能力的培養(yǎng)有很大的影響。目前，大多數(shù)訓(xùn)導(dǎo)員是將氣味吸附介質(zhì)與爆炸物原物裝在同一密閉容器中，使吸附介質(zhì)感染爆炸物氣味后進(jìn)行相關(guān)訓(xùn)練。吸附介質(zhì)感染的爆炸物氣味濃度常用感染時間的長短來衡量，且主要依靠經(jīng)驗決定感染的時長。為了解決警犬訓(xùn)練用TNT氣味濃度控制這一難題，我們研究了熱法控制TNT氣味濃度技術(shù)。熱法控制TNT氣味濃度的基本原理是將固態(tài)TNT加熱至液體狀態(tài)，使其揮發(fā)性能大幅度提高，再利用惰性氣體將氣態(tài)爆炸物吹出，最后在常溫（或低溫）下用吸附介質(zhì)收集爆炸物氣味。爆炸物氣味的濃度由加熱溫度、氣流流速及收集時長共同決定。

一、實驗

（一）材料與儀器

氣相色譜儀（Varian CP3800）、內(nèi)徑0.53mm去活性空白毛細(xì)管、樣品瓶（帶硅膠密封墊）、紗布、電子天平（精度0.01mg）、干燥器、一次性手套、不銹鋼鑷子。

（二）實驗裝置

圖1　TNT氣味濃度控制裝置示意圖

警犬訓(xùn)練用TNT氣味濃度控制由氣相色譜儀器完成，加熱溫度為柱溫箱（恒溫82℃，精度為0.1℃），流量為載氣流量（量程為0.1～50.0 ml/min，精度0.1 ml/ min）。氣路由內(nèi)徑0.53mm去活性空白毛細(xì)管組成，連接示意圖見圖1。

（三）實驗過程

將約2.00g的TNT樣品裝入樣品瓶中，再放入干燥器中，室溫放置，稱重，直至恒重，記為m0，同時稱量樣品管的質(zhì)量，記為S0。將裝有TNT的樣品瓶按圖1接入管路中，調(diào)節(jié)載氣流量，設(shè)置柱溫箱溫度，開始記時。24h后，取下樣品瓶，置于干燥器中冷卻至室溫，稱重，直至恒重，記為m1， 同時稱量樣品管的質(zhì)量，記為S1。本實驗中，柱溫箱溫度設(shè)定為82℃恒溫，載氣流量為10、20、30、40、50 ml/min，各流速均重復(fù)4次。

（四）數(shù)據(jù)處理

裝TNT的樣品瓶中TNT的吹脫量為m1～m0，樣品管收集TNT的量為S1～S0。將每種流速的4次稱量值取平均值，作為該流速下TNT樣品的吹脫量或收集量。

二、結(jié)果與討論

（一）TNT樣品的吹脫量

在82℃恒溫條件下，TNT由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，揮發(fā)性明顯增強。連續(xù)吹脫24h后，吹脫量隨流速的增加而增加，實驗結(jié)果如表1所示。

表1　82℃不同流速條件下TNT的吹脫量（n=4）

（二）樣品管的TNT收集量

在室溫 （25℃） 條件下，氣態(tài)TNT迅速凝結(jié)為固體，因此載氣攜帶TNT氣態(tài)分子經(jīng)過樣品管時，被吸附介質(zhì)攔截吸附，停留在吸附介質(zhì)上。0.5g的棉質(zhì)吸附介質(zhì)連續(xù)收集24h后，其收集量隨流速的增加而增加，實驗結(jié)果見表2。

表2　常溫下棉質(zhì)吸附介質(zhì)對TNT的收集量（n=4）

（三）流速對爆炸物氣味濃度的控制

在進(jìn)行吸附介質(zhì)收集量（m，單位為mg）與流速（μ，單位為ml/min）之間的線性擬合時，我們先將收集量進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，即對收集量先取對數(shù)再取負(fù)值。當(dāng)收集量為m時，經(jīng)變換后的值為-lgm。然后，我們對流速與-lgm進(jìn)行線性擬合，結(jié)果如圖2所示，擬合公式為：

圖2　流速與-lgm的擬合曲線

將上式變換后，得到：

式中m為吸附介質(zhì)的收集量，單位為mg；μ為載氣流速，單位為ml/min，取值范圍10～50 ml/ min。因此，為制備一定濃度的TNT氣味，只要控制載氣流速就能達(dá)到制備要求。

三、結(jié)論

我們對固態(tài)TNT的吹脫溫度、收集溫度、流速等對TNT氣味濃度的影響進(jìn)行了實驗。結(jié)果表明，在吹脫溫度為82℃、收集溫度為25℃、吸附介質(zhì)為棉質(zhì)品時，吹脫收集24h后，吸附介質(zhì)的收集量的負(fù)對數(shù)與流速成線性關(guān)系。因此，利用熱法通過控制流速，可以達(dá)到控制警犬訓(xùn)練用TNT氣味濃度的目的。

（作者單位：公安部南京警犬研究所，210012）

（編輯：顏 勤）