TATP防爆安檢技術(shù)

潘炎輝， 程桂敏， 李紅宇， 樊武龍， 張冀峰

(公安部鑒定中心， 北京 100038)

TATP具有原料廣泛易得、制備方式簡(jiǎn)單、意外爆炸風(fēng)險(xiǎn)大、起爆方式簡(jiǎn)單、爆炸威力巨大等特點(diǎn)，在軍用(如戰(zhàn)斗部裝藥、推進(jìn)劑)和民用(如工程爆破)方面都沒(méi)有得到實(shí)際應(yīng)用，卻是犯罪分子特別是恐怖勢(shì)力極為青睞的自制炸藥[1-2]，被國(guó)際社會(huì)冠以“撒旦之母”的惡名，近年來(lái)發(fā)生在歐洲、中東等地區(qū)的多起爆炸恐怖襲擊案件中，恐怖分子使用了TATP炸藥。在這些恐怖襲擊案件中，大量的TATP被帶入機(jī)場(chǎng)、地鐵、音樂(lè)會(huì)等人員密集的場(chǎng)所而沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)，這更加引起了中外對(duì)應(yīng)對(duì)TATP爆炸威脅的防爆安檢技術(shù)的重視。目前，TATP防爆安檢技術(shù)工作主要包括兩個(gè)方面：一方面是針對(duì)性地提升TATP炸藥探測(cè)能力，以便于及時(shí)地發(fā)現(xiàn)帶入公共場(chǎng)所的TATP炸藥，或者及時(shí)發(fā)現(xiàn)曾經(jīng)接觸TATP的違法犯罪分子；另一方面是設(shè)計(jì)TATP模擬物，以加強(qiáng)防爆安檢人員培訓(xùn)、警犬培訓(xùn)和安檢設(shè)備功能評(píng)價(jià)，為TATP防爆安檢工作提供人員和設(shè)備支撐。為此，首先簡(jiǎn)要介紹TATP的物理化學(xué)性質(zhì)和爆炸性能，然后從TATP探測(cè)和TATP模擬物設(shè)計(jì)兩個(gè)方面綜述TATP防爆安檢技術(shù)的研究現(xiàn)狀，最后對(duì)TATP防爆安檢技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要的總結(jié)和展望。

1 TATP的性質(zhì)、性能

1.1 物理化學(xué)性質(zhì)

TATP分子式C9H18O6，相對(duì)分子質(zhì)量為222，全稱為3,3,6,6,9,9六甲基-1,2,4,5,7,8-六氧環(huán)烷(triacetone triperoxide， TATP)，簡(jiǎn)稱三過(guò)氧化三丙酮。TATP分子結(jié)構(gòu)中含有三個(gè)過(guò)氧基團(tuán)(R—O—O—R)，呈環(huán)狀結(jié)構(gòu)。TATP外觀為白色或淡藍(lán)色結(jié)晶，無(wú)味，熔點(diǎn)為 94 ℃，易揮發(fā)，不溶于水，可溶于多種有機(jī)溶劑如丙酮、甲醇等[3]。

TATP分子中僅含C、H、O三種元素，不含金屬元素，不含硝基基團(tuán)，同時(shí)，利用TATP制作的爆炸裝置也往往不含有金屬材質(zhì)的起爆體(TATP的感度很高，可以直接通過(guò)火焰等簡(jiǎn)單方式進(jìn)行引爆)，故難以被X射線透視成像設(shè)備、(負(fù)離子模式)離子遷移譜探測(cè)設(shè)備等傳統(tǒng)炸藥探測(cè)設(shè)備發(fā)現(xiàn)。TATP分子結(jié)構(gòu)中有三個(gè)過(guò)氧基團(tuán)，這使TATP具有較強(qiáng)的不穩(wěn)定性和強(qiáng)氧化性，這種性質(zhì)可以引發(fā)自身分解或者氧化還原等化學(xué)反應(yīng)，據(jù)此設(shè)計(jì)探測(cè)方法，如電化學(xué)方法、電化學(xué)發(fā)光法、氣體傳感器等。TATP具有很強(qiáng)的揮發(fā)性，常溫下能被分析儀器的進(jìn)樣系統(tǒng)捕捉，這使其具備了利用氣體傳感器、氣相色譜-質(zhì)譜法、離子遷移譜法、警犬技術(shù)等進(jìn)行探測(cè)的基本條件。

TATP一般通過(guò)丙酮和過(guò)氧化氫在酸的催化下來(lái)制備，即便是不以合成TATP為目的，將這些低濃度商品級(jí)的化學(xué)物質(zhì)混合，也具有生成TATP并發(fā)生爆炸的風(fēng)險(xiǎn)[4]。TATP制備過(guò)程中會(huì)生成副產(chǎn)物二過(guò)氧化二丙酮(diacetone diperoxide, DADP)，此外還生成少量的丙酮過(guò)氧化物四聚體和六聚體。另外，TATP不穩(wěn)定，可以向DADP轉(zhuǎn)化[5]，也可以緩慢分解生成丙酮及氯代丙酮[6](氯代丙酮也可能直接來(lái)自制備TATP的副產(chǎn)物，氯元素來(lái)源于制備過(guò)程中的鹽酸催化劑)等分解產(chǎn)物。因此，在進(jìn)行TATP的探測(cè)時(shí)，丙酮[7-9]、H2O2、DADP甚至是取代丙酮等在某些特定情況下，也往往表明TATP的存在。特別是在比色法、熒光光譜法、電化學(xué)發(fā)光法等探測(cè)方法中，通過(guò)探測(cè)生成的H2O2來(lái)探測(cè)TATP是一種間接探測(cè)TATP的常用手段[10-12]。

1.2 TATP的爆炸性能

TATP具有較高的撞擊感度、摩擦感度、雷管感度、靜電火花感度、火焰感度，郭亞婷等[13]依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并模擬常見(jiàn)的激發(fā)方式對(duì)TATP的機(jī)械感度、雷管感度、靜電火花感度、熱感度、火焰感度及跌落安全性進(jìn)行測(cè)試，證實(shí)其綜合性能與起爆藥相當(dāng)。Gerber等[14]研究了一種利用電擊致人暈倒的秦瑟槍對(duì)TATP的起爆效果，結(jié)果顯示，該型號(hào)秦瑟槍在多種實(shí)驗(yàn)條件下能將TATP炸藥引爆，該研究表明執(zhí)法活動(dòng)中的TATP的處置方式應(yīng)當(dāng)充分考慮秦瑟槍等類似設(shè)備的電能輸出。降低TATP感度是提高其安全性的重要手段，多項(xiàng)研究表明，將TATP與水和液體混合后可以大幅度降低感度，Matyas等[15]研究水和WD-40油相對(duì)TATP摩擦感度的降感效果，發(fā)現(xiàn)在20%以內(nèi)液體降感效果非常明顯，郭亞婷等[13]也發(fā)現(xiàn)，未經(jīng)提取的TATP反應(yīng)液，其感度也大大低于TATP固體，這些研究為TATP的安全處置提供了技術(shù)依據(jù)。鄧興華等[16]對(duì)比研究了TATP和含水TATP的安全性能，發(fā)現(xiàn)后者的撞擊感度、摩擦感度、火焰感度、熱感度全面大幅降低，因此，向TATP中加水以潤(rùn)濕或浸泡，充分利用水緩沖、潤(rùn)滑和吸收能量的作用，有利于TATP炸藥的安全處理。

Matyas等[17-19]對(duì)TATP的爆炸威力進(jìn)行了多項(xiàng)研究，用彈道臼炮法測(cè)得TATP的爆炸威力約為62%三硝基甲苯(trinitrotoluene，TNT)，測(cè)定了系列TATP和硝酸銨、硝酸脲混合的爆炸威力[17-18]；還測(cè)試了小裝藥量(50 g)TATP的爆炸特性參數(shù)和TNT當(dāng)量系數(shù)，在0.4 g/cm3裝藥密度下，采用超壓算的TNT當(dāng)量為70%，采用沖擊波正相位脈沖算的TNT系數(shù)為55%[19]。劉玲等[20]也通過(guò)沖擊波超壓推算了TATP的TNT當(dāng)量系數(shù)，利用裝藥密度為1 g/cm3的50 g TATP進(jìn)行沖擊波超壓測(cè)試，進(jìn)而推算得其TNT當(dāng)量為93.3%。由上述研究可見(jiàn)，TATP具有較大的爆炸威力。TATP的爆炸過(guò)程不需要氧化劑，一個(gè)固體TATP分子直接分解生成3個(gè)丙酮分子和一個(gè)臭氧分子，瞬間產(chǎn)生強(qiáng)大壓強(qiáng)而對(duì)外做功[21]，是一種在爆炸過(guò)程中不產(chǎn)生熱量的“熵爆炸”，因此也有觀點(diǎn)認(rèn)為，TATP具有制造容易、爆炸產(chǎn)物安全環(huán)保、熱效應(yīng)小等優(yōu)點(diǎn)，是未來(lái)炸藥發(fā)展的重要方向[22]。

上述關(guān)于TATP的爆炸性能相關(guān)研究表明，TATP不僅感度高，而且威力大，具有極高的危險(xiǎn)性，直接采用TATP炸藥進(jìn)行安檢培訓(xùn)和設(shè)備功能評(píng)價(jià)是極不可取的，必須采用技術(shù)特征相類似的物質(zhì)進(jìn)行替代。盡管添加液體等方式對(duì)TATP具有顯著的降感作用，但是這種簡(jiǎn)單混合的方式，顯著改變了TATP的性質(zhì)和特征，如外觀、氣味、密度、揮發(fā)性等，這在很多技術(shù)手段下無(wú)法發(fā)揮TATP替代物的作用，因此，基于重要交通場(chǎng)所的安檢工作需求，TATP模擬物研究具有重要的安保價(jià)值和商用價(jià)值。

2 TATP探測(cè)技術(shù)

TATP的檢測(cè)技術(shù)方法研究已有很多具體報(bào)道，也有很多綜述文章[23-28]，但是，這些綜述往往是在非常寬的范圍內(nèi)探討TATP檢測(cè)技術(shù)，重點(diǎn)在于關(guān)注檢測(cè)技術(shù)本身，而不區(qū)分具體的應(yīng)用場(chǎng)景。有些檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用需要一些條件，例如，需要宏觀可見(jiàn)的常量樣品，或者需要煩瑣的處理過(guò)程，或者需要較長(zhǎng)的分析時(shí)間，或者需要水、電、氣等實(shí)驗(yàn)條件等諸多原因，可能只適用于實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)。但是，公共安全相關(guān)部門應(yīng)對(duì)TATP安全威脅的工作中，絕大部分不是實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)那樣的應(yīng)用場(chǎng)景，例如，防爆安檢工作中，需要在開(kāi)放環(huán)境下高通量快速進(jìn)行TATP探測(cè)，而重點(diǎn)從防爆安檢角度討論TATP探測(cè)技術(shù)的綜述文章，少之又少。

防爆安檢工作中對(duì)炸藥的探測(cè)需要達(dá)到以下要求：①快速、高通量，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)爆炸風(fēng)險(xiǎn)并采取行動(dòng)；②簡(jiǎn)單、直觀，通常安檢場(chǎng)景下并無(wú)實(shí)驗(yàn)室級(jí)別的專業(yè)人員、場(chǎng)所、設(shè)備和時(shí)間條件以進(jìn)行復(fù)雜的操作和結(jié)果分析；③適用性寬，通常安檢工作中要求篩查的違禁品是多樣的，僅常見(jiàn)炸藥就有幾十種，依賴一兩個(gè)設(shè)備、進(jìn)行一兩次探測(cè)實(shí)現(xiàn)絕大部分違禁品的篩查，是安檢技術(shù)人員的追求；④必須在機(jī)場(chǎng)等實(shí)驗(yàn)室外的嚴(yán)酷環(huán)境中仍然具備較強(qiáng)的耐受性，能夠持續(xù)穩(wěn)定的工作；⑤盡量避免近距離或者接觸式取樣檢測(cè)等操作，以減少爆炸致傷致死危險(xiǎn)。當(dāng)然，相比較實(shí)驗(yàn)室的炸藥檢驗(yàn)而言，安檢工作中的炸藥探測(cè)在某些方面也不做高要求，例如，安檢工作一般不要求對(duì)炸藥進(jìn)行定量檢測(cè)，不要求對(duì)炸藥進(jìn)行深度分析(如對(duì)炸藥的分子結(jié)構(gòu)、示蹤劑、純度、構(gòu)象、同位素等)，也往往容許一定概率的錯(cuò)誤結(jié)果，畢竟安檢技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中一方面是作為威懾手段，一方面是作為快速篩查手段，其他探測(cè)、處置手段包括人工檢查都可以作為后續(xù)驗(yàn)證手段。

2.1 紅外和拉曼光譜法

紅外光譜和拉曼光譜都是基于分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的分子光譜，紅外光譜是吸收光譜，拉曼光譜是散射光譜，二者具有相互彌補(bǔ)和相互印證作用，故紅外光譜法和拉曼光譜法常被稱為一對(duì)姊妹方法。TATP是一種典型的有機(jī)小分子，具有豐富的振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)形式，可以引起分子偶極矩和極化率的改變，因而具有特征的拉曼和紅外光譜響應(yīng)[29]，利用紅外光譜和拉曼光譜，可以有效地對(duì)TATP進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和定性檢測(cè)。但是，實(shí)驗(yàn)室級(jí)別的紅外和拉曼光譜儀并不太適合TATP探測(cè)，當(dāng)前，小型紅外光譜和拉曼光譜儀器均已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，光譜圖數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和混合物譜圖識(shí)別算法研究方面的進(jìn)步，使很多便攜式、手持式光譜設(shè)備滿足了安檢應(yīng)用場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)TATP快速檢測(cè)的條件，樊武龍等[30]利用快檢設(shè)備手持式紅外光譜儀，對(duì)TATP及其他多元環(huán)狀丙酮過(guò)氧化物進(jìn)行分析，手持式紅外光譜儀能夠基本滿足復(fù)雜環(huán)境下 TATP 的臨場(chǎng)檢測(cè)需求。但即便是紅外光譜儀和拉曼光譜儀小型設(shè)備，往往需要采集常量的可見(jiàn)的樣品，甚至需要進(jìn)行樣品制備才能進(jìn)行檢測(cè)，這種需要近距離人工采樣制樣的應(yīng)用方式，限制了它們?cè)诎矙z領(lǐng)域的應(yīng)用，在防爆安檢場(chǎng)景下，并不總是需要像實(shí)驗(yàn)室那樣通過(guò)嚴(yán)格制樣和測(cè)試以獲取較寬光譜范圍下TATP的完整精細(xì)的高質(zhì)量光譜，從發(fā)現(xiàn)TATP的角度來(lái)看，可能幾個(gè)紅外和拉曼光譜的特征峰就足夠了。Herbst等[31]采用量子級(jí)聯(lián)激光器作為光源，采用空心光纖作為氣體樣品池，設(shè)計(jì)了基于TATP中紅外光譜的遠(yuǎn)距離探測(cè)裝置，在實(shí)驗(yàn)室中TATP開(kāi)放路徑下1 m樣品厚度的檢出限(limit of detection, LOD)約為0.045 mg/L(為近似折算濃度)。Fischer等[32]設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了氣態(tài)和固態(tài)TATP的傅里葉變換紅外光譜開(kāi)路探測(cè)方法，開(kāi)路的路徑長(zhǎng)度從幾米到幾百米。在幾米距離內(nèi)，該系統(tǒng)對(duì)室內(nèi)空氣中TATP氣體的檢出限約為1.8×10-4mg/L，利用紅外傳感器陣列高進(jìn)行光譜成像，該方法還可以用于可以物品中TATP的定位。Rivera[33]設(shè)計(jì)了一個(gè)遠(yuǎn)程拉曼原理樣機(jī)系統(tǒng)，可在7 m內(nèi)探測(cè)爆炸物以及有毒工業(yè)化合物和化學(xué)戰(zhàn)劑模擬物，對(duì)TATP和TNT、RDX(黑索今)等常見(jiàn)炸藥的檢出限在10 mg以下。該拉曼遠(yuǎn)程探測(cè)系統(tǒng)可在30 s內(nèi)遠(yuǎn)程獲取化合物100～3 200 cm-1波數(shù)范圍的拉曼位移。上述方法主要研究了暴露表面的TATP的遠(yuǎn)程探測(cè)，Wild等[34]則研究了隱藏TATP的穿透式探測(cè)技術(shù)，他們利用激光脈沖穿透屏蔽介質(zhì)并激發(fā)拉曼散射，激光脈沖不僅用于打孔而且用于拉曼散射的激發(fā)光，激光打孔和拉曼光譜相結(jié)合這種巧妙的設(shè)計(jì)，可應(yīng)用于防爆安檢場(chǎng)景下可疑包裹中的TATP探測(cè)，這是一種非接觸、穿透式、遠(yuǎn)距離的無(wú)損探測(cè)，這種方法還有一個(gè)優(yōu)勢(shì)，即以空洞為縫隙形成了共聚焦結(jié)構(gòu)，顯著提高了TATP的拉曼光譜的質(zhì)量，更有利于TATP的探測(cè)。Kevin等[35]設(shè)計(jì)了一種使用于現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)TATP氣體的表面增強(qiáng)拉曼光譜傳感器，該傳感器實(shí)現(xiàn)了對(duì)TATP分子的選擇性吸附，同時(shí)規(guī)避了納米金屬離子對(duì)TATP分解的催化效應(yīng)，可在30 s內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)TATP氣體的靈敏探測(cè)，對(duì)實(shí)驗(yàn)室外的環(huán)境中TATP探測(cè)等應(yīng)用場(chǎng)景具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

2.2 熒光光譜法

TATP分子中不含大平面共軛結(jié)構(gòu)的熒光團(tuán)，其本身不發(fā)射熒光，因此，TATP的熒光光譜法檢測(cè)一般基于TATP或其分解產(chǎn)物H2O2的氧化還原反應(yīng)，以開(kāi)啟、恢復(fù)、增強(qiáng)或者猝滅熒光物質(zhì)或熒光基團(tuán)的熒光，以實(shí)現(xiàn)其檢測(cè)。很多熒光光譜法用于TATP檢測(cè)都需要經(jīng)歷TATP催化分解為H2O2這一步驟，可能要求溶液環(huán)境和一些前處理操作，才能使TATP或H2O2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)以產(chǎn)生熒光信號(hào)變化，這限制了熒光光譜法在TATP防爆安檢中的應(yīng)用，利用固體載體表面反應(yīng)和氣體反應(yīng)可以拓展熒光光譜法在TATP防爆安檢中的應(yīng)用價(jià)值[36-39]。Fan等[36-37]的工作利用了固體酸Amberlyst-15催化TATP分解產(chǎn)生H2O2以開(kāi)啟硼酸酯的熒光。Yu等[40]則直接通過(guò)制備Amberlyst-15固體酸和熒光納米纖維復(fù)合物，將酸催化分解和熒光反應(yīng)合為一步，制備了一種更為簡(jiǎn)單的熒光開(kāi)啟反應(yīng)的TATP氣體傳感器，其響應(yīng)時(shí)間僅為5 s，檢出限為9.1 ×10-4mg/L，20種常見(jiàn)溶劑經(jīng)考察未見(jiàn)明顯干擾。在熒光光譜法和比色法檢測(cè)TATP中，研究人員常常將固體酸Amberlyst-15和熒光物質(zhì)(顯色物質(zhì))制備成復(fù)合材料，使TATP分解和熒光(顯色)反應(yīng)能在同一界面協(xié)同進(jìn)行，可以簡(jiǎn)化檢測(cè)步驟，提高應(yīng)用實(shí)效，此時(shí)需要從化學(xué)穩(wěn)定性、光學(xué)穩(wěn)定性以及與Amberlyst-15的結(jié)合力方面考察以選擇合適的熒光物質(zhì)(顯色物質(zhì))。Zhu等[41]制備了一種用于過(guò)氧化炸藥檢測(cè)的手持式熒光試紙，當(dāng)TATP和H2O2溶液滴加到試紙上，試紙利用其表面的姜黃素衍生物在5 s內(nèi)產(chǎn)生肉眼可見(jiàn)的熒光信號(hào)，據(jù)此可以實(shí)現(xiàn)過(guò)氧化炸藥的快速、靈敏檢測(cè)，該熒光試紙?jiān)诔叵卤４?20 d后仍然保持良好檢測(cè)效果，可以滿足防爆安檢場(chǎng)景下物質(zhì)的快速檢測(cè)。Zhang等[42]將呫噸染料單層分子薄膜結(jié)合在透明聚合物膜上，構(gòu)建了一種廣譜的炸藥氣體傳感器，可以用于TATP、TNT、PETN(太安)、RDX和HMX(奧克托金)等多種炸藥的篩查，在安檢中具有巨大的應(yīng)用潛能。上述工作中都利用了TATP或H2O2與熒光物質(zhì)的氧化還原反應(yīng)(Zhang等[42]的工作中，TATP對(duì)呫噸染料的熒光有猝滅效果，具體機(jī)理未知，猜測(cè)可能是來(lái)自二者的氧化還原反應(yīng))。很多是利用H2O2實(shí)現(xiàn)對(duì)TATP的間接檢測(cè)，Almenar等[43]首次提出了基于主客體化學(xué)的TATP熒光檢測(cè)法，可在水溶液中實(shí)現(xiàn)對(duì)TATP的直接熒光檢測(cè)，對(duì)他們合成了兩種新型的丹磺基修飾β-環(huán)糊精衍生物，丹磺基采用柔性連接到β-環(huán)糊精上并置于腔內(nèi)，利用β-環(huán)糊精的主客體化學(xué)性質(zhì)，TATP和DADP客體將熒光基團(tuán)丹磺基部分從β-環(huán)糊精的腔體中置換出來(lái)，與包裹于β-環(huán)糊精疏水腔內(nèi)相比，丹磺基暴露于水溶液中其熒光顯著減弱。Vargas等[44]合成了一種高熒光特性的羧苯基卟吩染料，該物質(zhì)的熒光能夠選擇性地被TATP氣體分子所猝滅，這種猝滅機(jī)理可能是基于TATP分子直接的氧化反應(yīng)改變了熒光染料分子的共軛結(jié)構(gòu)，這個(gè)猝滅機(jī)理不需要H2O2或者丙酮的參與，是一種直接探測(cè)TATP氣體的熒光傳感器，可惜的是，這種該傳感器的熒光猝滅反應(yīng)時(shí)間達(dá)到10 min，這個(gè)反應(yīng)速率很難滿足防爆安檢的要求。事實(shí)上，這也是很多熒光傳感器的缺點(diǎn)，很多TATP熒光探測(cè)法可能需要幾分鐘甚至十幾分鐘。表1對(duì)比了一些TATP熒光光譜檢測(cè)法，可以看出，進(jìn)行TATP氣體探測(cè)的方法比較多，但整體而反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。只有Yu等[40]、Zhu等[41]和An等[45]的檢測(cè)方法具有較快的響應(yīng)速度，An等[45]制備的TATP熒光檢測(cè)紙能實(shí)現(xiàn)即時(shí)、可逆、可視化的TATP氣體檢測(cè)，在防爆安檢領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用前景。表1中梳理了方法的原理材料、檢測(cè)條件和檢測(cè)性能等，便于綜合分析這些檢測(cè)方法之于TATP防爆安檢的適用性，例如，從響應(yīng)時(shí)間和前處理要求來(lái)看，多數(shù)方法還需要縮短和簡(jiǎn)化。表1中還給出了熒光激發(fā)波長(zhǎng)，一般激發(fā)波長(zhǎng)越短，對(duì)光源等硬件要求可能越高，還可能對(duì)熒光物質(zhì)等材料具有光降解作用，對(duì)儀器開(kāi)發(fā)和方法穩(wěn)定性等均有一定影響。

2.3 電化學(xué)法

表1 熒光光譜法檢測(cè)TATPTable 1 Fluorometric detection for TATP

2.4 離子遷移譜法

TATP具有較高的蒸氣壓，可利用離子遷移譜法(ion mobility spectrometry, IMS)對(duì)其進(jìn)行探測(cè)。離子遷移譜的檢測(cè)速度快、靈敏度高、易于便攜化，是一種比較適合于防爆安檢的探測(cè)技術(shù)，其設(shè)備在機(jī)場(chǎng)、火車站等人流量高的場(chǎng)所已在廣泛使用，基本能夠覆蓋常見(jiàn)的有機(jī)炸藥和毒品。但由于TATP不同于常見(jiàn)的有機(jī)炸藥，它的分子結(jié)構(gòu)中國(guó)不含強(qiáng)電負(fù)性的硝基和平面共軛的芳香基，在早期的負(fù)離子模式離子遷移譜探測(cè)儀中，TATP難以發(fā)生預(yù)期的離解和運(yùn)動(dòng)，因此，很長(zhǎng)一段時(shí)間里這種設(shè)備難以覆蓋TATP等過(guò)氧化炸藥的探測(cè)。Ewing等[54]研究了氨氣作為反應(yīng)物離子下TATP的大氣壓化學(xué)電離，二者生成了加合正離子質(zhì)荷比m/z= 240，從而與反應(yīng)物離子有效分離，從而實(shí)現(xiàn)TATP的IMS檢測(cè)。Maziejuk等[55]首次報(bào)道了差分離子遷移譜(differential ion mobility spectrometry, DMS)檢測(cè)氣態(tài)TATP和HMTD，在載氣中摻雜氨氣以抑制TATP中殘留的丙酮峰，然后利用補(bǔ)償電壓表征產(chǎn)物離子，將DMS和基于漂移時(shí)間的IMS的分離和檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)DMS對(duì)TATP和HMTD具有更好的分離和檢測(cè)效果。溫萌等[56-57]建立了一種正離子模式丙酮輔助光電離離子遷移譜探測(cè)TATP的方法，用丙酮作為增強(qiáng)劑，用光電離技術(shù)獲得TATP的碎片離子m/z=91([(CH3)2C(O)OO]H+)，實(shí)現(xiàn)了TATP的高靈敏檢測(cè)，檢出限為1.2 ng[56]；將正離子模式丙酮輔助光電離技術(shù)與時(shí)間分辨熱解吸進(jìn)樣技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜基質(zhì)中TATP和HMTD的探測(cè)，檢出限分別為23.3 ng和0.2 ng[57]。Hilton等[58]報(bào)道了一種電噴霧電離的高分辨離子遷移譜儀，同時(shí)具備正離子模式和負(fù)離子模式，能夠?qū)N、TNT和TATP等多種炸藥進(jìn)行探測(cè)。但是，離子遷移譜對(duì)目標(biāo)分析物的定性主要基于遷移時(shí)間，此外還存在殘留記憶等原因，其定性的準(zhǔn)確性在離解、遷移、信號(hào)采集等階段都可能受到影響，常常出現(xiàn)假陽(yáng)性、假陰性和定性錯(cuò)誤的結(jié)果。Tomlinson-Phillips等[59]把離子遷移譜和三重四級(jí)質(zhì)譜結(jié)合起來(lái)，通過(guò)同位素標(biāo)記，遷移譜中主要的信號(hào)峰都?xì)w屬到TATP對(duì)應(yīng)的碎片離子和加合離子，這樣，充分利用離子遷移譜的分離分析能力和質(zhì)譜的定性能力，顯著提高了離子遷移譜定性的準(zhǔn)確性，使離子遷移譜的結(jié)果不再僅局限于快速篩查，可以發(fā)揮更強(qiáng)的證明效力。

2.5 氣體傳感器

氣體傳感器是TATP探測(cè)的一個(gè)熱門研究領(lǐng)域，TATP氣體與傳感器界面接觸后對(duì)界面物理化學(xué)性質(zhì)的改變，通過(guò)電、聲、熱能等信號(hào)方式表達(dá)出來(lái)，以實(shí)現(xiàn)探測(cè)。王露等[60]報(bào)道了TATP的聲表面?zhèn)鞲衅鳎麄冎苽淞艘环N新型樹(shù)枝狀高分子敏感材料，利用大量的芳香族基團(tuán)增強(qiáng)與TATP的分子間相互作用以提高靈敏度和選擇性，再結(jié)合聲表面?zhèn)鞲械母哔|(zhì)量敏感性，實(shí)現(xiàn)了TATP的現(xiàn)場(chǎng)快速探測(cè)，響應(yīng)時(shí)間可達(dá)秒級(jí)。該傳感器簡(jiǎn)單小巧，可批量生產(chǎn)，成本低，具有防爆安檢的潛在優(yōu)勢(shì)。不過(guò)，該文章主要描述了設(shè)計(jì)思路和檢測(cè)機(jī)理，具體方法設(shè)備的選擇性、健壯性、可再生性、可重復(fù)性等性能尚未經(jīng)翔實(shí)驗(yàn)證。Sun等[61]制備了二硫化鉬和還原態(tài)氧化石墨烯的復(fù)合物(MoS2/RGO)作為傳感材料，設(shè)計(jì)了一種針對(duì)TATP的前驅(qū)體丙酮和H2O2的氣體傳感器。丙酮和H2O2氣體吸附在傳感材料表面，因其氧化還原性質(zhì)改變了傳感器表面的導(dǎo)電性，進(jìn)而引起電信號(hào)變化以實(shí)現(xiàn)探測(cè)。在最優(yōu)條件下，傳感器對(duì)50 mm H2O2的響應(yīng)強(qiáng)度由29.0%提高到273.1%，靈敏度顯著高于其他報(bào)道，響應(yīng)速度約為14.5 s，對(duì)強(qiáng)氧化性的臭氧具有抗干擾能力。

氣體傳感器有一個(gè)優(yōu)勢(shì)是比較容易制備成傳感器陣列，通過(guò)交叉反應(yīng)實(shí)現(xiàn)多種炸藥的同時(shí)探測(cè)(即篩查)并提高探測(cè)的準(zhǔn)確率。Ricci等[62]制備了一種超靈敏低功耗的氣體傳感器，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)TATP的10-5mg/L濃度量級(jí)的持續(xù)探測(cè)。該傳感器采用超薄氧化釔氧化鋯作為基體負(fù)載金屬氧化物催化劑，TATP等炸藥和金屬氧化物之間的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生的熱效應(yīng)被測(cè)量并轉(zhuǎn)化為TATP濃度的信號(hào)，這種熱力學(xué)傳感器可以負(fù)載多種金屬催化劑集成低能耗的小型傳感器陣列設(shè)備，可以加載到無(wú)人機(jī)或穿戴式設(shè)備上，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的實(shí)時(shí)探測(cè)。當(dāng)然，多個(gè)不同的傳感器集成傳感器陣列，由于每個(gè)傳感器都可能產(chǎn)生故障，因此，整個(gè)陣列的健壯性和其他性能都可能變得更脆弱。Lu等[63]等報(bào)道了一種基于柔性TiO2/POMs薄膜的非接觸檢測(cè)TATP的傳感器陣列，與大多數(shù)其他工作不同的是，所提出的傳感器陣列可以通過(guò)單個(gè)光電傳感器實(shí)現(xiàn)其功能，避免了多個(gè)傳感器組合時(shí)易出現(xiàn)出現(xiàn)故障的問(wèn)題，TiO2/POMs的Keggin結(jié)構(gòu)高度促進(jìn)了光致電子-空穴分離，從而明顯提高了檢測(cè)靈敏度，縮短了響應(yīng)時(shí)間。 另外，在不同的照明波長(zhǎng)下，不同的響應(yīng)(響應(yīng)值、響應(yīng)時(shí)間和衰減時(shí)間)保證了主成分分析法識(shí)別TATP的選擇性。

TATP氣體傳感器研究方向主要集中在界面材料，如增加界面比表面積、調(diào)控親和力、增強(qiáng)催化活性等。Tang等[64]采用一步水合法制備了一種海膽形TiO2包覆的TiO2納米陣列，實(shí)現(xiàn)了自然光下TATP氣體探測(cè)。該傳感器材料通過(guò)在海膽形TiO2納米球和TiO2納米陣列之間建立同質(zhì)結(jié)，增強(qiáng)了界面的局部電磁場(chǎng)強(qiáng)度，通過(guò)促進(jìn)電子分離提供了TATP還原方應(yīng)的光催化活性位點(diǎn)。其中二氧化鈦-氟摻雜氧化銦錫-同質(zhì)結(jié)(TiO2-fluorine-doped tin oxide-homojuction, TiO2-FTO-HJ)響應(yīng)強(qiáng)度相對(duì)較高，響應(yīng)時(shí)間為7.2 s，在硝酸銨、尿素、硫等干擾下對(duì)TATP氣體具有良好的選擇性，具有TATP氣體探測(cè)的前景。

2.6 質(zhì)譜法

表2 質(zhì)譜法檢測(cè)TATPTable 2 Mass spectrometric detection for TATP

2.7 比色法

TATP及其分解產(chǎn)物過(guò)氧化氫具有強(qiáng)氧化性，可以利用其顏色反應(yīng)來(lái)進(jìn)行探測(cè)。Can等[71]報(bào)道了一種TATP探測(cè)法，該方法將TATP酸解為H2O2，并在Fe3O4磁性納米顆粒(Fe3O4MNPs) 作用下生成過(guò)氧化氫自由基，引起N,N-二甲基對(duì)苯二胺(N,N-dimethyl-p-phenylene diamin，DMPD) 向DMPD+的顏色反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了TATP的比色法探測(cè)，檢出限為0.1 mg/L。在另一項(xiàng)研究中，他們則利用了H2O2氧化AgNPs和Ag+氧化3,3,5,5-四甲基聯(lián)苯胺(3,3,5,5-tetramethylbenzidine，TMB)的兩對(duì)氧化還原反應(yīng)[72]，通過(guò)測(cè)定反應(yīng)著色的藍(lán)色TMB二亞胺產(chǎn)物的吸收強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)TATP的比色法探測(cè)，方法檢出限為0.31 mg/L。Jangi等[73]報(bào)道了一種基于MnO2納米酶的TATP現(xiàn)場(chǎng)快速比色檢測(cè)法，醋酸催化產(chǎn)生的H2O2在MnO2納米粒子催化下將二氨基聯(lián)苯胺在幾秒內(nèi)氧化為吲達(dá)胺聚合物，5 s內(nèi)肉眼可見(jiàn)其顏色由無(wú)色相應(yīng)地變?yōu)樽厣?60 nm下的吸光度與TATP含量在1.57～10.50 mg/L內(nèi)有線性關(guān)系，檢出限為0.34 mg/L，且能規(guī)避含氧洗滌劑等物質(zhì)的干擾。比色法本身具有一些顯著優(yōu)勢(shì)，如操作簡(jiǎn)單，設(shè)備便宜，有些甚至無(wú)需設(shè)備，只需要通過(guò)試劑盒等，可以直接利用肉眼觀察顏色變化。但比色法也存在一些問(wèn)題，如需要經(jīng)歷TATP分解(加熱[74]、輻射、催化等方式)、pH調(diào)節(jié)、氧化還原反應(yīng)、吸光度測(cè)定等流程操作，所需的程序和時(shí)間比較多，而且需要利用溶液中的化學(xué)反應(yīng)，略顯煩瑣。表3是近年來(lái)比色法檢測(cè)TATP的方法，可見(jiàn)，基于溶液反應(yīng)的時(shí)間較長(zhǎng)的比色法，并不非常適合TATP防爆安檢工作，若將反應(yīng)界面轉(zhuǎn)移至試紙[74]、色譜紙[75]等取樣載體上，并盡可能縮短反應(yīng)時(shí)間，比色法才能拓展其在TATP探測(cè)中的應(yīng)用。Li等[76]避開(kāi)溶液反應(yīng)，制備一種適用于TATP氣體檢測(cè)的帶有手持式讀取設(shè)備的比色傳感器陣列，基于交叉的陣列反應(yīng)結(jié)果，該比色傳感器陣列可以精確區(qū)分不同原料制備TATP氣體，這種基于TATP氣體分子顏色反應(yīng)的比色探測(cè)方法在TATP防爆安檢中具有較大應(yīng)用價(jià)值。

3 TATP模擬物的制備

爆炸物具爆炸危險(xiǎn)性，不能經(jīng)常性地用于人員培訓(xùn)、警犬培訓(xùn)和設(shè)備功能評(píng)價(jià)等防爆安檢能力工作，這就產(chǎn)生了炸藥模擬物的現(xiàn)實(shí)需求，特別是對(duì)TATP這類感度極高的炸藥。炸藥模擬物是指本身不具有爆炸危險(xiǎn)性但可以模擬真實(shí)炸藥某些技術(shù)特征的物質(zhì)。這些技術(shù)特征包括外觀、顏色、氣味、密度、化學(xué)元素組成、有效原子序數(shù)、光譜等。研制TATP模擬物，達(dá)到以假代真的效果，用于TATP防爆安檢能力培訓(xùn)評(píng)價(jià)等活動(dòng)，可以有效提升應(yīng)對(duì)TATP爆炸威脅的能力。

3.1 不含TATP的TATP模擬物

TATP炸藥模擬物可以分為射線級(jí)模擬物和全仿真模擬物。射線級(jí)模擬物通常是圍繞著控制炸藥模擬物的密度和有效原子序數(shù)展開(kāi)，之所以如此設(shè)計(jì)，主要是因?yàn)閄射線透視成像安檢儀是當(dāng)前最通用、最基礎(chǔ)的的行李安檢儀，通過(guò)模擬TATP的這些技術(shù)特征，可以在在X射線透視安檢設(shè)備下達(dá)到以假亂真的效果，故這種方式設(shè)計(jì)得到的炸藥模擬物，可替代TATP進(jìn)行安檢儀校正及操作人員培訓(xùn)。Vahcic等[77]為了對(duì)機(jī)場(chǎng)運(yùn)行中的爆炸物探測(cè)系統(tǒng)(explosive detection system，EDS)進(jìn)行常態(tài)化的性能檢測(cè)，研制了可用作標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試材料的TATP模擬物，他們首先利用香蘭素、咖啡因、蘋果酸和碳酸氫鈉，通過(guò)一定的配比混合得到一種TATP炸藥模擬物，但該TATP模擬物中香蘭素散發(fā)出香草香味且容易導(dǎo)致莫牛蛙由流動(dòng)的粉末變成半硬粉末。后經(jīng)改良配方，得到基于硬脂酸鹽、咖啡因和苯甲酸鹽三種物質(zhì)配比后的TATP炸藥模擬物。這兩種配方模擬物很穩(wěn)定，與TATP外觀相似，更重要的是，其密度和有效原子序數(shù)Zeff均能有效匹配TATP炸藥，這是雙能X射線安檢設(shè)備用于探測(cè)行李中炸藥時(shí)軟件算法最重要的兩個(gè)特征參數(shù)。Faust等[78]同樣圍繞著TATP的密度ρ(0.45 g/cm3)和有效原子序數(shù)Zeff(6.7)兩個(gè)關(guān)鍵特征參數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)X射線安檢設(shè)備下的模擬物，所設(shè)計(jì)的粉末狀TATP模擬物和聚異丁烯基質(zhì)中TATP模擬物，這兩種模擬物的顏色、質(zhì)地、密度、有效原子序數(shù)和X射線圖像顏色都與真實(shí)炸藥非常接近。

表3 比色法檢測(cè)TATP

全仿真模擬物則在更寬的維度上模擬炸藥的技術(shù)特征，如外觀、元素組成及比例、密度、熔點(diǎn)、氣味等。劉吉平等[79-80]對(duì)TATP的炸藥模擬物進(jìn)行了研制，利用常見(jiàn)的羧酸和醇等有機(jī)物進(jìn)行配比設(shè)計(jì)，得到TATP的全仿真模擬物，該模擬物相比美英等國(guó)的模擬物相比，不僅外觀形態(tài)、密度和原子序數(shù)與TATP相當(dāng)，元素組成、元素百分含量和顏色也同真實(shí)TATP相近。周星等[81]基于類似原理，利用常見(jiàn)有機(jī)物進(jìn)行配比設(shè)計(jì)，制備出一種TATP仿真炸藥模擬劑，可以替代真實(shí)TATP模擬物進(jìn)行安檢儀校驗(yàn)，該模擬物無(wú)毒，可重復(fù)使用。Liang等[82]提出一種協(xié)同進(jìn)化綜合學(xué)習(xí)粒子群優(yōu)化算法進(jìn)行炸藥模擬物配方設(shè)計(jì)，該算法能夠在更大范圍內(nèi)快速尋找合適的配方物質(zhì)及比例，所得的模擬物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與TATP完全一致，而劉吉平和周星等研制的模擬物則還存在一定偏差。

3.2 摻雜其他物質(zhì)的TATP模擬物

上述方設(shè)計(jì)案下的模擬物存在一些問(wèn)題，一是僅模擬了TATP的密度和有效原子序數(shù)等技術(shù)特征，只適合充當(dāng)X射線透射技術(shù)下的TATP模擬物，在更廣泛的技術(shù)手段下，無(wú)法達(dá)到模擬的效果，如模擬物不具備TATP的分子光譜特征；二是這種模擬物不含有TATP，其揮發(fā)出的氣味分子在警犬靈敏的嗅覺(jué)下無(wú)法達(dá)到模擬的效果，無(wú)法充當(dāng)警犬訓(xùn)練的嗅源。因此，還有一種設(shè)計(jì)方案，先設(shè)計(jì)得到與TATP體積密度和有效原子序數(shù)等技術(shù)特征高度相符的模擬物，再適當(dāng)加入一定比例的TATP，在保證最終得到的模擬物不具備安全危害的條件下，同時(shí)能夠在更廣泛的技術(shù)特征上模擬TATP。徐紀(jì)琳等[83]按照m(葡萄糖)∶m(十六醇)∶m(蔗糖)=25.77∶9.68∶14.55的比例制備了一種TATP的初始模擬物，該模擬物已經(jīng)高度模擬了TATP的密度和有效原子序數(shù)等技術(shù)特征，他們繼續(xù)研究了初始模擬物中混合一定含量TATP的模擬效果，發(fā)現(xiàn)，當(dāng)TATP的質(zhì)量分?jǐn)?shù)少于20%時(shí)，模擬物對(duì)撞擊及摩擦不敏感，組分中各類化學(xué)性質(zhì)相容性好，阻斷了TATP分子的反應(yīng)，導(dǎo)致模擬物在克南試驗(yàn)和聯(lián)合國(guó)隔板試驗(yàn)中均失去了爆炸性，這種混合了20% TATP的模擬物，其紅外光譜和拉曼光譜中出現(xiàn)了TATP的幾個(gè)特征峰，因此該TATP模擬物可以同時(shí)用于X射線安檢設(shè)備、CT安檢設(shè)備和紅外光譜儀、拉曼光譜儀的安檢培訓(xùn)中。

3.3 特定基體承載的TATP模擬物

徐紀(jì)琳等的工作表明，將含量在安全水平以下的TATP混合于一種相容性好的物質(zhì)中，可以制備出TATP模擬物(至少是具備某一種技術(shù)特征的模擬物)。Lubczyk等[84]把2%TATP溶解在離子液體1-甲基-3-辛基咪唑四氟硼酸中，TATP在離子液體溶液中不再敏感，非揮發(fā)性的離子液體溶劑對(duì)TATP的揮發(fā)成分不形成干擾，可以用于擦取進(jìn)樣、氣體進(jìn)樣和注射進(jìn)樣等多種采樣進(jìn)樣方式下的設(shè)備培訓(xùn)、校準(zhǔn)和評(píng)估活動(dòng)。

圖1 TATP檢測(cè)方法圖示Fig.1 Variety of technology for TATP detection

如果不將TATP在X射線透視設(shè)備下的技術(shù)特征作為模擬目標(biāo)，而是將TATP在離子遷移譜、警犬、實(shí)時(shí)直接分析質(zhì)譜(direct analysis in real time-mass spectrometry，DART-MS)等探測(cè)技術(shù)下的技術(shù)特征作為模擬目標(biāo)，這種情況下就不需強(qiáng)調(diào)模擬物外觀、密度和等效原子序數(shù)等技術(shù)特征，只需要注重模擬物能夠具備同純TATP相當(dāng)?shù)奈锢砘瘜W(xué)行為就行了。MacCrehan等[85]制備了一種編號(hào)為NIST SRM 2907的模擬物，該模擬物模擬了Semtex(主成分為PETN)和TATP殘留物，用于評(píng)價(jià)、優(yōu)化和驗(yàn)證離子遷移譜炸藥探測(cè)器的性能。他們用溶解后揮發(fā)溶劑的方式將TATP和太安包覆到載體物質(zhì)上，其中TATP被包覆到一種直徑為12～20 μm的聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔聚合物珠PRP-1上，這種載體尺寸比較適合離子遷移譜探測(cè)器的探測(cè)，且能使包覆其上的TATP保持較高的穩(wěn)定性，用LC-UV和LC-MS表征和驗(yàn)證了TATP的粉質(zhì)量數(shù)，并將NIST SRM 2907用于離子遷移譜炸藥探測(cè)器的校準(zhǔn)上，發(fā)現(xiàn)，直接加載NIST SRM 2907 顆粒和溶液沉積TATP兩種上樣方式下的校準(zhǔn)曲線沒(méi)有明顯差異，表明NIST SRM 2907具有校準(zhǔn)儀器的能力。Simon等[86]采用DART-MS實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)了一種基于聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS) 的TATP警犬訓(xùn)練輔助裝置中TATP的釋放和擴(kuò)散行為。其中DART-MS是一種直接、無(wú)損、快速、原位的空氣環(huán)境電離質(zhì)譜技術(shù)，是一種比較有前景的炸藥毒品安檢技術(shù)。TATP警犬訓(xùn)練輔助裝置是一個(gè)底部覆蓋PDMS聚合物膜的金屬盒，PDMS膜可以負(fù)載和釋放TATP。他們將該TATP警犬訓(xùn)練輔助裝置與1 g TATP固體、裝有1 g TATP的13孔蓋子(美國(guó)聯(lián)邦調(diào)查局的自制炸藥警犬探測(cè)項(xiàng)目組用于過(guò)氧化炸藥探測(cè)的輔助工具)進(jìn)行了比較，他們發(fā)現(xiàn)這種TATP警犬訓(xùn)練輔助裝置的性能和FBI的TATP探測(cè)輔助工具很相似。因此，該TATP警犬訓(xùn)練輔助裝置在能夠警犬、DART-MS等探測(cè)技術(shù)下模擬TATP，可以用于警犬訓(xùn)練以及傳感器的校準(zhǔn)和評(píng)價(jià)。在另一項(xiàng)工作中[87]，他們利用熱重分析法測(cè)得了TATP和PDMS聚合物膜負(fù)載TATP的蒸氣壓和蒸發(fā)焓，并對(duì)其進(jìn)行頂空分析，證實(shí)PDMS聚合物膜負(fù)載TATP與純TATP具有相當(dāng)?shù)膿]發(fā)行為，因而可以作為TATP警犬訓(xùn)練輔助裝置。Jeunieau等[88]以濾紙為基底，分別通過(guò)直接吸附氣體TATP和沉積甲醇溶液中的TATP，制備了兩種警犬訓(xùn)練輔助裝置，前者吸附的TATP會(huì)急劇減少，后者在空氣中和在密封袋中保存10 d均能保持絕大部分的TATP，警犬試驗(yàn)中所有訓(xùn)練輔助裝置全部被檢出。利用甲醇揮發(fā)沉積TATP制備的警犬訓(xùn)練輔助裝置，可在密封袋中放置30 d以上而喪失警犬輔助訓(xùn)練功能，可以方面地儲(chǔ)存和運(yùn)輸。Oxley等[89]利用微膠囊技術(shù)將TATP封裝在聚碳酸酯中，該膠囊對(duì)沖擊部敏感，火焰感度也顯著降低，可以在需要加熱釋放TATP但不產(chǎn)生雜質(zhì)，該方法提高了TATP處理和儲(chǔ)存的安全性，對(duì)警犬訓(xùn)練和儀器制造提供了一種極有價(jià)值的TATP供體。類似的，Wilhelm等[90]將TATP和活性炭共沉淀制備了質(zhì)量分?jǐn)?shù)40%的TATP，該TATP模擬物的摩擦感度和撞擊感度都明顯降低，且通過(guò)了聯(lián)合國(guó)關(guān)于危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸?shù)慕ㄗh書-試驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)克南試驗(yàn)和熱穩(wěn)定性試驗(yàn)，采用頂空固相微萃取氣質(zhì)聯(lián)用等方法對(duì)該TATP模擬物進(jìn)行了表征，發(fā)現(xiàn)活性炭對(duì)氣體成分沒(méi)有影響，該模擬物與TATP純品具有相當(dāng)?shù)膿]發(fā)行為，可以用于警犬訓(xùn)練。

4 總結(jié)與展望

TATP因制備原料難以管控、起爆方式簡(jiǎn)單、爆炸威力較大等原因，比梯恩梯等軍用炸藥、硝銨炸藥等民用炸藥、煙火藥和發(fā)射藥等火藥更容易對(duì)重要公共場(chǎng)所(特別是機(jī)場(chǎng)、高鐵站、政府辦公場(chǎng)所)的安全帶來(lái)隱患。從上述研究可發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前能夠應(yīng)對(duì)TATP的防爆安檢技術(shù)手段本身并不匱乏，由圖1(主要為防爆安檢適用方法)可見(jiàn)，圍繞其物理、化學(xué)性質(zhì)建立的探測(cè)技術(shù)方法，無(wú)論是物理方法、化學(xué)方法，無(wú)論是TATP的氣體、固體，無(wú)論是常量、微量TATP，無(wú)論是TATP本身還是其伴生物質(zhì)，無(wú)論是自動(dòng)捕捉(氣體采樣)、擦拭進(jìn)樣還是其他進(jìn)樣樣式，都可以通過(guò)一些技術(shù)手段加以實(shí)現(xiàn)，能夠基本滿足TATP防爆安檢的需求。

TATP的防爆安檢技術(shù)還需要在以下方面開(kāi)展進(jìn)一步研究，以進(jìn)一步提高防爆安檢能力。一是加強(qiáng)透視探測(cè)技術(shù)研究。行李中隱藏的大量TATP對(duì)公安安全特備是大型交通工具的威脅非常大，X射線透視成像技術(shù)、拉曼光譜技術(shù)和太赫茲技術(shù)等，這些透視探測(cè)技術(shù)能夠在一定距離上透視發(fā)現(xiàn)行李中隱藏的大量TATP，是最需要研究、最具實(shí)用價(jià)值的探測(cè)手段。特別是X射線透視成像技術(shù)，圍繞著這種技術(shù)，為TATP研判預(yù)警建立模型，能夠提供安檢設(shè)備的智能化水平，降低安檢設(shè)備的專業(yè)人員依賴程度，X射線透視成像技術(shù)作為當(dāng)前最為常見(jiàn)、最為基礎(chǔ)的行李安檢技術(shù)，若具備了智能研判TATP的功能，將顯著提升防爆安檢能力。二是技術(shù)方法設(shè)備化，探測(cè)設(shè)備簡(jiǎn)單化[91]。上述研究中所報(bào)道的一些技術(shù)方法，有些沒(méi)有開(kāi)展實(shí)際樣品探測(cè)試驗(yàn)，有些沒(méi)有對(duì)材料的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和反復(fù)使用穩(wěn)定性進(jìn)行考察，有些沒(méi)有對(duì)方法的抗干擾能力進(jìn)行充分評(píng)估，因此，這些方法很多僅僅停留在方法研究的階段，并沒(méi)有轉(zhuǎn)化為可以使用的探測(cè)設(shè)備。即便形成設(shè)備，有些設(shè)備也存在較大、較復(fù)雜、使用條件較苛刻的問(wèn)題，不利于防爆安檢中的實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用。以環(huán)境電離質(zhì)譜技術(shù)為例，Rankin-Turner等[92]綜述2021年全年環(huán)境電離質(zhì)譜在法庭科學(xué)和安全等多個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用，認(rèn)為研究熱點(diǎn)已經(jīng)從環(huán)境電離新技術(shù)研發(fā)轉(zhuǎn)向了已有技術(shù)優(yōu)化上，主要是儀器的重現(xiàn)性、定量功能和易用性方面，這些研究，將更快推動(dòng)探測(cè)設(shè)備研發(fā)和升級(jí)。三是安檢技術(shù)手段組合化、流程化。在當(dāng)前防爆安檢設(shè)備市場(chǎng)上，已經(jīng)非常成熟的產(chǎn)品有X射線透視成像設(shè)備、離子遷移譜探測(cè)設(shè)備、紅外拉曼光譜設(shè)備等，其次還有一些太赫茲安檢設(shè)備(毫米波亞毫米波安檢設(shè)備)、比色檢驗(yàn)設(shè)備、熒光探測(cè)設(shè)備和質(zhì)譜設(shè)備，再結(jié)合警犬搜爆[93]和人工檢查等手段，應(yīng)當(dāng)在注重這些設(shè)備配備的同時(shí)，研究其協(xié)調(diào)工作機(jī)制，充分發(fā)揮不同技術(shù)和設(shè)備的長(zhǎng)處，補(bǔ)充和印證不同設(shè)備的探測(cè)結(jié)果，組合化、流程化地應(yīng)用這些探測(cè)設(shè)備，為TATP防爆安檢工作設(shè)置梯度防線。四是炸藥模擬物多樣化、產(chǎn)品化。目前，TATP模擬物研究主要以模擬TATP的外觀、密度和有效原子序數(shù)等X射線透視安檢特征為主，很多停留在制備方法和產(chǎn)物表征研究的階段，對(duì)TATP在其他探測(cè)技術(shù)下的特征模擬研究比較少，特別是國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)化為知識(shí)產(chǎn)權(quán)成果或形成定型產(chǎn)品的比較少，因此，TATP模擬物還沒(méi)有切實(shí)發(fā)揮其培訓(xùn)安檢人員和警犬以及校準(zhǔn)、評(píng)價(jià)安檢設(shè)備功能的作用，需要加強(qiáng)研究和轉(zhuǎn)化。