隐藏爆炸物的化学探测方法

隐藏爆炸物的化学探测方法
摘要如何及时预防、发现、制止恐怖爆炸行为不仅是公安刑侦工作的一项任务，也是科技工作者应具备的科学常识。

介绍了隐藏爆炸物的分类、爆炸物证检验、隐藏炸药蒸气的检测及隐藏炸药的探测技术等。

关键词隐藏爆炸物化学探测炸药
进入21世纪以来，世界范围的恐怖主义爆炸活动愈演愈烈，严重威胁人类社会的安全。

由于恐怖主义爆炸活动会造成大量人员伤亡和财产损失，因此及时预防、发现、制止恐怖爆炸行为不仅是公安刑侦工作的一项任务，也是科技工作者研究的重要课题。

即便作为一般公众也应具备一些这方面的科学常识，提高防范意识。

1 爆炸物及其分类
爆炸物的种类有很多，有老的产品TNT，也有较新型的塑料炸药，有自制的火药，也有爆炸力极强的烈性炸药等。

爆炸物的种类不同，它们的分子结构和化学成分及其性能也各不相同。

按照爆炸物的化学组成分类，单体炸药包括乙炔类化合物，如乙炔银、乙炔汞等；雷酸类化合物，如雷酸银、雷酸汞等；硝酸酯类化合物，如硝化甘油、硝化棉等；硝酸类化合物以及硝基化合物，如TNT（三硝基甲苯）、DNT（二硝基甲苯）、RDX（黑索金，环三次甲基三硝胺）等。

混合炸药是由2种或2种以上单质或化合物混合而成的爆炸物，其中必须有一种含氧丰富的化学物
质，如塑料炸药、强性炸药和橡皮炸药。

2 爆炸物证检验
残留炸药及爆炸产物对案件的侦破和断定是及其重要的爆炸物证，从尘土中提取和分离这些样品常常采用溶剂萃取法。

无机盐可直接用水浸取，有机炸药及燃料可用乙醇、丙酮、氯仿及二硫化碳等有机溶剂萃取。

爆炸物证定性和定量分析用薄层色谱法。

即用有机溶剂展开层析后观察炸药斑点的颜色变化，可以判断是那种炸药。

目前新发展的方法还有毛细管电泳和质谱法，其灵敏度高，专一性好。

爆炸案件的作案者在准备和处理炸药时，可能在指甲上、戒指上、手指间、皮肤皱纹及衣服等处有残留炸药存在，应收集这些炸药并对它进行检验鉴定。

用经适当有机试剂浸泡过的棉签，从犯罪嫌疑人的手上及衣服上取样，用有机试剂提取棉签上的炸药，以薄层层析法鉴定炸药。

炸药在手及衣服上的停留时间与人的活动情况有关。

如果不洗涤和不揩擦，40％的胶质代那迈特、TNT及C—4等炸药分别在4 h,6 h,8 h内可检出。

残留在作案者手上的炸药，可用现场检测器进行检测。

在检测器上有一个“检测纽”，它由滤纸和2个试剂管组成。

用滤纸收集案犯手上的痕量炸药后，在滤纸上滴加一滴氢氧化钠—乙醇—二甲亚砜溶液，如显深紫色，表示炸药为TNT;如显橙色，表明为其他芳香族硝基化合物。

若无颜色变化，则在原斑点上再滴加2滴Griss试剂（含对氨基苯磺酸和α萘基乙二胺的磷酸溶液），如显桃红色，说明有硝酸酯或硝胺炸药存在。

3 隐藏炸药蒸气的检测
现代炸药，如塑料炸药的威力很大，仅需0．5 kg就足以使一架大型客
机坠毁。

要在大量行李中检测出如此少量的爆炸物谈何容易!况且塑料炸药可以加工成任意形状，甚至做成薄片夹藏在行李箱的隔层衬垫内，不容易检查出来；检测隐藏炸药蒸气的有效途径之一是利用动物的嗅觉进行检测，例如使用经过训练的警犬、警鼠等。

这种方法有一定的可靠度，但是也有局限性，训练和供养这类动物的费用昂贵,动物易受环境、情绪及兴趣的影响，故在一些公共场所使用时常常受到限制。

因此人们试图制造模拟动物嗅觉的仪器设备——嗅觉传感器来代替动物，用于对炸药、炸药的分解产物、炸药中的挥发性物质及添加剂等的蒸气进行检测。

目前国外商品化的炸药蒸气探测仪主要为以下2种。

3．1 电子捕获监测器
用电子捕获监测器检测炸药蒸气具有响应快，灵敏度高,价格低廉等优点，但其选择性差，不专一。

有多种电子捕获器可用来检测隐藏炸药，例如27型离子跟踪仪（ITI）是在电子捕获监测器基础上发展起来的，它可以用于检测胶质炸药。

仪器内在炸药蒸气的入口处固定了一特性膜，可降低氧、氮及其他轻气体的浓度。

利用这种仪器，可对大气进行实时检测。

3．2 气相色谱检测器
采用气相色谱分析包裹周围有无散发爆炸物蒸气。

配备微处理机控制者，能鉴别各种类型爆炸物和信弹中的少量塑料爆炸物。

通过各种现代探测仪能鉴别引起误报的其他类似化合物、溶剂和卤化物。

最新型的探测仪可探测含量十分低的爆炸物，并且可忽略背景干扰。

有一种手提式气相炸药监测器，装备有两段炸药蒸气预富集器，第一段富集器中装有固体吸附剂，可以拆卸，它能在短时间内通过大量空气，进行炸药蒸气富集，随后与气相色谱仪连接，提高温度或改变载气洗提方式，使吸附的炸药脱附，转入第二级富集器，脱附炸药蒸气进入色谱柱后分离，并由电子捕获检测器测定。

4 隐藏炸药的探测技术
行李、邮件及包裹中的隐藏炸药可用X射线、热中子活化和核磁共振等仪器方法探测，也可用化学方法检测。

4．1 化学喷显法
由我国开发的喷显剂TH1与TNT作用，生成棕红色产物，可用于TNT的检测；喷显剂AD29和AP9与硝酸酯类及黑索金炸药反应，生成桃红色或紫红色产物，可用于检测黑索金和硝酸酯类炸药。

4．1．1 化学喷显法原理
用TH1检验TNT原理：TNT与碱性氧化物反应，生成不稳定的醌式产物。

喷显剂TH1的主要成分是四甲基氢氧化铵，具有碱性，与TNT发生如下反应，产物为棕红色。

硝基化合物与Griss试剂作用原理：用Griss试剂检测硝酸酯类炸药可归纳为以下3个步骤：
（1）硝基化合物在碱性溶液中发生皂化反应，产生NO-2，或在酸性溶液中与金属锌作用，释放出NO-2；
（2）NO-2与芳香伯胺反应，形成重氮盐；
（3）重氮盐与酚或芳香胺类偶联剂作用，形成有色的偶氮化合物。

注意：在样品中含有NO-2或其他能产生NO-2的物质存在时，会干扰炸药的检出。

4．1．2 化学喷显法的应用
用化学喷显法检验炸药时，首先采用转移取样法收集炸药样品，用特制的还原纸擦拭检测对象（检测TNT时可用普通滤纸），富集留在检测对象上的微量炸药，然后以TH1,AD29或AP9在纸上喷雾显色。

若显棕红色，则有TNT存在；若显桃红色，则有黑索金及硝酸酯类炸药存在。

喷显剂TH1检测TNT的灵敏度可达0．05 μg,温度对显色反应速度的影
响不明显，在-6℃～34℃，TNT浓度在0．1 μg以上时，均可迅速显色。

而
用喷显剂AD29和AP9检验黑索金、太安等炸药时，显色速度受环境温度的影响，在20℃以上，可迅速显色，在0℃以下，显色速度变慢，若浓度低，则显色速度极慢。

常温下，AD29和AP9的检测灵敏度为0．2 μg。

喷显法检验炸药具有灵敏度高，携带方便，成本低等优点，但它不能直接从未经提纯的尘土样品中检出炸药，只能从接触过炸药的物品上（例如包裹、邮件等）检验炸药是否存在。

4．2 核磁共振法
为检测爆炸物，也可从它们的化学成分分析入手，例如，在各种炸药中氮是主要成分之一。

进一步分析表明,炸药中含氮量比衣服、杂物和—些塑料都要大得多,我们可以用核磁共振法测量氮的含量，以便找出藏在行李中的爆炸物。

在一定条件下，原子核可以吸收γ射线,特定的原子核仅对一定能量的γ光子特别敏感，大量吸收，即共振吸收。

对于14N来说，其原子核仅对能量为
9．17MeV的γ射线发生共振吸收。

当我们用9．17MeV的γ射线照射行李箱时，由于行李中含有氮，将发生共振吸收，使透过的γ射线减弱。

测定透过的γ射线强度便可得到行李中氮的含量与分布，从而判定行李中是否有
爆炸物。

核磁共振吸收分析法对氮的检测灵敏度很高，国内外已在飞机场试用。

目前还在探索用它检测氧和碳的可能性。

采用核磁共振可检出很多炸药，例如硝化甘油、代那迈特、硝胺代那迈特、无烟药、黑索金、TNT、太安等都可以用核磁共振检测。

而黑索金宜用电子自旋共振检测。

4．3 X射线探测仪
炸药的密度在1．5~1．7 g/cm3之间。

例如梯恩梯(TNT)的密度为1．5 g/cm3，季戊炸药(PETN)为1．6 g/cm3，而衣服的密度却只有0．2 g/cm3左右。

因此，根据密度的大小，完全可以检测出藏在衣服中的炸药。

利用X射线计算机层析扫描技术(即X-CT)可以测出行李中各点处的密度。

X射线CT是根据物质对射线
的衰减特性制成的。

当一束强度为I0的射线穿过厚度为t的均匀物质后，其强度将衰减为：I＝I0e-αt，即射线在均匀物质中按指数规律衰减。

其中α为物质的吸收系数，它与物质的密度有关。

X射线是探测包中物的最佳选
择，因为它能穿透多数物体(取决于密度)。

除了密度较大的物体常用X-CT之外，新研制的低亮度电视成像和计算机增强技术大大提高了图像的分辨率和质量，可清晰地显示诸如纸和塑料等轻和薄的物品。

近几年已开发出与电视监控和微处理
机的联用技术。

德国研制了一种类似于机场使用的传送带系统。

4．4 金属探测仪
能探测金属丝、起爆装置、电池和信弹的其他成分。

但普通包裹的纸夹和其他金属物引起的误报率高，使用时应加以注意。

4．5 纳米线探测仪
美国圣迭戈加州大学的化学家发明一种探寻未爆炸的地雷和炸弹的新方法。

通过化学合成的聚束硅(polysilo1e)纳米线(它由有机分子缠绕的多股硅原子组成)，研究人员可以在空气中和海水内探测到三硝基甲苯(TNT)和苦味酸。

该小组在基片上通过沉积薄膜试验聚束硅纳米线，在紫外线或蓝光照射下，可观察到基片发光，而当掺有爆炸物的空气或海水流过基片时，则发光消失。

这种熄灭发光的机理，是由于电子从激发的聚束硅转移到缺少电子的被测物质。

用紫外线激发聚束硅，使三硝基甲苯和苦味酸(二者都缺少电子)能迅速捕捉聚合物的受激电子，并使聚合物停止发光。

参考文献
［1］张正奇.法庭化学.长沙：湖南大学出版社,1997：312-325
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WANG Aihua1LI Zengxin 2
(1.The No.16 Middle School of Qingdao City Shandong Province 266033；
2.Department of Chemisry, Normal College of Qingdao University, Shandong Province 266071 )
Abstract How to prevent，discover and prohibit terror blast in time is not only task of public security and criminal detection，but also the scientific knowledge which science and technology workers should have. This paper introduces the classification of hidden explosive, examination of material evidence of blast, detection technique of hidden explosives and their vapour.
Keywords hidden explosive, chemical detection, explosive。