Обнаружение взрывчатых веществ (ВВ) во внелабораторных условиях необходимо при контроле пассажиров и багажа в аэропортах, при таможенном контроле; оно весьма желательно для служб безопасности зданий и сооружений, при поиске находящихся в земле мин и в ряде других случаев. Есть несколько общих подходов к такому обнаружению, но нас более всего интересует обнаружение паров или микрочастиц ВВ аналитическими методами. Пока эти методы уступают традиционному использованию обученных собак, но при разработке инструментальных методов есть и значительные успехи (недавно проведено обстоятельное сопоставление возможностей собак и аналитических приемов [1]; по селективности обнаружения собаки пока превосходят имеющиеся приборы, но прибор может функционировать 24 часа в сутки, что исключено для собаки; всего сопоставление сделано по 27 показателям).
В последнее время проблема обнаружения ВВ широко обсуждается. Не раз этой теме посвящались, например, симпозиумы на сессиях Американского химического общества [2], Питсбургских конференциях по аналитической химии и прикладной спектроскопии. Имеется ряд обзоров [3,4].
Из аналитических методов для обнаружения, идентификации и, если нужно, определения следов ВВ наиболее подходящими в настоящее время считается спектрометрия ионных подвижностей (СИП), хемилюминесценция, газовая хроматография с электронозахватным детектором (ЭЗД) или ЭЗД без хроматографического разделения и некоторые электрохимические методы. Настольные устройства, реализующие СИП, ЭЗД и хемилюминесценцию, обеспечивают очень высокую чувствительность - на уровне частей на триллион (ppt). Главной проблемой здесь становится проблема "пробоотбора"; основательно прорабатывается обдув человека в специальной камере, воздухоотбор над возможной миной и т.д.
Решение задачи обнаружения осложняется тем, что ВВ весьма разнообразны по химической природе, имеют разброс в давлениях паров и т.д. Например, давление пара тринитротолуола (ТНТ) при 25°С составляет 7.1´10-6 торр, тринитротриазациклогексана 4.6´10-9 торр, а динитрата этиленгликоля 2.8´10-2 торр.
Наиболее широко в настоящее время для реального обнаружения ВВ используется спектрометрия ионных подвижностей. Этот метод близок к времяпролетной масс-спектрометрии. Молекулы обнаруживаемых соединений, находящиеся в паровой фазе, подвергаются химической ионизации при атмосферном давлении; например, в ионном источнике может быть 63Ni, электроосажденный на фольге. Далее ионы инжектируются в виде дискретного пакета из ионного источника в зону их разделения; для цели инжектирования в приборе предусмотрено специальное устройство. В зоне разделения ионы попадают под действие электрического поля и движутся в сторону детектора с различной скоростью, обратно пропорциональной их массе. В результате получается что-то вроде спектра подвижностей, кривая ионного тока в зависимости от времени пролета. ВВ обладают относительно высокой электроотрицательностью, и для их обнаружения удобнее использовать отрицательно заряженные ионы.
Возможности СИП в части обнаружения ВВ изучаются с 1970 гг. В настоящее время несколько фирм производят соответствующие приборы. Фирма Barringer (США) выпускает переносные приборы. Так, Ionscan® Model 400В используется более чем в 50 странах, время анализа 6-8 с. Его применяют и люди, не имеющие специальной подготовки; обучение работе с прибором занимает 1-2 ч. Прибор позволяет обнаружить и идентифицировать ТНТ, гексоген, нитроглицерин, пентрит и другие ВВ с чувствительностью на уровне 1 пг. Вес прибора 22 кг, размеры 40´34´32 см.
Другой вариант (GC-IONSCAN) - это комбинация указанного выше прибора с газовым хроматографом, Ionscan выступает здесь в роли детектора. В этом случае время анализа составляет 3-5 мин, вес прибора 32 кг, размер 41´53´45 см. Та же фирма создала и совсем маленький прибор SABRE 2000 на батарейках (2.6 кг), основанный на том же методе ионной подвижности.
Переносные малогабаритные приборы М-01 и М-02 для обнаружения ВВ на уровне 1 пг, превосходящие по ряду параметров прибор SABRE 2000, выпускаются в России.
Подробнее о методе СИП можно прочитать в обзоре [4].
Из новых и оригинальных подходов к решению проблемы экспрессного обнаружения ВВ можно отметить следующий [5]. Синтезирован кремнийорганический полимер, реагирующий на присутствие очень малых количеств ТНТ и пикриновой кислоты. Из полимера изготавливают очень тонкие нити и впрессовывают их в обычную бумагу. Волокна ярко светятся при УФ-облучении. При контакте же с указанными ВВ свечение отсутствует. Бумагу с волокнами можно хранить на воздухе при комнатной температуре. Процедура обнаружения ВВ очень похожа на проверку подлинности банкнот. Работу эту выполнили химики из Калифорнийского университета в Сан-Диего.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Furton K.G., Myers L.J. Talanta. 2001. V. 54. P. 487.
2. Henry C. Chem. Ing. News. 2000. Sept. 11. P. 28.
3. Hallowell S.F. Talanta. 2001. V. 54. P. 447.
4. Ewing R.G., Atkinson D.A., Eiceman G.A., Ewing G.J. Talanta. 2001. V. 54. P. 515.
5. "Поиск". 2001. № 23 (629).