警犬训练用T N T气味浓度控制方法研究

龙成生 王 辛 吴德华

警犬训练用T N T气味浓度控制方法研究

龙成生 王 辛 吴德华

在搜爆犬训练中，建立犬对爆炸物气味的联系和培养犬对爆炸物气味的搜索能力，需要将相应的爆炸物原物作为气味源。在日常训练中，训导员每日均需要接触相应的爆炸物并采集其气味供训练使用。警犬作业能力是以能感知的目标物气味浓度来衡量的。在一般情况下，警犬能够感知示警的目标物气味浓度越低，则该警犬的相应作业能力就越高。警犬作业能力的培养是依据训导员利用不同浓度的气味量来进行渐进式训练诱导的。因而，气味源浓度的不确定性，对警犬工作能力的培养有很大的影响。目前，大多数训导员是将气味吸附介质与爆炸物原物装在同一密闭容器中，使吸附介质感染爆炸物气味后进行相关训练。吸附介质感染的爆炸物气味浓度常用感染时间的长短来衡量，且主要依靠经验决定感染的时长。为了解决警犬训练用TNT气味浓度控制这一难题，我们研究了热法控制TNT气味浓度技术。热法控制TNT气味浓度的基本原理是将固态TNT加热至液体状态，使其挥发性能大幅度提高，再利用惰性气体将气态爆炸物吹出，最后在常温（或低温）下用吸附介质收集爆炸物气味。爆炸物气味的浓度由加热温度、气流流速及收集时长共同决定。

一、实验

（一）材料与仪器

气相色谱仪（Varian CP3800）、内径0.53mm去活性空白毛细管、样品瓶（带硅胶密封垫）、纱布、电子天平（精度0.01mg）、干燥器、一次性手套、不锈钢镊子。

（二）实验装置

图1　TNT气味浓度控制装置示意图

警犬训练用TNT气味浓度控制由气相色谱仪器完成，加热温度为柱温箱（恒温82℃，精度为0.1℃），流量为载气流量（量程为0.1～50.0 ml/min，精度0.1 ml/ min）。气路由内径0.53mm去活性空白毛细管组成，连接示意图见图1。

（三）实验过程

将约2.00g的TNT样品装入样品瓶中，再放入干燥器中，室温放置，称重，直至恒重，记为m0，同时称量样品管的质量，记为S0。将装有TNT的样品瓶按图1接入管路中，调节载气流量，设置柱温箱温度，开始记时。24h后，取下样品瓶，置于干燥器中冷却至室温，称重，直至恒重，记为m1， 同时称量样品管的质量，记为S1。本实验中，柱温箱温度设定为82℃恒温，载气流量为10、20、30、40、50 ml/min，各流速均重复4次。

（四）数据处理

装TNT的样品瓶中TNT的吹脱量为m1～m0，样品管收集TNT的量为S1～S0。将每种流速的4次称量值取平均值，作为该流速下TNT样品的吹脱量或收集量。

二、结果与讨论

（一）TNT样品的吹脱量

在82℃恒温条件下，TNT由固态转变为液态，挥发性明显增强。连续吹脱24h后，吹脱量随流速的增加而增加，实验结果如表1所示。

表1　82℃不同流速条件下TNT的吹脱量（n=4）

（二）样品管的TNT收集量

在室温 （25℃） 条件下，气态TNT迅速凝结为固体，因此载气携带TNT气态分子经过样品管时，被吸附介质拦截吸附，停留在吸附介质上。0.5g的棉质吸附介质连续收集24h后，其收集量随流速的增加而增加，实验结果见表2。

表2　常温下棉质吸附介质对TNT的收集量（n=4）

（三）流速对爆炸物气味浓度的控制

在进行吸附介质收集量（m，单位为mg）与流速（μ，单位为ml/min）之间的线性拟合时，我们先将收集量进行数据转换，即对收集量先取对数再取负值。当收集量为m时，经变换后的值为-lgm。然后，我们对流速与-lgm进行线性拟合，结果如图2所示，拟合公式为：

图2　流速与-lgm的拟合曲线

将上式变换后，得到：

式中m为吸附介质的收集量，单位为mg；μ为载气流速，单位为ml/min，取值范围10～50 ml/ min。因此，为制备一定浓度的TNT气味，只要控制载气流速就能达到制备要求。

三、结论

我们对固态TNT的吹脱温度、收集温度、流速等对TNT气味浓度的影响进行了实验。结果表明，在吹脱温度为82℃、收集温度为25℃、吸附介质为棉质品时，吹脱收集24h后，吸附介质的收集量的负对数与流速成线性关系。因此，利用热法通过控制流速，可以达到控制警犬训练用TNT气味浓度的目的。

（作者单位：公安部南京警犬研究所，210012）

（编辑：颜 勤）