舰船洗消策略及发展方向

杜 平，岳 强，韩洋洋，于开录

（1. 海军驻保定地区航空军事代表室，河北保定 071000；2. 中国船舶重工集团公司第七一八研究所，河北邯郸 056027）

0 引言

洗消是指利用装置、设备和程序，尽可能地减少核生化污染对于舰艇的作战能力的负面影响。为了建立全舰核生化综合防御体系，使全舰在遭受核生化危害后能够快速有效地恢复到战前水平，有必要建立一套完整的舰船洗消系统和使用策略[1-2]。

1 洗消策略

与车辆、飞机、建筑物和掩体等军事目标相比，舰船核生化防护与洗消具有特殊性。舰船在海洋上航行，能够为舰船洗消提供大量海水，并接纳含毒剂的废水；舰船属于机动设备，能够避险；舰船体积较大，洗消工作量大，因此需要对舰船洗消制定单独的洗消策略。

1.1 规避

核生化沾染规避的目的是为了舰船躲避化学与生物污染，或者如果污染无法避免时，要尽量减少暴露的程度。在核生化防护体系中，核生化沾染规避处于最高级别，舰船一旦成功规避核生化袭击，防护、洗消、医疗等功能模块就无需启动。

核生化沾染规避通过情报数据链、遥测设备和模拟分析等实现。计算机系统以事实监测数据为基础，通过大气、洋流等流体动态模拟，计算出核生化战剂沉积扩散的地理模式、持久性或剂量。所需要的输入信号包括攻击位置、对战剂的识别、气象条件，以及武器的种类。图1是外军核生化预警与报告系统，能够分析当前核生化态势。

1.2 预湿

预湿是在核生化战剂到来之前，开启舰船水幕系统，使舰船处于液体覆盖中，见图2。美国海军在50年代开展的核爆炸防护研究中，海水喷淋预湿能够防护大部分放射性落下灰，随后的研究表明它同样适合生化战剂的防护。研究发现，核生化战剂到达之前使用，防护效果最佳；如果战剂已经沉降到甲板或舰体上，处理效果就会打折扣；液体战剂浸渗到油漆或甲板上的防滑涂层中，处理效果则更差。

图1 核生化预警与报告系统

图2 舰船水幕系统

1.3 防护

为了避免甲板上的物资（如货物、飞机以及车辆等）受到污染，可以采用临时盖布的方式进行防护（图3）。这种盖布最好用不透水的材料制成，边样易于后期洗消。在拆除盖板时，一定要多加小心，以免使污染传播给下层的材料或设备。

1.4 污染区域界定与隔离

当舰船沾染了核生化毒剂，在洗消之前或洗消过程中，需要随时界定沾染区域，并采取明显标识，隔离洁净区域和沾染区域。当洗消人员或其它舰员在甲板上作业时，不会遭受二次沾染。

图3 甲板设备的包裹防护

1.5 洗消清除

洗消是舰船在核生化环境中迅速恢复战斗力的主要方式，它的组成体系十分复杂[3]。

按洗消范围和深度划分，洗消分为立即洗消、全面洗消和彻底洗消。立即洗消是在遭受核生化沾染的数分钟内，对人员皮肤、个人佩戴防护设备及手持武器设备进行快速洗消，使人员能够穿着防护设备执行任务。全面洗消是对全舰进行洗消，使舰员不用穿着防护设备执行任务，但需要随时监测毒剂。彻底洗消是将舰船所有部位进行彻底清理，更换防毒滤芯，转移所有洗消废液和废物。

按洗消对象划分，洗消分为人员洗消、舰体洗消、精密设备洗消、舱室空间洗消等。洗消药剂大多具有化学反应能力，而洗消对象对药剂的抵抗能力不同，因此需要使用相对应的洗消药剂。

2 洗消方法

当污染不能避免时，在核生化战剂环境暴露后，必须对人员和装备洗消以减少或消除危险，基本洗消方法是物理法和化学法。

2.1 物理洗消

物理洗消是采用机械方法，将核生化毒剂从沾染表面清除或者包裹的过程，包括风吹、冲洗、加热蒸发、吸附和剥离等方式。物理洗消只能改变毒剂存在的位置，而不能转化或分解为无毒物质。

风吹日晒是属于被动洗消，作用时间长，效果较差。最常见的主动洗消方法是冲洗，用高压、热水、肥皂、刷子或有机溶剂冲洗，洗消效率会增加。使用热空气可蒸发或杀死毒剂，将其释放到空气中，需注意扩散风险。固体吸附剂，如活性炭，含聚合离子交换剂和漂白土，能够吸附并保留毒剂，有利于安全清除和后续处理。由于作用面积小，只适合人员或小型设备洗消。可剥离膜是将液态有机物喷涂在污染表面，固化过程中将毒剂包裹在涂层中，最后剥离涂层进行后处理，该技术在核电领域应用广泛。

2.2 化学洗消

化学洗消是通过化学反应，使生化毒剂的分子结构变化，细胞被破坏，从而变成低毒或无毒的物质。化学洗消原理一般分为：氧化、亲核取代、金属离子催化水解、反应性吸附剂和纳米活性颗粒等[4]。放射性和核污染不能通过化学洗消进行处理。

2.2.1 氧化

当生化毒剂与次氯酸盐、过氧化物和氧化性气体等接触时，硫、磷等毒剂核心元素的化学键被破坏，化学价提高，重新组合为低毒或无毒物质。常见的化学洗消剂包括含氯化合物、过氧化物、氧化性气体等。

1）氯化合物

次氯酸钠NaOCl和次氯酸钙Ca(OCl)2是第一代生化洗消化学氧化剂，至今仍在使用中。次氯酸根离子由NaOCl或Ca(OCl)2碱性溶液水解生成，对大多数生化毒剂有效。但次氯酸盐对油漆、金属等设备表面具有腐蚀性，在特殊场合应用受到限制。国内外常见的洗消剂有三合二、191、STB、漂白粉等。

2）过氧化物

过氧化物（-O-O-）是强氧化剂，相对于有毒性和腐蚀性的次氯酸盐洗消剂，更加环保。为了增强活性和成效，H2O2通常与碳酸盐（CO32-，碳酸氢盐（HCO3））或钼酸盐（MoO42-）等活化剂配合使用。过氧乙酸和过硫酸氢钾等也可作为洗消药剂。国内外常见的洗消剂有 EasyDECON、Decon Green、BDS2000。

3）氧化性气体

常见的氧化性气体包括环氧乙烷、二氧化氯、汽化过氧氢化物、多聚甲醛、臭氧和甲基溴，它们对生物毒剂效果明显，汽化过氧氢化物和二氧化氯对化学毒剂也非常有效。该技术适合洗消敏感设备和在建筑内部进行洗消，在使用过程中，需要将气体或蒸汽注入密封区域，同时要求污染区域完全密封以防止气体或蒸汽的逸出。

2.2.2 亲核取代

亲核取代反应是指毒剂有机分子中与碳连接的原子或基团，被其他亲核试剂取代的反应，从而使毒剂分子性质发生变化。NaOH等强碱溶液、肟化合物等洗消药剂属于该类型。

NaOH、KOH等强碱溶液含有高浓度的氢氧根离子，能够使生化毒剂分子发生亲核取代反应。DS-2是典型强碱溶液，由 70%的二亚乙基三胺（DETA），28%的2-甲氧基乙醇（也称为乙二醇单甲醚，EGME）和2%的NaOH溶液组成，可在较大的温度范围内使用，并具有长期的储存稳定性。在欧美国家，DS-2是通用型洗消剂，得到广泛使用。由于DS-2会损坏油漆、塑料、橡胶和皮革材料，在大多数欧洲国家，都将使用新型洗消药剂取代DS-2。

基于醇盐的另一种非水性洗消剂是 GDS2000，其组分是二亚乙基三胺、氨基丁醇和氢氧化钠，其具有一定的环境友好性，可作为DS-2的替代品。GD-6由氢氧化钾（KOH）和有机溶剂（氨基乙醇和丙醇）组成，用于敏感设备、车辆、飞机及其内部和外部的生化洗消。

2.3 其他类型

除了上述两种类型，国内外还研究了其他类型的洗消技术，包括生物酶、光催化、紫外线辐射、金属离子催化水解、催化反应吸附、等离子体等。这些技术具有一定新颖性，但是尚不成熟，选择性、环境适应性、可靠性等存在诸多不足，目前无法实用化。

All the experiments were run in triplicate. The data were expressed as means ± SEM (standard errors). Statistical analysis was performed by unpaired Student’s t-test for two comparisons. P < 0.05 was considered statistically significant.

3 舰船洗消设备

洗消设备是指将洗消药剂或者具有洗消功能的流体（蒸汽、热空气、热水等）分散到核生化毒剂表面的设备，其结构形式与洗消药剂和洗消形式密切相关。国内外舰船上一般配置水幕系统、洗消站、移动式洗消器等。

3.1 水幕系统

水幕系统（图4）是通过高压泵、管道和喷头，将添加洗消药剂的海水布撒到舰船表面的设备，能够在舰船露天表面上提供一个移动的海水屏幕。流动海水将降落在甲板或舰体上的核生化毒剂冲走，洗消药剂与核生化毒剂发生反应。水幕系统的缺点是海水与舰船表面接触时的冲力较低，而且在立面或顶面上无法形成稳定的海水层，洗消药剂与毒剂接触的时间短。

图4 美军的甲板洗消作业

美国海军综合能力强，抵御核生化袭击能力强，因此对舰船洗消投入较少，重点放在早期战术规避上。根据美国海军舰船技术手册470章，舰船仅配置了洗消站、水幕系统等，洗消药剂仅携带次氯酸钙、洗涤剂和固体吸附剂等。洗消作业时，先开启水幕系统进行冲洗，随后利用消防水龙带进行冲刷，最后由舰员采用次氯酸钙溶液对局部重点区域进行刷擦。

3.2 移动洗消设备

为了弥补水幕系统的不足，舰船配置了移动洗消设备，能够对局部区域进行重点洗消。各国舰船的移动洗消设备种类繁多，包括背负式洗消器、电动/机动洗消器、局部高温高压流体洗消器等（图5）。

3.3 洗消站

拥有集体防护系统的舰艇上装有一台专用的 4室洗消站，用于从露天区安全进入全防护区，见图6。洗消站由脱外衣区、脱内衣区、全方位淋浴器和污染清洗锁气室组成。当沾染核生化毒剂的人员由甲板进入集防区时，依次通过这四个房间，能够将毒剂与人员完全隔离，避免毒剂扩散到集防区。

图5 车载式移动消防及洗消设备

图6 集防区配置的洗消站

3.4 小型洗消组件

小型洗消组件主要用于人员、防护器材和单兵设备的洗消，具有快速、安全和可靠的优点。小型洗消组件大多使用树脂、活性炭等吸附剂，吸附皮肤和设备表面的化学战剂。在紧急情况可以使用干粉，如土、面粉、漂白土、荷兰粉。

4 发展方向

近几十年，随着生化武器扩散风险的不断加剧，各国逐步加强了洗消技术研究。洗消方法的选择取决于各种因素，包括核生化毒剂种类、毒剂沾染对象、作用方式和洗消程度等，一般情况下，单一洗消方式难以覆盖所有核生化洗消，因此在舰船顶层设计中，应确定各级洗消策略，洗消装置进行分层次配置，针对各种核生化沾染状况，确定相应的洗消方式，做到对舰船、器材、人员洗消的全方位覆盖。舰船洗消应包括以下几种工况：甲板与船体的大面积洗消、局部精确洗消、舱室内部空间洗消、人员洗消和精密敏感设备洗消。

洗消药剂是舰船洗消的核心，不同区域使用的药剂千差万别。各国洗消设备大多以化学洗消为主，以物理洗消为辅。甲板与船体的大面积洗消以物理洗消为主，洗消药剂的主要成分是表面活性剂，能够降低毒剂与船体的附着力。在局部洗消中，大多采用次氯酸盐和强碱，由于对钢材和油漆涂层具有破坏作用，使用受到一定程度的限制。

从2000年以后，各种类型的洗消药剂层出不穷，主要包括有机氯化合物、过氧化物、强碱有机物、肟化合物等，都具有较低的腐蚀性，首先在北约国家推广应用。为了提高洗消效率，降低药剂使用量，这些药剂大多以薄膜、涂层或泡沫的形式（见图7），附着在设备表面，使药剂与毒剂能够长时间接触反应。某些药剂还能建立微循环反应场，覆盖在毒剂表面的反应产物被快速带走，使药剂与毒剂始终紧密接触。为了便于储存，药剂一般制作成粉体形式，使用时能够迅速与水均匀混合。这些药剂能够取代传统的次氯酸盐和强碱，在舰船上实现具备精确洗消。

图7 新型附着型洗消药剂

人员洗消以弱碱性水冲洗为主，在紧急情况下可以使用吸附类洗消药剂或者弱腐蚀性药剂，美军单兵等已配发了该类型药剂。

随着舰船上精密仪器和设备的数量逐渐增多，对精密敏感设备的洗消研究成为研究重点，目前有望投入实用的技术包括免水洗消和空间洗消[5-6]。免水洗消药剂是将反应性成分或吸附性粉末溶解在有机溶剂中，避免水分对电路板、镜头、纸张的破坏。空间洗消是指将氧化性气体充入装有精密敏感设备的空间，使氧化性气体直接与生化毒剂反应。美国已经将其应用于飞机内部和建筑物内部的生化洗消，并成功进行了演示验证，见图8。

以上这些新型洗消药剂都可以直接用于舰船洗消，美国海军前期已经做了大量的工作。洗消药剂作用的发挥，需要结合使用现场，研制开发适合的洗消设备。在舰船上使用，更要考虑舰船适用性。

5 结论

在核生化环境中，舰船洗消是恢复舰船战斗力，提高舰船生命力的重要保障。为了实现这一目的，在舰船顶层设计中，需要制定完善的洗消策略，实现核生化毒剂消除的全覆盖。根据实际需求，确定适合的洗消药剂，最后通过各型洗消设备消除毒剂。

图8 建筑物和战斗机内部空间洗消