爆炸物的检测方法和检测包

本发明是关于改进的爆炸物检测方法和检测包，这些爆炸物选自硝基芳烃、有机硝酸酯（有时口头上称为“硝基酯”）、硝胺、无机硝酸盐、氯酸盐及溴酸盐等。

特别是从人所共知的洛克比（Lokerbie）空难事件之后，（在该空难中，飞机中的未检出爆炸物导致了生命和财产的惨痛损失），需要迅速、可靠地检出爆炸物的意识就显而易见了。同样明显的是，更广义的反恐怖活动也非常希望得到简便的检测爆炸物的装置。本发明试图满足这种现时日益增长的需要。

由本任务承担者们参与的已投入市场的一套爆炸物检测包已证明在商业上是非常成功的，见Almog等人的“高能材料杂志”第4期，159-167（1986）[J.Energetei    Materials，4∶159-167（1986）]其中记述了一种用于检测硝基芳烃、硝酸酯及硝胺爆炸品的检测包，后来又开发出了对无机硝酸盐的检测。

已披露了一种用由非程序操作的化学试剂和手提式紫外灯构成的一种“现场爆炸品检测包”见Bayton，J.F，Los    Alamos国立试验室，新墨西哥州，美国，NTIS出版物，编号：LA-12071-MS    DE91    015321，1991年7月。但该出版物几乎没给出其中记述的试验的灵敏度。在此引 用上述文献是为了作为参考。

尽管基于上述Almog等人的检测硝基芳烃、硝酸酯和硝胺爆炸物的检测包在商业上是成功的，该检测包还有许多缺陷，本发明试图克服这些缺陷，它们可归纳为：

（1）其中的两种试剂对空气和光线很不稳定，因而一旦含有这两种试剂的安瓿打开后进行试验，该检测包在24小时后用起来就不可靠了，因而就废弃了;

（2）其中一种试剂是用其固体状态，由于固体与样品的接触不如液体可靠，因而用它进行的试验可靠性比期望的要差;

（3）已有的检测包不能检测氯酸盐，而氯酸盐是即时制作的爆炸物的一种可能的成份。

因而，本发明提供了一种检测选自硝基芳烃、有机硝酸酯、硝胺、无机硝酸盐、氯酸盐及溴酸盐等爆炸物的改进的方法，该方法包括提供一种取自可疑源样品的初试步骤以及至少是进行以下所述的步骤中的第一步，这些步骤是：

（a）将样品与第一种试剂接触，该试剂是磺胺或类似的氨基芳烃偶氮染料前体（precursor）的碱溶液，从而硝基芳烃类爆炸物的存在会发生特殊的显色反应;若无颜色出现，

（b）将已与第一种试剂相接触的同一样品再与第二种试剂相接触，第二种试剂含有一种将硝酸根还原成亚硝酸根离子的还原剂和一种重氮偶合剂，该偶合 剂当与由磺胺或类似的氨基芳烃偶氮染料前体与亚硝酸离子反应所形成的重氮化物反应时会形成明显的有颜色的产物，该第二试剂具有很强的酸性，以致于它可中和并使等量所述第一试剂与可疑样品接触后的混合物呈酸性，因而某种有机硝酸酯或硝胺爆炸物的存在会发生特殊的显色反应;若无显色反应发生，则

（c）将已与所述第一、第二试剂接触的样品与悬浮于液体中的锌粉相接触，于是无机硝酸盐的存在会发生特殊的显色反应;若所有以上进行的步骤（a）、（b）和（c）进行步骤（d）中均无颜色出现的话，从所述可疑源取出第二份样品，并且进行步骤（d）：

（d）将所述第二份样品与含有至少一种与水混溶的有机溶剂的匀相强酸性苯胺盐溶液相接触，于是，氯酸盐或溴酸盐的存在会发生特殊的显色反应。

本发明的方法中，最好至少采用下述条件（a′）、（b′）、（c′）、（d′）中的一个，即：

（a′）第一试剂含有至少一种与水混溶的醇及至少另一种与水混溶的其他的有机物作为溶剂;

（b′）重氮偶合剂中含有一种氨基萘部分（moiety）而且第二种试剂中含有含氧酸的水溶液;

（c′）液相中含有至少一种与水混溶的醇及至少另一种与水混溶的其他的有机物;

（d′）强酸性溶液含有含氧酸及至少一种与水混溶的醇和至少另一种与水混溶的有机物。

按照本发明之方法的一特殊实例，采用下述条件 （a″）、（b″）、（c″）、（d″）中的至少一个，即：

（a″）第一试剂含有二甲基亚砜（PMSO）及至少一种选自甲醇和异丙醇的醇作为溶剂;

（b″）重氮偶合剂是N-（1-萘基）乙二胺，第二试剂含有磷酸水溶液及含有肼和硫代硫酸盐的还原剂;

（c″）液相含有二甲基亚砜（DMSO）和至少一种选自甲醇和异丙醇的醇;

（d″）强酸性溶液含有硫酸并还含有DMSO及乙醇。

本发明还提供了一套用于改进的检测爆炸物的方法的检测包，这些爆炸物选自硝基芳烃、有机硝酸酯、硝胺、无机硝酸盐、氯酸盐及溴酸盐，该检测包包括下述部件，其中部件（ⅱ）、（ⅲ）、（ⅳ）和（ⅴ），都分别装在滴液施药的器皿内，这些部件为：

（ⅰ）从选自一种可疑物、一种无生命体（inanimate）表面及人体外表面的可疑源取样的吸收工具;

（ⅱ）磺胺或一种类似的氨基芳烃偶氮染料前体的碱溶液;

（ⅲ）含有将硝酸根还原成亚硝酸根离子的还原剂及一种重氮偶合剂的溶液，该重氮偶合剂在与由磺胺或一种类似于氨基芳烃偶氮染料前体与亚硝酸根离子反应而生成的重氮化合物反应时生成一种颜色很浓的产物，该溶液有足够强的酸性，以致于它能中和并使得 用等体积的碱溶液中和后的混合物呈酸性;

（ⅳ）锌粉与液体混合的装置，当摇动时能使锌粉悬浮于液相中;

（ⅴ）一种以均相状态存在的苯胺盐强酸性溶液，该溶液包括至少一种与水混溶的有机溶剂。

图1示出了按照本发明的一个特殊实例的检测包。

显然，至少上述条件（a′）、（b′）、（c′）、（d′）以及（a″）、（b″）、（c″）、（d″）、中的一项可用于本发明的检测包中的相应的部件。在本发明的检测包的最好的一个实例中，每一个部件（ⅱ）（ⅲ）、（ⅳ）和（ⅴ）都分别装在封好的可打破的安瓿中，而安瓿又放在相应的封闭的塑料管中，塑料管上有将每个部件以滴状形式给药的装置。在一特例中，至少安瓿（ⅱ）及（ⅲ）还含有惰性气体诸如氩气，以减少其所含化学试剂的变质。

在本发明的一个最好实例中，其试验试剂的制备可按以下步骤进行：

前言：（1）试剂A和B对空气和光线极敏感，因而在这方面必须按本领域熟练技术人员所共知的方式采取严格的预防措施。例如，通过在惰性气体如氮气或氩气存在下工作来排除空气。所有的操作，包括混合、灌充安瓿等，均最好在暗光下进行，而贮存器皿，包括安瓿和本发明的实例中检测包中的含有试剂的塑料管等均系暗色的以防止在光线照射下试剂的变质。安瓿中希望充有惰性气体诸如氩气。（2）在列 举的试验试剂的制备中广泛地使用了二甲基亚砜（DMSO），因为DMSO为强有力的溶剂，据信它可增加试剂的灵敏度，特别是当爆炸物可能含有增塑剂时（它特别适用于试剂A和B）。此外，对试剂C，DMSO增加了液相的粘度并防止锌粒的聚集。再之，对于试剂D，DMSO缓和了强酸性溶液的侵害及腐蚀性。况且，与水混溶的DMSO对所讨论的化学反应无损害，这些反应在水溶液介质中进行实际上是会受到影响的。然而，可期待在本发明中描述的其他的溶剂，例如，二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、六甲基磷酰胺，或者特别是N-甲基吡咯烷酮，也可考虑作为可能的代用或附加溶剂。

试剂A（用于检出硝基芳烃）：

在以上描述的条件下进行操作，将20克磺胺在电磁搅拌下溶于700毫升DMSO和300毫升5%的KOH甲醇和异丙醇（甲醇∶异丙醇＝40∶60）溶液的混合物中，若有少量未溶物，可将液相倾析或过滤然后再送去贮存或灌充安瓿。本试剂遇硝基芳烃诸如TNT、DNT、TNB或2，4，6-三硝基苯甲硝胺时会产生粉红至红色或紫红色，灵敏度可达约5×10-4毫克，而当遇到苦味酸或其盐时则产生黄色，灵敏度为10-3毫克。

试剂B（用于检出有机硝酸酯及硝胺）：

在以上记述的条件下进行操作，将3克N-（1-萘基）乙二胺加入到电磁搅拌下的100毫升85%磷酸及900毫升二次蒸馏水的混合物中，再加入5克硫酸肼及0.5克五水硫代硫酸钠。（最好希望附加偏亚硫酸氢盐或抗坏血酸或或者是将其作为将硝酸根离子还原成亚硝酸根离子的还原剂）。加入1克活性炭并继续搅拌15分钟，然后将混合物过滤，再送去贮存或灌充安瓿。本试剂遇硝酸酯或硝胺类爆炸物如达纳炸药（dynamite）、HMX、无烟粉、硝酸甘油、PETN、RDX、C4及赛木泰司（Semtex）时变成紫到红色。本试验的灵敏度在10-4～10-5毫克范围内。

试剂C（用于检测出无机硝酸盐类）

向一个电磁搅拌的600毫升DMSO及400毫升异丙醇的混合物中加入20克锌粉，该锌粉已预先在一个研钵中经过细磨。10分钟后停止搅拌。再放置10分钟后，将所希望的上层混浊、灰色液体倾析与所余粗锌粒分离，在用于灌充安瓿前倒入一贮存容器中。如此制备的含锌乳状液在正常情况下对光非常稳定，无需将安瓿涂黑。此试剂与硝酸盐形成紫-红或红色，对少至10-5毫克的硝酸盐也灵敏。

试剂D（用于检出氯酸盐或溴酸盐）：

首先小心地将400毫升95%硫酸加入到90毫升 DMSO、100毫升乙醇及500毫升水的混合物中以制备一个液体混合物。然后在搅拌下将23克苯胺硫酸盐加入此液体混合物中直到得到一匀相溶液。将如此制备的试剂倒入一贮存器皿中以备用于灌充安瓿。在正常条件下它对光非常稳定，安瓿无须涂黑。此试剂与氯酸盐在10～20秒钟内形成亮蓝色，此蓝色在放置时退色，可检出少至2×10-2毫克的氯酸盐。在有溴酸盐存在时形成浅蓝-粉红色。与过氯酸不反应。

本发明还涉及一种用于检测潜在的爆炸物质的试剂和含有几种试剂的检测包，该爆炸物即（α）无机硝酸盐或（β）氯酸盐或溴酸盐，该检测包包括：悬浮于含有至少一种与水混溶的有机溶剂的液体中的锌粉作为检测（α）类物质的试剂;和/或一种苯胺盐在含有至少一种与水混溶的有机溶剂的匀相强酸的溶液作为检测（β）类物质的试剂;若两种试剂均存在时，它们被分开包装。

现将本发明用以下非限定性的实施例加以说明。

实施例

图1画出了按照本发明的一只检测包的特例（其推荐的商品名为ETK-plus，其中为说明起见，各个部件均画在容器外，图中也画出了公文包2。没必要将图1中的各项按比例画出。试剂A、B、C、D都分别装在塑料管4、6、8、10中的封闭安瓿中（标示为12）。为说明起见，画中每只塑料管可有两只含有 同样试剂的安瓿。这些厚度0.8毫米的塑料管可用任何本领域中已知的材料如低密度聚乙烯制作，并通常在其一端以一种常用的方式弄尖，如图所示，以便使试剂溶液当需要时滴出，最好含有可更换的帽，譬如螺旋帽，以便延长试剂的寿命。塑料管可按不同的编码涂上颜色以易于辨认。

所示检测包有两种用于收集试验样品的盘子，一种是薄吸墨纸盘14，它放在罐16中备用，是用于擦可疑物的表面的，另一种是压入塑料碟18和塑料环19间并贮存于管22中的吸墨纸盘20，从而嫌疑犯的指尖施用适当的压力可被擦到盘20上，而操作者不会污染它。标号24表示一个“坚果夹”（nutracker）式的设备，用于需要时将安瓿打开。

此检测包的各个部件及其容器显然可方便地作成任何尺寸，在一特殊中，例示的合适尺寸可为如下值：

手提公文包2    23×18.5×4.5cm

管4、6、8、10    12cm（长度至帽尖）×4～2.5cm

安瓿12    5×0.9～0.8cm

盘14    直径4cm

贮存罐16    3.3cm（高度）×5.5cm（直径）

盘组装件18、19、20    2.5cm（直径）×2mm（厚度）

贮存管22    8.5cm（长度）×3.5cm（直径）

坚果夹24    12.5×1×1cm（每臂尺寸）

在操作时，将合适的盘14和/或20从其各自的贮存器16或20中取出（在除去各自的包装26、 28后），并在怀疑与爆炸物接触过的表面（或人的皮肤）上擦试，若可得到时也将即时的灰尘或其他可疑物的样品置于盘上。注意，一旦安瓿打开，迅速替换塑料管帽会延长试剂A及B的寿命。然后按如下试验步骤进行检测：

（a）在于管4中打破安瓿后用一滴试剂A处理可疑样品，粉红色至红色或紫红色颜色的出现说明有第一组爆炸物存在，诸如TNT（紫红色）、DNT、TNB或2，4，6-三硝基苯甲硝胺（红色），但苦味酸或其盐的存在会呈现黄色。

（b）若第（a）步中没有颜色出现，则将同一盘上的同一可疑样品用一滴试剂B处理（在于管6中将安瓿打开之后）。出现紫-红色说明有第二组爆炸物存在，譬如达纳炸药、HMX、无烟粉、硝酸甘油、PETN（紫色）RDX（紫色）C4及赛木泰克（紫色）。

（c）若在步骤（a）或（b）中均无颜色出现，在首先彻底地摇动安瓿后使用试剂C。在管8中打破安瓿后将一滴试剂C用于同一盘子上的同一样品。红色或紫红色颜色的出现说明有第Ⅲ组爆炸物存在，例如一种含无机硝酸盐的即时制备的爆炸物。

（d）若（a）、（b）、（c）、任何一步中均无颜色出现，取一份新样品到另一个盘14或20上，在于管10中打破安瓿后，用两滴试剂D处理此样品，在约20秒中形成蓝或浅蓝-粉红色说明有第Ⅳ组爆炸物的存在，即含有氯酸盐或溴酸盐的即时制备的爆炸物。

注意：试剂D有强酸、强腐蚀性，操作必须小心。

这些检测包中还可有分别含有硝基芳烃和硝酸酯或硝胺类爆炸物样品的试样纸盘，用以打开安瓿后检验试剂A和B是否仍有效。

本发明的方法和检测包提供了灵敏的、简便的、精确的和可靠的快速检测爆炸物的手段，可检测出爆炸物的类别，在某些情况下还可检测出实际的爆炸物是什么。本发明使反恐怖人员能检测到处理过爆炸物的人以及曾与爆炸物接触过的表面，例如衣服、行李、门把手和汽车表面。本检测包不超过400克重，其大小可为譬如23×18.5×4.5cm。

用于本发明的方法和检测包的试剂的保存寿命在25℃下为至少一年，在冰箱中4℃下则时间更长。若在制备和初期贮存试剂A和B时采取适当的小心措施，从打破安瓿算起可能使用多至两周（若在25℃下存放）。而过去的这种设备在打破安瓿后超过24小时就不能了，结果实际上那些试剂只能用一次。在过去检测设备中试剂C是固体，现在代之以液相试剂，可与可疑样品更好地接触，因而可认为是更可靠的。本发明在一特例中包括了试剂D，因此可检测另一组物质，这组物质可特别用于即时制备爆炸物，即氯酸盐和溴酸盐。

本专利申请已特别记述了其最好的实施例，本领域熟练技术人员可以作出许多变化和改进。仅仅举例说明，譬如试剂可不用安瓿而用微胶囊，试剂也可置 于喷雾器中而不像本文描述的实施例中那样以塑料管中的安瓿形式存在。现在据信本发明描述的实施例是最适用的，它比喷雾器更有利于环境和用户，但这并不一定意味着在某些方面喷雾器不能在商业中生存。因而，应该认为本发明不会局限于特殊记述的实施例，而从现在披露的内容及下述权利要求出发，在本发明概念，实质以及其范围作出的其他改进和变化也属于本发明的保护范围之内。