摘 要：探讨了化学侦察器材的研究现状，论述了现代化学侦察技术的特点，尤其是详细描述了远程化学侦察技术。介绍了国外比较典型的化学侦察器材。对国外化学侦察技术与器材的研发动态进行了跟踪。对化学侦察技术与器材未来发展趋势进行了研究和探讨。
关键词：化学侦察技术；侦察器材；研究现状；研发动态；发展趋势
0 引 言
自化学武器诞生以来，就以其巨大的杀伤及心理威慑能力受到各方高度关注，各方研制的新型化学武器不断涌现。之后，为避免化学武器的扩散和滥用，各种制约性国际条约相继签订，化学武器的野蛮生长逐渐停止。但是，近年来，随着化学、生物技术的快速发展，遏止化学武器的生产和扩散日益困难，发展可靠、快捷的化学侦察技术与装备的必要性日益凸现。
化学侦察器材与装备是化学侦察、报警、侦毒、监测和化验等器材的总称。在化学战条件下，化学侦察装备是防护的先行官，世界各国都十分注重发展和研制先进的化学侦察技术和装备，且都非常重视该领域的进展，现代化学侦察技术已成为军事高技术的一个重要领域。
1 现代化学侦察技术研究现状
化学侦察技术的发展主要包括两个方面：（1）各类现场、实时的快速报警和侦检方法、技术和装备的研究，需要在事件发生的第一时间和现场能对化学毒剂毒物进行快速筛查鉴定；（2）针对各类复杂基质（如水、土壤等环境样品、食品以及生物医学样品等）中化学毒剂毒物的筛查、确证和定量分析的远程探测研究。
1.1 现场化学侦察技术
基于显色、离子迁移谱（IMS）、光离子化（PID）、火焰光度（FPD）、傅立叶变换红外光谱（FTIR）、拉曼、电化学、表面声波（SAW）、色谱（主要是气相色谱（GC））、质谱（MS）及色谱质谱联用等的技术方法先后用于现场报警和检测。特别是IMS，FTIR，MS及SAW等技术的应用，使现场化学侦察设备的体积、重量大大减小，可靠性、准确性大大提高。
最直观简便的化学侦察技术多采用特异性化学显色反应、酶催化反应或胶体金聚集显色等方式，如利用芥子气与对硝基苯甲基吡啶在碱性条件下显蓝色的特征反应，可对芥子气进行快速定性检测；利用有机磷化合物对乙酰胆碱酯酶的特异性抑制反应，可实现对NAs和有机磷农药的快速半定量检测；利用胶体金免疫层析横流试纸条检测蓖麻毒素等。
以新型防化医学检毒箱为例，该新一代检毒器材可对发现的任何未知样品进行现场定性鉴别，包括能够区分未知样品的生物源或化学源性，可现场检测包括V类、G类毒剂、BZ、芥子气、氰化物、汞化物、砷化物及蓖麻毒素等，灵敏度高、操作简便，可在10多分钟内完成检测，已在多次重大任务中发挥了重要作用。
其他基于不同物理化学原理的便携式/车载式侦检器材的概述及特点见下表。除单种快速化学侦察技术或便携式检测设备之外，在快速应对突发性化学事件时，亦需要自动化、集成化的仪器系统，其中防化侦察车和检验车可实施采样、监测和侦检等功能，配备多模式的自动CWAs探测与识别系统。
近年来，各种质谱离子化技术也方兴未艾，如电喷雾解吸电离（DESI）、电晕放电实时直接分析电离（CDART）等。这些技术的优势在于样品不经任何处理就可在大气压下直接进行实时分析，几秒钟内便可获得结果，使MS技术满足了现场实时快速分析的迫切需求。
1.2 远程化学侦察技术
为了确保鉴定结果的准确无误，对现场侦检认为可疑的样品，还必须送到场外，由权威实验室进行进一步确证分析。目前，从技术路线上分，远程探测设备主要包括主动式激光差分雷达和被动式傅立叶变换光谱仪（FTIR）2种技术。
差分激光雷达测量原理是使用激光雷达发出2种波长不等的光，其中一个波长调到待测物质的吸收线，而另一波长调到线上吸收系数较小的边翼，然后以高重复频率将这2种波长的光交替发射至大气中。此时由于激光雷达所测量到的这2种波长光信号衰减差是待测对象的吸收所致，通过数据分析，便可得到待测对象的浓度分布，从而达到测量之目的。
由于差分吸收激光雷达光源的选择与被测气体不同的吸收谱线有关，因此通常采用YAG激光泵浦波长可变的染料激光器。该类设备以美军研究的联合预警识别激光雷达探测系统（JSCWILD）为代表。此系统可以探测到20km内的化学毒剂扩散与移动情况，对化学毒剂进行快速分类和鉴别，得出定量的结果。
被动式傅立叶变换红外光谱技术是基于对大气中污染物的辐射谱和背景谱进行探测而无需另外的人工红外光源，因而更具有机动、快速、灵活的优点，探测距离更长，操作更简便。被动FTIR遥测技术用于化学毒剂的测量，其探测灵敏度和精度决定于背景与测量层的温度差、测量光程内的毒剂浓度、仪器噪声等效温差、测量时间和毒剂分子的吸收系数。此类设备用于对机场、体育场、广场等目标地域进行大范围远距离监测。
被动式傅里叶变换红外光谱侦检设备以Bruker公司的RAPID系统为代表，它可以在5km的距离上探测目前已知的化学毒剂和绝大多数工业污染物。目前，美、德等国家已大量装备该系统。
2化学侦察器材
2.1化学侦察器材的概念
包括观测、报警、侦毒、化验等器材。化学观察器材用于观察化学袭击情况和毒氛扩散方向;化学报警器材用于及时发现化学袭击并报警;化学侦毒器材用于发现并查明毒袭区受染毒剂种类、空气中毒剂的概略浓度、毒区范围和扩散界，以及标志毒区边界和采样;化学化验器材用于对各种染毒样品进行分析化验，验证或确定毒剂种类、染毒密度，对未知毒剂作出判断。化学侦察器材按使用特点，可分为机动式和固定式。机动式化学侦察器材有便携的和车载的。固定式化学侦察器材有专供舰艇、装甲车辆、机场和工事使用的。
化学侦察器材出现于第一次世界大战期间。最早使用的是一种浸渍有化学试剂的棉球和纸片，用于侦检氯气、光气和芥子气等毒剂。随着化学武器的发展，化学侦察器材日益增多。中国人民解放军于20世纪50年代开始研制化学侦察器材，已逐步形成装备系列。
目前，正在美军配备的化学侦察装备包括各种机理的报警器、探测器、监视装置、采集分析测量系统。这些装备小到单兵携带的侦察包、手持式控测器,大到专用的核生化侦察车、车载分析鉴定实验室,其工作原理从敏感物质化学反应、电化学到红外、激光光谱比较等等。可以说,美军的化学侦察装备走在了世界前列,技术先进,种类齐全,实现了自动化、预警化、小型化、集成化及网络化,现正努力扩大“五化”的范围和纵深。
2．2 化学侦察器材的工作原理
化学侦察器材的工作原理随器材类别而异。
观察器材主要利用光学仪器直接观察。报警器材一般采用物理方法或化学方法，如光电比色法、电化学法、电离法和红外光吸收法等，具有响应快速、连续工作并自动显示报警等特点。侦毒、化验器材主要采用化学方法，经采样、提取等步骤，富集空气或其他介质、样品中的毒剂，通过化学反应观察颜色变化，或经仪器显示判明毒剂种类并测定浓度。
化学侦察器材出现于第一次世界大战期间。最早使用的是一种浸渍有化学试剂的棉球和纸片，用于侦检氯气、 光气和芥子气等毒剂。 随着化学武器的发展，化学侦察器材日益增多。神经性毒剂出现后，酶化学方法被广泛应用于各种类型的化学侦察器材，它是依据神经性毒剂抑制胆碱酯酶活性的特性，通过底物化学显色反应或电化学反应变化，间接监测空气、水及各种样品提取液中的含磷毒剂。中国人民解放军于20世纪50年代开始研制化学侦察器材，已逐步形成装备系列。在新技术、新元件发展的基础上，各国广泛探索化学侦察的新原理、新方法，如利用军用激光技术、军用红外技术设计远距离的毒剂报警器，利用高分辨气相色谱技术设计毒剂分析化验器材，利用电化学原理设计侦毒器等;将电子计算机技术应用于化学侦察;发展能对多种毒剂报警和侦察的多功能器材，以及能实施快速侦察的自动化器材。
2.3 国外典型的化学侦察器材与装备简介
2.3.1 美国的“斯瑞克”核生化侦察车
“斯瑞克”核生化侦察车是美国最新型号核生化侦察车，该车设计用以替换之前的“狐”式核生化侦察车。该车是“斯瑞克”八轮驱动装甲作战车辆家族的变形车之一，车上搭载了先进的C4ISR系统，集成了核生化侦察传感器和传感处理器，其装备的轻型远距离毒剂探测器，可在行进间360度全方位探测和识别5公里范围内的多种神经性、糜烂性毒剂。
“斯瑞克”凭借强大的侦察能力，能够在各种复杂战场环境下实施核生化侦察，全方位感知战场核生化威胁，实时捕捉核生化危害信息。同时，利用通信系统向上级报告核生化态势信息，实时发出核生化威胁警报。
2.3.2 芬兰的EnviScreen船用化学、生物、放射和核威（CBRN）侦察系统
芬兰高科技公司Environics在CBRN检测领域拥有30多年的经验。Environics为全球客户提供船舶CBRN监测解决方案和产品，船型涉及驱逐舰、护卫舰、潜艇、油轮等。
ChemProDM是用于检测化学战剂（CWA）和有毒工业化学（TIC）的可靠、快速的化学检测器模块，专门为车辆和舰船而设计。ChemProDM化学检测器可用于不需要本地用户界面和内置可充电电池的任何固定应用。检测器模块可与ChemPro远程警报单元或外部计算机系统结合使用。借助可选的ChemPro辐射检测模块（RDM），可以添加伽马和X射线检测功能。
2.3.3 美国的化生放核无人地面车辆（CUGV）
化生放核无人地面车辆（CUGV）最初来源于CBRN无人地面侦察先进概念技术演示项目，旨在利用下一代传感器技术提升无人地面侦察系统在CBRN探测应用方面的能力。该项目由主管先进系统概念的美国国防部副部长办公室和国家安全威胁应对机构共同发起并实施计划管理，其技术开发和工程应用部分则由埃奇伍德化学生物中心具体负责。
在平台方面，CUGV选用了美国iRobot公司研制的Packbot510机器人作为地面无人平台。“Packbot”意指“背包机器人”，是一种小型便携式地面无人车辆，是世界上经受考验最多、最成功的机器人之一，如下图所示。Packbot510采用履带式底盘，并带有两节可拆卸式前置履带，这对提高底盘的越障能力、增大主履带的拖拽力都很有帮助；动力系统为小型静音电动马达，车载电池模块为两块镍铬可充电电池，位于履带间的空隙处，连续使用时间为6小时。
在载荷方面，Packbot510安装了CHARS传感器组，即“化学武器、危险气体及放射性传感器组”，它分别由LCD-3.2个人化学检测器、MultiRAE危险气体探测仪和AN/UDR-14放射性传感器组成，配置安装在机械臂上用以核、生、化危险物质的侦测和可疑物品的搜寻。
3未来发展趋势
3.1 早期检测和报警
对化学侦察装备来说，早期检测和报警是避免化学污染的关键，这也是外军特别强调的一种发展趋势。目前世界各国强调的是研制能提高检测和报警能力、能检测所有已知化学战剂能力的轻型、自动化化学传感器。
随着检测技术日益成熟，研制的中心工作是系统微型化、改进灵敏度、毒剂表征和分类、减少误报率以及降低作战和支援费用。发展趋势是将化学检测器综合集成到个人作战武器中，综合集成到各种海陆空平台上，各种检测器综合集成到自动化报警和报告网络。
3.2 向更强自主能力方向发展
虽然无人化学侦察装备得到了快速发展，但还不足以完全取代有人侦察装备。核心问题是尚不能实现真正的自主操作。未来化学侦察装备将更加智能化、自主能力更强，将大大减轻了侦察人员的工作强度和风险。
3.3 小型化、系列化、通用化、网络化
小型化是科学技术不断进步的必然结果，也是不断追求的目标。装备的各种侦察系统体积越来越小，质量越来越轻，功能却越来越多，性能越来越优异。特别是表面声波探测技术及离子迁移谱技术在化学侦察传感器上的应用，使探测器的体积、质量大大减小，探测的可靠性、准确性大大提高。
通过发展系列化、通用化的化学侦察任务载荷，可以减少专用平台数量，提高基础平台的质量和作战效能，降低其使用和维修成本。
报警与报告是化学侦察中最重要的能力之一，而网络化可以使化学侦察装备的这种能力大大提高。美军比较先进的探测器、报警器均可相互连通，或与指挥控制系统连通，从而可将获得的种类数据、信息实时地向各级指挥控制中心传输。
4 结束语
随着化学、生物技术的快速发展，化学战的门槛逐渐降低，加上国际形势的持续动荡，化学战的隐忧持续。因此，加大化学侦察装备和技术研究力度，并将其广泛地应用于防化领域，这对革新防化装备科技、实现防化装备跨跃式发展、增强国防实力、提高未来战场防化保障能力、赶超世界先进水平，具有深远的军事意义。
参考文献：
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