汪旭光¹  闫正斌²  王尹军¹  亓希国²  刘奇祥³
                                          (1．北京矿冶研究总院，北京，100160；2．公安部治安管理局，北京，100741；
                                                                  3．金发科技股份有限公司，广东广州，510663)
摘要：在国际反恐大背景下，为了有效管控爆炸物品，防范爆炸恐怖袭击，成功研发示踪安检技术、产品和设备。通过专家组考核验收，达到国际领先水平，效果优于国际民航组织1991年国际公约所采用的技术措施。研究成果以安检示踪剂为核心形成一个完备的体系，主要解决爆炸物品的本体标识、示踪、溯源、安检与打非等五大问题。
关键词：爆炸物；恐怖袭击；标识；示踪；安检；溯源
 
1引言
恐怖主义是当今世界公共安全的主要威胁之一，是世界和平与发展进程中所面临的一个严峻挑战。为有效防范爆炸恐怖袭击活动，世界各国都非常重视爆炸物品的安全管控工作，尤其是爆炸物品的流向管控与安全检查。为了适应反恐形势的需要，加强我国民用爆炸物品的安全管理，国务院于2006年公布了《民用爆炸物品安全管理条例》，明确规定对民用爆炸物品的流向实行监控制度。
解决爆炸物品的流向管控难题，示踪技术是—项重要的解决方案，西方发达国家相继提出数十种示踪技术方案，并投入巨资进行研发，但在众多的技术方案中，达到实用要求的研究成果却寥寥无几，仅有瑞士为减少本国的爆炸恐怖袭击活动而于1980年在国内推广应用了一种示踪技术和产品。为解决可塑性炸药的安检难题，国际民航组织发起《关于在可塑炸药中添加识别剂以便侦测公约》(Convention on the Marking of Plastic Explosives for the Purpose of Identification(1991))，以下简称《公约》，通过向可塑性炸药内添加挥发性有机物来标记炸药，并通过探测这种挥发性标记物来进行安全检查。
瑞士和《公约》采取的技术措施均是向爆炸物内添加标记物，但均存在明显不足且价格昂贵而使其应用范围受到局限。
尽管瑞士和《公约》采取的示踪安检技术有很多不足，但示踪安检的理念和方法却是一个解决爆炸物品的流向跟踪和管控与安全检查国际难题的非常具有潜力的解决办法，问题的关键在于能否开发出一种能够完全满足性能指标要求，且成本较低，具有商业价值的示踪安检技术与产品。
我国在这方面的研究工作，之前一直是个空白。开展独立自主的示踪安检技术研发工作非常必要。只要在技术上取得突破并获得实际应用，不仅对于加强我国的爆炸物品安全管理和反恐防爆建设意义重大，对于国际上的反恐防爆斗争也会产生积极的影响作用。
项目组先后攻克了唯一性化学编码技术、单个微小安检示踪剂颗粒的快速分析检测技术、微弱示踪信号的安检探测技术等多项核心技术，成功研发出两大类安检示踪剂(玻璃体安检示踪剂和高分子材料安检示踪剂)、快速精密分析检测仪器和示踪安检设备。经大量试验验证和第三方检测机构的测试，所研发的安检示踪剂完全满足要求，化学示踪安检技术与产品和设备的研发取得圆满成功。
2化学示踪安检技术研究
在我国，爆炸物品的化学示踪安检技术是一项全新的技术，没有基础可言，完全依靠创新。核心目标是要通过化学方法对爆炸物品进行身份标识，达到跟踪流向、追溯来源和安检探测的主要目的。
2．1基本要求
要达到对爆炸物品的化学示踪安检目标，安检示踪剂的研发是首要的关键问题，必须同时满足如下几个基本要求：
(1)良好的化学稳定性。要达到示踪安检目标，安检示踪剂与爆炸物品的相容性要好，不能发生化学反应，以保证两者能够长期共存。而爆炸物品的主要组分通常会具有氧化性、还原性和一定的酸碱性，因此，研发的安检示踪剂必须具备优良的化学稳定性。
(2)明确的识别特征。安检示踪剂的基本作用之一是作为爆炸物品的身份标识(身份证或DNA)，因此它必须具有明显的化学识别特征，即化学编码，且每种安检示踪剂的化学识别特征应具有唯一性。只有这样，才能准确区分不同生产企业的不同产品。
(3)编码检测的便捷性。要满足实用要求，安检示踪剂化学编码的检测既要准确又要简便快速。
(4)庞大的品种数量。为了区分不同企业、不同生产点、不同生产线、不同时间段、不同品种的爆炸物品，安检示踪剂的品种数量必须达到一定规模。  
(5)符合环保要求。安检示踪剂及其生产过程必须符合国家环保标准要求。
(6)耐爆性能。为使安检示踪剂在炸药爆炸之后能够遗留在现场，以实现炸后溯源，安检示踪剂就必须具备一定的耐爆性能，而且在经受爆炸瞬间的高温高压和强冲击作用之后，其物化特征不变，仍然能够保持其原有的化学编码。
(7)安检示踪信号的独特性。为了达到准确探测和识别爆炸物品的目标，安检示踪剂必须具备独特的化学信息，这种化学信息应在日常物品中极少存在，还要具备一定的穿透力，以便处于行李包裹之内仍能够被探测到。而环保要求这种独特信息必须是无害的，因此，它必须是非放射性的。
(8)较低的成本。在合理的添加比例下，安检示踪剂不应给爆炸物品的生产增加较多成本，能够被企业接受。
2．2研究难点
为满足上述基本要求，在研发安检示踪技术的过程中，需要重点解决如下几个主要难点：
(1)基本原理和技术路线。这是研发成败的决定性因素，科学合理的原理和正确的技术路线是成功的基础和保证。
(2)安检示踪剂的组分、配方、生产工艺和生产技术。
(3)安检示踪剂的快速分析检测技术。
(4)微量安检示踪剂的探测技术。
2．3技术原理
经过大量的理论分析和探索性试验研究，项目组提出一条行之有效的技术思路，即选用稳定性优越的物质作基体，优选一些元素作为标识元素，通过不同元素组合及其含量梯度组成不同的化学编码。
2．4安检示踪剂的基本特征
                                                                  
                                                                        
图1和图2分别为玻璃体安检示踪剂和高分子材料安检示踪剂。它们的共同特点是稳定性好，不仅能够与各类爆炸物品相容共存，在经历爆炸之后依然有颗粒遗留在爆炸现场，且颗粒所携带的化学编码保持完整，通过快速精密检测仪的分析能够方便准确地判读其化学编码。试验证明，将安检示踪剂制成颗粒，且粒度在200～500µm范围之内，对于炸后收集和检测最为有利。
2．5安检示踪剂的性能检测
  安检示踪剂的各项性能分别经第三方机构进行了检测，均达到目标要求。其中，环保性能由国家环境分析测试中心检测，与工业炸药的相容性分别经国家安全生产淮北民用爆破器材检测检验中心和国家煤矿防爆安全产品质量监督检验中心检测。
 (1)添加安检示踪剂的工业炸药性能检测。表1~表3位添加微量安检示踪剂的工业炸药的性能检测结果，数据表明各项性能符合国家标准，添加微量安检示踪剂前后工业炸药的性能无明显变化。
                                       
                                       
                                         
(2)炸前和炸后检测试验。耐爆性是安检示踪剂的另一个重要性能指标，因为只有具备这项性能才能实现炸后溯源。耐爆性系指安检示踪剂在经受爆炸之后不仅有颗粒遗留在爆炸现场，而且其化学编码与爆炸之前保持一致。为了能够在爆炸现场准确地找到遗留的安检示踪剂颗粒，它还应该具备一定的识别特征，以便于与环境进行区分。开展安检示踪剂爆炸试验的主要目的，一方面为检测其耐爆性，另一方面为检测其炸后收集效率。某编码安检示踪剂炸前炸后检测的谱图如图3所示。
                                                               
考核单位对150种安检示踪剂进行了严格的测试，分别做了炸前检测、炸后收集和检测。炸前炸后检测结果的准确率均达到100％，且炸后收集顺利，在2～20min之内能够收集到数个至数十个安检示踪剂颗粒。炸药的药量有150g、1．5g和30kg三个级别，爆炸条件分别为裸露和掩埋两种。共做了72次爆炸试验，表4和表5为部分检测结果。爆炸试验和测试的操作步骤如下：
1)随机抽取安检示踪剂，按照0．03％的比例均匀混合于称量好的炸药中。
2)将混合好的药包带到爆炸试验场，选择爆炸地点，连接炮线，起爆。
3)爆炸后在爆炸点附近用收集设备收集安检示踪剂颗粒。
为了防止爆炸过程中相邻药包距离较近时安检示踪剂的飞溅干扰试验结果，在布置药包时，相邻爆炸点之间的距离一般保持20m以上。
                                       
                                       
                                        
2．6安检示踪剂的工业添加试验
先后在国内6省1市12条工业炸药生产线、两条工业硝酸铵生产线和两家烟花爆竹生产厂家进行了安检示踪剂的工业添加试验和性能检测，解决了微量安检示踪剂在爆炸物品工业生产线上连续、均匀、稳定、准确地添加的技术问题，达到了理想的混合均匀度。
3相关技术与设备的研发
围绕着安检示踪剂的编码检测、炸后收集、工业添加、安检探测等问题，项目组展开了相应的技术、仪器和设备的研究开发工作。形成了以安检示踪剂为核心，配套快速精密检测仪和示踪安检设备，辅以炸后收集仪、添加设备和在线监测仪，完备、实用的技术体系如图4所示。
                                                                         
3．1快速精密检测仪
为了方便快捷地检测安检示踪剂的编码，研制快速精密检测仪，开发配套的操作软件，建立安检示踪剂化学编码数据库。经过大量的分析、测试、检验，研制的快速精密检测仪满足了要求，其外观如图5所示，性能指标如下：
(1)检测精度。粒径不小于100µm的安检示踪剂颗粒，能够稳定准确地检测其示踪编码。
(2)检测时间为50~300s(根据颗粒大小自动调整)。
(3)可靠性。无故障连续工作时间不小于1000h。
(4)工作温度为-10~+50℃。
(5)能量分辨率为145±5eV。
(6)管压5～50kV，管流50~1000µA。
                                                           
3．2示踪安检设备
                                                              
以微弱安检示踪信号的准确探测技术为基础，可根据实际需求研发不同形式、外观和型号的示踪安检设备，如移动式、通道式、手持式、车载式等。图6为一款通道式示踪安检设备，实现了对行李包包裹等物品的非接触、在线、连续、自动检测，其性能指标如下：
(1)可检测行李的最大尺寸：宽×高=600mm×550mm，长度不限。
(2)皮带速度：根据行李体积和材质，在2~20cm/s之间自动调节。
(3)平均检测时间：5~20s。
表6为50g炸药分别均匀混合0．1％、0．05％、0．04％、0．03％、0．02％、0．0l％(均为质量分数)的安检示踪剂，在空气、布料、纸张、木板、几种常见金属等介质中不同距离的安检测试结果。
                                   
                               
由表6数据可知，示踪安检设备准确探测爆炸物的结果与安检示踪剂的添加量、介质材料和探测距离三个条件密切相关。
4结论
示踪安检技术是一个有效管控爆炸物品、防范爆炸恐怖袭击活动的先进技术、理念和方法，同时也是一个国际性的难题。我国近几年来，通过自主研发，开辟出一条科学合理的技术路线，不仅攻克了几项核心技术，还开发出相应的产品和设备，解决了安检示踪剂的工业化生产问题，建立了生产线，形成了满足安检示踪剂的生产、添加、收集、检测、安检等要求的完整技术、产品与设备体系。一体化解决爆炸物品的示踪、溯源与安检难题，优于国际民航组织《关于在可溯炸药中添加识别剂以便侦测公约》所采用的技术和产品。
经过大量的研究测试和第三方机构检测，以及长期添加试用，各技术、产品和设备的性能指标均达到实用要求。专家组的考核验收意见认为，研究成果具有原创性和开创性，属于国际前沿技术领域，其系统性、完整性、创新性、先进性、实用性等方面达到了国际领先水平，为加强我国爆炸物品安全管控提供了重要的技术支撑。
摘自《中国爆破新工程》