杜 平，岳 強(qiáng)，韓洋洋，于開錄

（1. 海軍駐保定地區(qū)航空軍事代表室，河北保定 071000；2. 中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一八研究所，河北邯鄲 056027）

0 引言

洗消是指利用裝置、設(shè)備和程序，盡可能地減少核生化污染對(duì)于艦艇的作戰(zhàn)能力的負(fù)面影響。為了建立全艦核生化綜合防御體系，使全艦在遭受核生化危害后能夠快速有效地恢復(fù)到戰(zhàn)前水平，有必要建立一套完整的艦船洗消系統(tǒng)和使用策略[1-2]。

1 洗消策略

與車輛、飛機(jī)、建筑物和掩體等軍事目標(biāo)相比，艦船核生化防護(hù)與洗消具有特殊性。艦船在海洋上航行，能夠?yàn)榕灤聪峁┐罅亢Ｋ?，并接納含毒劑的廢水；艦船屬于機(jī)動(dòng)設(shè)備，能夠避險(xiǎn)；艦船體積較大，洗消工作量大，因此需要對(duì)艦船洗消制定單獨(dú)的洗消策略。

1.1 規(guī)避

核生化沾染規(guī)避的目的是為了艦船躲避化學(xué)與生物污染，或者如果污染無法避免時(shí)，要盡量減少暴露的程度。在核生化防護(hù)體系中，核生化沾染規(guī)避處于最高級(jí)別，艦船一旦成功規(guī)避核生化襲擊，防護(hù)、洗消、醫(yī)療等功能模塊就無需啟動(dòng)。

核生化沾染規(guī)避通過情報(bào)數(shù)據(jù)鏈、遙測(cè)設(shè)備和模擬分析等實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以事實(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過大氣、洋流等流體動(dòng)態(tài)模擬，計(jì)算出核生化戰(zhàn)劑沉積擴(kuò)散的地理模式、持久性或劑量。所需要的輸入信號(hào)包括攻擊位置、對(duì)戰(zhàn)劑的識(shí)別、氣象條件，以及武器的種類。圖1是外軍核生化預(yù)警與報(bào)告系統(tǒng)，能夠分析當(dāng)前核生化態(tài)勢(shì)。

1.2 預(yù)濕

預(yù)濕是在核生化戰(zhàn)劑到來之前，開啟艦船水幕系統(tǒng)，使艦船處于液體覆蓋中，見圖2。美國(guó)海軍在50年代開展的核爆炸防護(hù)研究中，海水噴淋預(yù)濕能夠防護(hù)大部分放射性落下灰，隨后的研究表明它同樣適合生化戰(zhàn)劑的防護(hù)。研究發(fā)現(xiàn)，核生化戰(zhàn)劑到達(dá)之前使用，防護(hù)效果最佳；如果戰(zhàn)劑已經(jīng)沉降到甲板或艦體上，處理效果就會(huì)打折扣；液體戰(zhàn)劑浸滲到油漆或甲板上的防滑涂層中，處理效果則更差。

圖1 核生化預(yù)警與報(bào)告系統(tǒng)

圖2 艦船水幕系統(tǒng)

1.3 防護(hù)

為了避免甲板上的物資（如貨物、飛機(jī)以及車輛等）受到污染，可以采用臨時(shí)蓋布的方式進(jìn)行防護(hù)（圖3）。這種蓋布最好用不透水的材料制成，邊樣易于后期洗消。在拆除蓋板時(shí)，一定要多加小心，以免使污染傳播給下層的材料或設(shè)備。

1.4 污染區(qū)域界定與隔離

當(dāng)艦船沾染了核生化毒劑，在洗消之前或洗消過程中，需要隨時(shí)界定沾染區(qū)域，并采取明顯標(biāo)識(shí)，隔離潔凈區(qū)域和沾染區(qū)域。當(dāng)洗消人員或其它艦員在甲板上作業(yè)時(shí)，不會(huì)遭受二次沾染。

圖3 甲板設(shè)備的包裹防護(hù)

1.5 洗消清除

洗消是艦船在核生化環(huán)境中迅速恢復(fù)戰(zhàn)斗力的主要方式，它的組成體系十分復(fù)雜[3]。

按洗消范圍和深度劃分，洗消分為立即洗消、全面洗消和徹底洗消。立即洗消是在遭受核生化沾染的數(shù)分鐘內(nèi)，對(duì)人員皮膚、個(gè)人佩戴防護(hù)設(shè)備及手持武器設(shè)備進(jìn)行快速洗消，使人員能夠穿著防護(hù)設(shè)備執(zhí)行任務(wù)。全面洗消是對(duì)全艦進(jìn)行洗消，使艦員不用穿著防護(hù)設(shè)備執(zhí)行任務(wù)，但需要隨時(shí)監(jiān)測(cè)毒劑。徹底洗消是將艦船所有部位進(jìn)行徹底清理，更換防毒濾芯，轉(zhuǎn)移所有洗消廢液和廢物。

按洗消對(duì)象劃分，洗消分為人員洗消、艦體洗消、精密設(shè)備洗消、艙室空間洗消等。洗消藥劑大多具有化學(xué)反應(yīng)能力，而洗消對(duì)象對(duì)藥劑的抵抗能力不同，因此需要使用相對(duì)應(yīng)的洗消藥劑。

2 洗消方法

當(dāng)污染不能避免時(shí)，在核生化戰(zhàn)劑環(huán)境暴露后，必須對(duì)人員和裝備洗消以減少或消除危險(xiǎn)，基本洗消方法是物理法和化學(xué)法。

2.1 物理洗消

物理洗消是采用機(jī)械方法，將核生化毒劑從沾染表面清除或者包裹的過程，包括風(fēng)吹、沖洗、加熱蒸發(fā)、吸附和剝離等方式。物理洗消只能改變毒劑存在的位置，而不能轉(zhuǎn)化或分解為無毒物質(zhì)。

風(fēng)吹日曬是屬于被動(dòng)洗消，作用時(shí)間長(zhǎng)，效果較差。最常見的主動(dòng)洗消方法是沖洗，用高壓、熱水、肥皂、刷子或有機(jī)溶劑沖洗，洗消效率會(huì)增加。使用熱空氣可蒸發(fā)或殺死毒劑，將其釋放到空氣中，需注意擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)。固體吸附劑，如活性炭，含聚合離子交換劑和漂白土，能夠吸附并保留毒劑，有利于安全清除和后續(xù)處理。由于作用面積小，只適合人員或小型設(shè)備洗消。可剝離膜是將液態(tài)有機(jī)物噴涂在污染表面，固化過程中將毒劑包裹在涂層中，最后剝離涂層進(jìn)行后處理，該技術(shù)在核電領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

2.2 化學(xué)洗消

化學(xué)洗消是通過化學(xué)反應(yīng)，使生化毒劑的分子結(jié)構(gòu)變化，細(xì)胞被破壞，從而變成低毒或無毒的物質(zhì)?；瘜W(xué)洗消原理一般分為：氧化、親核取代、金屬離子催化水解、反應(yīng)性吸附劑和納米活性顆粒等[4]。放射性和核污染不能通過化學(xué)洗消進(jìn)行處理。

2.2.1 氧化

當(dāng)生化毒劑與次氯酸鹽、過氧化物和氧化性氣體等接觸時(shí)，硫、磷等毒劑核心元素的化學(xué)鍵被破壞，化學(xué)價(jià)提高，重新組合為低毒或無毒物質(zhì)。常見的化學(xué)洗消劑包括含氯化合物、過氧化物、氧化性氣體等。

1）氯化合物

次氯酸鈉NaOCl和次氯酸鈣Ca(OCl)2是第一代生化洗消化學(xué)氧化劑，至今仍在使用中。次氯酸根離子由NaOCl或Ca(OCl)2堿性溶液水解生成，對(duì)大多數(shù)生化毒劑有效。但次氯酸鹽對(duì)油漆、金屬等設(shè)備表面具有腐蝕性，在特殊場(chǎng)合應(yīng)用受到限制。國(guó)內(nèi)外常見的洗消劑有三合二、191、STB、漂白粉等。

2）過氧化物

過氧化物（-O-O-）是強(qiáng)氧化劑，相對(duì)于有毒性和腐蝕性的次氯酸鹽洗消劑，更加環(huán)保。為了增強(qiáng)活性和成效，H2O2通常與碳酸鹽（CO32-，碳酸氫鹽（HCO3））或鉬酸鹽（MoO42-）等活化劑配合使用。過氧乙酸和過硫酸氫鉀等也可作為洗消藥劑。國(guó)內(nèi)外常見的洗消劑有 EasyDECON、Decon Green、BDS2000。

3）氧化性氣體

常見的氧化性氣體包括環(huán)氧乙烷、二氧化氯、汽化過氧氫化物、多聚甲醛、臭氧和甲基溴，它們對(duì)生物毒劑效果明顯，汽化過氧氫化物和二氧化氯對(duì)化學(xué)毒劑也非常有效。該技術(shù)適合洗消敏感設(shè)備和在建筑內(nèi)部進(jìn)行洗消，在使用過程中，需要將氣體或蒸汽注入密封區(qū)域，同時(shí)要求污染區(qū)域完全密封以防止氣體或蒸汽的逸出。

2.2.2 親核取代

親核取代反應(yīng)是指毒劑有機(jī)分子中與碳連接的原子或基團(tuán)，被其他親核試劑取代的反應(yīng)，從而使毒劑分子性質(zhì)發(fā)生變化。NaOH等強(qiáng)堿溶液、肟化合物等洗消藥劑屬于該類型。

NaOH、KOH等強(qiáng)堿溶液含有高濃度的氫氧根離子，能夠使生化毒劑分子發(fā)生親核取代反應(yīng)。DS-2是典型強(qiáng)堿溶液，由 70%的二亞乙基三胺（DETA），28%的2-甲氧基乙醇（也稱為乙二醇單甲醚，EGME）和2%的NaOH溶液組成，可在較大的溫度范圍內(nèi)使用，并具有長(zhǎng)期的儲(chǔ)存穩(wěn)定性。在歐美國(guó)家，DS-2是通用型洗消劑，得到廣泛使用。由于DS-2會(huì)損壞油漆、塑料、橡膠和皮革材料，在大多數(shù)歐洲國(guó)家，都將使用新型洗消藥劑取代DS-2。

基于醇鹽的另一種非水性洗消劑是 GDS2000，其組分是二亞乙基三胺、氨基丁醇和氫氧化鈉，其具有一定的環(huán)境友好性，可作為DS-2的替代品。GD-6由氫氧化鉀（KOH）和有機(jī)溶劑（氨基乙醇和丙醇）組成，用于敏感設(shè)備、車輛、飛機(jī)及其內(nèi)部和外部的生化洗消。

2.3 其他類型

除了上述兩種類型，國(guó)內(nèi)外還研究了其他類型的洗消技術(shù)，包括生物酶、光催化、紫外線輻射、金屬離子催化水解、催化反應(yīng)吸附、等離子體等。這些技術(shù)具有一定新穎性，但是尚不成熟，選擇性、環(huán)境適應(yīng)性、可靠性等存在諸多不足，目前無法實(shí)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 艦船洗消設(shè)備

洗消設(shè)備是指將洗消藥劑或者具有洗消功能的流體（蒸汽、熱空氣、熱水等）分散到核生化毒劑表面的設(shè)備，其結(jié)構(gòu)形式與洗消藥劑和洗消形式密切相關(guān)。國(guó)內(nèi)外艦船上一般配置水幕系統(tǒng)、洗消站、移動(dòng)式洗消器等。

3.1 水幕系統(tǒng)

水幕系統(tǒng)（圖4）是通過高壓泵、管道和噴頭，將添加洗消藥劑的海水布撒到艦船表面的設(shè)備，能夠在艦船露天表面上提供一個(gè)移動(dòng)的海水屏幕。流動(dòng)海水將降落在甲板或艦體上的核生化毒劑沖走，洗消藥劑與核生化毒劑發(fā)生反應(yīng)。水幕系統(tǒng)的缺點(diǎn)是海水與艦船表面接觸時(shí)的沖力較低，而且在立面或頂面上無法形成穩(wěn)定的海水層，洗消藥劑與毒劑接觸的時(shí)間短。

圖4 美軍的甲板洗消作業(yè)

美國(guó)海軍綜合能力強(qiáng)，抵御核生化襲擊能力強(qiáng)，因此對(duì)艦船洗消投入較少，重點(diǎn)放在早期戰(zhàn)術(shù)規(guī)避上。根據(jù)美國(guó)海軍艦船技術(shù)手冊(cè)470章，艦船僅配置了洗消站、水幕系統(tǒng)等，洗消藥劑僅攜帶次氯酸鈣、洗滌劑和固體吸附劑等。洗消作業(yè)時(shí)，先開啟水幕系統(tǒng)進(jìn)行沖洗，隨后利用消防水龍帶進(jìn)行沖刷，最后由艦員采用次氯酸鈣溶液對(duì)局部重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行刷擦。

3.2 移動(dòng)洗消設(shè)備

為了彌補(bǔ)水幕系統(tǒng)的不足，艦船配置了移動(dòng)洗消設(shè)備，能夠?qū)植繀^(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)洗消。各國(guó)艦船的移動(dòng)洗消設(shè)備種類繁多，包括背負(fù)式洗消器、電動(dòng)/機(jī)動(dòng)洗消器、局部高溫高壓流體洗消器等（圖5）。

3.3 洗消站

擁有集體防護(hù)系統(tǒng)的艦艇上裝有一臺(tái)專用的 4室洗消站，用于從露天區(qū)安全進(jìn)入全防護(hù)區(qū)，見圖6。洗消站由脫外衣區(qū)、脫內(nèi)衣區(qū)、全方位淋浴器和污染清洗鎖氣室組成。當(dāng)沾染核生化毒劑的人員由甲板進(jìn)入集防區(qū)時(shí)，依次通過這四個(gè)房間，能夠?qū)⒍緞┡c人員完全隔離，避免毒劑擴(kuò)散到集防區(qū)。

圖5 車載式移動(dòng)消防及洗消設(shè)備

圖6 集防區(qū)配置的洗消站

3.4 小型洗消組件

小型洗消組件主要用于人員、防護(hù)器材和單兵設(shè)備的洗消，具有快速、安全和可靠的優(yōu)點(diǎn)。小型洗消組件大多使用樹脂、活性炭等吸附劑，吸附皮膚和設(shè)備表面的化學(xué)戰(zhàn)劑。在緊急情況可以使用干粉，如土、面粉、漂白土、荷蘭粉。

4 發(fā)展方向

近幾十年，隨著生化武器擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)的不斷加劇，各國(guó)逐步加強(qiáng)了洗消技術(shù)研究。洗消方法的選擇取決于各種因素，包括核生化毒劑種類、毒劑沾染對(duì)象、作用方式和洗消程度等，一般情況下，單一洗消方式難以覆蓋所有核生化洗消，因此在艦船頂層設(shè)計(jì)中，應(yīng)確定各級(jí)洗消策略，洗消裝置進(jìn)行分層次配置，針對(duì)各種核生化沾染狀況，確定相應(yīng)的洗消方式，做到對(duì)艦船、器材、人員洗消的全方位覆蓋。艦船洗消應(yīng)包括以下幾種工況：甲板與船體的大面積洗消、局部精確洗消、艙室內(nèi)部空間洗消、人員洗消和精密敏感設(shè)備洗消。

洗消藥劑是艦船洗消的核心，不同區(qū)域使用的藥劑千差萬(wàn)別。各國(guó)洗消設(shè)備大多以化學(xué)洗消為主，以物理洗消為輔。甲板與船體的大面積洗消以物理洗消為主，洗消藥劑的主要成分是表面活性劑，能夠降低毒劑與船體的附著力。在局部洗消中，大多采用次氯酸鹽和強(qiáng)堿，由于對(duì)鋼材和油漆涂層具有破壞作用，使用受到一定程度的限制。

從2000年以后，各種類型的洗消藥劑層出不窮，主要包括有機(jī)氯化合物、過氧化物、強(qiáng)堿有機(jī)物、肟化合物等，都具有較低的腐蝕性，首先在北約國(guó)家推廣應(yīng)用。為了提高洗消效率，降低藥劑使用量，這些藥劑大多以薄膜、涂層或泡沫的形式（見圖7），附著在設(shè)備表面，使藥劑與毒劑能夠長(zhǎng)時(shí)間接觸反應(yīng)。某些藥劑還能建立微循環(huán)反應(yīng)場(chǎng)，覆蓋在毒劑表面的反應(yīng)產(chǎn)物被快速帶走，使藥劑與毒劑始終緊密接觸。為了便于儲(chǔ)存，藥劑一般制作成粉體形式，使用時(shí)能夠迅速與水均勻混合。這些藥劑能夠取代傳統(tǒng)的次氯酸鹽和強(qiáng)堿，在艦船上實(shí)現(xiàn)具備精確洗消。

圖7 新型附著型洗消藥劑

人員洗消以弱堿性水沖洗為主，在緊急情況下可以使用吸附類洗消藥劑或者弱腐蝕性藥劑，美軍單兵等已配發(fā)了該類型藥劑。

隨著艦船上精密儀器和設(shè)備的數(shù)量逐漸增多，對(duì)精密敏感設(shè)備的洗消研究成為研究重點(diǎn)，目前有望投入實(shí)用的技術(shù)包括免水洗消和空間洗消[5-6]。免水洗消藥劑是將反應(yīng)性成分或吸附性粉末溶解在有機(jī)溶劑中，避免水分對(duì)電路板、鏡頭、紙張的破壞。空間洗消是指將氧化性氣體充入裝有精密敏感設(shè)備的空間，使氧化性氣體直接與生化毒劑反應(yīng)。美國(guó)已經(jīng)將其應(yīng)用于飛機(jī)內(nèi)部和建筑物內(nèi)部的生化洗消，并成功進(jìn)行了演示驗(yàn)證，見圖8。

以上這些新型洗消藥劑都可以直接用于艦船洗消，美國(guó)海軍前期已經(jīng)做了大量的工作。洗消藥劑作用的發(fā)揮，需要結(jié)合使用現(xiàn)場(chǎng)，研制開發(fā)適合的洗消設(shè)備。在艦船上使用，更要考慮艦船適用性。

5 結(jié)論

在核生化環(huán)境中，艦船洗消是恢復(fù)艦船戰(zhàn)斗力，提高艦船生命力的重要保障。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，在艦船頂層設(shè)計(jì)中，需要制定完善的洗消策略，實(shí)現(xiàn)核生化毒劑消除的全覆蓋。根據(jù)實(shí)際需求，確定適合的洗消藥劑，最后通過各型洗消設(shè)備消除毒劑。

圖8 建筑物和戰(zhàn)斗機(jī)內(nèi)部空間洗消