【科学大院】黎巴嫩传呼机爆炸，如何让非制式爆炸物无所遁形？-凯发k8官网登录vip

9月17日，黎巴嫩首都贝鲁特以及黎巴嫩东南和东北部多地街头数千部传呼机（又名呼叫机、寻呼机、call机、bb机和bp机）和对讲机几乎在同一时间被引爆，造成数千人受伤，12人死亡。至9月21日，黎巴嫩卫生部发布消息，爆炸事件造成的死亡人数已达70人，这已经相当于一次小型战役造成的人员伤亡。

传呼机怎么也会爆炸？这样的爆炸物能够检测出来吗？这就要谈一下“非制式爆炸物检测”了。

相关报道显示，黎巴嫩爆炸事件中的传呼机之所以会爆炸，是因为在供应链环节寻呼机内部被恐怖袭击人员植入了少量的petn（季戊四醇四硝酸酯，一种强力炸药），通过电池短路升高温度引爆炸药。这种“会爆炸的传呼机”正是典型的非制式爆炸物，类似装置曾在中东、南亚以及北非等地区的爆炸事件中屡屡现身。

传呼机爆炸案中的残余物

（图片来源：央视新闻）

爆炸物可以简单地分为两类，一类是军工企业制造的炮弹、炸弹、手榴弹等军用弹药，称之为“制式爆炸物”；非制式爆炸物即手工制作的“土炸药”，其组成原料来源于生活中常见的日用品、化学原料、肥料等，一般由硝酸盐、铵盐、次氯酸盐、氯酸盐、高氯酸盐、尿素等氧化剂与硫、石油、碳粉等易燃物混合而成，不仅原料易于购买，且制作方法简单。

电影《英伦对决》中成龙饰演的关玉明在调查恐怖袭击中，使用自制非制式爆炸装置（主要是硝酸铵）对恐怖组织进行反击，将恐怖分子训练基地炸毁，最后抓获恐怖分子主谋。英剧《贴身保镖》中，英国内政大臣被恐怖分子使用藏匿的自制非制式爆炸装置袭击，内政大臣当场死亡，伦敦警察厅皇室与专家保护局警长在案件侦破过程中多次被恐怖分子使用自制非制式爆炸装置（主要是tatp）袭击。

还有发生于2013年的‌波士顿马拉松爆炸案，据新闻显示，炸弹主体是一个装有爆炸物的高压锅，内部被塞满了猎枪弹、螺钉、子弹等材料，外部则配备了简易的引爆装置。就是这个不足100美元的简易自制爆炸装置，共造成3人遇害、260多人受伤。

由这些案例可以看出，自制非制式爆炸装置的威力一点也不亚于制式爆炸物。有些自制非制式爆炸装置威力相当于tnt的70%，爆炸强度接近tnt，是非常危险的。制式爆炸物的结构、原理人们掌握得比较清楚，处理起来也比较简单；而非制式爆炸物则复杂得多，引爆的方式和炸药的种类各有不同，甚至除了制造者外他人无法获知其中的具体成分。因此，针对非制式爆炸物的检测是一项极具挑战性的工作。

目前，国内外科研机构研发了很多安检防爆技术，常用的有x射线探测技术和离子迁移谱技术。

其中，x射线技术侧重于探测爆炸装置的外在形状和结构特征。通过使用x射线对物品进行扫描，根据物品对x射线的吸收程度不同来形成图像，从而识别出潜在的危险物品。这项技术广泛应用于机场、地铁、火车站等公共场所的行李和包裹检查。例如，在机场安检中，x射线安检设备能够生成行李内部的详细图像，帮助安检人员快速识别出枪支、刀具、爆炸物等违禁品。在检测液体方面，安检人员通常会让我们把装有液体的容器开盖检查，确认没问题了才会放行，因为x射线安检机不能有效区分有机物和无机物的具体成分。

而离子迁移谱技术是一种高灵敏的分子检测技术，侧重于利用爆炸物的内在特性进行检测。它通过测量离子在电场中的迁移速度来识别物质。大致原理是：需要检测的样品分子与反应物离子发生反应，形成正的或负的产物离子，一般来说，毒品分子大都具有很高的质子亲和力，而爆炸物分子则具有很高的电子亲和力，通过变换电场方向，一台机器可以分别探测出来。

这项技术被广泛应用于机场、火车站，以及物流运输、大型活动等安检中的爆炸物筛查。

例如，在机场安检过程中，有时会遇到安检人员拿出一张创可贴大小的试纸，在乘客的行李或衣服上擦一下，然后将试纸放入一旁的仪器中。这个仪器就是离子迁移谱，通过擦拭取样后的仪器检测，哪怕很微量的爆炸物颗粒都可以被检测出来。

综合来看，x射线探测技术和离子迁移谱技术可以从非制式爆炸物的外在特征和内在特性来进行检测。但是，不难发现这两种技术也存在弊端，x射线探测技术就对某些类型的液体和胶体、新型或特殊配方的爆炸物等物品识别能力有限，而离子迁移谱技术对挥发性低、化学性质相似或在特定条件下不稳定的物质等存在检测灵敏度降低或无法检测的问题。

因此，为了克服这些限制，科研人员在不断改进技术的同时，还会通过与其他分析技术（如生物嗅探技术和化学比色分析技术）联合使用来提高检测能力。而此次黎巴嫩传呼机爆炸事件暴露出的供应链安全漏洞，也进一步说明了综合、系统使用爆炸物探测技术的重要性。

国际上还采用搜爆犬对隐藏爆炸物进行探测，凭借它们高度发达的嗅觉，能够检测到极其微弱的爆炸物气味。通俗来说，如果从数字显示方面看，一个人能闻到的浓度约为百万分之一，最好的化学分析方法可以“嗅”到的浓度约为十亿分之一，但犬能嗅到的浓度约千亿分之一，是人的一万倍。即哪怕爆炸物装置被严密包装，搜爆犬依然能够捕捉到其泄露出的微弱气味，从而准确地指示出爆炸物装置的位置‌。

然而，搜爆犬不仅需要较长的训练时间（18-24个月），较高的花费（每条搜爆犬约需50000美元），而且在实际应用时因容易疲劳和注意力分散，每天只能检测几个小时，并不能完全满足复杂实战场景中大范围高效探测爆炸物的需求。

搜爆犬检查地铁站内的无主箱包

（图片来源：澎湃新闻）

因此，科研人员开始研究生物嗅觉，也就是人们通常所说的嗅觉。它是一种非常复杂而精细的感觉系统。气味源释放出的气味分子进入人们的鼻腔，与鼻腔粘膜上嗅觉神经元末端的嗅觉受体蛋白接触，这些受体蛋白能够与特定的气味分子结合，就像钥匙和锁的关系一样，触发一系列化学反应，从而产生电信号。这些信号通过嗅觉神经传至大脑的嗅球，进一步传递至嗅觉皮层，最终被大脑解析成特定的气味识别（例如芒果味、玫瑰味等）。

人体嗅觉系统的示意图。从气味感受、信号传递到最终信息处理。（图片来源：nobelprize.org）

在大量研究成果的基础上，科研人员试图通过模仿生物的嗅觉，开发具有仿生功能的人工嗅觉系统，即人工鼻子——电子鼻、生电鼻和比色鼻。然而，无论是哪种人工鼻子，其都无法完成对挥发性极低甚至不挥发物质的检测，这也就极大地限制了人工鼻子的发展。

经过深入分析嗅觉系统的作用机理，中国科学院新疆理化技术研究所的科研团队在可视化人工嗅觉系统的高灵敏、快速、识别检测原理和器件设计方面长期攻关，发展了系列新的凯发k8官网登录vip的解决方案，该成果设计开发出一种全新基于水凝胶的比色人工嗅觉系统，竟然能让闻到的气味转化为看得见的“图像”。

比色人工嗅觉系统总图及其检测过程图

这主要基于三个方面的仿生效果：

• 利用水凝胶既具有微液环境又具有固体机械性能的特点，模拟鼻腔中的嗅觉粘膜，实现空气中悬浮颗粒的吸附、溶解及检测；
• 以针对待检测物的、特异性强的比色探针加载到水凝胶中以模拟气味结合蛋白，也就是嗅觉受体蛋白；
• 利用反应产物特定颜色传导出的光学信号，模拟嗅觉受体发生形状变化传输信号。

而看得见的“图像”出自哪里呢？原来是比色水凝胶首先通过物理吸附将悬浮在空气中的非制式爆炸物颗粒吸附在其表面，之后颗粒边溶解边与比色水凝胶中的试剂反应，最后在一定区域内产生明显地颜色变化。

化学比色技术示意图（想想之前提到的钥匙和锁）

比色人工嗅觉系统通过将水凝胶阵列与试剂溶液相结合来精确模拟嗅觉粘膜和特定的气味结合蛋白，从而检测和识别空气中悬浮的非制式爆炸物微粒，灵敏度可达万亿分之一。这一成果的运用将克服传统意义上电子鼻、生电鼻、比色鼻的缺点，能够解决难挥发性非制式爆炸物检测的难题。在实际运用中，这一研究成果可扩展至毒品检测、环境监测、食品安全等领域。

类似此次黎巴嫩爆炸案中传呼机炸弹这种自制非制式爆炸装置，以及接触过、甚至其头发和衣服上曾经接触过非制式爆炸物及其原料残留的恐怖分子，在各种探测技术的综合、系统检测之下，都将无所遁形。

我们相信，在相关部门和科研人员的协同应对下，通过加强对非制式爆炸物原料的监管和危险物品信息的管控，能够打造出更加完备的技防系统，推动形成高效便捷的安检防爆体系，进一步遏制爆炸案的发生。