综述:化学战剂检测技术研究现状

【字体: 时间:2025年09月24日 来源:TrAC Trends in Analytical Chemistry 11.8

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  本综述系统梳理了化学战剂(CWAs)检测技术的最新进展,涵盖色谱(GC/HPLC)、离子迁移谱(IMS)、电化学、荧光、比色及化学电阻等多种方法,分析了各技术在灵敏度、选择性及便携性等方面的优劣,并对商用化检测设备现状与公共安全应用前景进行了展望。

  

分类与毒性机制

化学战剂(CWAs)根据毒理作用分为神经毒剂、糜烂性毒剂、窒息剂、血液毒剂、失能剂和刺激剂六大类。神经毒剂(如沙林、梭曼)通过抑制乙酰胆碱酯酶(AChE)导致神经递质过度积累;糜烂性毒剂(如芥子气)破坏皮肤和黏膜组织;窒息剂(如光气)损伤呼吸道;血液毒剂(如氰化氢)干扰细胞氧代谢。

检测技术进展

化学分析仪器法

气相色谱(GC)、高效液相色谱(HPLC)及色谱-质谱联用(GC-MS)凭借高分离能力和准确鉴定能力,成为实验室精准分析的金标准,但设备笨重、成本高,难以现场部署。

离子迁移谱(IMS)

通过离子在电场中的迁移率差异实现快速分离检测,对神经毒剂和糜烂剂灵敏度达ng/m3级别,适用于机场、战场等应急场景,但易受环境湿度干扰。

电化学检测

基于酶抑制原理(如AChE-胆碱氧化酶耦合体系),可实现神经毒剂的实时监测,检测限低至pg/mL,且设备便携,但酶稳定性差且易受假阳性干扰。

荧光与比色法

荧光探针(如萘酰亚胺、硼-二吡咯甲烷衍生物)通过特异性反应产生荧光信号,对芥子气模拟物(CEES)的检测限达nM级;比色法利用显色反应(如pH指示剂或纳米金团聚)实现肉眼可视检测,但选择性较差。

化学电阻传感器

采用金属氧化物或导电聚合物(如聚苯胺、碳纳米管)薄膜,通过电阻变化检测气体分子,对G类神经毒剂响应时间短于10秒,但长期稳定性不足。

商用设备现状

多国已开发便携式检测仪,如美国RAID?-M100(IMS原理)、英国ChemPro? 100(电化学原理),具备现场报警、自动化操作和多目标物检测能力,但复杂环境中抗干扰能力仍需优化。

未来展望

下一代检测技术需融合多方法优势(如IMS与质谱联用),开发新型仿生材料(如分子印迹聚合物)提升选择性,同时推动设备微型化与人工智能数据分析,以应对公共安全反恐与环境监测需求。

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