荧光法检测化学战剂

来源：中国科学杂志社

化学战剂, 包括神经性毒剂(如沙林、VX)和糜烂性毒剂(如芥子气), 属于剧毒化学品, 能够严重危害国家安全和环境安全。因此, 针对各类化学战剂, 开发简单、快速、可便携化、高灵敏度和高选择性的荧光检测技术具有重要的意义。中国科学院化学研究所车延科研究员综述了近年来国内外荧光法检测化学战剂的研究进展, 并对该领域所面临的挑战和未来发展方向进行了总结和展望。

神经性毒剂和糜烂性毒剂是两类剧毒的有机危害物, 被应用于制备致命的化学战剂。神经性毒剂, 包括G型神经毒剂(沙林、梭曼和塔崩)和V型神经毒剂(如VX), 是剧毒的有机磷酸酯, 能够不可逆地抑制神经突触中乙酰胆碱酯酶而干扰神经脉冲传送, 严重时将导致呼吸肌麻痹从而引发死亡。糜烂性毒剂包括芥子气、路易氏剂和氮芥气, 接触皮肤和黏膜时能引起红肿、起泡、糜烂, 对眼睛可造成严重伤害; 吸入时会损伤呼吸道、肺组织及神经系统。更为棘手的是, 芥子气和芥氮气尚无解毒药。而且一旦化学战剂分散到环境中, 特别是不易挥发的VX和芥子气等, 它们的剧毒性会保持数小时到数周不等, 对生命和环境安全构成巨大威胁。因此, 迫切需要开发出快速、有效、高灵敏度、高选择性并且适宜实地使用的便携化检测技术。 

目前, 已经开发了基于各类仪器和化学检测技术, 如气质联用(GC-MS)和液质联用(LC-MS)、表面声波法、化学电离质谱法、离子迁移谱、表面增强拉曼光谱、核四级共振波谱法、电化学法和显色法。国际军事领域发展和应用了以上检测技术, 包括与不同毒剂接触后显示不同的颜色进行区分检测的化学检测纸M8和M9、显色化学毒剂的检测包M256 A1、表面声波微型化学毒剂检测器SWA MINICAD MK II、Drager Multi-IMS离子迁移光谱检测仪等。但这些检测技术在检测过程中存在一定的缺陷, 如成本高、操作时间长和操作复杂等。相比以上方法, 荧光检测法具有简单、快速、可便携化、高灵敏度和高选择性的特点, 已经广泛应用于化学战剂的检测。中国科学院化学研究所车延科研究员综述了国内外荧光法检测神经性毒剂和糜烂性毒剂的最新研究进展, 并对该领域所面临的挑战进行了总结和对其未来发展方向进行了展望。

检测机理示意图: 光激发导致纳米纤维间氢键减弱, 荧光降低; 接触神经性毒剂分子后又锁住纤维表面羟基振动, 增强荧光