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有毒气体检测研究背景意义及国内外现状

1有毒气体检测研究的背景及意义.1

2气体检测的研究现状分析.2

1有毒气体检测研究的背景及意义

沙林、梭曼、光气等神经毒气对人类的健康危害非常大，也是化学武器中

常用的致命性气体，极少量就可以导致人和动物的死亡或不等程度的伤害。以沙

林毒气为例，沙林，学名甲氟膦酸异丙酯，英文名称Sarin，是二战期间德国纳

粹研发的一种致命神经性毒气，化学式：(CH3)2CHOOPF(CH3)，无色无味，通

过过度刺激肌肉和重要器官影响神经系统产生致命效果。沙林可以通过呼吸道或

皮肤黏膜侵入人体，杀伤力极强，一旦散发出来，可以使1.2公里范围内的人死

亡和受伤。它分液态和气态两种形式，一滴针眼大小的沙林毒气液体就能导致

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一名成人很快死亡。中毒后表现为瞳孔缩小、呼吸困难、支气管痉挛和剧烈抽搐

等，严重的数分钟内死亡。梭曼化学名称为甲氟磷酸频哪酯，英文名Soman，1944

年，德国诺贝尔奖金获得者理查德•库恩博士首次合成了梭曼。梭曼吸入毒性是

沙林的2-4倍，皮肤毒性是沙林的5-10倍。它可通过呼吸道吸入，也可通过皮

肤吸收等途径杀伤人畜，或使食物和水源染毒，经消化道进入体内。人若吸入几

口高浓度的梭曼蒸气后，在一分钟之内即可致死，中毒症状与沙林相似。梭曼的

另一特点是中毒作用快且无特效解药，因此有“最难防治的毒剂”之称。光气的

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学名叫二氯碳酰，是一种无色、有烂干草味的气体，由英国化学家戴维首先于

1812年合成。光气剧毒，是一种强刺激；窒息性气体。吸入光气引起肺水肿；

肺炎等，具有致死危险。光气是一氧化碳与氯气在日光下合成，为无色气体，它

能伤害人体呼吸器官，严重时导致人体死亡。

神经性毒气沙林、梭曼和窒息性毒气光气严重威胁到了人类的身心健康和人

身安全。近几年，各大媒体频繁报道突发性毒气泄漏事件，人们对于突发性毒气

泄漏给予越来越多的关注。世界范围内恐怖主义猖獗，毒气也可能成为恐怖分子

利用的工具。在现代化战争中，对毒气的使用更是屡见不鲜。然而对于此类剧毒

气体传统的检测方法大多因测试时间长，测试仪器操作繁杂，不易现场使用等特

点而得不到推广，世界各发达国家一直在进行毒气检测的新方法、新技术、新仪

器的研发，力求提供现代化的检测手段，保障国家和军队避免受到生化袭击威胁，

监测毒气泄漏和环境污染。由于微型气体检测仪的操作者是现场人员，而非专业

化工人员，为了能够在较大的地域内对毒气进行快速检测，这就要求毒气检测仪

必须具有响应速度快、操作简单、微型化、便携式的特点。因此研制出一种微型、

可靠、价格低廉的毒气检测仪对毒气种类的识别和痕量浓度的快速、准确检测工

作具有十分重要的现实意义。

2气体检测的研究现状分析

相关学者很早就开始对毒气检测方法和检测技术进行了研究，20世纪30年

代起，国外就开始进行研究开发气体传感器的工作，当时主要是用于厂矿和家庭

的煤气、液化石油气、天然气以及瓦斯等有害气体的检测、控制和报警，并取得

突出的成就；进入20世纪90年代以来，随着科学技术以及社会的发展，涌现出

了各种毒气检测的新技术和新方法。在毒气检测的发展历程中，曾出现过三大类

检测方法：湿化学法、基于气体传感器的传统检测法(不使用分光镜)和光学检测

法(借助分光镜)。

国外的毒气检测技术具有多样性的特点，其中基于光谱分析的检测技术是当

前比较流行的一种检测技术，该方法具有检测范围广、精度高、响应速度快等特

点，可满足定性、定量检测等不同检测需求，其检测精度最高可达到ppb级。

差分吸收光谱技术(DOAS)的雏形于20世纪70年代由Noxon提出，而后Platt

和Perner又将该技术推广并应用于对流层大气的研究，由于其具有连续、实时

监测的优点，DOAS技术从此便在国外迅速发展，在大气污染监测、火山气体检

测和烟气环境监测等中应用广泛。它是指，当光在大气中传输时，根据痕量污染

气体成分在紫外和可见光波段的吸收光谱特征来反演其种类和浓度。目前，在气

体污染物在线实时检测领域，美国AIM