Имитатор химического заражения водной среды зарином
Владельцы патента RU 2399606:
Федеральное государственное учреждение "33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт Министерства обороны Российской Федерации" (ФГУ "33 ЦНИИИ МО РФ") (RU)
Изобретение относится к имитаторам токсичных химикатов. Предлагается в качестве имитатора химического заражения водной среды зарином использовать 10% водный раствор гидроксида натрия. Изобретение позволяет моделировать процесс распространения зарина в руслах пресноводных рек, проводить определение временной динамики распространения области загрязнения, определение степени разбавления области загрязнения относительно начальной концентрации на заданном удалении от источника и моделировать распространение зарина на заданном участке русла с учетом его конкретных морфологических особенностей. 1 табл.
Изобретение относится к имитатору токсичного химиката (ТХ), в частности фосфорорганического вещества (ФОВ), а именно к использованию 8-12% раствора гидроксида натрия (NaOH) в качестве имитатора изопропилового эфира фторангидрида метилфосфоновой кислоты (зарина) при изучении динамики распространения зарина в водной среде [реках (постоянным водным потоком значительных размеров с естественным течением по руслу); водоемах различного происхождения (озеро, бассейн, естественный, искусственный), текучих, стоячих].
Средства имитации химического заражения используются для обучения личного состава войск действиям в условиях химического заражения работе на оптических инфракрасных дистанционных средствах химической разведки, контроля и проверке их работоспособности, а также практическим навыкам работы с приборами химической разведки. Критерием оценки правильности пользования приборами химической разведки является их срабатывание в присутствии имитатора, моделирующего те свойства отравляющих веществ, которые вызывают индикационный эффект. Критерием оценки работоспособности прибора химической разведки в этом случае также является его срабатывание в присутствии имитатора.
В литературе имеются сведения об использовании диметилметилфосфоната (DMMP) и гексафторида серы (SF6) в качестве имитаторов ФОВ при разработке и испытаниях лидарных систем дистанционного обнаружения химического заражения [Ерин А.И., Тальберг Д.Д., Малышев В.А., Гозенбук В.А. Современные принципы организации и аппаратурного оснащения органов химической разведки и химического контроля (обзор) // Гражданская оборона за рубежом. - 1991. - №5, 6. - С.39-44]. Однако данные соединения применяются для моделирования оптических характеристик ФОВ типа G лишь в узком спектральном диапазоне, соответствующем рабочему спектральному диапазону активных лидарных систем на основе СО2-лазеров и только в атмосфере. В то же время указанные выше имитаторы ФОВ являются токсичными и малодоступными соединениями.
Известны органические соединения, использующиеся в качестве имитаторов ФОВ, триметилфосфат и диметилсульфоксид, имеющие близкие к ФОВ спектральные характеристики в среднем инфракрасном диапазоне в парообразном состоянии [патент РФ №2261858, МПК7 С07С 317/04, G01N 21/35, 10.10.2005]. Однако данные соединения применяются в среднем инфракрасном диапазоне в парообразном состоянии и имитирующие только спектральные характеристики ФОВ в атмосфере.
Использование вышеуказанных соединений в качестве имитаторов зарина невозможно в условиях водной среды вследствие несоответствия основному критерию - растворимости: триметилфосфат диметилсульфоксид диметилметилфосфоната (DMMP) и гексафторида серы (SF6). Кроме того, поведение их в условиях атмосферы отличается от поведения в водных средах, где многокомпонентная рецептура расслаивается на ее составляющие в соответствии со значениями растворимости.
Таким образом, можно отметить, что в настоящее время отсутствует имитатор зарина для изучения динамики распространения его и продуктов его деструкции в водной среде.
Целью изобретения является использование нетоксичного и доступного продукта в качестве имитатора зарина, позволяющего исследовать динамику распространения его в водной среде.
Данная цель достигается использованием продукта, обладающего аналогичными зарину физическими характеристиками в водной среде. В качестве имитатора были исследованы водные растворы гидроксида натрия 5, 8, 10, 12, 15, 20%, глицерина 43%, красителя малахитового зеленого и бром-тимолового синего (водорастворимого), имеющие близкие к зарину значения физических параметров.
Основными критериями выбора имитационной рецептуры можно считать наиболее полное совпадение значений растворимости, вязкости и плотности имитатора и токсичного химиката (зарина); возможность количественного определения при низких значениях концентрации; его низкая токсичность; дешевизна и доступность.
Из ряда исследованных возможных имитаторов наиболее приемлемым для использования в водной среде является водный раствор гидроксида натрия. Его основные физические характеристики в сравнении с зарином представлены в таблице.
| Физические свойства имитатора и изопропилового эфира фторангидрида метилфосфоновой кислоты (зарина) | ||||
| Вещество | Содержание вещества, вес.% | Растворимость в воде | Плотность ρ, г/см3 | Вязкость µ, сП |
| Водный раствор гидроксида натрия | 5 | ∞ | 1,055 | 1,29 |
| 8 | ∞ | 1,082 | 1,48 | |
| 10 | ∞ | 1,109 | 1,86 | |
| 12 | ∞ | 1,130 | 1,98 | |
| 15 | ∞ | 1,165 | 2,67 | |
| 20 | ∞ | 1,225 | 4,67 | |
| Изопропиловый эфир фторангидрида метилфосфоновой кислоты (зарин) | - | ∞ | 1,109 | 1,86 |
Из представленных в таблице данных следует, что по совокупности оцениваемых параметров 8-12% водные растворы гидроксида натрия имеют наиболее близкие к зарину физические характеристики (растворимость, плотность и вязкость имеют одинаковые значения) и поэтому наиболее пригодны для имитации зарина в водной среде. Кроме того, гидроксид натрия является нетоксичным и доступным неорганическим соединением, которое широко применяется для очистки нефти, масел, в производстве бумаги, мыла, искусственных волокон, как осушающий агент для газов и многих органических жидкостей [Химический энциклопедический словарь. Под ред. И.Л.Кнунянца. - М.: Большая Российская энциклопедия, 2003. - С.362].
Если изменить пределы концентрации раствора в сторону уменьшения или увеличения от заявленного, то изменяются плотность и вязкость растворов, а эти физические параметры раствора влияют на скорость и время гидролиза и растворения. К тому же, если плотность раствора ниже заявленной, то растворение идет на поверхности водной среды, если плотность выше, в первую очередь наблюдается трансформация раствора от поверхности водной среды вглубь водной массы, а затем протекает гидролиз.
В этой связи наиболее точное, достоверное моделирование зарина в водной среде происходит имитатором - водным раствором гидроксида натрия от 8 до 12 вес.%.
Предложенный в качестве имитатора 8-12% гидроксид натрия может быть применен для решения задач по имитации химического заражения водной среде:
- при моделировании процесса распространения зарина в руслах пресноводных рек;
- при определении временной динамики распространения области загрязнения;
- при определении степени разбавления области загрязнения относительно начальной концентрации на заданном удалении от источника;
- при моделировании распространения зарина на заданном участке русла с учетом его конкретных морфологических особенностей.
Имитатор химического заражения водной среды зарином, характеризующийся тем, что он представляет собой 10%-ный водный раствор гидроксида натрия.
