ИМИТАТОР ХИМИЧЕСКОГО ЗАРАЖЕНИЯ ВОДНОЙ СРЕДЫ ЗАРИНОМ
SIMULATOR OF CHEMICAL CONTAMINATION OF AQUEOUS MEDIUM WITH SARIN

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.
6
2
В литературе имеются сведения об использовании диметилметилфосфоната (DMMP) и гексафторида серы (SF) 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 СО-лазеров и только в атмосфере. В то же время указанные выше имитаторы ФОВ являются токсичными и малодоступными соединениями.
7
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, МПК 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.
6
Использование вышеуказанных соединений в качестве имитаторов зарина невозможно в условиях водной среды вследствие несоответствия основному критерию - растворимости: триметилфосфат диметилсульфоксид диметилметилфосфоната (DMMP) и гексафторида серы (SF). 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/см<sup>3</sup>
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.