艦船洗消策略及發展方向

杜 平，岳 強，韓洋洋，于開錄

（1. 海軍駐保定地區航空軍事代表室，河北保定 071000；2. 中國船舶重工集團公司第七一八研究所，河北邯鄲 056027）

0 引言

洗消是指利用裝置、設備和程序，盡可能地減少核生化污染對于艦艇的作戰能力的負面影響。為了建立全艦核生化綜合防御體系，使全艦在遭受核生化危害后能夠快速有效地恢復到戰前水平，有必要建立一套完整的艦船洗消系統和使用策略[1-2]。

1 洗消策略

與車輛、飛機、建筑物和掩體等軍事目標相比，艦船核生化防護與洗消具有特殊性。艦船在海洋上航行，能夠為艦船洗消提供大量海水，并接納含毒劑的廢水；艦船屬于機動設備，能夠避險；艦船體積較大，洗消工作量大，因此需要對艦船洗消制定單獨的洗消策略。

1.1 規避

核生化沾染規避的目的是為了艦船躲避化學與生物污染，或者如果污染無法避免時，要盡量減少暴露的程度。在核生化防護體系中，核生化沾染規避處于最高級別，艦船一旦成功規避核生化襲擊，防護、洗消、醫療等功能模塊就無需啟動。

核生化沾染規避通過情報數據鏈、遙測設備和模擬分析等實現。計算機系統以事實監測數據為基礎，通過大氣、洋流等流體動態模擬，計算出核生化戰劑沉積擴散的地理模式、持久性或劑量。所需要的輸入信號包括攻擊位置、對戰劑的識別、氣象條件，以及武器的種類。圖1是外軍核生化預警與報告系統，能夠分析當前核生化態勢。

1.2 預濕

預濕是在核生化戰劑到來之前，開啟艦船水幕系統，使艦船處于液體覆蓋中，見圖2。美國海軍在50年代開展的核爆炸防護研究中，海水噴淋預濕能夠防護大部分放射性落下灰，隨后的研究表明它同樣適合生化戰劑的防護。研究發現，核生化戰劑到達之前使用，防護效果最佳；如果戰劑已經沉降到甲板或艦體上，處理效果就會打折扣；液體戰劑浸滲到油漆或甲板上的防滑涂層中，處理效果則更差。

圖1 核生化預警與報告系統

圖2 艦船水幕系統

1.3 防護

為了避免甲板上的物資（如貨物、飛機以及車輛等）受到污染，可以采用臨時蓋布的方式進行防護（圖3）。這種蓋布最好用不透水的材料制成，邊樣易于后期洗消。在拆除蓋板時，一定要多加小心，以免使污染傳播給下層的材料或設備。

1.4 污染區域界定與隔離

當艦船沾染了核生化毒劑，在洗消之前或洗消過程中，需要隨時界定沾染區域，并采取明顯標識，隔離潔凈區域和沾染區域。當洗消人員或其它艦員在甲板上作業時，不會遭受二次沾染。

圖3 甲板設備的包裹防護

1.5 洗消清除

洗消是艦船在核生化環境中迅速恢復戰斗力的主要方式，它的組成體系十分復雜[3]。

按洗消范圍和深度劃分，洗消分為立即洗消、全面洗消和徹底洗消。立即洗消是在遭受核生化沾染的數分鐘內，對人員皮膚、個人佩戴防護設備及手持武器設備進行快速洗消，使人員能夠穿著防護設備執行任務。全面洗消是對全艦進行洗消，使艦員不用穿著防護設備執行任務，但需要隨時監測毒劑。徹底洗消是將艦船所有部位進行徹底清理，更換防毒濾芯，轉移所有洗消廢液和廢物。

按洗消對象劃分，洗消分為人員洗消、艦體洗消、精密設備洗消、艙室空間洗消等。洗消藥劑大多具有化學反應能力，而洗消對象對藥劑的抵抗能力不同，因此需要使用相對應的洗消藥劑。

2 洗消方法

當污染不能避免時，在核生化戰劑環境暴露后，必須對人員和裝備洗消以減少或消除危險，基本洗消方法是物理法和化學法。

2.1 物理洗消

物理洗消是采用機械方法，將核生化毒劑從沾染表面清除或者包裹的過程，包括風吹、沖洗、加熱蒸發、吸附和剝離等方式。物理洗消只能改變毒劑存在的位置，而不能轉化或分解為無毒物質。

風吹日曬是屬于被動洗消，作用時間長，效果較差。最常見的主動洗消方法是沖洗，用高壓、熱水、肥皂、刷子或有機溶劑沖洗，洗消效率會增加。使用熱空氣可蒸發或殺死毒劑，將其釋放到空氣中，需注意擴散風險。固體吸附劑，如活性炭，含聚合離子交換劑和漂白土，能夠吸附并保留毒劑，有利于安全清除和后續處理。由于作用面積小，只適合人員或小型設備洗消。可剝離膜是將液態有機物噴涂在污染表面，固化過程中將毒劑包裹在涂層中，最后剝離涂層進行后處理，該技術在核電領域應用廣泛。

2.2 化學洗消

化學洗消是通過化學反應，使生化毒劑的分子結構變化，細胞被破壞，從而變成低毒或無毒的物質。化學洗消原理一般分為：氧化、親核取代、金屬離子催化水解、反應性吸附劑和納米活性顆粒等[4]。放射性和核污染不能通過化學洗消進行處理。

2.2.1 氧化

當生化毒劑與次氯酸鹽、過氧化物和氧化性氣體等接觸時，硫、磷等毒劑核心元素的化學鍵被破壞，化學價提高，重新組合為低毒或無毒物質。常見的化學洗消劑包括含氯化合物、過氧化物、氧化性氣體等。

1）氯化合物

次氯酸鈉NaOCl和次氯酸鈣Ca(OCl)2是第一代生化洗消化學氧化劑，至今仍在使用中。次氯酸根離子由NaOCl或Ca(OCl)2堿性溶液水解生成，對大多數生化毒劑有效。但次氯酸鹽對油漆、金屬等設備表面具有腐蝕性，在特殊場合應用受到限制。國內外常見的洗消劑有三合二、191、STB、漂白粉等。

2）過氧化物

過氧化物（-O-O-）是強氧化劑，相對于有毒性和腐蝕性的次氯酸鹽洗消劑，更加環保。為了增強活性和成效，H2O2通常與碳酸鹽（CO32-，碳酸氫鹽（HCO3））或鉬酸鹽（MoO42-）等活化劑配合使用。過氧乙酸和過硫酸氫鉀等也可作為洗消藥劑。國內外常見的洗消劑有 EasyDECON、Decon Green、BDS2000。

3）氧化性氣體

常見的氧化性氣體包括環氧乙烷、二氧化氯、汽化過氧氫化物、多聚甲醛、臭氧和甲基溴，它們對生物毒劑效果明顯，汽化過氧氫化物和二氧化氯對化學毒劑也非常有效。該技術適合洗消敏感設備和在建筑內部進行洗消，在使用過程中，需要將氣體或蒸汽注入密封區域，同時要求污染區域完全密封以防止氣體或蒸汽的逸出。

2.2.2 親核取代

親核取代反應是指毒劑有機分子中與碳連接的原子或基團，被其他親核試劑取代的反應，從而使毒劑分子性質發生變化。NaOH等強堿溶液、肟化合物等洗消藥劑屬于該類型。

NaOH、KOH等強堿溶液含有高濃度的氫氧根離子，能夠使生化毒劑分子發生親核取代反應。DS-2是典型強堿溶液，由 70%的二亞乙基三胺（DETA），28%的2-甲氧基乙醇（也稱為乙二醇單甲醚，EGME）和2%的NaOH溶液組成，可在較大的溫度范圍內使用，并具有長期的儲存穩定性。在歐美國家，DS-2是通用型洗消劑，得到廣泛使用。由于DS-2會損壞油漆、塑料、橡膠和皮革材料，在大多數歐洲國家，都將使用新型洗消藥劑取代DS-2。

基于醇鹽的另一種非水性洗消劑是 GDS2000，其組分是二亞乙基三胺、氨基丁醇和氫氧化鈉，其具有一定的環境友好性，可作為DS-2的替代品。GD-6由氫氧化鉀（KOH）和有機溶劑（氨基乙醇和丙醇）組成，用于敏感設備、車輛、飛機及其內部和外部的生化洗消。

2.3 其他類型

除了上述兩種類型，國內外還研究了其他類型的洗消技術，包括生物酶、光催化、紫外線輻射、金屬離子催化水解、催化反應吸附、等離子體等。這些技術具有一定新穎性，但是尚不成熟，選擇性、環境適應性、可靠性等存在諸多不足，目前無法實用化。

All the experiments were run in triplicate. The data were expressed as means ± SEM (standard errors). Statistical analysis was performed by unpaired Student’s t-test for two comparisons. P < 0.05 was considered statistically significant.

3 艦船洗消設備

洗消設備是指將洗消藥劑或者具有洗消功能的流體（蒸汽、熱空氣、熱水等）分散到核生化毒劑表面的設備，其結構形式與洗消藥劑和洗消形式密切相關。國內外艦船上一般配置水幕系統、洗消站、移動式洗消器等。

3.1 水幕系統

水幕系統（圖4）是通過高壓泵、管道和噴頭，將添加洗消藥劑的海水布撒到艦船表面的設備，能夠在艦船露天表面上提供一個移動的海水屏幕。流動海水將降落在甲板或艦體上的核生化毒劑沖走，洗消藥劑與核生化毒劑發生反應。水幕系統的缺點是海水與艦船表面接觸時的沖力較低，而且在立面或頂面上無法形成穩定的海水層，洗消藥劑與毒劑接觸的時間短。

圖4 美軍的甲板洗消作業

美國海軍綜合能力強，抵御核生化襲擊能力強，因此對艦船洗消投入較少，重點放在早期戰術規避上。根據美國海軍艦船技術手冊470章，艦船僅配置了洗消站、水幕系統等，洗消藥劑僅攜帶次氯酸鈣、洗滌劑和固體吸附劑等。洗消作業時，先開啟水幕系統進行沖洗，隨后利用消防水龍帶進行沖刷，最后由艦員采用次氯酸鈣溶液對局部重點區域進行刷擦。

3.2 移動洗消設備

為了彌補水幕系統的不足，艦船配置了移動洗消設備，能夠對局部區域進行重點洗消。各國艦船的移動洗消設備種類繁多，包括背負式洗消器、電動/機動洗消器、局部高溫高壓流體洗消器等（圖5）。

3.3 洗消站

擁有集體防護系統的艦艇上裝有一臺專用的 4室洗消站，用于從露天區安全進入全防護區，見圖6。洗消站由脫外衣區、脫內衣區、全方位淋浴器和污染清洗鎖氣室組成。當沾染核生化毒劑的人員由甲板進入集防區時，依次通過這四個房間，能夠將毒劑與人員完全隔離，避免毒劑擴散到集防區。

圖5 車載式移動消防及洗消設備

圖6 集防區配置的洗消站

3.4 小型洗消組件

小型洗消組件主要用于人員、防護器材和單兵設備的洗消，具有快速、安全和可靠的優點。小型洗消組件大多使用樹脂、活性炭等吸附劑，吸附皮膚和設備表面的化學戰劑。在緊急情況可以使用干粉，如土、面粉、漂白土、荷蘭粉。

4 發展方向

近幾十年，隨著生化武器擴散風險的不斷加劇，各國逐步加強了洗消技術研究。洗消方法的選擇取決于各種因素，包括核生化毒劑種類、毒劑沾染對象、作用方式和洗消程度等，一般情況下，單一洗消方式難以覆蓋所有核生化洗消，因此在艦船頂層設計中，應確定各級洗消策略，洗消裝置進行分層次配置，針對各種核生化沾染狀況，確定相應的洗消方式，做到對艦船、器材、人員洗消的全方位覆蓋。艦船洗消應包括以下幾種工況：甲板與船體的大面積洗消、局部精確洗消、艙室內部空間洗消、人員洗消和精密敏感設備洗消。

洗消藥劑是艦船洗消的核心，不同區域使用的藥劑千差萬別。各國洗消設備大多以化學洗消為主，以物理洗消為輔。甲板與船體的大面積洗消以物理洗消為主，洗消藥劑的主要成分是表面活性劑，能夠降低毒劑與船體的附著力。在局部洗消中，大多采用次氯酸鹽和強堿，由于對鋼材和油漆涂層具有破壞作用，使用受到一定程度的限制。

從2000年以后，各種類型的洗消藥劑層出不窮，主要包括有機氯化合物、過氧化物、強堿有機物、肟化合物等，都具有較低的腐蝕性，首先在北約國家推廣應用。為了提高洗消效率，降低藥劑使用量，這些藥劑大多以薄膜、涂層或泡沫的形式（見圖7），附著在設備表面，使藥劑與毒劑能夠長時間接觸反應。某些藥劑還能建立微循環反應場，覆蓋在毒劑表面的反應產物被快速帶走，使藥劑與毒劑始終緊密接觸。為了便于儲存，藥劑一般制作成粉體形式，使用時能夠迅速與水均勻混合。這些藥劑能夠取代傳統的次氯酸鹽和強堿，在艦船上實現具備精確洗消。

圖7 新型附著型洗消藥劑

人員洗消以弱堿性水沖洗為主，在緊急情況下可以使用吸附類洗消藥劑或者弱腐蝕性藥劑，美軍單兵等已配發了該類型藥劑。

隨著艦船上精密儀器和設備的數量逐漸增多，對精密敏感設備的洗消研究成為研究重點，目前有望投入實用的技術包括免水洗消和空間洗消[5-6]。免水洗消藥劑是將反應性成分或吸附性粉末溶解在有機溶劑中，避免水分對電路板、鏡頭、紙張的破壞。空間洗消是指將氧化性氣體充入裝有精密敏感設備的空間，使氧化性氣體直接與生化毒劑反應。美國已經將其應用于飛機內部和建筑物內部的生化洗消，并成功進行了演示驗證，見圖8。

以上這些新型洗消藥劑都可以直接用于艦船洗消，美國海軍前期已經做了大量的工作。洗消藥劑作用的發揮，需要結合使用現場，研制開發適合的洗消設備。在艦船上使用，更要考慮艦船適用性。

5 結論

在核生化環境中，艦船洗消是恢復艦船戰斗力，提高艦船生命力的重要保障。為了實現這一目的，在艦船頂層設計中，需要制定完善的洗消策略，實現核生化毒劑消除的全覆蓋。根據實際需求，確定適合的洗消藥劑，最后通過各型洗消設備消除毒劑。

圖8 建筑物和戰斗機內部空間洗消