三过氧化三丙酮 (TATP) 是一种高度不稳定的炸药，容易发生意外爆炸。然而，恐怖分子，例如对上周布鲁塞尔爆炸案和 2015 年 11 月巴黎袭击事件负责的恐怖分子，越来越多地使用该化合物来制造杀戮。
尽管 TATP 不稳定，但它作为恐怖武器仍具有吸引力，因为它相对容易制备，并且直到最近，标准爆炸物筛查方法很难检测到它。这些方法基于 X 射线计算机断层扫描 (CT) 和离子迁移谱 (IMS)，现已得到改进，现在可以在机场和其他安检站常规检测 TATP。其他几种方法也处于商业化的不同阶段，包括一些基于手持扫描仪的方法，也可以检测 TATP。
仍然没有解决的问题是如何阻止恐怖分子在拥挤、未经安检的公共区域（例如地铁站和机场的不安全侧）引爆炸药，而这正是布鲁塞尔的恐怖分子引爆炸弹的地方。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您将有助于确保未来能够继续报道有关当今世界发现和思想的具有影响力的故事。
自 2001 年“鞋子炸弹客”理查德·里德试图在跨大西洋航班上点燃藏在他鞋底的化合物以来，TATP 就与多起恐怖袭击阴谋有关。除了布鲁塞尔和巴黎的恐怖袭击外，这种过氧化物也用于2005 年伦敦交通爆炸案。
恐怖分子不需要大量的化学培训即可制备 TATP。合成它所需的材料——过氧化氢、丙酮和无机酸——在市场上大量供应。
但与 TNT 和其他常见的军用炸药不同，太平洋西北国家实验室爆炸物和生物威胁检测研究负责人 David A. Atkinson 说：“即使 TATP 放在架子上也极其危险。” 他指出：“它可能会因轻微的震动或一点摩擦而爆炸。” 因此，TATP 过去通常少量用作雷管，以引爆 TNT 或其他稳定的炸药。
然而，在布鲁塞尔爆炸案中，比利时当局报告说，他们在机场发现了两枚未引爆的炸弹，其中含有约 15 公斤 TATP。藏在行李箱中的炸弹还含有硝酸铵、金属螺栓和钉子。比利时官员报告说，在与炸弹袭击者有关的布鲁塞尔住所中又发现了两枚描述相似的炸弹。
如果这些炸弹接受 CT 和 IMS 扫描，很可能会被检测到。罗德岛大学 (URI) 的爆炸物专家 Jimmie C. Oxley 表示，制造商在近年来修改了这些仪器，以应对恐怖袭击阴谋，使其能够检测 TATP。
CT 扫描仪通过用强烈的 X 射线束照射行李并测量有多少光束穿过物体，从而探测包内容的密度和其他属性。然后，自动算法将这些数据与一组爆炸物的密度值库进行比较，该库现在包括 TATP。可疑的包可以进一步通过 IMS 进行检查。
Oxley 在她的团队在 URI 的射击场进行 TATP 测试爆炸后不久接受了 C&EN 的采访，她指出，商业 IMS 仪器最初无法检测到 TATP。但现在可以了。
在 IMS 测量中，操作员擦拭可疑的包并将拭子插入仪器后，样品离子羽流进入漂移管并与气体相互作用。在电场的影响下，离子沿管道长度向下移动，导致它们在到达检测器途中根据其质量、大小和形状分离。该方法可以在几秒钟内检测到皮克级各种爆炸物，并生成独特的 IMS 签名。
Oxley 表示，这些仪器最初配置为检测带负电荷的离子，例如常见的硝基炸药形成的离子，但不检测带正电荷的离子，而 TATP 可以形成带正电荷的离子。现在，这些仪器由多家制造商生产，包括总部位于英国的 Smiths Detection 和法国公司 Morpho，可以快速扫描两种类型的信号。
TATP 也可以通过荧光法检测。Flir 是一家主要的仪器制造商，总部位于俄勒冈州威尔逊维尔，生产一种手持设备 Fido X3，能够检测多种爆炸物，包括 TATP。当空气样本被吸入设备时，爆炸物分析物分子与专门设计的共轭芳香聚合物结合，导致荧光信号发生巨大变化。
近年来，还报道了其他 TATP 检测方法，其中一些方法正在商业化。例如，训练有素的狗通常被认为是嗅探爆炸物的黄金标准。但训练员通常避免训练犬类寻找 TATP，因为该化合物非常不稳定，他们担心会伤害狗和他们自己。Oxley 的研究小组开发了一种安全的 TATP 犬类训练套件，其中爆炸物被封装在惰性聚合物中，并且正在进行商业化。
在伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校，化学教授 Kenneth S. Suslick 开发了一种用于识别多种化合物（包括过氧化物炸药）的光电“鼻子”。
该设备与数字阅读器一起，包含大量染料阵列，这些染料在与爆炸物和其他化合物反应时会改变颜色。阅读器比较传感器阵列暴露于样本（例如，嗅一口空气）之前和之后的颜色模式，然后生成颜色差异图，作为化学特征。
最近，Suslick 的小组证明，该设备可以区分 TATP 和其他过氧化物，并且可以通过检测残留杂质来区分一种合成程序与另一种合成程序。该信息可以确定例如用作合成 TATP 的催化剂的酸类型，可能有助于执法部门识别炸弹制造者（《化学通讯》 2015 年，DOI：10.1039/c5cc06221g）。
该团队最近还表明，这种检测策略在一个廉价的手持原型设备中快速且可靠地工作，该设备对低 ppb 范围内的 TATP 表现出灵敏度（《化学科学》2015 年，DOI：10.1039/c5sc02632f）。
总部位于帕洛阿尔托的初创公司 iSense 正在继续开发光电鼻子技术以用于多种应用，据 Sung H. Lim 称。Lim 于 2006 年在 Suslick 担任博士后研究员，现在担任 iSense 的首席技术官。
任何这些检测方法——以及其他正在开发中的方法，包括便携式质谱技术——都可以提醒安保人员 TATP 的存在。正如 Oxley 指出的那样，TATP 很容易检测，因为它具有相对较高的蒸气压，因此具有挥发性。但这些方法只有在爆炸物来源——手提箱、汽车或恐怖分子的受污染的衣服或头发——经过筛查后才能成功。
Atkinson 说：“当一次一名乘客通过机场安检站时，安保人员有机会近距离接触。” “你没有机会在拥挤的公共场所那样进行取样。”
Oxley 提出，解决这个棘手的安全问题的一个方法是在购物中心和竞技场等公共场所使用多个小型探测器来提供广域监视。
Suslick 建议，在某些公共场所，操作员可以使用小型手持设备（例如他的光电鼻子）进行初步检查，就像训练有素的狗被用来快速穿过排队等候进入活动场所的长队一样。他指出，与狗不同，电子探测器不需要休息，也不容易分心，例如被拿着热狗的小孩子分心。
Atkinson 提出了一个可能更具争议性的建议。“我的方法是在潜在的罪犯磨练他们的手艺时寻找炸弹工厂，而不是等待他们装满背包然后出去作案。”
他建议将窃听、电子邮件和聊天室监控以及其他监视的情报信息与移动化学传感相结合。“一个住在公寓里的人带回家大量丙酮是不正常的。” Atkinson 说，也许他只是在剥掉一件家具。但也可能不是。“如果执法部门了解到可疑活动或奇怪的气味，就应该进行一些化学调查。”
Atkinson 说：“这是一个巨大而严重的威胁，但它主要不是技术问题。这是一个操作问题。我们有很好的爆炸物检测方法。但我们需要更聪明地使用检测技术。”
本文经 化学与工程新闻 许可转载 (© American Chemical Society)。该文章于 首次发表 于 2016 年 3 月 29 日。