Testing av metoder for hurtigpåvisning av forurensning fra eksplosiver

Abstract

Forsvarets forskningsinstitutt (FFI) har de siste årene foretatt undersøkelser av eksplosiv-forurensning fra ammunisjon i skyte- og øvingsfelt. Dette er en tidkrevende og kostbar prosess som inkluderer prøvetaking i felt, prøveopparbeidelse i flere steg, og kjemisk analyse og resultat-bearbeiding. Det er ønskelig å finne og evaluere ulike metoder som raskere kan identifisere rester av eksplosiver og eventuelt si noe om mengden. Dette vil være til stor hjelp ved prøvetaking i felt for å sikre at prøver blir tatt i de områdene der en kan forvente å finne mest rester av eksplosiver. Flere metoder er testet ut og resultatene for disse blir presentert i denne rapporten. Metodene baserer seg på forskjellige teknikker for å identifisere eksplosiver. E3500 er en håndholdt eksplosivdetektor som skal kunne detektere eksplosiver både i dampform og som partikler. Påvisningen baseres på termo-kjemiluminesens der termisk nedbrytning av eksplosivene fører til dannelse av NO2, som reagerer med det fluoriserende stoffet luminol og danner lys. E3500 viser seg å være lite anvendbar i sniffermodus da den ikke gir utslag på jordprøver med høye konsentrasjoner av eksplosiver eller rene eksplosiver. I partikkelmodus er E3500 godt egnet til å detektere selv lave konsentrasjoner av eksplosiver i jord. Expray er en teknikk basert på kolorimetrisk deteksjon. Expray-settet består av tre typer spray-bokser, med ulike reagenser som vil reagere med eksplosiver og gi ulike farger for de forskjellige eksplosivene. Expray fungerer bra ved identifisering av ukjente eksplosivbiter som en finner ute i felt. Settet egner seg mindre bra på jordprøver som inneholder eksplosiver på grunn av farge-forstyrrelser fra jorda. Analyse på ekstrakter fra forskjellige løsemidler, har heller ikke vist seg å være egnet. zNose 4200 er en bærbar mini gasskromatograf (GC) designet for å detektere ulike forbindelser fra jord, luft og vann, og er i så måte ikke unik for eksplosiver. Men zNose beskrives som spesielt sensitiv overfor stoffer med lavt damptrykk, noe som korrelerer bra med eksplosiver siden de har lave damptrykk. På grunn av problemer med bruken av zNose, ble det i denne omgang kun gjennomført en overfladisk testing for deteksjon av eksplosiver. Ut fra de få testene som ble gjort, ser det ut til at dette instrumentet kan egne seg for deteksjon av f eks TNT. En grundigere testing av dette instrumentet vil bli utført senere. Det er også foretatt undersøkelser om eksplosiver kan detekteres med hyperspektrale kameraer. Resultater fra disse forsøkene vil bli redegjort for i en egen rapport. Hunder er et redskap som kan benyttes til å finne eksplosiver. FFI holder seg oppdatert på dette fagområdet for å vurdere om hunder kan brukes til deteksjon av eksplosiver i skyte- og øvingsfelt.

The Norwegian Defence Research Establishment (FFI) has in recent years investigated the level of contamination from explosives and propellants in shooting ranges. This is a time-consuming and expensive procedure which includes sampling in field, several stages of sample preparation, chemical analysis and evaluation of the results. It is desirable to find and evaluate different methods which quickly can identify energetic materials from munition and possible quantify them. This will be helpful to make sure that sampling will be performed in areas where most of the residues are located. Several methods are tested and evaluated and the results are presented in this report. The methods are based on different techniques to identify and measure energetic materials from munitions. E3500 is a hand held explosive detector capable of operating in vapour as well as in particle mode. The detection technology relies on thermal decomposition of explosives yielding to the formation of chemicals which specifically react with luminol to generate light. The E3500 has shown not to be applicable in the vapour mode. The instrument did not respond to either pure explosives or soil samples with high levels of explosives. When operating in particle mode the E3500 detects even low concentrations of explosives in the soil samples. Expray is a technique based on colorimetric detection. The expray kit consists of three aerosol cans, each of which contains reagents that will react with explosive residues and give easily discernable color change. Expray is good at identifying unknown pure explosive residues found out in the field. The kit is less applicable at analyzing soil samples that contain explosive residues because of interference from the color of the soil. The Expray kit could not detect explosives in soil extracts from different solvents. zNose 4200 is a portable mini gas chromatograph (GC) designed to detect various compounds from soil, air and water and is not spesific for explosives. zNose is, however, particularly sensitive for compounds with low vapour pressure which complies well with explosives. The testing with zNose was limited due to technical problems with the instrument. But the few results indicate that the instrument can detect TNT in a vapour mode. A thorough testing of the instrument will be performed later. Some testing has been conducted with hyperspectral cameras in order to investigate their ability to separate emissions from explosive particles from that of the surroundings. These results are presented in a separate report. Dogs can be used for detection of explosives. FFI will continuously follow the development in this research area in order to evaluate the application of dogs for detection of explosives in shooting ranges.