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检测化学武器的新能力涉及两种现有方法

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疑似化学袭击发生后,禁止化学武器组织(OPCW)的调查人员接手调查,收集化学、环境及生物医学样本。对这些样本进行彻底的法庭科学实验室分析,对于证明是否使用了化学制剂、以及确认其具体种类至关重要。

劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)法庭科学中心(FSC)的研究人员最近开发了一种新技术,用于检测环境样本中神经毒剂梭曼的特有标志物——频哪醇(pinacolyl alcohol)。该论文发表在《ACS Omega》期刊上,不仅荣获编辑选择奖,还被选为封面文章。

LLNL的化学科学中心(FSC)是美国仅有的两家获认证实验室之一,负责接收和分析由禁止化学武器组织(OPCW)采样小组采集的真实世界样本。它肩负重任,保障条约合规性并支持高风险调查。为维持此类认证,FSC必须成功完成并通过该组织每年举办的水平考核。

“作为实验室,我们的职责不仅是在化学武器被使用的情况下提供证据,还要提供所有分析证据以支持我们的发现,并在此过程中协助OPCW对被指控的肇事者立案,”LLNL的FSC研发项目副主管卡洛斯·瓦尔迪兹表示。

通常情况下,索曼等神经毒剂会在环境中分解,留下浓度极低的潜在标记物,这些标记物变得难以检测。即使FSC拥有强大且最先进的仪器设备,瓦尔迪兹团队反复遇到的一个难题是,在基质中大量存在的有机和无机化学物质中,寻找特定化学武器标记物的痕量证据。

对于索曼而言,频哪基醇是一种核心标记物,因为它既是合成该神经毒剂本身所需的原料,也是其降解的副产物。这种醇并非天然存在,而是人工合成的,这使其成为这种高毒性神经毒剂的独特标记物。因此,在疑似化学袭击区域采集的环境样本中检测到该物质,强烈说明这里曾用过这种神经毒剂。

不过,因为PA的分子量比较低,就算含量相对高一些,用气相色谱-质谱联用(GC-MS)来分析和准确识别它,也可能挺费劲的。另外,这种化学物质没法电离,所以一般也没法用液相色谱-质谱联用(LC-MS)来分析。

LLNL的研究团队在研究中搞出了一种新招,能把PA转化成一种用GC-MS和LC-MS都能有效检测出来的东西,这在分析化学家现有的手段里是头一回。

“能用两种正交分析法确认某种化学物质——比如我们说的PA——存在,这特别有价值,”瓦尔迪兹表示。“这让要交给禁化武组织的官方报告更有说服力。”

这进展对确认索曼存在、强化化武调查的证据来说,是个重大突破。研究团队下一步打算把这技术用到其他醇类上,这些醇类常被当作各种化武的标记物,这样可能让它在法医分析里更有用、影响更广。

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