核生化防护装备发展探讨

核生化防护装备发展探讨

刘青

（中国船舶集团公司第七一○研究所，湖北 宜昌 443003）

摘要：本文介绍了核生化防护装备体系的组成。对核生化防护装备的发展现状进行了论述，其中包括个体防护装备和集体防护装备。此外还探讨了核生化防护装备未来发展趋势。

关键词：核生化；防护装备；发展

0 引言

近些年来，随着现代高新技术的快速发展和扩散大大地推动了化学、生物、放射性和核武器（简称：核生化武器）的全球扩散，核生化武器在近年来全球发生的多场局部战争中频频出现，全球各国都面临着日益严峻的核生化威胁。而核生化防护装备是快速、安全处置核生化危机的前提，对于军队核生化环境生存及公共卫生安全意义重大。

1 核生化防护装备体系

核生化防护覆盖核防护、生物防护及化学防护，其中核和生物防护与化学防护装备非常类同，除个别特殊场合使用不同的防护器材外，大多可以借用化学防护装备。核生化防护装备按使用方式大致可分为个体防护装备、集体防护装备两大类。

个体防护装备体系，是指用以保障人员呼吸道与皮肤免受化学及其它威胁和伤害的防护装备系统。个体防护装备依据EPA/OSHA标准分为A、B、C、D四个等级，主要分为呼吸道防护装备和皮肤防护装备。呼吸道防护装备主要包括：防毒面具、空气呼吸器、防护口罩等；皮肤防护装备主要包括：隔绝式防毒衣、全封闭式防护衣、透气式防毒服、防毒手套等。

在执行化学救援任务时，依据呼吸防护和皮肤防护的实际需求，结合危害程度、作业环境、任务强度等具体情况，可根据基本配备方案，也可跨级选取相应的呼吸防护装备和皮肤防护装备进行组合配套，构成满足实际防护需求的装备系统，以保证救援任务安全、顺利进行。

集体防护装备体系，是指用以形成有效防护化学及其它威胁和伤害的密闭空间或环境，保障其中人员在不必配戴个体防护装备的条件下，遂行各类救援行动时免受化学及其它威胁和伤害所需的防护装备系统。集体防护装备可分为可扩展柔性掩蔽部、便携式应急掩蔽部、机动式集体防护平台及个体伤员转移装置等。

2 核生化防护装备发展现状

2.1个体防护装备

（1）呼吸道防护装备

图1防护口罩

防护口罩（如图1所示）是很多国家在流感等传染病爆发时通常采用的非药物干预的病毒传播控制手段。防护口罩的典型结构为三层结构组成的拱型口罩，有的公司会加一层抗菌功能层，赋予口罩抗菌的功能，如Elmarco公司过滤材生产线可生产抗霉菌纳米纤维过滤材料。目前国外根据95L/min的流量下口罩对0.3mm物理颗粒物的过滤性能将口罩分为三类。

防护面具或口鼻罩与防护口罩最大的区别是具有单独的过滤元件，可以对口鼻和整个面部提供全面防护。其一般采用柔性橡胶折边结构，与佩戴者面部贴合度更好，具有更高的防护效果，且可重复使用。过滤元件是核生化防护面具的核心部件，主要通过过滤元件中的高效过滤材料实现对气溶胶的吸附和过滤作用，为佩戴者提供洁净空气。目前有代表性的防护面具是美国的M40/M42系列防毒面具（如图2所示）。

图2 M40/M42系列防毒面具

M42防毒面具和M40、M40A1防毒面具的面罩和滤毒罐均相同，其区别在于，M42防毒面具面罩是通过一根软管和面具袋中的滤毒罐连接起来的，还可通过软管将面具连接到车辆的供气系统上。M42防毒面具还设置有无线电麦克风。

M40/M42系列防毒面具的特征是其带有反折边密合框的硅橡胶面罩：两只聚碳酸酯光学矫正镜片采用金属眼窗卡箍固定，并经抗冲击增强处理、表面加硬涂层，可提供宽阔的边缘视野和下方视野，并可外镶两个眼窗外套；前通话器位于嘴部上方，副通话器安装在未使用的滤毒罐接口上；口鼻罩有两个单向阀，以防呼出气体使镜片起雾。涂有丁基胶的酰胺纤维和三元乙丙橡胶头罩（称为防毒头罩或TAP头罩）可用于在被化学污染的环境中使用。

（2）皮肤防护装备

除了呼吸防护装备，防护服、防护手套和防护靴是保护医护人员等最直接和最实用的防护产品。其中防护服是保护人体免受核辐射、化学毒剂、病原微生物气溶胶和液体侵害的重要装备。

从20世纪30年代采用涂有橡胶的织物制成的不透气防护服，到60年代的透气性防护服，到目前采用新材料、新技术研制轻便、透气性好、防毒剂效果更佳的防护服，材料科学与技术的发展推动着防护服的发展。目前，先进各国除了研究用选择性透过膜取代活性炭外，还在开展应用纳米纤维丝研究轻量化、多功能、具有耐久性的防护服材料。

法国PaulBoye公司推出一种T.O.MNBC轻便型防护服，总质量仅为500g，制作原料为无纺布上附着一层防护复合材料。既可满足军队的要求，也可作为民防人员的防护服，对各种毒剂、液剂的防毒时间均大于24h。此外该公司还推出一种集阻油、防水、防红外、防毒等功能于一体的透气式防护服，可供消防员、警察、民防人员和军队在紧急情况下使用

    英国RemployFrontline公司研制的SR3型防护服采用了目前最轻的材料，应急人员可在5min内就能完成全副防护。

图3 SR3型防护服

奥地利J.Blaschke Wehrtechnik GmbH公司研发的ABC-90型和ABC-90-HR型核生化防护服均属于隔绝式防护服。ABC-90型服装釆用标准的涂有橡胶的帆布材料，可防生物战剂至少6h。ABC-90-HR型采用高抵抗力帆布，这种防护材料重520g/m2,对生物战剂的防护提高到2000h以上。

图4 BC-90-HR型核生化防护服

美国RST公司最新推出的RST DEMRON防辐射服对化学、生物及非游离辐射均有防护作用，对于高能量的β粒子也具有强大的屏蔽作用，并能屏蔽50%能量高达130西弗的γ粒子，对与氨气和氯气的贯穿时间是480min，是普通防护服的8倍。符合NFPA1994/2007有关核生化恐怖威胁第一应急装备2级材料的全部要求，与其它防护材料相比散热性更好，可在9s内完成穿戴，是新一代的综合防护服。

图5 RST DEMRON防辐射服

2.2 集体防护装备

集体防护技术研究始于一战期间，那时整个防护系统简单，到了二战时，更高毒性的化学战剂相继出现在战场上，为了增强集防系统中滤毒单元的防护性能，研究人员在活性炭上浸渍铬、铜、银，用以提高对放射性灰尘和高毒战剂的防护。直到二战结束以后，世界各国先后对集体防护系统开展深入研究并设计出各种集体防护系统，目前国外已经发展了品种齐全、配套，适应范围广，通风容量大的集体防护装备。

在可扩展柔性掩蔽部装备方面，国外发展了大量装备，例如美军服役的生化防护掩蔽部（CBPS）、M20A1简易集体防护装备（SCPE）。M28集体防护装备（CPE），芬兰的COLPRO核生化集体防护系统（见下图），英国的软体式集体防护系统，法国的BIODOME核生化防护帐篷等。

图6 芬兰COLPRO核生化集体防护系统

地方使用的简易式生化集体防护装备多为软体正压安全室，如德国的BioSafe FA 300 HS医院过滤系统、室内可移动防护帐篷,美国的Rainbow集体防护透明室、可伸缩生化安全舱室等。其共同特点是相对于固定集体防护系统具有轻便、机动甚至便携功能。

在机动式集体防护平台例如舰船集体防护方面，国外也取得了较大成果，目前美、俄、英、法等国家海军的大部分舰艇都配置了先进的第二代集体防护系统。

德国海军在舰艇核化生集体防护方面的起步最早，其技术也一直居于领先地位，早在20世纪60年代初，原联邦德国最早开发并设计成功第一代水面舰艇集体防护系统DSK系统。那时，德海军已开发研制了滤毒增压通风并辅以空调通风结合设计的全舰集体防护转换系统，并将该系统列装在“汉堡”级驱逐舰。德军2002年服役的F-123、F-124级护卫舰具备在核化生环境下的全时防护能力，其列装的正是全舰集防系统。

德国水面舰艇用核辐射和化学战剂探测系统（SNCDS）由多组核辐射探测器和化学战剂探测单元等组成，基于数字化接口构成独立完整的全舰核生化监控系统。核辐射探测配置γ剂量和剂量率探头、γ和中子总剂量探头、α/β-β/γ沾染探头；化学战剂探测配置红外远程遥测探头和遥控单元；并且系统由24个滤毒组合而成，战时每小时可为全舰提供总量高达18900m3的洁净空气。这些装备都极大地提高了德军舰的核生化预警和防护能力。

美国海军最早于1965年在USS Thomas（DD-833）驱逐舰上改造并安装了仿造德国的舰用毒剂操作保护系统。此后美国海军开始自行研制开发舰载集体防护系统。海湾战争以后，美军对在用的集防操作系统进行了改装。如LHD-1～LHD-7，LHAl-I，HA等舰经过改装，设立了2个全防护等级的集体防护区；在其他新型舰艇上，如LHDI，ADE-6和LSD-44舰的生活区和工作区都装有集体防护系统。

最近，美国福托尼克斯公司研制成功采用红外激光多普勒系统，探测距离为15km的核生化监测系统，系统实时探测（日夜）、分辨率高、体积小，可对战剂范围定位、风速测定综合处理等。其对水面舰艇集体防护装备的投入非常大，如T-AOE-6补给船和LPD-17“圣安东尼奥”级两栖运输舰实现了全舰一半以上的区域防护。

其他国家比如英国、挪威、法国、西班牙也一直在增强各自水面舰艇的集体防护能力。2009年服役的英海军45型驱逐舰、挪威“南森”级护卫艇装备有先进的集防系统；法国护卫舰“拉斐特”装备的是全舰集防模式；西班牙F-100型护卫舰已实现在核生化环境下舰艇全区域集体防护能力，该套系统对染毒空气的处理能力很强，通风量达到12000m3/h。

3 核生化防护装备未来发展趋势

核生化防护装备未来发展趋势如下：1）采用新材料技术和新设计方法，发展多功能个人防护装备，要求提高耐用性，还要与作战装备或单兵装备匹配、兼容，为佩戴者提供更好的舒适性，并减小呼吸阻力。目前美军研究的重点是将生物、化学防护综合集成为一个系统，该防护服系统可提供环境保护、弹道防护、激光防护及防火和降低生理负荷，并能自行解毒杀菌。2）发展轻便、高效的集体防护装备，美军集体防护装备将趋于更加小巧、轻便、更便于后勤保障，美军联合军种集体防护装备将采用最新的过滤、环境控制和动力技术，使其更加轻便、高效，并减少后勤负担。美军正在研制的联合移动式集体防护系统（JTCOPS）是一种轻便的、组装式的核生化防护系统。而俄军则特别强调集防装备的机动性。

4 结束语

当前，世界各国都十分重视生物、化学武器的研制和发展，未来战场环境将更加恶化。同时各种高新技术的发展和普及导致核生化武器对于公共安全的威胁也日益加大。因此，为了保障公共安全和军队的抗核生化打击的能力，深入研究与发展核生化防护系统是十分必要和迫切的。