Обученные собаки - невероятные химические сенсоры, которые гораздо лучше обнаруживают взрывчатые вещества, наркотики и другие вещества, чем даже самые современные технологические устройства. Но одна проблема заключается в том, что собак нужно дрессировать, а дрессировка их с настоящими опасными веществами может быть неудобной и опасной.
Ученые NIST работали над решением этой проблемы, используя желеобразный материал, называемый полидиметилсилоксан, или сокращенно ПДМС. ПДМС поглощает запахи и постепенно их выделяет. Поместите его в контейнер со взрывчатым веществом или наркотиком на несколько недель, пока он не впитает запахи, а затем вы сможете использовать его для безопасного обучения собак обнаруживать настоящий предмет.
Но несколько недель - это долго, и теперь исследователи Национального института стандартов и технологий разработали более быстрый способ введения паров ПДМС. В журнале Forensic Chemistry они описывают согревающие соединения, обнаруженные во взрывчатых веществах, заставляя их быстрее выделять пары, а затем улавливая эти пары с помощью PDMS, который поддерживается при более низкой температуре, что позволяет ему легче поглощать пары. Этот двухтемпературный метод сократил время, необходимое для «зарядки» учебных пособий PDMS, с нескольких недель до нескольких дней.
"Эта экономия времени может иметь решающее значение", - сказал химик-исследователь NIST Билл МакКрехан. «Если террористы используют взрывчатку нового типа, то не нужно ждать месяц, пока будут готовы учебные пособия».
Для этого эксперимента МакКрехан добавил в ПДМС пары динитротолуола (ДНТ), который является загрязнителем низкого уровня, присутствующим во взрывчатых веществах с тротилом, но основным одорантом, на который собаки реагируют при обнаружении тротила. Он также влил в ПДМС пары небольшого количества тротила. Затем соавторы из Колледжа ветеринарной медицины Обернского университета продемонстрировали, что обученные собаки-детекторы реагировали на тренировочные средства PDMS, наполненные DNT, как если бы они были настоящими TNT..
Хотя это исследование было сосредоточено на ДНТ как на доказательстве концепции, МакКрехан говорит, что, по его мнению, двухтемпературный метод также будет работать с другими взрывчатыми веществами и наркотиками, такими как фентанил. Некоторые формы фентанила настолько сильнодействующие, что вдыхание небольшого количества может быть вредным или смертельным для людей и собак. Но, контролируя количество паров, которые поглощает PDMS, по словам МакКрехана, можно будет создать безопасные средства для тренировок с фентанилом.
Другие безопасные средства обучения уже существуют. Некоторые из них готовятся путем растворения взрывчатых веществ и нанесения раствора, например, на стеклянные шарики. «Но большинство из них не получили широкого признания в сообществе собаководов, потому что их эффективность не доказана», - сказал Пол Ваггонер, соавтор и содиректор программы Auburn’s Canine Performance Sciences Program.«Если вы поместите взрывчатку в растворитель, собаки на самом деле могут обнаружить растворитель, а не взрывчатку».
Для проверки двухтемпературного метода МакКрехан разработал «зарядную станцию» PDMS с нагревательной пластиной с одной стороны и охлаждающей пластиной с другой (таким образом, «горячее остается горячим, а холодное остается холодным», как коммерческий джингл 1980-х годов так выразился). Он подготовил различные образцы, поместив ДНТ на горячую сторону, где химическое вещество нагревалось до температуры от 30 до 35 градусов по Цельсию (от 86 до 95 градусов по Фаренгейту), что значительно ниже температуры, при которой тротил мог бы взорваться. PDMS хранился при относительно прохладной температуре 20 градусов по Цельсию или около комнатной температуры по другую сторону зарядной станции.
MacCrehan загрузил образцы полидиметилсилоксана, наполненного ДНТ, которые сохраняют свой заряд до нескольких месяцев, в перфорированные металлические банки. Он также загрузил несколько банок с заготовками - образцами ПДМС, к которым не добавлялись пары. Он пометил банки кодами и отправил их в Обернский университет.
Исследователи из Оберна обучили команду из шести лабрадоров-ретриверов обнаруживать тротил с помощью настоящих тротиловых взрывчатых веществ. Затем они провели исследование, чтобы определить, будут ли собаки реагировать на PDMS из образцов NIST, как если бы это был настоящий TNT.
Это исследование было «двойным слепым»: ни кинологи, ни регистраторы, которые подсчитывали ответы собак, не знали, какие контейнеры подвергались той или иной подготовке. Это важно, потому что собаки хорошо реагируют на язык тела своего дрессировщика. Если бы дрессировщики знали, какие образцы были приготовлены с использованием DNT, они могли бы непреднамеренно указать собакам направление своего взгляда, тонкое изменение положения тела или какой-либо другой подсознательный жест. И если бы регистраторы знали, какие образцы были какими, они могли бы неправильно интерпретировать ответы собак.
Собаки были предупреждены обо всех образцах PDMS с добавлением DNT. Они не предупреждали о пробелах, что означало, что они реагировали на DNT, а не на саму PDMS. «Они реагировали на образцы так, как будто они были настоящими», - сказал Вагонер.
Собаки не так последовательно реагировали на PDMS, в который вводили ограниченное количество тротила. Однако МакКрехан объясняет, что очень небольшое количество тротила, которое он использовал для этой цели, возможно, не содержало достаточного количества ДНТ для полного насыщения образцов.
Заглядывая вперед, МакКрехан будет экспериментировать со способами безопасной подготовки учебных пособий PDMS для самодельных взрывчатых веществ TATP и HMTD. Эти составы чрезвычайно нестабильны и легко детонируют, поэтому иметь для них безопасные учебные пособия будет особенно полезно.
МакКрехан - химик-лаборант, а не эксперт по поведению животных. Но, несмотря на свою технологическую направленность, его поражают собаки. По его оценкам, они в 10 000-100 000 раз более чувствительны, чем самые сложные аналитические инструменты. «Мы далеки от того, чтобы иметь ручную штуковину, которая может делать то же, что и они», - сказал он.