Более безопасный способ тренировки собак-детекторов: химия для K9
Обученные собаки — невероятно чувствительные химические датчики, превосходящие даже самые передовые технологические устройства в обнаружении взрывчатых веществ, наркотиков и других субстанций. Однако их необходимо тренировать, а использование реальных опасных веществ для тренировок может быть неудобным и рискованным.
Ученые из NIST работают над решением этой проблемы с помощью желеобразного материала — полидиметилсилоксана (PDMS). PDMS поглощает запахи и медленно высвобождает их со временем. Если поместить его в контейнер со взрывчаткой или наркотиком на несколько недель для насыщения запахами, то затем его можно безопасно использовать для тренировки собак на обнаружение реального вещества.
Но несколько недель — долгий срок. Теперь исследователи NIST разработали более быстрый способ насыщения PDMS парами. В журнале Forensic Chemistry они описывают метод, при котором соединения, содержащиеся во взрывчатке, нагревают, заставляя их быстрее выделять пары, а затем улавливают эти пары с помощью PDMS, поддерживаемого при более низкой температуре, что улучшает его поглощающую способность. Этот двухтемпературный метод сократил время «зарядки» тренировочных образцов PDMS с нескольких недель до нескольких дней.
«Эта экономия времени может быть критически важной, — заявил химик-исследователь NIST Билл МакКрехан. — Если террористы используют новый тип взрывчатки, вы не хотите ждать месяц, пока будут готовы тренировочные образцы».
В этом эксперименте МакКрехан насыщал PDMS парами динитротолуола (DNT) — низкоуровневого загрязнителя, присутствующего во взрывчатке TNT, который является основным одорантом, на который реагируют собаки при обнаружении TNT. Он также насыщал PDMS парами небольшого количества самого TNT. Соавторы из Колледжа ветеринарной медицины Университета Оберна затем продемонстрировали, что обученные собаки-детекторы реагировали на PDMS-образцы с DNT так же, как на настоящий TNT.
Хотя это исследование было сосредоточено на DNT как доказательстве концепции, МакКрехан считает, что двухтемпературный метод будет работать и с другими взрывчатыми веществами, и с наркотиками, такими как фентанил. Некоторые формы фентанила настолько сильнодействующие, что вдыхание даже малого количества может быть вредным или смертельным для людей и собак. Но, контролируя количество пара, поглощаемое PDMS, по словам МакКрехана, можно создать безопасные тренировочные образцы для фентанила.
Другие безопасные тренировочные образцы уже существуют (например, на основе растворения взрывчатки и нанесения раствора на стеклянные шарики). «Но большинство из них не получили широкого признания в сообществе кинологов-детекторов, потому что их эффективность не была доказана, — сказал соавтор Пол Уэггонер, содиректор программы Canine Performance Sciences в Оберне. — Если поместить взрывчатку в растворитель, собаки могут фактически обнаруживать растворитель, а не взрывчатое вещество».
Для тестирования двухтемпературного метода МакКрехан создал «зарядную станцию» для PDMS с горячей плитой с одной стороны и охлаждающей плитой с другой. Он готовил образцы, помещая DNT на горячую сторону, где химикат нагревался до температур от 30 до 35 °C (86–95 °F) — что значительно ниже температуры детонации TNT. PDMS поддерживался при относительно прохладных 20 °C (около комнатной температуры) на другой стороне станции.
МакКрехан поместил PDMS-образцы, насыщенные DNT (которые сохраняют «заряд» до нескольких месяцев), в перфорированные металлические банки. Также он подготовил несколько банок с «пустышками» — образцами PDMS без добавления паров. Банки были закодированы и отправлены в Университет Оберна.
Исследователи из Оберна обучили команду из шести лабрадоров-ретриверов обнаруживать TNT с использованием реальной взрывчатки. Затем они провели исследование, чтобы определить, будут ли собаки сигнализировать на PDMS-образцы от NIST как на настоящий TNT.
Исследование было «двойным слепым»: ни проводники собак, ни наблюдатели, оценивавшие реакции животных, не знали, какие образцы как были подготовлены. Это важно, потому что собаки тонко чувствуют язык тела своих проводников. Если бы проводники знали, какие образцы содержат DNT, они могли бы невольно подсказать собакам направлением взгляда или другим подсознательным жестом.
Собаки сигнализировали на все PDMS-образцы, насыщенные DNT. На «пустышки» они не реагировали, что означает, что они реагировали именно на DNT, а не на сам PDMS. «Они реагировали на образцы как на настоящий материал», — сказал Уэггонер.
На PDMS, насыщенный ограниченным количеством TNT, собаки реагировали не так стабильно. Однако МакКрехан объясняет, что использованные им очень малые количества TNT могли содержать недостаточно DNT для полноценного насыщения образцов.
В перспективе МакКрехан планирует экспериментировать с безопасными способами подготовки PDMS-образцов для самодельных взрывчатых веществ TATP и HMTD. Эти соединения крайне нестабильны и легко детонируют, поэтому безопасные тренировочные образцы для них будут особенно полезны.
МакКрехан — лабораторный химик, а не эксперт по поведению животных. Но, несмотря на свою технологическую ориентацию, он восхищен способностями собак. По его оценкам, они в 10 000–100 000 раз чувствительнее самых сложных аналитических приборов. «Мы еще очень далеки от создания портативного устройства, которое могло бы делать то, что делают они», — сказал он.