阳光普照的中庭四周环绕着俯瞰的阳台，穿着西装的男男女女坐在分散的桌子旁，查阅文件和笔记本电脑，排队喝咖啡。这是在世界各地的研究机构中发现的一个不起眼的场景。至少乍一看是这样。
但再看一眼就会发现，他们对安全协议的遵守令人印象深刻。再往远处看，战斗机的海报和偶尔出现的迷彩服。当一场会议在附近的一个房间结束时，人们开始意识到这一点，会议的参与者匆匆忙忙地走了出来，其中几个人穿着装饰着军服绶带的制服。这不是普通的研究所。它是国防科学技术实验室(DSTL)在Porton Down，英国武装部队的科学研究设施。
DSTL的首席技术官安迪·贝尔解释说:“DSTL的作用是最大限度地发挥科学技术对英国国防和安全的影响。”该角色包括科学和工程所有领域的广泛工作，重点关注DSTL四个主要站点的大量军事和安全问题。但在波顿唐的化学和生物放射(CBR)领域，化学家们的工作是保护军事人员，以及越来越多部署在他们身边的平民免受化学武器的威胁。
Porton Down处理这些威胁的历史悠久，可以追溯到近一个世纪以前。1915年10月，在比利时的伊普尔，数千名法国士兵在几分钟内倒下，一团氯气淹没了他们的战壕，开启了化学战的新时代。1916年，波顿唐被选为英国的反应基地，为军队发展化学能力和对抗措施。进攻性项目在几十年前就被废除了，但是DSTL的CBR小组的化学家们仍然必须处理化学战的遗留问题。
“分析化学、合成化学、药剂在大气中扩散的模拟、药剂在环境中的降解;这是我们在化学领域进行的广泛工作，”贝尔说。
处理有毒威胁
这项工作需要化学试剂的样本，而DSTL的危险评估小组包含了经过专门训练来合成和处理这些剧毒材料的化学家。事实上，根据《禁止化学武器公约》的规定，波顿唐是英国少数几个允许科学家合法使用这些化学物质的地方之一。Chris Timperley领导了化学危害评估项目，该团队负责评估材料的物理和化学性质。他解释说:“我们首先缩小那些我们认为可能构成威胁的材料的范围，然后对它们进行评估……以了解它们的物理特性，以及它们可能的部署方式。”
我们拥有世界知名的分析化学能力
安迪•贝尔
贝尔说:“我们处理的材料主要是过去使用过的传统化学战剂。”“但我们也从其他渠道获得了有关威胁发展的信息。Timperley补充道:“我们必须保持开放的心态。”“人们只要用心，几乎可以使用任何有毒化学物质。”
该小组还负责调查可疑的化学武器使用，而Porton Down是世界上仅有的21个有资格这样做的地点之一。“我们有很强的分析化学能力。它举世闻名，”贝尔说。使用的技术是实验室的中坚力量，如质谱和核磁共振。但该团队的专业知识可以揭示的远不止某种特定物质的存在或不存在。“你可以看到生产过程中残留的化学物质，其中的杂质可以告诉你这种制剂有多复杂;Timperley解释说:“你可以判断它是否已经稳定，所以它是否被储存起来了。”“我们可以判断一个地点是否被净化过——去污者会留下自己的印记——甚至被烧毁了。”
2013年，该实验室是接收叙利亚大马士革样本的几个实验室之一，这些样本检测出神经毒剂沙林呈阳性。Timperley还在2002年莫斯科剧院被围困事件后提供了专业知识，当时俄罗斯特种部队冲进梅尔尼科夫街剧院，解救被车臣恐怖分子劫持的人质。在进入之前，俄罗斯部队向剧院喷洒气雾剂，使攻击者丧失行动能力。超过120名人质死于气溶胶的影响。俄罗斯当局只透露，气雾剂中含有芬太尼衍生物，但从受害者身上提取的衣服和尿液样本被送往化学分析小组，结果显示，气雾剂中含有瑞芬太尼和卡芬太尼的混合物。后者是一种只被批准用于动物的镇静剂。
尽管DSTL的大部分工作都是保密的，但该团队公布了调查结果，Bell强调，只要有可能，他们都会公开发表他们的工作。这促进了DSTL与研究界的接触，同时也起到了威慑作用。贝尔说:“出版界宣称‘如果你使用这些材料，我们就能检测到它们——你不会侥幸逃脱’。”“这向所有人表明，如果你使用化学武器，你就无法隐藏;你会被抓住的，”Timperley补充道。
模型的预测
但是，虽然DSTL被允许为某些被允许的目的合成化学战剂，但所涉及的风险和成本却仅限于最小的数量。Porton Down占地7000英亩的矿场曾经进行过大规模的气体扩散试验，但如今这些试验都是在硅矿区进行的。Chris Hindmarsh开发了复杂的建模工具，用于预测环境中化学试剂的行为。欣德马什说:“我们使用模型来预测顺风的危险和物质的浓度。”“通常情况下，这种化学物质在扩散时会发生反应，所以我们也必须研究大气中的化学成分。”
Hindmarsh依靠合成化学团队来为这些模型提供信息，并依靠从“模拟”材料中收集的信息，这些材料与剧毒对应物的物理或化学性质非常接近。“我们不会使用非常危险的化学物质来验证分散模型，所以我们采用了具有类似特性的模拟物。例如，六氟化硫在很久以前就被使用过。这对环境不友好，所以他们现在使用非常少量的全氟甲基环己烷稀释在空气中。”
尽管这些模型很复杂，但它们也必须足够快，以便为战地指挥官提供实时支持，以做出遏制危险和疏散的决策。欣德马什说:“如果这是一种典型的化学战剂，我们已经有了很多信息，所以我们可以快速运行模型。”“如果它有一点不同，我们不太确定，我们会去[合成化学]团队，说‘这就是我们认为的材料。你能告诉我们密度，粘度是多少吗?“所以我们可以把它放进我们的模型中。”
这些模型还可以用来了解毒剂是如何以及在哪里被部署的，并指导那些正在对该地区进行采样的团队找到化学物质的痕迹。“这也有助于保护我们的人民，因为他们会说，‘我还能活多久?戴着呼吸器，我能在这种环境下活多久?’他说。
Porton男人
保护是科林·威利斯的专业领域。他的工作融合了各种现代化学，例证了DSTL的战略，即确定可能被转向防御目的的前沿研究。“23 ?几年前，当我刚开始的时候，我们会提出新材料和聚合物的合成和测试的建议，但我们并不总是最适合这样做。所以，我们现在与学术界合作，”威利斯解释道。
“绝大多数(防护研究)都集中在减轻使用防护装备的负担上。如果你戴上呼吸器或防护服，就会阻碍身体散热的能力。”目前的呼吸器使用碳过滤器，但威利斯正在研究金属有机框架作为更轻、更有效过滤器的有前途的候选者。“(碳过滤器)被设计用来过滤特定范围的化合物。他们不能把所有东西都拿出来，否则过滤器大约有10英尺长，”威利斯解释道。“这些其他材料的生产不是为了(国防)用途，而是用于能源储存、二氧化碳捕获之类的东西，但它们也可以用于解决我们的问题。”
威利斯还研究含氟聚合物和表面化学，以开发材料的液体驱避性。“超疏水性相对容易实现，因为水有很高的表面能。但液态化学战剂的表面能量要低得多。我们采用了苏黎世大学开发的一些化学技术，将聚甲基硅氧烷纳米纤维生长在纺织品上，然后使用等离子聚合涂层技术，生产出一种对液体化学战剂具有超强排斥性的材料。”
在第一次世界大战和第二次世界大战之间，Porton Down的科学家们开发了浸渍DDT和活性物质的宇航服，以中和硫芥末。如今，化学文献中充满了智能材料，这种自清洁、自报告的西装和服装显然具有诱人的前景。但在战场上，复杂程度必须再次让位于可靠性和耐用性。“我敢说，防护服往往属于‘农业’范畴。威利斯说，它必须要便宜，而且要坚固。“当你在泥泞和下雨的地方跑步时，你必须确保你得到的任何反应都是真实的。”
评估健壮性的任务落到了DSTL最努力工作的员工身上:Porton Man。这个机械人体模型可以帮助威利斯和他的团队看看他们的材料在身体上的表现如何，以及如何对抗科学已知的最致命物质。但波顿曼很快就会得到应得的退休待遇。我们一直在合作i-bodi技术他为[BBC电视连续剧]做了很多工作与恐龙同行．基于微型离子迁移率光谱仪，我们制作了一个带有实时剂量计的下一代人体模型，所以我们可以实时测量一套服装的表现。我们可以看到弱点在哪里，这将有助于我们开发出更好的宇航服。”
你甚至会发现自己戴上了波顿的防护技术。正如DSTL向外寻找可能具有国防应用的研究一样，DSTL开发的许多技术可以转向民用和商业应用。2004年，DSTL开发的等离子聚合技术被剥离出来，成立了该公司P2i该公司目前与纺织品和电子产品制造商合作，提供防水饰面。威利斯说，这是我们最大的成功案例之一。“我相信P2i现在已经有了一款可以在一米深的水下工作6小时的手机——如果你想这样做的话。”
去污工作
尽管采取了各种措施来保护、检测、识别和避免，但在人员接触危险材料的场合，仍不可避免地需要采取措施。CBR的去污过程专家诺曼·戈万(Norman Govan)说:“考虑到我们可能需要去污的潜在污染物范围很广——辐射的、化学的和生物的——以及从皮肤到敏感电子设备的各种表面类型，这是一个巨大的问题空间。”
这需要一种广谱的方法，而且易用性是优先考虑的问题。戈万说:“目前使用的个人化学品去污剂是富勒土，你可能非常熟悉。”粘土可能技术含量很低，但戈万也与使用尖端化学技术的学术研究小组合作。
“为了减轻在作业环境中进行净化的负担，我们的研究正在尝试开发一种技术，这种技术有可能完全消除作业过程中的人员。”“这其中的关键是开发可以触发有利分子事件的材料，例如颜色变化以揭示污染的位置，或者从自去污涂层中的微胶囊中释放去污剂。”Govan说。发生在蛋白质结合中的非共价相互作用是一个特别感兴趣的领域——例如，乙酰胆碱酯酶，它分解神经递质乙酰胆碱。神经毒剂如有机膦酸沙林抑制酶的活性，导致持续的神经冲动，导致不断的肌肉收缩。戈万说:“我们才刚刚开始揭开有机膦酸盐和硫芥等中性分子非共价结合的基本机制。”
戈万工作的另一个方面是开发配方，以更有效地将去污剂输送到表面。“我们正在努力解决许多胶体类型的化学问题。他说:“我们最近开发了基于微乳液的去污剂，可以在使用时进行调整，以实现对军事设备的最佳去污。”“我们设想，这种类型的分子识别材料将用于下一代去污剂，以瞄准污染热点，并降低配方中所需活性物质的浓度。”
减少材料的使用也适用于Govan的工作，即更有效地解决污染的方法炭疽杆菌(炭疽热的起因)。他回忆起1986年对苏格兰格鲁纳德岛的净化，当时该岛已经无法居住炭疽杆菌20世纪40年代在那里进行了试验。“当时，我们用了200?”吨甲醛混合在2万桶里?成吨的海水。这在今天是行不通的，原因有很多。戈万现在正在着手一项新的研究项目，该项目是围绕“发芽和终止”方法设计的。“在配方中加入简单氨基酸会导致孢子脱落，更容易受到杀菌剂或自然腐烂的影响。”
积极的遗产?
格鲁纳德的故事代表了DSTL CBR工作的不幸矛盾:CBR通常只是因为化学战的遗留问题才有必要。但多亏了他们的努力，还有禁止化学武器组织根据联合国禁止化学武器组织(OPCW)的决议，现在世界上的化学武器库存很可能被完全销毁(参见《联合国化学武器公约》)破坏战争遗留的化学物质）.
化学中有很多好的应用，但也有消极的一面
克里斯Timperley
在2013年,禁化武组织获得诺贝尔和平奖Timperley作为禁化武组织科学顾问委员会的副主席，与DSTL的另一名员工Robin Black一起获得了该奖项。但他们坚持认为，这一认可属于一个更大的群体。“该奖项表彰了多年来外交官们所做的巨大努力，为我们提供建议的科学家们，同时也向那些失去生命的人致敬，因为没有他们，就没有公约的存在。”Timperley说:“我非常荣幸能成为其中的一员。”
化学武器和安全实验室还致力于通过其不扩散活动确保化学武器成为过去。英国是联合国42个成员国之一澳大利亚集团，旨在根据可用于生产化学武器的受管制物质清单，监测化学品的出口情况。DSTL防扩散小组的马特·布鲁克斯(Matt Brooks)说，它们与《禁止化学武器公约》(Chemical Weapons Convention)的时间表非常相似，但它们比公约走得更远一些。澳大利亚集团不仅控制化学制剂前体及其制造手段，而且控制可能用于化学武器生产的任何技术。布鲁克斯说:“即使是无形的技术——如何做某事的知识——也可以被控制。”一封电子邮件或一个电话都可以算作是一次出口。
Timperley说，随着化学武器被稳步销毁，需要保持警惕、提高认识和开展教育，以保障未来。“(禁化武组织)正试图制定一套行为准则，以便人们更好地了解可能被滥用的化学品。化学中有很多好的应用，但也有消极的一面，其中之一就是化学武器。现在要传达的信息是伸出援手，教育人们，因为下一代将继承我们所做的一切工作。”
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