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Vibrational signatures of 2,4,6 - Trinitrotoluene (TNT) in soil particles
Herrera Sandoval, Gloria M.
Herrera Sandoval, Gloria M.
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Abstract
2,4,6-Trinitrotoluene (TNT) has a number of specific properties that make it a nearly ideal explosive for military applications. It is relatively stable, has low sensitivity to impact and friction with respect to undesired detonation, easy to store and handle and has a high explosive power. A broad variety of landmines contain TNT as the main explosive charge. There are several methods currently used to detect buried landmines, both physically and chemically. The goal of this work was to develop new methods for detecting TNT in contact with soil, based on Chemical Point Detection methodologies. Raman microscopy and FTIR techniques are known to provide information about identity, composition, molecular orientation or crystal formation in very small samples or small heterogeneities in large samples. In this work the possible interactions of the energetic material with soil particles have been studied by vibrational spectroscopy. Three soil types were used in the work: Ottawa Sand, montmorillonite and kaolinite clays. Ambient conditions that may affect the spectroscopic signals of TNT in contact with soil were also studied. Among the parameters investigated were: 1) Soil-TNT mass ratio, 2) temperature, 3) addition of matrix modifiers to soil, 4) incidence of UV light and 5) water content. Under normal environmental conditions TNT Raman and infrared signals are highly persistent in sand, exhibiting a resistance to the addition of different acid and basic solutions to Ottawa Sand. The increase in temperature, exposure to UV light or aging did not affect the Raman or Infrared spectroscopic signatures of TNT. Degradation by effect of UV radiation is shown by two distinct techniques: Raman and IR signals were attenuated throughout the entire region.
2,4,6 trinitrotolueno (TNT) tiene una cantidad de propiedades especÃficas que hacen de este un explosivo cercanamente ideal para aplicaciones militares. Este es relativamente estable, tiene baja sensitividad al impacto y fricción con respecto a la detonación, es fácil de almacenar y manipular y presenta un alto poder explosivo. Una amplia variedad de minas antipersonales contienen TNT como la carga principal explosiva. Actualmente hay varios métodos quÃmicos y fÃsicos usados para detectar minas antipersonales enterradas. La meta de este trabajo fue desarrollar nuevos métodos para detectar TNT en contacto con el suelo, basado en metodologÃas de detección quÃmica. Las técnicas de FTIR y microscopÃa Raman son conocidas por proveer información acerca de la identidad, composición, orientación molecular o formación cristalina en pequeñas muestras o pequeñas heterogeneidades en muestras grandes. En este trabajo las posibles interacciones del material energético con las partÃculas de suelo han sido estudiadas a través de espectrocopÃa vibracional. Tres tipos de suelo fueron usados en este trabajo: Arena Ottawa, arcillas montmorillonita y kaolinita. Las condiciones ambientales que pueden afectar las señales espectroscópicas del explosivo en contacto con el suelo fueron también estudiadas. La cantidad de parámetros estudiados fueron: 1) relación masa – masa de suelo – TNT, 2) temperatura, 3) adición de soluciones modificadoras de la matriz al suelo, 4) incidencia de luz ultravioleta y 5) contenido de agua. El incremento en temperatura, exposición de luz ultravioleta o efecto de envejecimiento no afectaron la firma espectroscópica raman o infrarroja del TNT. La degradación por efectos de radiación ultravioleta es mostrada por las dos técnicas: las señales raman e infrarrojas fueron atenuadas a través de toda la región estudiada.
2,4,6 trinitrotolueno (TNT) tiene una cantidad de propiedades especÃficas que hacen de este un explosivo cercanamente ideal para aplicaciones militares. Este es relativamente estable, tiene baja sensitividad al impacto y fricción con respecto a la detonación, es fácil de almacenar y manipular y presenta un alto poder explosivo. Una amplia variedad de minas antipersonales contienen TNT como la carga principal explosiva. Actualmente hay varios métodos quÃmicos y fÃsicos usados para detectar minas antipersonales enterradas. La meta de este trabajo fue desarrollar nuevos métodos para detectar TNT en contacto con el suelo, basado en metodologÃas de detección quÃmica. Las técnicas de FTIR y microscopÃa Raman son conocidas por proveer información acerca de la identidad, composición, orientación molecular o formación cristalina en pequeñas muestras o pequeñas heterogeneidades en muestras grandes. En este trabajo las posibles interacciones del material energético con las partÃculas de suelo han sido estudiadas a través de espectrocopÃa vibracional. Tres tipos de suelo fueron usados en este trabajo: Arena Ottawa, arcillas montmorillonita y kaolinita. Las condiciones ambientales que pueden afectar las señales espectroscópicas del explosivo en contacto con el suelo fueron también estudiadas. La cantidad de parámetros estudiados fueron: 1) relación masa – masa de suelo – TNT, 2) temperatura, 3) adición de soluciones modificadoras de la matriz al suelo, 4) incidencia de luz ultravioleta y 5) contenido de agua. El incremento en temperatura, exposición de luz ultravioleta o efecto de envejecimiento no afectaron la firma espectroscópica raman o infrarroja del TNT. La degradación por efectos de radiación ultravioleta es mostrada por las dos técnicas: las señales raman e infrarrojas fueron atenuadas a través de toda la región estudiada.
Description
Date
2006