93#汽油燃烧产物鉴定方法的研究

 93#汽油燃烧产物鉴定方法的研究

摘 要：汽油燃烧烟尘和残留物是火灾现场常见的物证，能否快速、准确无误的对其进行鉴定，对火灾原因认定和火灾责任处理至关重要。本文模拟火灾现场条件，制备了93#汽油在没有任何载体情况下的燃烧烟尘和残留物以及在不同载体下燃烧的烟尘和残留物，通过不同萃取剂提取制得了汽油燃烧样品，采用气相色谱/质谱（GC-MS）联用技术对其进行了实验研究。通过对谱图和实验数据的分析，得到了93#汽油本身的化学组成；助燃剂燃烧烟尘的化学组分；选取了最佳的萃取剂配比；93#汽油在不同载体上燃烧后烟尘、残留物的成分；通过定量分析得出助燃剂燃烧残留物、烟尘中的主要成分的相对比例；并讨论了载体对助燃剂燃烧样品中特征成分的影响。该研究结果可为汽油燃烧后的成分鉴定提供指导；为火灾调查人员能够准确确定火灾性质、查明火灾原因出具科学的依据；可以为教学提供丰富的资料。

关键词： GC-MS 93#汽油 烟尘 残留物

The Research of Identification Methods of 93#Gasoline Combustion Samples

Abstract： Smoke dust and residues of the combustion of gasoline are the common material evidences in arson fire scene. Fast and accurate identification of these evidences is very important for the identification of the fire cause and fire responsibility disposing. This article simulates the actual conditions of fire scene to prepare the dust and residues of the combustion of 93#gasoline, which burnt with no carrier and with different carriers. Then the gasoline combustion samples,which are made through the extractions of different solvents, are experimented and analyzed by using gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) technology.By analyzing the spectra and experimental data,obtained the chemical compositions of 93#gasoline ;the chemical components of the oxidizer combustion soots;selected the best ratio of extractant;got the composition of the dust and the residues of 93#gasoline burned with different carriers;the relative contents percents of the main component of the soot through quantitative analysis of accelerant combustion residues;and the effects of carriers to the characteristics of the accelerant combustion samples. The study results can conduct the identification of the components of the combustion of gasoline. It provides scientific foundations for fire investigators to identify accurately the nature and the cause of fire.And it also offers a wealth of reference material for teaching.

Keywords: GC-MS; 93#gasoline; smoke dust; residues

目 录
摘 要： I
Abstract： II
目 录 III
1 前言 1
2 实验部分 3
2.1 仪器设备与试剂材料 3
2.1.1 仪器设备 3
2.1.2 试剂材料 3
2.1.3 GC-MS分析条件 3
2.2 实验内容 3
2.2.1 93#汽油燃烧样品的制备 3
2.2.2 93#汽油燃烧样品的GC-MS分析与数据处理 6
3 结果分析与讨论 7
3.1 萃取剂的选择 7
3.1.1 对汽油燃烧烟尘萃取剂的选择 7
3.1.2 对汽油燃烧残留物萃取剂的选择 8
3.2 93#汽油原样特征组分的GC-MS分析 8
3.2.1 93#汽油原样物质成分数据统计与分析 8
3.3 汽油燃烧样品的GC-MS分析 10
3.3.1 汽油燃烧残留物的GC-MS分析 10
3.3.2 汽油燃烧烟尘的GC-MS分析 16
3.3 载体对汽油燃烧样品特征组分的影响 20
3.3.1 载体对汽油燃烧残留物中特征组分的影响 20
3.3.2 载体对汽油燃烧烟尘中特征组分的影响 21
4 结论 22
5 结束语 24
参考文献 25
致 谢 26
附录 27

1 前言

随着我国改革开放的进一步深化和市场经济的发展, 火灾形势日趋严峻,火灾原因调查难度增大。据统计，2011年全国共发生火灾125402起（不含森林、草原、军队、矿井地下部分火灾，下同），死亡1 102人，受伤572人，直接财产损失18.8亿元，其中放火案件1 029起，死亡101人，受伤40人，直接财产损失4 282.9万元[1]，这给社会安定以及经济发展都造成了严重影响。汽油由于其易燃且便于得到，成为放火现场中常用的引火物[2]。在易燃液体放火案中，使用汽油放火的数量高达95%以上[3]。当汽油在空气中含量为74～123克/立方米时遇明火、高热极易燃烧爆炸，热值约为44 000kJ/kg。其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇明火会引着回燃。因此，很容易成为放火火灾的引火物。
20世纪20年代以前，一直采用简单的蒸馏法（分馏），将汽油从原油中提炼出来，但出油率仅为20%。其主要成分为C4～C12脂肪烃和环烃类，并含少量芳香烃和硫化物[3]。随后，美国“标准石油公司”的两名工程师对蒸馏法进行了改进，在其标准加热过程中增大压力，将煤油“裂解”成汽油（重质馏分裂化），使出油率达到40%。
由于汽油是放火案件中常用的易燃液体，所以放火现场残留汽油成分的检测鉴定对案件定性起着关键作用。因此, 我们很有必要对汽油燃烧烟尘和残留物的相关成分进行研究。近年来，国内外对火场残留汽油的分析通常使用薄层色谱法、紫外光谱法、高效液相色谱法、气相色谱法以及气相色谱-质谱联用法[4]。国内的刑事科学和火灾物证鉴定机构对火场中残留的易燃液体鉴定的方法和检测条件也开展了大量的研究, 并取得了丰富的成果。天津消防研究所发表了《火灾现场中易燃液体物证鉴定方法的研究》 [5]；浙江大学分析化学与应用化学研究所的章虎、陈关喜、冯建跃采用气相色谱-质谱联用技术在DB-5 石英毛细管柱上对93#汽油样品组分进行了分析[6]；中国人民武装警察部队学院的张健等针对不同载体上汽油燃烧的烟尘进行了GC- MS分析，研究出在不同载体上燃烧后烟尘中汽油成分的特征和变化规律[7]；四川消防研究所的祝兴华、王新刚、阳世群、叶诗茂、王立芬利用GC- MS联用仪检测火灾现场中的汽油残留物，为破解一些放火案件提供了有利的证据[4]；江苏省无锡市消防支队江阴大队的朱婷对火灾现场中汽油燃烧烟尘及残留物成分进行了红外光谱法分析，利用此方法可以快速鉴定出火场中燃烧烟尘及残留物中可能存在的汽油成分，为放火案件中火灾性质的定性，提供了一种快速有效的方法[8]。与此同时，相关的技术标准也在不断的制定与完善过程中。
目前，国外运用GC- MS分析技术对火灾物证进行鉴定，尤其是放火火灾案件调查时，对起火点处的燃烧残留物进行的分析已有相应的鉴定标准：美国E1387《气相色谱法鉴定火场残留物中提取可燃液体的实验方法标准》[9]和ASTME1618《气相色谱—质谱法鉴定火场残留物中提取的可燃液体的方法》[10]，通过对火场残留物中汽油成分的分析，可以确定起火物中是否曾含有汽油等引燃物[11]。
在火灾现场中，汽油燃烧后其主要组分大多转化为二氧化碳和水, 但在燃烧残留物及燃烧烟尘中也会留下其他组分, 由于不充分燃烧, 也会产生一些结构复杂的有机化合物。每种汽油的燃烧残留物和烟尘中是否会保留原始组分，是否产生新的物质？这些物质用什么样的溶剂能够很好的提取出来？在不同载体上，汽油的燃烧残留物和燃烧烟尘中含有的组分是否一致？是本文的研究需要解决的问题。
本论文将通过对汽油（93#）原样、燃烧残留物及烟尘进行实验研究，分析了93#汽油本身的化学组成及其燃烧烟尘的化学组成，汽油燃烧生成物最佳萃取剂的选择，不同燃烧载体下93#汽油燃烧残留物和烟尘组成变化规律，93#汽油燃烧残留物和烟尘中的主要成分以及相对比例。