助燃劑提取技術(shù)在火災(zāi)調(diào)查工作中的應(yīng)用探討

楊峻嶺

(吉林省消防救援總隊，吉林 長春 130031)

火災(zāi)是影響社會發(fā)展及威脅人民生命和財產(chǎn)安全的主要災(zāi)害之一。查清火災(zāi)事故的原因，尋找火災(zāi)發(fā)生的規(guī)律，采取有效預(yù)防措施，減少火災(zāi)發(fā)生，將火災(zāi)造成的損失降到最低，意義重大。在引起火災(zāi)的眾多因素中，縱火雖然只占總起數(shù)的 2%左右，但社會危害性非常大，其造成的死亡人數(shù)、經(jīng)濟(jì)損失均在火災(zāi)起數(shù)中占比較大。助燃劑是認(rèn)定縱火案件的典型證據(jù)，助燃劑在火災(zāi)現(xiàn)場中的特點(diǎn)是數(shù)量不大，燃燒后殘余量少，物質(zhì)形態(tài)變化大，現(xiàn)場提取困難，因此，應(yīng)用先進(jìn)化學(xué)分析技術(shù)提取火災(zāi)現(xiàn)場的助燃劑，對火災(zāi)事故調(diào)查工作十分重要。

一、助燃劑提取技術(shù)的應(yīng)用

在火場鑒定的過程中，需要從火場中的固態(tài)、液態(tài)殘留物中提取助燃劑，再利用儀器對其進(jìn)行鑒定和分析。為了確?；馂?zāi)調(diào)查結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要不斷提高火災(zāi)現(xiàn)場殘留物提取技術(shù)水平。通常應(yīng)用活性炭吸附法、固相微萃取法、薄層色譜法、自動熱脫附法、微波萃取法、吸附/解析技術(shù)、化學(xué)衍生化法、溶劑萃取法等8種助燃劑提取方法，對火災(zāi)殘留物進(jìn)行處理，進(jìn)而排除雜質(zhì)對鑒定結(jié)果的影響，能使鑒定結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確性。

(一)活性炭吸附法

活性炭吸附技術(shù)主要根據(jù)助燃劑的沸點(diǎn)來設(shè)置溫度，并依據(jù)溫度標(biāo)準(zhǔn)對火場殘留物中符合相關(guān)條件的成分進(jìn)行吸附，進(jìn)而消除一些雜質(zhì)對鑒定結(jié)果的影響。在實際操作過程中，活性炭吸附法可以根據(jù)助燃劑的烷烴、烯烴及芳香烴的參數(shù)，選用不同種類的活性炭，以充分發(fā)揮活性炭吸附法的作用。值得注意的是，為了加快活性炭的吸附速度和加快助燃劑成分在火場殘留物樣品中的揮發(fā)速度，可以對火場殘留物樣品進(jìn)行加熱處理。相較于其他助燃劑提取技術(shù)，活性炭吸附技術(shù)具有操作簡單、靈敏度高和可靠強(qiáng)等特點(diǎn)，既不改變被提取物質(zhì)的物理性質(zhì)，也不改變其化學(xué)性質(zhì)，具有對儀器鑒定的干擾小、溶劑使用量小、對儀器的污染小等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛地應(yīng)用于火場樣品(包括炭化物、泥土、地面瓷磚、木地板、低洼處的水、汽油等)的提取。

(二)固相微萃取法

加拿大的Pawliszyn等人在1990年提出了固相微萃取技術(shù)。該技術(shù)可以實現(xiàn)對樣品的取樣、分離、提純及富集，屬于樣品前處理技術(shù)，主要包括吸附與解吸兩部分。吸附指的是把萃取頭放在加熱的含有火場殘留物的容器中一段時間，促使火災(zāi)殘留物樣品在纖維涂層中擴(kuò)散，之后萃取濃縮。解吸指的是把濃縮的火場待測物質(zhì)放入鑒定儀器中進(jìn)行分析，把萃取纖維插在樣品口處，此時萃取頭上存在的有機(jī)物將被加熱解吸，之后隨著載氣進(jìn)入儀器中，再對其進(jìn)行分析。固相微萃取法具有操作過程簡單、分析過程快速、樣品及溶劑使用量較少、樣品體積小、萃取率高等優(yōu)點(diǎn)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)自動化控制，極大地提高分析效率及檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。在不斷的實踐中，固相微萃取法已經(jīng)成為應(yīng)用率較高的樣品前處理方法，不僅在助燃劑提取中被廣泛應(yīng)用，在環(huán)境學(xué)、藥學(xué)等其他領(lǐng)域也得到了快速發(fā)展。

查閱相關(guān)資料可知，張成功等人在助燃劑研究中通過分析實驗裝置、萃取時間及溫度等參數(shù)，進(jìn)一步確定了不同助燃劑對檢測結(jié)果靈敏度的影響，例如應(yīng)用汽油、柴油等不同助燃劑檢測的結(jié)果就不同[1]。王偉等人應(yīng)用固相微萃取法從火災(zāi)現(xiàn)場尸體的血液中提取出痕量的助燃劑，成功幫助法醫(yī)更加準(zhǔn)確地判斷遇難者的死亡原因[2]。

(三)薄層色譜法

薄層色譜法是將火災(zāi)現(xiàn)場殘留物進(jìn)行預(yù)處理后得到液體樣品，采用定性分析法對原組分及燒后組分進(jìn)行分析，進(jìn)而鑒定出發(fā)生火災(zāi)的具體原因。此方法具有操作過程簡單、檢驗效率高、檢測結(jié)果靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。在實際應(yīng)用過程中，為了更好地區(qū)分汽油、柴油等燃燒的遺留物，可以利用特定的實驗試劑對實驗樣品進(jìn)行物質(zhì)著色，進(jìn)而提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

(四)自動熱脫附法

相較于其他提取方法，自動熱脫附法可以利用自動熱脫附系統(tǒng)使火場提取物樣品自動完成揮發(fā)性有機(jī)物的富集、解吸等過程，再利用GC-MS系統(tǒng)對其解吸結(jié)果物質(zhì)進(jìn)行分析。利用自動熱脫附法分析的樣品具有吸附靈敏度高的特點(diǎn)，并且此種方法可以保證檢材對應(yīng)一致，從而避免交叉污染問題發(fā)生，操作過程簡單，可實現(xiàn)樣盤自動運(yùn)行。刁中文等人進(jìn)行了一項實驗，即在塑料袋中放置檢材及Tenax-TA吸附管，并將其封口放置于室溫中，吸附2天后再置于ATD系統(tǒng)中進(jìn)行脫附，最后利用GC-MS系統(tǒng)分析其結(jié)果。實驗結(jié)果表明，此種方法能夠幫助消防員更加準(zhǔn)確地判斷火災(zāi)發(fā)生的原因[3]。邢若葵等人利用SPME沒有在火場殘留物中檢測出汽油成分[4]，但應(yīng)用自動熱脫附法進(jìn)行前處理后，成功檢測出汽油成分。值得注意的是，當(dāng)分析C原子數(shù)>25的烴類時，不能用此方法。

(五) 微波萃取法

微波萃取法是指利用微波能溶出火場殘留物樣品中的待測組鑒定方法，此方法主要應(yīng)用于提取固體及半固體試樣的有機(jī)物分析。微波萃取法具有萃取效率高、重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)。劉婷林等人在使用MAE提取火場殘留物后，再利用紫外分光光度分析儀，采用超聲波萃取、攪拌萃取以及微波萃取提取方法，比較樣品溶出率。實驗結(jié)果顯示，微波萃取法的樣品溶出率最高，效果最好。因此，微波萃取法以其操作便捷、實驗高效、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于化學(xué)實驗分析領(lǐng)域。

(六)吸附/解析技術(shù)

針對提取汽油殘留物，常應(yīng)用吸附/解析技術(shù)。此技術(shù)主要采用加熱和負(fù)壓抽取的方法，把火場殘留物中的汽油殘留物組分吸附富集于吸附管中，并利用加熱的方式解析吸附管中富集出的汽油殘留物，將其置于檢測器中進(jìn)行檢測。李文海等人采用吸附/解析技術(shù)對火災(zāi)殘留物中的助燃劑進(jìn)行了富集、濃縮，極大地提高了殘留物的檢測效率。江勇等人發(fā)現(xiàn)，利用吸附管動態(tài)吸附火場殘留物樣品中的可揮發(fā)有機(jī)物后，再采用熱脫附法將揮發(fā)有機(jī)物送至氣相色譜中進(jìn)一步檢測，不僅可以檢測出火場殘留物中的汽油等輕組分碳?xì)浠衔?，還能檢測出柴油、煤油等重組分碳?xì)浠衔?。分析和鑒定火場殘留物易受熱解產(chǎn)物干擾，造成鑒定圖像混亂的問題，而應(yīng)用吸附/解吸技術(shù)則可以有效地避免此類問題發(fā)生，極大地提高鑒定結(jié)果的可信度。

(七)化學(xué)衍生化法

化學(xué)衍生化法指的是應(yīng)用化學(xué)原理將火場殘留物中的化合物轉(zhuǎn)化成類似化學(xué)結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。此方法主要應(yīng)用酯化、硅烷化、烷基化等化學(xué)衍生化法改變化合物的特性，從而更好地適用于不同的分析過程，但是，實際操作過程會受自然及客觀環(huán)境等因素影響，導(dǎo)致某些官能團(tuán)出現(xiàn)氧化或還原等現(xiàn)象，造成檢測鑒定結(jié)果出現(xiàn)誤差。雖然現(xiàn)階段醇的衍生化法受客觀條件制約，還未廣泛應(yīng)用于鑒定火災(zāi)現(xiàn)場殘留物的鑒定中，但依然可以借鑒醇的衍生化法在其他領(lǐng)域應(yīng)用的操作原理，不斷完善火災(zāi)現(xiàn)場助燃劑鑒定方法。

(八)溶劑萃取法

當(dāng)火災(zāi)現(xiàn)場出現(xiàn)燃燒時間較長、助燃劑殘留物燃燒充分且濃度較低等情況時，需要應(yīng)用溶劑萃取法來提取火場助燃劑殘留物。該方法主要應(yīng)用相似相溶原理。相似相溶指的是溶質(zhì)在互不相溶的液體中，其溶解度也不同，因此溶劑萃取法主要應(yīng)用于分離及提純液態(tài)混合物。應(yīng)用溶劑萃取法可以萃取較低揮發(fā)性物質(zhì)及水溶性物質(zhì)，并且具有操作過程簡便、所需實驗儀器簡單、萃取選擇性高、分離及提純效果好等優(yōu)點(diǎn)。溶劑萃取法在20世紀(jì)便得到快速發(fā)展。但是，在實際操作過程中，提取助燃劑殘留物時容易將其他干擾物提取出來，導(dǎo)致檢驗結(jié)果存在一定誤差。受此條件制約，溶劑萃取法不適用于提取輕組分的碳氧化合物。另外，利用溶劑萃取法時，在萃取的過程中會使殘留物樣品存留在溶劑中，影響后續(xù)儀器分析的準(zhǔn)確性。因此，該方法存在破壞殘留物樣品的缺點(diǎn)，當(dāng)上述助燃劑殘留物提取法無法鑒定分析火災(zāi)原因時可應(yīng)用此法。

二、結(jié)語

本文主要探討了8種化學(xué)分析物質(zhì)的提取方法，并詳細(xì)闡述了各種提取方法針對不同助燃劑、不同燃燒階段的具體應(yīng)用途徑。在火災(zāi)現(xiàn)場勘察過程中，合理地選擇提取方法、有效地提取檢材，能夠快速、準(zhǔn)確地分析助燃劑的種類，為認(rèn)定火災(zāi)事故原因、打擊犯罪提供重要依據(jù)。隨著化學(xué)分析技術(shù)不斷發(fā)展，火災(zāi)現(xiàn)場助燃劑的提取方法也將不斷完善，進(jìn)而有效提升火災(zāi)事故原因鑒定的準(zhǔn)確性。