火災(zāi)調(diào)查中熱分析技術(shù)的應(yīng)用

趙煜

（長治市消防救援支隊(duì)，山西長治 046000）

0.引言

所謂熱分析技術(shù)，是在現(xiàn)代化技術(shù)的支持下，通過程序控制溫度來檢測物質(zhì)性質(zhì)與溫度關(guān)系的一種技術(shù)形式，可以在火災(zāi)調(diào)查工作中發(fā)揮巨大的優(yōu)勢。隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)成為研究物質(zhì)在受熱狀態(tài)下或者受冷狀態(tài)下發(fā)生性質(zhì)變化的有效方式，為有關(guān)部門所關(guān)注，在多個領(lǐng)域中均有應(yīng)用。自上世紀(jì)80年代以來，我國公安部門將該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于火災(zāi)調(diào)查工作中，可以為判斷火災(zāi)成因提供必要的信息支持，技術(shù)人員可以根據(jù)該項(xiàng)技術(shù)的分析成果繪制出熱指紋圖示，進(jìn)一步確定火災(zāi)發(fā)生的起火位置及火勢蔓延的路徑等，經(jīng)過推理、驗(yàn)證還原當(dāng)時的火災(zāi)發(fā)生情況。該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用具有非常顯著的實(shí)用性特點(diǎn)，能夠提升火災(zāi)調(diào)查工作的效率，判定火災(zāi)起火的原因，通過辨別火場高聚物燃燒殘留物種的方式，對火災(zāi)的情況加以鑒定，是現(xiàn)代社會用于火災(zāi)調(diào)查的重要技術(shù)內(nèi)容。

1.火災(zāi)調(diào)查工作的主要特點(diǎn)

1.1 火災(zāi)發(fā)生范圍較大

現(xiàn)代社會中發(fā)生的火災(zāi)事故往往是從一個起火點(diǎn)開始，迅速擴(kuò)散到“面”的持續(xù)性燃燒，如果在火勢較小時未能得到有效的消防控制，則周邊存在易燃物，就會迅速的蔓延成較大的火勢。隨著燃燒面積的增加，后續(xù)消防救援工作也會更加困難，比如城市中的商業(yè)用地發(fā)生火災(zāi)時，因?yàn)槿藛T密集程度較高、空間呈現(xiàn)相對封閉的狀態(tài)，一旦發(fā)生火災(zāi)就會產(chǎn)生大量的煙霧充斥在建筑空間內(nèi)，人體吸入后可能會導(dǎo)致昏迷，嚴(yán)重的會造成死亡，消防員要進(jìn)入到火災(zāi)現(xiàn)場中也十分困難，救援工作風(fēng)險較大、困難也比較大。并且商業(yè)用地發(fā)生火災(zāi)以后，因?yàn)榛饎萋铀俣容^快，其情形也比較嚴(yán)重，后續(xù)的火災(zāi)調(diào)查工作中對于起火點(diǎn)的搜索目標(biāo)往往是多個方向的，也會干擾調(diào)查工作的深入進(jìn)行，為具體的火災(zāi)調(diào)查工作設(shè)置了許多阻礙[1]。

1.2 火災(zāi)燃燒強(qiáng)度較高

在火災(zāi)發(fā)生時，如果沒有及時通知消防部門，則火災(zāi)勢必會持續(xù)性蔓延，錯過了最佳的撲救時機(jī)。隨著火勢的不斷加劇，高溫狀態(tài)下建筑物的金屬結(jié)構(gòu)可能會因?yàn)椴荒透邷囟l(fā)生軟化，失去其原本的承載力，發(fā)生建筑物坍塌、性質(zhì)變化等情況，威脅著人們的生命安全。眾所周知，火勢越大則周圍的溫度越高，任何材料都有其燃點(diǎn)，在高溫的作用下，一些易燃材料成為火勢蔓延過程中的助燃物，部分建筑構(gòu)件也可能會因?yàn)楦邷刈饔枚l(fā)生脆裂、變形，隨著建筑物的倒塌，現(xiàn)場的破壞程度會更加嚴(yán)重，后續(xù)工作人員在開展火災(zāi)調(diào)查工作時，難免會受到現(xiàn)場客觀環(huán)境的影響。尤其是火災(zāi)現(xiàn)場的一些合金及玻璃制品的融化，會限制工作人員開展現(xiàn)場調(diào)查工作，使得調(diào)查的素材變得更加復(fù)雜[2]。

1.3 火災(zāi)現(xiàn)場難以維持

當(dāng)火災(zāi)事故發(fā)生以后，有關(guān)部門會先對事故現(xiàn)場采取保護(hù)措施，用于保護(hù)現(xiàn)場中的火災(zāi)調(diào)查工作所需要的證據(jù)，然而現(xiàn)代社會中發(fā)生的火災(zāi)情況都比較復(fù)雜，調(diào)查取證工作中也必然會面臨一定的困難。比如部分火災(zāi)在起火時可能會出現(xiàn)短暫的滅火過程，現(xiàn)場可能會留下初期滅火的證據(jù)，部分火災(zāi)因?yàn)槌跗跍缁饹]有起到理想的效果，會擴(kuò)大火勢，在這種情況下，現(xiàn)場的起火證據(jù)就會非?；靵y，原本的火災(zāi)現(xiàn)場面貌難以維持。此外，還有部分火災(zāi)現(xiàn)場因?yàn)楸Ｗo(hù)工作不到位，或者人為因素的蓄意破壞，在后續(xù)的火災(zāi)調(diào)查工作中，也會因?yàn)榭陀^條件的不支持而變得愈發(fā)困難?？傊馂?zāi)現(xiàn)場的調(diào)查工作是伴隨著挑戰(zhàn)的，即使是在先進(jìn)技術(shù)的支持下，工作人員自身也要具備較好的專業(yè)素養(yǎng)，用于應(yīng)對現(xiàn)場難以維持的問題[3]。

1.4 原始物證可能被毀

火災(zāi)現(xiàn)場中的物證多數(shù)是用來證明火勢蔓延的走向的，比如現(xiàn)場中殘留的火源體，盡管已經(jīng)難以維持本樣，但是工作人員還是可以從其中提取有用的信息，用于驗(yàn)證火災(zāi)的起始原因，或者現(xiàn)場中可以找到原始著火物、因燃燒損壞的問題，進(jìn)一步確定火災(zāi)發(fā)生的起火點(diǎn)與助燃條件。但多數(shù)情況下，火災(zāi)現(xiàn)場的情況會受到火勢的影響，如果火勢火大，則建筑內(nèi)的物品的保留程度會比較差，難以起到佐證的作用，這無疑加劇了火災(zāi)現(xiàn)場調(diào)查工作的難度。對于火勢比較嚴(yán)重的火災(zāi)現(xiàn)場，工作人員可以盡量尋找不易被燒毀的證據(jù)并以此進(jìn)行分析，對火災(zāi)蔓延的情況做出初步判斷，不要過度依賴傳統(tǒng)的單一式取證方法，可以靈活的利用現(xiàn)場殘留物進(jìn)行分析，在熱分析技術(shù)的配合下推斷出火情的具體信息[4]。

2.熱分析技術(shù)的主要內(nèi)容

為減少現(xiàn)代社會中發(fā)生火災(zāi)事故的幾率，有關(guān)部門需要在火災(zāi)發(fā)生之后對其發(fā)生情況做出還原，了解火災(zāi)發(fā)生的起火位置及火勢蔓延的情況。在此過程中，有關(guān)部門的工作人員需要對火災(zāi)現(xiàn)場的殘留物進(jìn)行取證，通過這些物證，用熱分析技術(shù)可以做出全面的調(diào)查分析工作。然而因?yàn)榛馂?zāi)事故的發(fā)生現(xiàn)場通常是一片狼藉，這也為有關(guān)部門工作人員的取證工作帶來許多困難，但在熱分析技術(shù)的支持下，工作人員可以針對一些特殊的易燃物、起火點(diǎn)進(jìn)行探索，顯著提升火災(zāi)調(diào)查工作的可信度。自上世紀(jì)80年代開始，國內(nèi)的消防機(jī)構(gòu)開始使用該項(xiàng)技術(shù)對火災(zāi)情況進(jìn)行鑒定，有關(guān)部門已經(jīng)使用熱度云圖來表現(xiàn)起火部位，可以判斷火勢蔓延的方位，尋找起火的證據(jù)，對火災(zāi)發(fā)生時的損壞程度及物體溫度等情況進(jìn)行推理。而該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用方式與傳統(tǒng)的分析技術(shù)相比，具有更為明顯的高效、準(zhǔn)確的優(yōu)勢，其分析過程比較獨(dú)特，能夠在物證的基礎(chǔ)上進(jìn)行科學(xué)的推導(dǎo)，基于相關(guān)理論知識，對現(xiàn)代社會中成因復(fù)雜的火災(zāi)調(diào)查工作更加適用[5]。

3.熱分析技術(shù)在火災(zāi)調(diào)查工作中的具體應(yīng)用

3.1 測定建筑物的混凝土溫度

如果工作人員在火災(zāi)調(diào)查工作中將重心放在現(xiàn)場中不易燃燒的材料中進(jìn)行取證，則取證的過程將會相對簡單，物證的保留也會比較充分。所以工作人員在火災(zāi)調(diào)查工作中，可以相對建筑物中的混凝土材料、金屬材料進(jìn)行鑒定，根據(jù)采樣點(diǎn)的具體溫度來統(tǒng)計(jì)信息，利用熱分析技術(shù)可以分析樣品的性質(zhì)是否發(fā)生改變，再根據(jù)樣品不同區(qū)域的溫度就可以判斷出火勢的蠻羊情況，最終推理出火情的起火點(diǎn)與其原因。工作人員在借助熱分析技術(shù)分析火災(zāi)現(xiàn)場的混凝土樣品時，可以參考物質(zhì)吸熱性質(zhì)與放熱性質(zhì)的理論知識，對其性質(zhì)的變化進(jìn)行分析，與其他并未遭受火情影響的同類物質(zhì)進(jìn)行對比，則受到火情影響的物質(zhì)已經(jīng)出現(xiàn)的變化情況就會顯而易見，工作人員從對比中所得出的差異，可以用于判斷火場中的受熱程度。一方面，工作人員可以從混凝土構(gòu)成的方面進(jìn)行分析，首先明確混凝土是包括水泥和其他骨料構(gòu)成的建筑材料，建筑時為了增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的承載力，通常會在其中加入鋼筋，火災(zāi)在發(fā)生時，發(fā)揮作用的物質(zhì)主要是水泥，其他物質(zhì)的作用并不明顯，所以工作人員在鑒別過程中可以檢測混凝土中的水泥含量及水泥性質(zhì)變化，就可以得出相應(yīng)的結(jié)論。目前國內(nèi)建筑行業(yè)使用的水泥主要是以硅酸鈣和石膏為主要成分的建筑材料，包括波特蘭水泥及礦渣水泥中，但是不同種類型水泥中的各成分含量均有不同，還需要工作人員在現(xiàn)場同類物質(zhì)中的取證獲得參照信息。另一方面，工作人員可以對混凝土不同區(qū)域的溫度進(jìn)行測定，利用熱分析技術(shù)對普通鋼筋水泥進(jìn)行差熱和熱重的分析，通過與現(xiàn)場取證樣品的對比，可以判斷出火災(zāi)現(xiàn)場中各部分的受熱程度，受熱程度最大的區(qū)域即為火災(zāi)的中心區(qū)[6]。

3.2 測定建筑物金屬樣品溫度

金屬材料因?yàn)榉N類的不同，其固定的熔點(diǎn)也會不同，工作人員在火災(zāi)現(xiàn)場的調(diào)查工作中，可以利用這一特點(diǎn)，對不同金屬樣品的性質(zhì)變化程度進(jìn)行分析。比如有的金屬材料已經(jīng)發(fā)生了變化，就說明該金屬材料在其中已經(jīng)受到了影響，檢測中發(fā)現(xiàn)有的金屬材料并未發(fā)生熔化，對比其固定熔點(diǎn)以后，就可以發(fā)現(xiàn)該金屬材料并未受到火勢的影響，也可以說明火勢并未蔓延到該區(qū)域。工作人員借助熱分析技術(shù)的分析成果，可以對火災(zāi)現(xiàn)場的溫度進(jìn)行大致判定，如果火災(zāi)現(xiàn)場中的金屬樣品種類比較少，難以通過大量的分析用于佐證，則工作人員可以借助先進(jìn)的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)初步判定，將火災(zāi)現(xiàn)場樣品的最低溫度確定以后，就可以根據(jù)現(xiàn)場中存在的金屬樣品熔化溫度，判斷火災(zāi)的具體發(fā)生情況。可見，熱分析技術(shù)的作用不僅可以用于對建筑物本體材料的測量，也可以對火災(zāi)現(xiàn)場中其他物質(zhì)進(jìn)行檢測，而對金屬樣品溫度的檢測就是非常重要的技術(shù)應(yīng)用，可以為火災(zāi)調(diào)查工作提供更多的參考資料。

3.3 調(diào)查現(xiàn)場自燃火災(zāi)的情況

在常溫常壓狀態(tài)下，物體處于空氣中并沒有受到其他火種作用而發(fā)生的釋放熱量的情況就屬于“自燃”的情況，當(dāng)物體本身積累的熱量達(dá)到一定的臨界值時，物體會發(fā)生自燃，這一臨界值就被稱為物體的自燃點(diǎn)。在火災(zāi)調(diào)查工作中，通常物體發(fā)生自燃情況的調(diào)查難度是最大的，這是因?yàn)橹車h(huán)境中并沒有火種對其施加作用，需要工作人員借助先進(jìn)技術(shù)對物質(zhì)的放熱速度、放入過程加以詳細(xì)且全面的分析，判定火災(zāi)屬于物體自燃引發(fā)的情況。熱分析技術(shù)在物體自燃調(diào)查中的作用比較明顯，工作人員通過對現(xiàn)場可燃物的分析，對殘留物加以取證，可以在熱分析技術(shù)的幫助下，減少火災(zāi)鑒定的難度，以熱分析技術(shù)分析的結(jié)果作為判斷火災(zāi)屬于自燃火災(zāi)的重要依據(jù)。自燃火災(zāi)通常包括兩種類型，分別是化學(xué)物質(zhì)自燃和物體的熱自燃。其中，化學(xué)物質(zhì)自燃的危害最大，如果化學(xué)物質(zhì)的保存方式不當(dāng)，使其與空氣或者與水等介質(zhì)接觸時，化學(xué)物質(zhì)可能會發(fā)生放熱反應(yīng)，釋放出足以引發(fā)自燃的熱量，并且通常伴隨著爆炸、污染、釋放有毒氣體等現(xiàn)象，工作人員可以借助熱分析技術(shù)對現(xiàn)場的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行分析，確定火災(zāi)是否屬于化學(xué)物質(zhì)自然。另一種屬于物體的熱自燃，部分物質(zhì)因?yàn)槿埸c(diǎn)較低，如果存儲方式不恰當(dāng)或者存儲的區(qū)域不能及時的通風(fēng)散熱，則物體自身可能會產(chǎn)生難以消耗的熱量，從而引發(fā)物體自燃。工作人員可以在現(xiàn)場調(diào)查工作中根據(jù)儲存環(huán)境等方面的因素，判定不穩(wěn)定物質(zhì)是否能夠持續(xù)的達(dá)到初始發(fā)熱溫度，就可以在熱分析技術(shù)的作用下，對現(xiàn)場火災(zāi)的原因進(jìn)行確定。

3.4 鑒定火災(zāi)后殘留物的種類

火災(zāi)現(xiàn)場雖然經(jīng)過火勢的燃燒，也會遺留一定的物質(zhì)，比如纖維殘留物或者塑料制品，并不會完全化為灰燼，可能會在現(xiàn)場殘留一些痕跡，工作人員就可以通過這些痕跡，在熱分析技術(shù)的支持下，對物質(zhì)進(jìn)行分析。就纖維殘留物而言，現(xiàn)代社會中纖維物質(zhì)的應(yīng)用比較廣泛，火災(zāi)中通常會殘留一些纖維制品，而這些纖維制品往往會成為火災(zāi)調(diào)查工作的重要證據(jù)，為分析火災(zāi)情況提供重要的線索。工作人員利用熱分析技術(shù)對其種類加以分析，根據(jù)纖維殘留物的種類、殘留量等信息，繪制現(xiàn)場的熱譜圖，對比其相關(guān)性就能夠得出準(zhǔn)確的鑒定結(jié)果。此外，對塑料制品殘留物的分析中，也可以應(yīng)用熱分析技術(shù)，生活中的塑料制品比較常見且種類比較多，火災(zāi)發(fā)生以后現(xiàn)場會遺留大量的殘骸，工作人員在對塑料制品殘留物的分析中，先要鑒定其種類，再根據(jù)物質(zhì)的特性分析現(xiàn)場火災(zāi)的燃燒情況，對燃燒的過程加以推理還原。但是因?yàn)樗芰现破返男再|(zhì)比較特殊，工作人員使用簡便的方法難以準(zhǔn)確的辨別其中信息，此時工作人員可以借助熱分析技術(shù)來分析殘留物，能夠獲得更為準(zhǔn)確的信息。

4.結(jié)語

火災(zāi)險情會威脅人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，也會損毀建筑物，在消防工作部署中，我國始終堅(jiān)持“防患于未然”，而火災(zāi)調(diào)查工作所積累的經(jīng)驗(yàn)，可以為消防工作帶來指導(dǎo)，研究先進(jìn)的調(diào)查技術(shù)，能夠幫助有關(guān)部門更加準(zhǔn)確且全面的了解火災(zāi)現(xiàn)場的情況。目前國內(nèi)對熱分析技術(shù)的研究持續(xù)深入，并在實(shí)踐中取得了顯著成果，更為該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展開拓了巨大的空間。