煤油燃烧生成物的鉴定

 摘 要：在放火案件中,犯罪分子经常采用易燃液体作助燃剂。煤油是应较常见的易燃液体，因此煤油在火场中的燃烧残留物和燃烧烟尘是火灾物证鉴定中的重要内容。通过对这些物证进行分析鉴定，能及时准确地认定火灾原因，对放火案件的侦破提供强有力的证据。本文模拟火灾现场条件，分别制备了煤油原样以及煤油在不同载体上燃烧的烟尘和残留物，然后通过选择的最佳萃取剂提取了煤油燃烧样品，最后采用气相色谱/质谱（GC-MS）联用技术对其进行了分析研究。
研究结果表明：煤油燃烧样品中总会保留一部分煤油原有的特征组分，同时也会生成一些新的成分；样品特征组分的相对含量可以为鉴定物质类别提供一些依据。这些研究结果可以为火灾现场中可燃液体的分析鉴定提供技术支持，为现有标准的修改与完善提供实验数据，为相关教学提供参考资料。

关键词：气相色谱/质谱联用技术；煤油；烟尘；残留物。

Identification of kerosene combustion products

Abstract：In case of fire, criminals often use flammable liquid combustion improver, kerosene is the flammable liquid that is used very often, so the kerosene combustion residues in the fire and smoke dust is an important part of fire material evidence identification. Based on the analysis and identification of the evidences . It can timely and accurately identify the cause of the fire, provides strong evidence of arson case. The simulated scene of the fire condition, first separately prepared kerosene as it is and soot combustion of kerosene in the different carriers and the residue was then extracted by the selected optimum extractant the kerosene combustion of samples, and finally by gas chromatography / mass spectrometry (GC-MS) associated with its analysis.
Research results show that the kerosene combustion samples always reserve part of kerosene, the original characteristics of components, it will also generate some new ingredients; Sample characteristics of the relative content of components can provide some basis for identification of material category. These results can provide technical support for the scene of the fire in the flammable liquid analysis, it can also provide the experimental data for the modification and improvement of the existing standards, provide a reference for relevant teaching materials.
Keywords: Gas chromatography/mass spectrometry technology; kerosene; soot; residue.

目 录
摘 要 I
Abstract II
目 录 III

1 前言 1
2 实验部分 3
2.1 实验仪器、材料与实验条件 3
2.1.1 仪器设备 3
2.1.2 实验材料与试剂 3
2.1.3 实验条件 3
2.2 实验内容 3
2.2.1 样品制备 3
2.2.2 重现性试验 4
2.2.3 分析测试 5
2.2.4 萃取剂的选择 5
3 结果分析与讨论 8
3.1 数据处理 8
3.2 煤油原样的GC-MS分析 11
3.3 煤油燃烧样品的GC-MS分析 12
3.3.1 与煤油原样对比分析 12
3.3.2 煤油燃烧残留物的GC-MS分析 19
3.4 载体对煤油燃烧样品中特征组分的影响 26
3.4.1 载体对煤油燃烧烟尘样品中特征组分的影响 26
3.4.2 载体对煤油燃烧残留物样品中特征组分的影响 28
4 结论 31
参考文献 32
致谢 33

1 前言
在放火案件中, 犯罪分子经常采用易燃液体作助燃剂。 局统计，2011年全国共发生火灾125417起，其中放火案件达到2832起，占总火灾的2.3%，共造成177人死亡，38人受伤，直接损失达7707.3万元[1]。 煤油是应用较多的易燃液体[2], 因此它在火场中的燃烧残留物和燃烧烟尘也是火灾物证鉴定中的重要部分, 通过对这些物证进行分析鉴定, 能及时准确地认定火灾原因, 对放火案件的侦破提供强有力的证据[3]。
近年来，国内消防鉴定机构，如天津消防科研所运用多种分析手段对物体表面附着的烟尘进行了研究，在鉴定易燃液体是否存在方面得出了一些相关的理论和鉴定方法[4]。国外对火灾现场中易燃液体助燃剂鉴定方法和技术也进行了广泛的研究，美国酒精、烟草火器局采用了目标化合物比率分析, 利用引火剂的数学模型来鉴别助燃剂还是裂解产物, 并建立了模式识别的程序, 以确证鉴定结果的可靠性。
在助燃剂燃烧烟尘的检测方面，目前国内外常用的定性检测方法有：紫外光谱法、气相色谱-质谱联用(GC-MS) [5]、气相色谱技术(PGC)、高效液相色谱法[6]等。国内的研究所、刑侦部门和消防鉴定机构对火场中残留的易燃液体的方法和检测条件也开展了大量研究，并取得了较大成效。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了相应的鉴定标准：美国E1387《气相色谱—质谱法鉴定火场残留物中提取可燃液体的实验方法标准》[7]和ASTME1618《气相色谱—质谱法鉴定火场残留物中提取可燃液体的方法》[8]，通过对火场残留物中的煤油成分进行分析，可以确定起火物中是否存在煤油等助燃剂。
气相色谱法[9]是Martin和James于1952年首先描述的，现已成为所有色谱法中最高级和最广泛的使用方法之一，它特别适用于分析气体混合物或挥发性液体和固体。气相色谱法具有高分辨率、分析迅速、灵敏度高得优点，但是单一的气相色谱本身进行定性分析时的主要依据是保留值，难以对复杂未知混合物做出定性判断。质谱法[10]通过谱图上特征峰的位置，可以进行定性和结构分析，根据峰的强度可以进行定量分析。但单一的质谱不具备分离能力，不能直接完成复杂混合物的鉴定。气相色谱-质谱分析法（GC-MS）[11]同时具备两者的优点，把气相色谱法的高速分离技术与质谱法的结构鉴定能力有机的结合起来，为鉴定火场烟尘及残留物提供了快速、有效的分析手段。
煤油（俗称火油）是一种通过对石油进行分馏后获得的碳氢化合物的混合物,是一种主要由C9 ~ C16烃类组成的复杂混合物[12] 。由于煤油的组成成分因产地不同而有一定差异，与汽油相比较为粘稠。在石油分馏中煤油的沸点在汽油和柴油之间，约在160至280°C。煤油蒸汽比空气重得多，与空气混合可能形成爆炸气体[13]。
纯品煤油为无色透明液体，含有杂质时呈淡黄色，略带臭味。煤油凝固点约为 -47℃，平均分子量在200～250之间，密度大于0.84g/cm3，其闪点在55至100°C之间，不溶于水，易溶于醇和其他有机溶剂，易挥发，易燃。挥发后与空气混合形成爆炸性的混合气，爆炸极限2-3%。
煤油主要用于点灯照明和各种喷灯、汽灯、汽化炉和煤油炉的燃料，也可用作机械零部件的洗涤剂，橡胶和制药工业的溶剂，油墨稀释剂，有机化工的裂解原料；玻璃陶瓷工业、铝板辗轧、金属工件表面化学热处理等工艺用油；有的煤油还用来制作温度计。根据用途可分为动力煤油、照明煤油等[14]。
模拟火灾现场制备了煤油与火场中常见可燃物的燃烧残留物及烟尘样品,并用气相色谱-质谱联用技术以对样品进行了分析,通过分析找出了用于定性的特征峰及物质,并对实验结果进行定量比较分析[15]，得到一定规律，为鉴定提供了参考依据。