RU2497102C2

RU2497102C2 - Способ обнаружения на месте пожара остатков ароматических углеводородов, входящих в состав интенсификаторов горения

Info

Publication number: RU2497102C2
Application number: RU2011131161/28A
Authority: RU
Inventors: Илья Данилович Чешко; Ирина Викторовна Клаптюк; Мария Юрьевна Принцева; Галина Казимировна Ельяшевич; Елена Юрьевна Розова
Original assignee: Учреждение Российской академии наук Институт высокомолекулярных соединений РАН
Priority date: 2011-07-27
Filing date: 2011-07-27
Publication date: 2013-10-27
Also published as: RU2011131161A

Abstract

Изобретение относится к области исследования и экспертизы пожаров и предназначено для обнаружения на месте пожара остатков интенсификаторов горения. Сущность способа заключается в выполнении твердофазной экстракции остатков сгоревшего материала, выделении остатков интенсификаторов горения, содержащихся на месте пожара. Для этого используют микро-нанопористый полимерный материал, с помощью его сорбирующих функций берут пробу, исследуют остатки измерением интенсивности флуоресценции с поверхности данного сорбента, например, с помощью портативного флуориметра. Интенсивность люминесценции проводят при длине волны возбуждения 250-350 нм. В качестве сорбента используют пластины из микро-нанопористого полиэтилена с общей пористостью ~ 40%, удельной поверхностью около 41 м/г и размером сквозных каналов 180-520 нм. Изобретение позволяет более точно и достоверно определить род и состав интенсификаторов горения. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Description

Суть изобретения: Изобретение относится к области исследования и экспертизы пожаров и может быть использовано для обнаружения на месте пожара остатков интенсификаторов горения (средств поджога). Способ заключается в обнаружении ароматических углеводородов, входящих в состав большинства интенсификаторов горения (ИГ), на влажных конструкциях, предметах и их обгоревших остатках, в лужах воды после тушения пожара, под снегом и т.д. Сущность данного способа обнаружения заключается в твердофазной экстракции остатков интенсификаторов горения, содержащихся на поверхности воды или влажных объектов на полимерный сорбент, в качестве которого предлагается использовать пористый полиэтилен, с последующим измерением интенсивности флуоресценции с поверхности данного сорбента с помощью портативного флуориметра.

Описание изобретения: Изобретение относится к области исследования и экспертизы пожаров и может быть использовано для обнаружения остатков интенсификаторов горения на месте пожара.

Как известно, при поджогах преступники для инициирования и интенсификации горения часто используют легковоспламеняющиеся и горючие жидкости (ЛВЖ и ГЖ). Установление факта поджога при расследовании пожара является важнейшей задачей правоохранительных органов, для решения которой должны быть выявлены признаки поджога. Одним из основных признаков такого рода является наличие на месте пожара остатков ЛВЖ и ГЖ. Учитывая это обстоятельство, совершенствование методов обнаружения таких остатков является важной практической задачей. В настоящее время для обнаружения остатков ЛВЖ (ГЖ) на месте пожара используются различные газоанализаторы, в основном фотоионизационные. Но такого рода анализаторы позволяют обнаружить остатки только летучих органических соединений, содержащиеся в газовой фазе над объектом-носителем, которые сохраняются далеко не на каждом пожаре.

Особую проблему представляет обнаружение остатков ИГ на влажных конструкциях, предметах и их обгоревших остатках, в лужах воды после тушения пожара, под снегом и т.д.

В качестве ЛВЖ (ГЖ) при поджогах чаще всего используются нефтепродукты (НП) - автомобильные бензины, керосины, нефтяные растворители, дизельное топливо и т.д. Могут использоваться также и более тяжелые НП, масла, мазут и т.д. В состав всех указанных НП в тех или иных количествах входят ароматические углеводороды. Кроме того, ароматические углеводороды входят в состав ряда растворителей для лаков и красок и других доступных поджигателю горючих жидкостей. Поэтому именно обнаружение ароматических углеводородов может быть использовано в качестве теста на наличие остатков ИГ.

В настоящий момент нет литературных данных об использовании предлагаемого способа обнаружения нефтепродуктов в пожарно-технической практике.

Существует способ определения нефтепродуктов (НП) в воде, включающий твердофазную экстракцию нефтепродуктов путем пропускания загрязненной воды через патрон, заполненный сорбентом на основе диоксида кремния, регенерацию сорбента, удаление мешающих примесей и измерение содержания нефтепродуктов. В качестве сорбента для ТФЭ используют супертонкий кварцевый волокнистый материал с аморфной структурой. Данный способ относится к области экологической экспертизы, подходит только для лабораторного исследования [1] и не может быть использован в качестве экспресс-метода анализа для исследования образцов на наличие ИГ непосредственно на месте пожара.

Существует другой способ обнаружения нефтепродуктов в экосистемах по люминесценции ароматических углеводородов, входящих в состав загрязнений. Для твердофазной экстракции в данном случае используются пластины из пористого фторопласта Ф-4, активированного по специальной технологии [2-4]. Такой метод позволяет обнаружить в основном нефтепродукты среднедистиллятной фракции (дизельное топливо и др.). Однако данный способ не позволяет обнаружить остатки нефтепродуктов (ЛВЖ и ПК), содержащих легкокипящие ароматические углеводороды, которые, в свою очередь, входят в состав большинства интенсификаторов горения (бензины, керосины, нефтяные растворители, сольвенты) используемых при поджогах, т.к. в описываемом методе идентификации нефтепродуктов используется диапазон регистрации люминесценции 420-490 нм. В то время как при поджогах используются в основном нефтепродукты, наиболее выраженная область люминесценции которых находится в области от 270 до 400 нм.

Кроме того, на применяемом для твердофазной экстракции пористом фторопласте Ф-4, как показал эксперимент, происходит коалесценция нефтепродукта на поверхности подложки, что при достаточном содержании нефтепродукта в исследуемом объекте может привести к гашению люминесценции. Как следствие этого, результаты люминесцентных измерений могут быть не достоверны. Получить линейную зависимость величины люминесценции от концентрации можно только при очень низких концентрациях. Причем пороговая величина, при которой люминесценция адсорбированных частиц достигает максимальных значений и имеет истинное значение, является для каждого вещества индивидуальной. Установить истинное значение люминесценции можно только при постепенном увеличении (уменьшении) концентрации искомого вещества в матрице [5].

Для устранения указанных недостатков способа - прототипа предлагается использовать для твердофазной экстракции пластины из пористого полиэтилена. В частности, пластины, которые имеют толщину 15-20 мкм, величину общей пористости - 40%, удельную поверхность 41 м²/г, размер сквозных каналов 180-520 нм. Кроме того, пористый полиэтилен имеет ряд положительных свойств - не флуоресцирует, обладает довольно большой сорбционной емкостью по отношению к нефтепродуктам и также легко испаряет с поверхности и из объема пор. Это позволяет нам проследить изменение значение люминесценции в зависимости от концентрации нефтепродукта в матрице и получить пороговую величину, при которой люминесценция адсорбированных частиц достигает максимальных значений. Данная величина принимается за истинное значение люминесценции исследуемого вещества в данном месте отбора пробы.

Интенсивность люминесценции можно измеряется, например, с помощь портативного флуориметрического индикатора, в котором в качестве источника волны возбуждения флуоресценции используется светодиод с максимумом длины волны излучения 270 нм. Возбуждение люминесценции направленным пучком света данной длины волны позволяет регистрировать люминесценцию ИГ в диапазоне от 300 до 420 нм, что соответствует максимальным значениям люминесценции основных светлых нефтепродуктов, используемых при поджогах.

Предлагаемый способ обнаружения позволит не только установить наличие остатков нефтепродуктов в месте отбора проб, но и проводить скрининговые исследования (предварительная сортировка проб), сравнивая значения люминесценции в разных точках.

Ценной особенностью предлагаемого способа обнаружения ИГ на месте пожара является возможность, в случае необходимости, извлечения остатков ИГ из-под снега, покрывающего пожарище. В климатических условиях большей части территории России последняя проблема особенно актуальна, до сих пор она существенно ограничивала возможности экспертизы при расследовании поджогов в зимний период времени. Применение газоанализаторов при низких (минусовых) температурах становиться невозможным, поэтому предлагаемый способ является хорошей альтернативой. Пористый полиэтилен способен сохранять свои свойства при температуре окружающей среды от минус 60 до плюс 60°С.

Кроме экспертных исследований по делам о поджогах, изобретение может быть использовано в сфере экологии и природоохранной деятельности при анализе воды или почв в случае аварийных или нелегальных разливов нефтепродуктов.

Ниже приведены примеры, иллюстрирующие возможность применения изобретения.

Пример 1

Пожар произошел в квартире. В результате пожара выгорела нижняя часть дверного полотна, обгорела отделка прилегающих к входной двери стен квартиры. В районе расположения входной двери на полу после тушения пожара наблюдались скопления воды с радужной пленкой на поверхности. Для обнаружения и идентификации возможных остатков интенсификаторов горения, пластину пористого полиэтилена периодически окунали в воду в течение 1 минуты, после чего измеряли уровень люминесценции на поверхности данной пластины с помощью портативного флуориметра. Измерения проводили несколько раз, с интервалом в 10-15 секунд, зафиксировав максимальное значение (пороговое значение перед падением уровня люминесценции), которое составило 330 отн. ед. Затем измерили уровень люминесценции нулевой пробы (водопроводная вода), который составил 27 отн. ед. Поскольку значение уровня люминесценции в исследуемой пробе превысило фоновое значение примерно в 12 раз, было констатировано наличие в воде ароматических углеводородов, вероятнее всего компонентов ИГ. После чего в данной точке была отобрана проба воды для дальнейшего лабораторного анализа.

Пример 2

Пожар произошел на вещевом складе. На месте пожара находились стеллажи с обгоревшими упаковками предметов одежды и рулонами ткани, остатки обгоревших деревянных конструкций, а также предметов мебели (диван, стулья). Анализ газовой фазы при помощи газоанализатора на наличие легколетучих органических соединений результатов не дал. Однако динамика развития горения указывала на то, что пожар произошел, вероятнее всего в результате поджога. Для подтверждения этого факта, а также с целью определения места отбора проб для дальнейшего лабораторного анализа было проведено скрининговое исследование на площади около 100 м². Пластину пористого полиэтилена прикладывали в выбранных точках к влажной (после тушения водой) поверхности исследуемых объектов. Измеряли уровень люминесценции на поверхности пластины с помощью портативного флуориметра по описанной выше методике. Полученные результаты приведены в таблице.

Таблица
- Показания уровня люминесценции* на поверхности сорбирующей пластины
№ точки измерения	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
I_max, отн. Ед.	24	31	38	56	43	254	64	69	38	56	51	62	28	17	34	46	147	57	39	32
* - указаны максимальные значения люминесценции в каждой точке измерения

Максимальные значения интенсивности люминесценции (как видно из таблицы) зафиксированы в точке №6 (поверхность мягкой обивки дивана, стоящего при входе) и в точке №17 (поверхность рулона ткани на нижней полки стеллажа у правой стены от входа). В данных точках был произведен отбор проб для детальных лабораторных исследований.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Способ определения содержания нефтепродуктов в воде. Патент Российской Федерации. - Номер патента: 2164024; Класс(ы) патента: G01N 33/18; Номер заявки: G99102065/12; Дата подачи заявки: 04.02.1999; Дата публикации: 10.03.2001; Заявитель(и): Институт проблем нефти и газа РАН; Автор(ы): Любименко В.А.; Василенко П.А.; Петров C.И; Жалнина Т.Н.; Якубсон К.И.; Патентообладатель(и): Институт проблем нефти и газа РАН.

2. Павлова Ю.В. Хроматографическая идентификация при экспертном исследовании нефтепродуктов в объектах окружающей среды. / Диссертация на соискание уч. степ. канд. тех. наук. - Санкт-Петербург, 2007. - 156 с.

3. Воронцов А.М., Павлова Ю.В., Никанорова М.Н. Лабораторный комплект для экспресс-идентификации нефтепродуктов и определения источника загрязнения // Тезисы докладов И Всероссийской конференции «Аналитические приборы», 27 июня - 1 июля 2005 г, Санкт-Петербург, 2005. - С 58-59

4. Пешкова Н.А., Воронцов A.M., Никанорова М.Н., Павлова Ю.В. Портативный тестер для внелабораторного экспресс-обследования загрязненности нефтепродуктами природных и сточных вод. // Материалы ГХ Санкт-Петербургской международной конференции Региональная информатика-2004 «РИ-2004». - Санкт-Петербург, 22-24 июня 2004 года

5. Гришаева Т.И. Методы люминесцентного анализа: Учебное пособие для вузов. СПБ: АНО НПО «Профессионал», 2003. - 226 с.

Claims

1. Способ обнаружения на месте пожара остатков ароматических углеводородов, входящих в состав интенсификаторов горения, включающий отбор пробы, выполнение люминесцентных измерений, определение остатков углеводородов по интенсивности их флуоресценции, отличающийся тем, что отбор пробы осуществляют с помощью сорбента для твердофазной экстракции, в качестве сорбента используют микронанопористые пластины из полимерного материала, а измерение интенсивности люминесценции проводят при длине волны возбуждения 250-350 нм, преимущественно около 270 нм.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве пластин выбирают пластины из пористого полиэтилена с общей пористостью около 40%, удельной поверхностью 41 м²/г и размером сквозных каналов 180-520 нм.