Полевые методы обнаружения остатков ЛВЖ и ГЖ

Практическая работа № 24-25

«Работа испытательной пожарной лаборатории по исследованию причин возникновению пожаров»

Учебная цель: Ознакомиться с работой испытательной пожарной лабораторией.

Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме практической работы

Испытательная пожарная лаборатории проводит работы по установлению причастности изъятых с места пожара вещественных доказательств к причине пожара на приборах и установках.

Полевые методы обнаружения остатков ЛВЖ и ГЖ

Обнаружение паров в воздухе

За рубежом (США, Англия) разработаны и выпускаются прибо­ры, специально предназначенные для обнаружения остатков ЛВЖ и ГЖ при расследовании поджогов. Сообщалось о выпуске ком­панией Analysis Automation Ltd (Великобритания) переносных газо­анализаторов типа HNN модели 101, предназначенных для использо­вания при осмотре места пожара и обнаружения в воздухе малых кон­центраций паров ГЖ, наиболее часто используемых при поджогах. Прибор имеет фотоионизационный датчик, стрелочный индикатор и работает даже в условиях высокой влажности воздуха после тушения пожара водой. Ценным обстоятельством является то, что прибор по­зволяет прогонять пробы воздуха через специальный сорбент, концен­трируя на нем микроколичества искомого вещества. В дальнейшем проба может анализироваться в лаборатории или храниться в качестве вещественного доказательства. Существуют и аналогичные отечест­венные приборы с фотоионизационными датчиками - АНТ-2, Колион (см. выше, раздел "Приборы и оборудование...").

Достаточно давно выпускаются и специальные газовые хромато­графы для расследования поджогов. Еще в 1980 году сообщалось о выпуске фирмой "GOW - MAC" (США) переносного хроматографа "5290 Arson Chromatograph".

Прибор типа Century Organic Vapor Analyzers выпускает компа­ния Foxboro (США). Кроме индикации наличия углеводородных соединений и определения вида жидкости, прибор, судя по публика­ции, позволяет определять оптимальное место для отбора проб на ла­бораторные исследования. Указывается, что порог чувствительности прибора модели OVA-128 составляет 0,2 млн^-1, модели OVA -108 - 0,5 млн^-1.

В мире широко известны и простейшие газоанализаторы с инди­каторными трубками, в частности, фирмы "Draeger" (Германия). Газо­анализаторы работают на линейно-колориметрическом принципе и представляют собой ручной насос, с помощью которого определенный объем воздуха прокачивается через стеклянную индикаторную трубку. Трубки, используемые в газоанализаторах, рассчитаны на определение индивидуальных или групп (смесей) веществ, например, бензина, то­луола, ацетона, спиртов и т.д. При наличии паров определенной жид­кости содержимое трубки (твердый носитель, пропитанный реактивом) окрашивается в соответствующий цвет. При этом длина окрашенной зоны пропорциональна концентрации паров в воздухе.

Сообщалось о выпуске фирмой "Draeger" специальных ком­плектов (газоанализаторов) для пожарных. Комплект оборудования позволяет определить наличие и концентрацию 30-ти токсичных газов, концентрацию кислорода, а также содержит индикаторную бумагу для идентификации жидких веществ и колбы для отбора проб твердых ве­ществ. Специальные газоанализаторы фирма выпускает для работы пожарных под землей. Весьма любопытен и газоанализатор для ис­следования загрязненных почв; он имеет зонд, состоящий из сверла с насосом, который может подавать пробу воздуха в индикаторные трубки с глубины до 6 метров.

Самый распространенный отечественный газоанализатор этого типа - УГ-2 также представляет собой насос сильфонного типа с ком­плектом индикаторных трубок. Он долгие годы широко использовался в контроле окружающей среды и для других аналогичных целей.

В работе описываются результаты исследований, которые специалисты ВНИИПО проводили с целью изучения возможности ис­пользования УГ-2 для обнаружения остатков ЛВЖ и ГЖ.

У нас нет сведений, выпускается ли в настоящее время прибор УГ-2. Известно, однако, что в Санкт-Петербурге институтом "Химаналит" изготавливается аналогичный по принципу действия прибор–мини-экспресс-лаборатория "Инспектор-кейс" (МЭЛ). Лаборатория со­стоит из поршневого насоса, набора индикаторных трубок и упакова­на в чемодан (кейс) размером 380х290х70 мм. Предназначена МЭЛ для измерения концентраций вредных газов и паров в воздухе. Несколько таких комплектов приобретено для испытательных пожарных лабора­торий; их планируется использовать в поисках остатков ЛВЖ и ГЖ на месте пожара.

Описав кратко технику, которая может быть использована для обнаружения и исследования паров ЛВЖ в воздухе, зададимся вопро­сом, насколько эффективны такие поиски именно на месте пожара. Су­дя по зарубежным публикациям, отдельные случаи обнаружения паров ЛВЖ в воздухе после пожара имеются. В России имеются примеры эф­фективного применения в ИПЛ для тех же целей газоанализатора УГ-2 и его аналогов. Однако, по нашему мнению, это исключения, которые только подтверждают правило - на большинстве пожаров следов ЛВЖ в газовой фазе (в воздухе) практически не остается. Они просто выго­рают и рассеиваются. От нефтепродуктов, например, на пожаре сохра­няются, в основном, тяжелые, малолетучие остатки, сорбированные древесиной, тканями, грунтом, другими сыпучими материалами. По­этому анализ газовой фазы, если и дает результаты, то обычно при не­развившихся пожарах, при горении в замкнутых, плохо проветривае­мых объемах или попадании туда ЛВЖ при поджоге. Эффективным, например, может оказаться анализ воздуха внутри конструкции пола в момент вскрытия последнего в ходе динамического осмотра.

Существенно повышает шансы на обнаружение паров ЛВЖ в воздухе концентрирование следовых количеств ЛВЖ на сорбенте. Для этого на месте пожара воздух прокачивают через капсулу или колонку с сорбентом (обычно это твердый адсорбент), который поглощает микроколичества ЛВЖ и таким образом концентрирует их. Затем (уже, как правило, в лаборатории) поглощенные вещества десорбируют и исследуют обычно хроматографическим методом. Поглотительные' устройства могут представлять собой колонки диаметром в несколько миллиметров и длиной от 2-5 см до полуметра. Через такую колонку продувают с помощью воздуходувки или ручного насоса (сильфонного устройства) до 200 л воздуха со скоростью 100-4000 мл/мин.

Могут быть использованы другие пористые полимерные сорбенты - порапаки N, R, S, Т, хромосорбы 101-105, полисорбы, синахром, наконец, активированный уголь, графитизированная сажа. Однако наиболее удачным сорбентом, види­мо, все же является Тэнакс.

Тэнакс GC - полимерный сорбент (поли-2,6 - дифенил-п-фенилен-оксид); он менее полярен, чем порапаки и хромосорбы, имеет очень высокую термостабильность, не реагирует с большинством органиче­ских веществ даже при температуре выше 300 °С. Тэнакс обладает очень высокой адсорбционной емкостью и эффективностью сорбции органических веществ с самой различной молекулярной массой и хи­мической природой. За счет указанных свойств пробу на Тэнакс можно отбирать с высокой скоростью за 10-20 сек.

Ярким примером возможностей Тэнакса GC в улавливании микроколичеств газообразных веществ из воздуха является отбор и последующий ана­лиз веществ из атмосферы кабины американского космического кораб­ля "Скайлэб". После исследования в системе "газовый хроматограф-масс-спектрометр" было обнаружено около 300 различных веществ, отличающихся по концентрации на 6 порядков.

Обнаружение остатков ЛВЖ и ГЖ на объектах – носителях

Выше отмечалось, что остатки ЛВЖ (ГЖ) на пожаре лучше со­храняются на объектах-носителях, нежели в газовой фазе. Полевые ме­тоды обнаружения там остатков ЛВЖ, к сожалению, весьма архаичны и малоэффективны. Упомянем, однако, основные из них.

Первый метод - метод обнаружения остатков горючих жидкостей с помощью жиро- и спирторастворимых красителей. Жирораство­римые красители (жировой оранжевый "Д", жировой красный "Д" и др.) применялись для выявления на предметах-носителях остатков светлых нефтепродуктов; спирторастворимые красители - для обнару­жения следов спирта, эфира, этиленгликоля. Сегодня, однако, этот, предложенный в 50-е годы и довольно широко когда-то исполь­зуемый, метод представляет разве что исторический интерес. Он мало-селективен, обладает низкой чувствительностью, выявление им ЛВЖ длительно (согласно методике - от 1-2 часов до 1-2 суток), а обнару­женные остатки жидкости после применения красителя невозможно ис­следовать другими методами анализа, т.к. проба испорчена красите­лем. Самое же главное - на пожаре очень редко горючие жидкости ос­таются в виде капель, лужиц, т.е. в количествах, достаточных для об­наружения таким методом.

По последней причине, а также из-за низкой селективности мало­эффективен и второй метод - визуальное обнаружение остатков ЛВЖ нефтяного происхождения по их люминесценции в ультрафиолетовом свете. Заслуживает он упоминания здесь лишь в силу простоты, экспрессности и использования (до сих пор) в некоторых испытательных пожарных лабораториях и экспертных учреждениях. Для обнаружения остатков ЛВЖ на предметах-носителях их освещают с помощью пере­носного ультрафиолетового осветителя с ртутной лампой. Трудность, однако, состоит в том, что многие объекты-носители либо сами люминесцируют и маскируют люминесценцию НП (таким свойством обла­дает древесина), либо вообще гасят люминесценцию (некоторые ткани, резина). В результате пятна светлых нефтепродуктов (таких, как бензин, керосин) на древесине могут быть не обнаружены в ультра­фиолетовых лучах даже в свеженанесенном состоянии. Плохо обнару­живаются НП этим методом и на обугленных поверхностях. Учи­тывая все эти обстоятельства, в рекомендовалось переводить остатки ЛВЖ на материал, который бы сам по себе слабо люминесцировал и не погашал, а также не искажал люминесценцию пятна жидко­сти. В качестве такого материала можно использовать фильтроваль­ную бумагу. Жидкость с твердых предметов-носителей переносят на бумагу, сильно прижав ее к объекту на некоторое время. Затем бумагу со следами жидкости исследуют визуально под УФ-лампой. Цвета лю­минесценции светлых нефтепродуктов и некоторых других, встречаю­щихся в быту, жидкостей приведены в табл. 12.1.

Кроме перечисленных в таблице светлых нефтепродуктов, люминесцируют, причем значительно интенсивнее, тяжелые НП - смазочные масла нефтяного происхождения, различные смолы и ряд других мате­риалов.

После визуального исследования под ультрафиолетовой лампой бумагу с остатками ЛВЖ целесообразно отправить для дальнейшего лабораторного анализа рассмотренными ниже, более эффективными, инструментальными методами.

Таблица 12.1

Цвета люминесценции в УФ-свете пятен некоторых жидкостей на фильтровальной бумаге

Примечание: Г голубой, С - синий, Ф - фиолетовый, Св.-Ж - светло-желтый, Ж - желтый, Р-розовый, М - малиновый.

Осмотр места пожара, отбор и упаковка проб

Успех работы технического специалиста (эксперта) по обнаруже­нию и установлению природы (типа, марки) горючей жидкости опре­деляется не только, а часто и не столько собственно исследованием доставленного в лабораторию образца, но и быстрым, квалифициро­ванным отбором пробы, правильной упаковкой, своевременной дос­тавкой на исследование, а также квалифицированными методами под­готовки пробы - извлечением остатков искомого вещества, концентрированием пробы и т.д. Учитывая это, представляется целесообразным прежде, чем перейти к методам анализа, остановиться на указанных выше стадиях.

Остатки легковоспламеняющихся и горючих жидкостей могут быть обнаружены в зоне очага пожара или в непосредственной близо­сти от него. Характерным внешним признаком выгорания горючей жидкости является образование на полу, прочих конструкциях и пред­метах специфических участков обгорания с резко очерченной конфигу­рацией, сходной по форме с разлитой лужицей (рис. 12.1).

Рис. 12.1. Обугливание пола:

а - след выгорания горючей жидкости;

б - щелевые прогары

При горении жидкостей в углублениях, щелях между половицами образуются более глубокие обгорания на этих участках. Подобные пятна от выгорания ЛВЖ и ГЖ могут обнаруживаться и на мебели, в том числе мягкой.

Пятна и прогары от выгорания ЛВЖ не следует путать со щеле­выми прогарами, которые могут образовываться, например, на стыках досок пола по пути выхода горения из внутренней конструкции пола наружу (рис. 12.1,6). Следует также иметь в виду, что на неокрашенных горизонтальных деревянных поверхностях характерные пятна и под­палины остаются лишь при сгорании керосина, дизельного топлива и более тяжелых НП, а также других относительно высококипящих жид­костей. Бензины и легкие органические растворители (ацетон, гексан, серный эфир и т.п.) сгорают, практически не оставляя следов на древе­сине. Таким образом, отсутствие подпалин еще не исключает факта сгорания ЛВЖ и возможности обнаружения его остатков.

Как известно, закономерности процесса горения таковы, что температура в помещении и, соответственно, термические поражения материалов, зонируются по высоте. У потолка они значительно выше, чем у пола. Поэтому, если обугливание днища шкафа, комода и т.п. предмета оказывается столь же сильным, как и в верхней части или еще сильнее, такое аномальное явление следует рассматривать как явный признак горения жидкости или другого инициатора горения. Объ­ективно подобный аномально высокий температурный режим в зоне горения ЛВЖ (ГЖ) может быть зафиксирован инструментальным ис­следованием обугленных остатков древесины и других конструкцион­ных материалов.

Где искать остатки ЛВЖ и ГЖ? Естественно, в зонах, куда они могли попасть при совершении поджога и где могли сохраниться в оп­ределяемых количествах в течение всего пожара. Эксперименты, про­веденные в ЛФ ВНИИПО в начале 80-х годов, показали, что потерей остатков ЛВЖ (ГЖ) чревато не только (и даже не столько) их выгорание, сколько последующее испарение уцелевших от сгорания ос­татков в ходе развившегося пожара. Было установлено, в частности, что при выгорании светлых нефтепродуктов (бензина, керосина, ди­зельного топлива) на открытой поверхности древесины на последней сохраняются остаточные количества НП, вполне достаточные для их уверенного обнаружения современными инструментальными метода­ми. При этом удается установить факт сгорания буквально капельных количеств нефтепродуктов. На древесине, однако, такой благоприят­ный для экспертизы случай может иметь место лишь при неудавшейся попытке поджога, когда НП выгорел, но не воспламенил окружающих предметов. Если же воспламенение произошло, то последующее интен­сивное тепловое воздействие на древесину (внешний тепловой поток и тепло горения самой древесины) приводит к очень быстрой потере ос­татков ЛВЖ. Так, уже 5-ти минутный нагрев поверхности древесины до температуры 220-240 °С приводит к утере детектируемых количеств относительно легких, хроматографируемых (ГЖХ) компонентов ос­татков бензина. Хроматографируемые компоненты керосина (нор­мальные алканы состава С₁₀-С₂₂) испаряются в данных условиях за 10 минут. При применении более чувствительных методов таких, как флуоресцентная спектроскопия остатки указанных НП обнаруживают­ся при нагреве, соответственно, до 10 и 15 мин. Приведенные данные о сохранности остатков НП на поверхности древесины при на­гревании надо, конечно же, рассматривать как относительные, харак­терные для принятых условий эксперимента и количеств нанесенного на древесину НП (1 мл). Тем не менее ясно, что нагрев объектов-носи­телей остатков ЛВЖ в ходе пожара весьма негативно сказывается на сохранности этих остатков. Поэтому на реальном развившемся пожаре остатки ЛВЖ (ГЖ) следует искать в местах, подвергавшихся мини­мальному тепловому воздействию. Такими местами являются, в частно­сти, полы в зданиях, грунт у основания облитых ЛВЖ и подожженных стен сараев, домов и т.п.

Идеальным местом для сохранения остатков ЛВЖ на пожаре яв­ляются внутренние конструкции деревянных полов (шпунт, поверх­ность чернового пола), а также трещины, пазы и другие углубления в мебели, деревянных конструкциях и т.п. На полу при пожаре, как из­вестно, холоднее всего; кроме того, из-за относительно малой тепло­проводности древесины температура во внутренних конструкциях по­ла, например, под паркетом, сохраняется еще более низкой. Даже в ус­ловиях пламенного горения паркетного пола на поверхности черново­го пола температура длительное время не превышает 100 °С.

Специальными экспериментами с бензином А-76 и фрагментами пола с березовым паркетом было установлено:

- остатки бензина при радиационном нагреве паркетного пола до 120 °С достаточно надежно обнаруживаются в шпунте паркета (на его тыльной стороне) и черновом полу соответствующими инструменталь­ными методами (ТСХ, флуоресцентная спектроскопия), по крайней ме­ре, при длительности нагрева до 1 часа;

- при тлении паркета тяжелые компоненты бензина сохраняются на его тыльной поверхности и черновом полу, по крайней мере, 15-20 минут, а при пламенном его горении - 8-10 минут.

Указанные продолжительности тления и горения являются, по сути дела, длительностью периода, в течение которого фронт обугли­вания доходит до чернового пола, т.е. паркет переугливается на всю глубину. Таким образом, полученные данные позволяют сформулиро­вать следующее правило: в любых условиях пожара на участках внут­ренних конструкций пола, не подвергшихся явному термическому пора­жению, остатки бензина, если они туда попали, сохраняются и могут быть обнаружены, по крайней мере, методами, выявляющими их тяже­лые остатки (см. далее). Эта закономерность, несомненно, может быть распространена и на более тяжелые НП (керосин, дизельное топливо, масла), а также на дощатый пол.

Еще одним потенциальным носителем остатков ЛВЖ являются ткани. Они прекрасно впитывают горючую жидкость, в частности, нефтепродукты и сохраняют остатки их выгорания, несмотря на то, что сами воспламеняются и в значительной мере выгорают. Современ­ные инструментальные методы позволяют обнаруживать остатки от сгорания нанесенного на ватин, мебельный гобелен, шерстяную или хлопчатобумажную ткань полумиллилитра (!) бензина А-76.

Объектом исследования может быть и копоть, скопившаяся на конструкциях вблизи очага пожара. Анализом этой копоти также мо­жет быть установлен факт сгорания в очаге пожара нефтепродукта.

Оптимальным методом поисков зоны, в которой следует отбирать пробы объектов с остатками ЛВЖ, является (при отсутствии газовых детекторов типа АНТ-2 или Колиона) метод органолептический, а наи­более доступным эксперту инструментом, увы, его собственный нос. При вскрытии полов и других относительно закрытых объемов обоня­ние позволяет обнаружить весьма низкие концентрации паров ЛВЖ и определиться с зоной отбора пробы.

К сожалению, на пожаре запах гари часто перебивает запах го­рючей жидкости. Тем не менее совет "принюхиваться" при работе на месте пожара, особенно при работе "по горячим следам" и в ходе ди­намического осмотра, должен быть воспринят экспертами со всей серь­езностью.

Сроки сохранности остатков ЛВЖ (ГЖ) уже после пожара зави­сят от их компонентного состава, температуры кипения и фугитивно-сти (летучести), природы объекта-носителя, окружающей температуры и других факторов. Известно, например, что среднедистиллятные топ­лива сохраняются гораздо лучше более легких бензинов. Так, по дан­ным, следы бензинов на древесине, почве, бумаге при 25-30 °С со­храняются лишь в течение 6 часов. Следы керосина обнаруживаются на нагретых до 100 °С этих же объектах в течение часа, а при 300 °С исче­зают уже через 10 минут. Компоненты керосинов и дизельных топлив на почве и тканях, не подвергшихся нагреву, можно обнаружить даже через 60 суток. Как показывает практика, сроки эти могут быть и гораздо больше. Например, при расследовании пожара в загородном доме в Сестрорецком районе Ленинграда, произошедшем в октябре месяце, образцы древесины с порога дома были изъяты на исследова­ние в апреле следующего года, т.е. через 6 месяцев. Тем не менее в про­бах были найдены прекрасно сохранившиеся остатки осветительного керосина. В данном случае сохранности остатков ГЖ способствовала низкая температура окружающего воздуха.

Остатки бензинов, по нашим данным, сохраняются на поверхно­сти древесины действительно около 6 часов. Но относится это лишь к количествам и компонентам, определяемым методом газожидкостной хроматографии и УФ-спектроскопии. Тяжелые остатки, обнаруживае­мые методами тонкослойной хроматографии и флуоресцентной спек­троскопии, сохраняются более длительно - до 3-4 суток. Но да­же и такие сроки нельзя считать настолько большими, чтобы без риска утраты информации медлить с отбором проб на месте пожара. Делать это надо буквально "по горячим следам".

Способы отбора проб, глубина отбора различны для отдельных видов объектов-носителей и должны быть рассмотрены отдельно.