汽油燃烧残留物紫外吸收特征研究

兰恩德

（中国人民武装警察部队学院研究生四队，河北　廊坊）

摘要：放火火灾中汽油经常被当作助燃剂，探究火场中汽油燃烧残留物的检测方法，是物证鉴定研究的一个重要课题。本文选取五种常见载体并分别设置空气冷却组和水冷却组制备了97#汽油的燃烧残留物，选取环己烷作为萃取剂并利用紫外光谱法对汽油燃烧残留物紫外吸收特征进行了实验研究。实验结果表明，不同的载体对汽油燃烧残留物的紫外特性影响程度不同，其中橡胶的影响最大，棉布次之，木板、地毯和PVC管较小；水冷却对紫外光谱分析的影响较小。

关键词：汽油；燃烧残留物；物证鉴定；紫外光谱法

1　引言

从近几年的放火案件看，汽油作为放火助燃剂的使用率最高。从这个情况看，针对火场的易燃液体的探测方法的研究对实际火灾调查工作很重要。而在最短的时间里查明火场有没有易燃液体及其具体的种类，这就要求采取快捷而可靠的检测手段，同时还要求有完善的鉴定方法和标准。

在各类仪器分析方法中，紫外光谱法的优点是抗干扰性好，燃烧分解产物干扰小，并且分析过程快捷准确；但是缺点是对汽油、柴油、煤油中的碳分布不能确定[1]。紫外光谱法已经有了相关标准，其实验得出了汽油燃烧残留物样品的紫外吸收特征波长为实际分析提供了参考[2]。谢荔珍等分别选取在水泥块、地面砖为载体制备汽油燃烧样，并进行紫外光谱分析研究[3]。郑执等从火场干扰物出发，选取多种载体进行制备不同种类汽油的燃烧烟尘样，并运用紫外光谱法进行探究[4]。刘峰从提取物的汽油残留的纯度出发，先对样品进行处理再对样品进行紫外光谱分析[5]。刘婷琳等以火场样品的萃取方法为落脚点对样品提取进行了探究，从多个因素探究了微波法提取效果[6]。基于冷却方式和燃烧载体方面对汽油燃烧残留物的紫外吸收特征研究尚不深入，本文制备了不同载体以及空气和水两种冷却方式下的汽油燃烧残留物样品并进行紫外光谱分析，研究了载体和冷却方式等因素对紫外光谱分析的影响。

2　实验内容

2.1　实验仪器、材料及试剂

2.1.1　实验仪器

紫外-可见分光光度计（安捷伦-8453型），UV-Visible ChemStation软件。

2.1.2　实验材料及试剂

木板、地毯、橡胶和棉布（10cm×10cm规格），PVC管（f16mm×10cm轻型规格），环己烷（分析纯），97#汽油。

2.2　实验样品制备与提取

2.2.1　汽油原样燃烧残留物

量取10mL汽油置于坩埚中点燃，当燃烧不再猛烈时，迅速窒息扑灭。迅速用脱脂棉将坩埚壁烟尘擦去，然后将残留物倒入试管中，加入20mL环己烷后密封静置以充分浸泡。浸泡后的溶液经过过滤和浓缩，即制成实验样品。

2.2.2　汽油在不同载体上的燃烧残留物

将木板置于不锈钢容器中，量取10mL汽油倒在木板表面，待基本渗透后迅速置于制样燃烧炉中，用点火器点燃，当燃烧不再猛烈时，迅速窒息扑灭。用小刀刮取木板边缘处炭化层以及中心呈现木材纹理的部位，置于烧杯中加入20mL环己烷密封静置。再分别更换载体按照此方法制备样品，每个载体均制备三个样品。水冷却组样品制备即为采用喷水扑灭。提取方法同空气冷却组，依次制备五种载体水冷却组汽油燃烧残留物样品，每种载体三个样品。

2.3　紫外光谱扫描分析

设置扫描波段200～400nm，扫描时间1.5s，狭缝宽度1nm。设置完毕后将紫外分光光度计预热半小时，选取样品对应溶剂作为空白溶液，按照设定参数进行扫描，以调节工作零点，即吸光度A=0，透光率T=100%，从而降低所使用萃取剂和比色池对入射光的反射和吸收所产生的误差。

将比色池用溶剂冲洗数次，并用镜头纸擦干透明侧残余溶剂，每次分析前均有比色池冲洗操作。为了控制适当的吸光度范围，实验过程中通过调节溶剂量适当控制样品的浓度。分别将制备的样品装入比色池，依次扫描分析，每种载体的三个样品所得紫外吸收光谱图吸收峰波长的偏差均在±0.5%以内，选取出峰明显，峰形平滑的谱图进行记录。

2.4　重复性实验

光谱分析有一定的误差，所以要进行重复性实验。重复性实验是指保持仪器在同样的实验条件下，在一个较短的时间里，对同一检测样进行连续多次分析测试以降低仪器的随机误差。本实验采用相同的测试条件，短时间内对同一检测样品连续进行三次紫外扫描，发现得出的紫外吸收光谱图基本一致，即特征峰数目一样多，且位置相同，误差较小，说明实验仪器的重复性良好，可以保证实验数据的准确性。

3　结果和分析

3.1　载体种类对汽油燃烧残留物紫外吸收特征的影响

实验制备的97#汽油原样及其燃烧残留物样品，经紫外扫描后分析其紫外光谱图，得出汽油原样及其燃烧残留物主要吸收谱带，如表1所示。

从表1可以看出，汽油原样及其燃烧残留物谱图具有与汽油原样相同波长为341nm的吸收峰，这表明汽油原样在燃烧后仍存在与汽油原样相同的烃类。同时在5nm波长误差允许范围内，汽油原样及其燃烧残留物均含有280nm的吸收峰。汽油原样燃烧残留物吸收峰峰高较高则可能因为燃烧生成较多该吸收组分，使样品的吸光度增大。汽油原样燃烧残留物的吸收峰增多，说明燃烧生成了新的组分。以上分析说明汽油燃烧具有特征紫外吸收峰280nm和341nm，可以作为标准进行对比。

分别以木板、棉布、地毯、橡胶和PVC管为载体，制备空气冷却组汽油燃烧残留物样品，得到紫外吸收光谱图，将五种载体的样品谱图结果与汽油原样及其燃烧残留物的谱图结果进行对比，从峰形、峰数和峰的位置分析，以找出其紫外吸收特征。

从表2可以看出，木板作为载体时，吸收峰数量有所减少，且特征峰有一定的位移，但275nm接近于汽油原样燃烧残留物特征峰的280nm，表明样品中可能含有汽油成分。采用地毯为载体时，空气冷却组样品的谱图吸收峰波长为255nm，远离汽油原样燃烧残留物的280nm的吸收峰。谱图在300nm后的吸收峰极弱，可能是因为汽油受载体影响较大，使得特征吸收组分含量减少，因此不能判定样品中是否含有汽油成分。棉布作为载体的空气冷却组样品出现了与汽油原样燃烧残留物相同的波长均为341nm的吸收峰；PVC管为载体的空气冷却组样品吸收谱带为337～339nm，也出现了与汽油原样燃烧残留物相似的吸收谱带，均表明样品中可能含有汽油成分。

而橡胶为载体时，空气冷却组样品谱图没有明显的吸收峰，在200～240nm之间波谱震荡剧烈，吸光度较低；240～400nm之间的波谱轻微震荡但较尖锐，吸光度较高；400nm以后波谱为一条下降的弧线，仍没有吸收峰，吸光度也迅速降低。从载体来源看，所采用的橡胶取自于一般的轮胎，其生产过程中带入一些极性无机物，这使得以橡胶为载体制备的样品有了一定的极性，影响了谱图的精细结构，干扰了仪器的分析；另一方面，从载体主要成分看，天然橡胶是一种以聚异戊二烯为主要成分的天然高分子化合物。以上分析表明高分子化合物及其燃烧残留物可能干扰了样品的紫外光谱分析。

3.2　冷却方式对汽油燃烧残留物紫外吸收特征的影响

将同一种载体的水冷却组和空气冷却组紫外光谱图进行对比，研究冷却方式对汽油燃烧残留物紫外吸收特征的影响，见图1～图5。

如图1所示，分析发现水冷却后样品吸收峰形状相似，320nm以后出现了新的弱吸收带，表明水冷却使汽油燃烧更不充分，产生了不完全燃烧物质，但主要吸收峰不变，可以说明主要吸收组分相同，表明水冷却对样品紫外吸收影响较小。

如图2所示，观察发现样品在两种条件下谱线形状基本相同，说明水冷却对吸收组分种类并无影响。在空气冷却条件下出峰不明显，吸收强度低；而在设置水冷却条件后，则有明显的吸收峰，表明水冷却后燃烧不能继续，吸收组分得以保留。

如图3所示，分析发现水冷却组样品吸收峰较空气冷却组的高，表明该吸收组分含量高。与棉布相同，水冷却后也出现了新的吸收峰，说明有新的吸收组分，但总体峰形相似，表明水冷却不影响其主要吸收组分。

如图4所示，分析发现两种条件下谱图形状相似，空气冷却组吸收强度较水冷却组低，且水冷却组样品出峰明显，这说明水冷却使汽油燃烧终止，保留了更多吸收组分。

分析图5橡胶为载体水冷却与空气冷却汽油燃烧残留物紫外吸收光谱图，发现水冷却组和空气冷却组均无明显吸收峰，表明水冷却后橡胶自身对紫外光谱分析的影响仍存在。

4　结论

（1）将五种不同载体的谱图结果与汽油原样及其燃烧残留物的紫外吸收光谱图进行比较，发现木板、地毯和PVC管为载体时均出现了相同的吸收峰，表明这三种载体对检测汽油残留物影响较小；使用棉布为载体时，水冷却组样品300nm以后的吸收峰强度极弱，并且出现了低波长的吸收谱带，表明棉布对汽油残留物检测的影响较大；橡胶为载体时不论有空气冷却均没有明显吸收峰，表明橡胶完全干扰了汽油残留物的检测，影响最大。

（2）将五种载体的水冷却组与空气冷却组谱图结果比较，发现水冷却后除了地毯为载体的样品均有新的吸收带出现，表明水冷却使汽油燃烧更不完全，产生更多不饱和有机物，但主要吸收带基本吻合，水冷却对汽油残留物检测的影响较小。

参考文献

[1] 张方敏，潘旭海. 易燃液体放火案件物证分析技术的研究进展[J]. 消防科学与技术，2010，29（2）：169-173.

[2] GB/T 18294. 1—2000[S].

[3] 谢荔珍，王文剑. 水泥块和地面砖检材中汽油燃烧残留物的紫外光谱分析[J]. 科技资讯，2012，30（2）：58-61.

[4] 郑执，刘峰，袁春，等. 紫外光谱法分析火场残留物汽油成分[J]. 武警学院学报，2005，21（3）：28-29.

[5] 刘峰. 紫外光谱法在火场残留物汽油成分分析中的应用[J]. 武警学院学报，2012，28（8）：87-88.

[6] 刘婷琳，马名扬，毕鸿亮，等. 微波萃取—火场燃烧残留物紫外分光光度分析[J]. 光谱实验室，2007，24（3）：371.