酒精在两种地面材料燃烧痕迹特征规律的研究

王　俊1　金　静2

（1.中国人民武装警察部队学院研究生部二队，河北　廊坊；2.中国人民武装警察部队学院消防工程系，河北　廊坊）

摘要：酒精作为放火案件常用的易燃液体，因其自身的流动性和挥发性，可在地面留下特有的燃烧痕迹。因此，总结酒精在地面材料上的各种燃烧痕迹有助于在火灾调查现场勘验过程中准确提取痕迹物证并认定火灾原因。本实验模拟火灾现场条件，选用两种广泛应用的地面材料：丙纶地毯、PVC地板革，通过研究有无酒精、灭火方式等共12种方案对燃烧痕迹的影响，分析痕迹特征，以期能对酒精放火案件的现场勘验提供一定的指导。结果表明：加载酒精的地面材料燃烧形成的燃烧痕迹明显异于不加载酒精的；灭火方式也会对燃烧痕迹的炭化程度，燃烧图痕，残余形状产生影响。

关键词：放火案件；酒精；燃烧痕迹；火灾调查

1　引言

近年来，放火案件数居高不下，给人民群众的生命财产安全带来了极大的危害[1]。根据我国消防年鉴的统计，2007年放火案件有5961起，占了全年总火灾数的4.2%。2009年放火案件3618起，占了全年总火灾数的2.6%。2013年放火案件3052起，占了总全年总火灾数的2.0%[2]。从这些数据可以看出，虽然放火案件有所减少，但形势依然十分严峻。同时，放火案件的调查是一项技术要求相对较高、难度相对较大的工作。其目的是认定火灾原因，确定调查方向，这对公安机关及时立案，抓捕犯罪嫌疑人有着积极的意义[3]。

值得注意的是，当前放火案中所使用的助燃剂不再局限于汽油、煤油、柴油等有痕迹助燃剂，也出现了以乙醇为代表的无痕迹助燃剂[4]。乙醇挥发性强，其蒸气能与空气形成爆炸性混合物。同时，乙醇又是一种很好的溶剂，既能与水以任意比例互溶，又混溶于醚、氯仿、甘油等多数有机溶剂。这些特性使得酒精燃烧后，不易留下明显的燃烧痕迹。国内外学者对易燃液体放火案件的关注集中在有痕迹助燃剂上，对以酒精为代表的无痕迹助燃剂的研究则相对较少[5～7]。因此，研究酒精在材料表面的燃烧痕迹特征对于放火案件的侦破具有指导意义。本文选用丙纶及PVC两种常用的地面材料，通过模拟火灾现场条件，对酒精在地面材料上燃烧痕迹的特征和规律进行了总结。

2　实验方法

分别从样品制备及痕迹制备两个方面进行阐述，从而规范实验过程，确保结果可靠。

2.1　地面材料实验样品的制备

丙纶地毯及PVC是当今世界上非常流行的地面装饰材料，具有质轻、耐磨、价廉、美观等优点，被广泛应用于室内家庭、医院、学校、办公楼、工厂、公共场所、超市、商业、体育场馆等场所。按材料类别划分，它们分别属于织物类与塑胶类材料。为了排除样品尺寸对燃烧痕迹的影响，将每种地面材料裁剪成固定尺寸，如表1所示。

2.2　地面材料燃烧痕迹的制备

综合考虑酒精用量与灭火方式的双重影响，设计12种不同的燃烧方案，如表2所示。

为排除射水时机的影响，每种方案均在样品引燃后60s开始射水灭火。

3　痕迹特征规律分析

对于地面材料的燃烧痕迹，按照先固定再提取的原则，利用照相的方式对其原始状态进行详细的记录，准确地反映痕迹物证本身的特征，确保图像清晰逼真。分析对比地面材料燃烧前后的大小、形状、颜色、炭化程度、稳定程度等特征。

3.1　丙纶地毯燃烧痕迹的特征规律

丙纶地毯加载100mL酒精的燃烧痕迹如图1所示。

点燃丙纶地毯，火焰从酒精边缘向中心蔓延。受火势蔓延方向的影响，呈现不同的痕迹特征。液体燃烧轮廓的边缘，留下一圈白色的痕迹，白色痕迹分成若干小块，互相连接在一起，稳定性差，易被破坏。丙纶地毯在环状火焰的炙烤下，向内部蜷缩，熔融在一起，手感稍硬，燃烧产生的炭黑与烟尘附着在表面，如图1（a）所示。燃烧区与未燃烧区有明显的界限。在烧洞内部的下方，留有一条半圆形的烧焦地毯，其与地面紧紧地粘在一起，由此可以推测出酒精池的半径。由于丙纶地毯的导热系数较小，所以并没有造成大面积的燃烧。

由于酒精的流淌，导致外围酒精含量相对较少，挥发速度大，燃烧速度更快，因此酒精池边缘轮廓较宽，有2厘米。由于射水的影响，酒精未充分引燃地毯，所以燃烧轮廓炭化程度低，表面微微蜷缩呈球状，手感硬。同时水的渗入，使燃烧轮廓发白发亮如图1（b）所示。水力的冲击作用，使炭化物变得十分细碎，而且数量少。同时，水流把炭化物由燃烧中心冲向地毯的左下角，形成泼洒痕迹。因为酒精的燃烧轮廓相对较宽，可以作为提取物证的关键部位。

丙纶地毯加载200mL酒精的燃烧痕迹如图2所示。

当酒精用量增至200mL后，燃烧速度明显加快。自然熄灭后的燃烧痕迹也在以下三个方面出现了新的变化。一是烧损程度明显更重。中间部位的地毯熔融变形，边缘部位的地毯出现很多细碎而黑亮的炭化物。未燃烧的面积只有6%左右。相比较而言，加载100mL酒精燃烧后的地毯，炭化物很少，未燃烧面积高达80%左右。二是晕状痕迹更加明显。晕状痕迹的直径由2厘米增大到6厘米。晕状痕迹是由于酒精蒸气不断挥发燃烧产生的，地毯自身并不参与燃烧，因此痕迹的内部直接裸露出地面，并不会出现地毯的炭化物。晕状痕迹外部的地毯参与燃烧，因此在地面留下地毯的点状炭化物。三是白色的灰化痕迹更加明显。白色的灰化物存在于每一炭化物的周围，黑白相间，形成强烈的对比，见图2（a）所示。

丙纶地毯燃烧痕迹的稳定性较强，如图2（b）所示。丙纶地毯燃烧后，加载酒精的部位熔融变形，与地面紧紧地粘连在一起。本实验中，消防射水并不能够改变其原有的位置。但是，未燃烧的地毯和细小的炭化物会在水力的作用下，从地面脱落，随着射水方向的变化其相对位置也会发生变化。

报纸引燃丙纶地毯的痕迹如图3所示。

丙纶地毯被报纸引燃后，报纸堆放的部位，烧成连续的坑洞，如图3（a）所示。因为中间部位堆放的报纸较多，火焰先将报纸周围的区域引燃，而中间部位的地毯只是受到热辐射的影响，未能燃烧，因此表面熔融，未形成烧洞。而且熔融区到未燃烧区过度均匀。

报纸燃起的火焰将地毯烧穿，由于灭火用水在一瞬间熄灭了火焰，地毯燃烧不充分，因此烧洞的数量小而多，见图3（b）。与自然熄灭相比，熔融区域表面布满密密麻麻的炭黑颗粒。水的冲击作用，将火焰冲向地毯的左上角，因此左上角的炭化物多于其他部位，且连续性强。沿着泼洒方向，炭化物逐渐减少。此外，水渍使炭化物更加黑亮，颗粒感更强。

酒精及灭火方式对丙纶地毯燃烧痕迹的影响见表3所示。

3.2　PVC地板革燃烧痕迹的特征规律

PVC地板革加载100mL酒精的燃烧痕迹如图4所示。

酒精泼洒到PVC表面后，迅速流淌。此时，点燃酒精，迅速燃烧，发出蓝色火焰。因为PVC不易燃烧的特性，没有造成大面积燃烧，只留下黑色点状的炭化痕迹。很快，酒精挥发完，燃烧停止。浸有酒精的边缘烧出细线状的烧痕，呈黄褐色，用手擦拭，痕迹不易褪去。与此同时，受火焰热辐射的影响，地板革起皱变形，见图4（a）所示。

PVC质地细密、吸水性差，因此挥发速度相对于地毯等材料更快。当泼洒水流灭火时，水流改变了酒精的位置，因此细线状黄褐色的燃烧痕迹出现缺口，如图4（b）所示。与自然熄灭相比，水渍的介入，使痕迹的颜色变浅，对痕迹的稳定性影响不大。浸有酒精的PVC的燃烧痕迹，既没有炭化物，又没有熔融物。发生火灾时，PVC材料将会发生热解和燃烧现象，释放大量有毒气体，因此在提取时，可以用脱脂棉擦取现场的烟尘来验证酒精的存在。

PVC地板革加载200mL酒精的燃烧痕迹如图5所示。

将200mL酒精倾倒在PVC地板革上并点燃，酒精猛烈燃烧。酒精聚集的中心部位，烧损较轻，炭化痕迹呈细线状，与加载100mL酒精的炭化痕迹相比，线形更粗，数量更多。地板革边缘的炭化痕迹呈薄片状，硬而脆。因为中间区域的地面不平，酒精蒸气燃烧完之后，引起地板革自身的燃烧，所以烧损严重，表面粗糙发黄，如图5（a）所示。酒精量的影响主要体现在褶皱程度上，酒精的越大，褶皱越多越密。褶皱纹理的汇集处即为酒精池的中心。

射水对炭化轻微的中心区域影响不大，即轻微的炭化痕迹不会受到水渍的破坏。但是，在水流的冲击作用下，片状的炭化痕迹从地板革上分离，变得更加细碎，见图5（b）。

报纸引燃PVC地板革的痕迹如图6所示。

从整体来看，形成一个环状的炭化区域，而边缘区域则褶皱明显。中间区域，地板革表面烧焦，微黄，如图6（a）所示。这是因为，叠放在中间部位的报纸，空隙小，没有足够的空气支持燃烧，热量只能缓慢地传递到地板革表面，而不能够引燃地板革，因此微微烧焦。在燃烧初始阶段，地板革表面受热，颜色发黄，原本光滑的表面变得粗糙。随着热量的不断积累，地板革开始参与燃烧，当温度达到地板革燃点时，地板革开始炭化。最终形成大小不一的炭化裂块。裂块又轻又薄，发脆，用手触碰，易碎。

报纸引燃地板革后，地板革变形起皱，并形成炭化碎片。水流的突然介入，使炭化碎片脱离地板革，从而烧洞变大，露出地面，如图6（b）所示。残留在地板革上的炭化碎片，变得黑亮，硬度加强。PVC地板革具有不燃性，即使燃烧后破坏严重，炭化物依然不会与地面粘连。

酒精及灭火方式对PVC地板革燃烧痕迹的影响见表4所示。

4　结论

（1）酒精燃烧后，都会在材料表面留下液体燃烧轮廓。丙纶地毯的燃烧轮廓以灰化的形式存在，PVC卷材的燃烧轮廓则存在于材料表面，类似于细线状的印痕。

（2）材料自身的性质，对燃烧痕迹有很大的影响。酒精在易燃材料上燃烧时，由于材料的热稳定性较差，燃烧后往往能形成烧坑或烧洞的痕迹，炭化物较多；对于PVC地板革，因为其表面光滑，组织细密，酒精在其表面不断流淌，燃烧后，会留下清晰的轮廓，而材料本身基本不会燃烧，燃烧范围相对较小。

（3）灭火用水对燃烧痕迹具有非常大的破坏作用。PVC的吸附性差，射水后，燃烧痕迹变得不再明显；丙纶吸附性强，灭火射水将燃烧痕迹冲击得面目全非。但是，即便如此，受材料自身性质的影响，燃烧产物的硬度、黏度、颜色以及形状等，依然存在差别。

（4）在实际的火场当中，对于丙纶地毯等易燃材料，因为其炭化产物往往与地面粘连在一起，可以在粘有炭化物的地面直接提取残留物样品；对于PVC地板革，因为其炭化痕迹不明显，通常只在材料表面留下一圈燃烧轮廓，但是燃烧轮廓容易被擦除，因此可以用脱脂棉擦下材料上的烟尘进行提取；此外，如果找不到痕迹物证，可以用蒸馏水作吸收液，采集火场空气中的残留乙醇。

参考文献

[1] 张辉. 火灾刑事案件侦查[M]. 北京：中国人民公安大学出版社，2014：157-158.

[2] 公安部消防局. 中国消防年鉴（2014）[M]. 昆明：云南人民出版社，2011：403.

[3] 樊启明. 放火类火灾原因调查研究[J]. 山西师大学报（社会科学版），2012，39：187-188.

[4] 梁国福，王广慧，鲁志宝，等. 汽油在材料表面燃烧痕迹特征规律的研究[J]. 消防科学与技术，2010，29（10）：876-882.

[5] 胡晔. 火场残留无痕迹燃烧物的物证分析（Ⅰ）[J]. 理化检验（化学分册），2005，41（6）：401.

[6] 鲁志宝，梁国福，杨淳旭. 易燃液体燃烧烟气在空间不同位置的沉积规律[J]. 消防科学与技术，2011，30（9）：860-862.

[7] 李杨. 火灾现场保护方法研究[J]. 武警学院学报，2011，27（8）：86-87.