氣相色譜/質(zhì)譜技術(shù)在火因鑒定中的應(yīng)用

陳景文 倪章文 福建省消防總隊福州支隊 福建 福州 350005

氣相色譜/質(zhì)譜技術(shù)在火因鑒定中的應(yīng)用

陳景文 倪章文 福建省消防總隊福州支隊 福建 福州 350005

火災(zāi)調(diào)查中，可以通過對殘留物的分析來查明火災(zāi)發(fā)生的原因，而氣相色譜/質(zhì)譜技術(shù)（GC/MS）是火災(zāi)物證分析鑒別技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一。本文簡單介紹氣相色譜/質(zhì)譜技術(shù)的基本原理，并列舉了幾個應(yīng)用這種技術(shù)的例子。其他技術(shù)（如微萃取技術(shù)，熱裂解技術(shù)）與氣相色譜/質(zhì)譜技術(shù)的結(jié)合使得其應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛。雖然GC/MS分析技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中正確性很高，但是為了科學(xué)全面的鑒別火災(zāi)原因，還需要利用別的分析方法進(jìn)行驗(yàn)證。

火災(zāi)調(diào)查；火因鑒定；氣相色譜/質(zhì)譜技術(shù)

引言

在各種災(zāi)害中，火災(zāi)是最經(jīng)常、最普遍地威脅公眾安全和社會發(fā)展的主要災(zāi)害之一。尤其是近幾年來，重特大火災(zāi)頻頻發(fā)生，不僅造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，還影響了社會的穩(wěn)定，火災(zāi)原因已成為社會關(guān)注的焦點(diǎn)。火災(zāi)物證的分析鑒定是對火場殘痕物成分定性的檢測方法，是多種學(xué)科的匯合，也是法庭科學(xué)中的一個重要組成部分。在火災(zāi)原因調(diào)查中，通過對火災(zāi)現(xiàn)場燃燒殘留物的分析，確定助燃劑和載體的種類，就能為公安消防機(jī)關(guān)認(rèn)定火災(zāi)原因、火災(zāi)性質(zhì)和處理火災(zāi)案件提供證據(jù)。不少先進(jìn)的分析技術(shù)已應(yīng)用于火災(zāi)物證的分析鑒定領(lǐng)域[1-6]，其中氣相色譜/質(zhì)譜技術(shù)就是很重要的一種。近年來，氣相色譜/質(zhì)譜技術(shù)以其所需樣品量少及高鑒別能力等優(yōu)點(diǎn)在火災(zāi)調(diào)查識別研究中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

1 氣相色譜/質(zhì)譜技術(shù)

1.1 氣相色譜/質(zhì)譜技術(shù)的原理

色譜法（Chromatography）是一種分離分析技術(shù)，使原本很難測試的混合物得以很快的分離、檢測。氣相色譜法（Gas Chromatography，GC）是以氣體為載體將樣品帶入色譜儀進(jìn)行分析的色譜法。色譜法利用不同物質(zhì)在不同相態(tài)的選擇性分配，以固定相對流動相中的混合物進(jìn)行洗脫，混合物中不同的物質(zhì)會以不同的速度沿固定相移動，最終達(dá)到分離的效果。色譜過程的本質(zhì)是待分離物質(zhì)分子在固定相和流動相之間分配平衡的過程，不同的物質(zhì)在兩相之間的分配會不同，這使其隨流動相運(yùn)動速度各不相同，隨著流動相的運(yùn)動，混合物中的不同組分在固定相上相互分離。

質(zhì)譜法(Mass Spectrometry, MS)是一種很好的定性分析手段，它是一種根據(jù)高能電子流轟擊下產(chǎn)生的碎片離子（帶電荷的原子、分子或分子碎片）在電場和磁場中運(yùn)動，由于質(zhì)荷比不同分離后進(jìn)行檢測的方法。測出這些離子的準(zhǔn)確質(zhì)量，就可以確定離子的化合物組成。這是由于核素的準(zhǔn)確質(zhì)量是一個多位小數(shù)，決不會有兩個核素的質(zhì)量是一樣的，而且絕不會有一種核素的質(zhì)量恰好是另一核素質(zhì)量的整數(shù)倍。質(zhì)譜法的基本原理是有機(jī)物在離子源中發(fā)生電離作用，生成不同荷質(zhì)比的帶正電荷的離子，正電荷離子經(jīng)過電場的加速作用后形成離子束，再進(jìn)入質(zhì)量分析器，在分析器中電場和磁場使離子束發(fā)生色散、聚焦，獲得質(zhì)譜圖，從而確定不同離子的質(zhì)量。通過解析，便可以獲得有機(jī)化合物的分子式，提供其一級結(jié)構(gòu)的信息。

表1 火災(zāi)現(xiàn)場水樣分析結(jié)果

氣相色譜質(zhì)譜技術(shù)（GC/MS）是一種高效的分析技術(shù)，該技術(shù)利用氣相色譜的分離能力讓混合物中的組分分離，并用質(zhì)譜鑒定分離出來的組分(定性分析)以及其精確的量(定量分析)來確定有機(jī)化合物的分子式。氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀綜合了色譜法的高效分離能力和質(zhì)譜法的高靈敏度、能對有機(jī)物進(jìn)行定性分析的長處，可以在較短的時間內(nèi)對多組分混合物進(jìn)行定性分析。正是由于這種分析方法有著如此顯著的優(yōu)越性，所以其作為火災(zāi)現(xiàn)場助燃劑的分析研究的手段已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。氣相和質(zhì)譜控制、數(shù)據(jù)的記錄、分析都是由電腦完成的。氣質(zhì)聯(lián)用具有非常高的靈敏度，其靈敏度可以達(dá)到10～l5克，并且其分析范圍非常廣泛，如農(nóng)藥、藥物、興奮劑等方面的分析。

1.2 氣相色譜/質(zhì)譜技術(shù)在火災(zāi)調(diào)查中的應(yīng)用

表1為對一火災(zāi)現(xiàn)場水樣進(jìn)行氣相色譜/質(zhì)譜分析得到的結(jié)果，從表中可以看出從火場取回的水樣品中檢測出了二甲苯、苯乙烯等化學(xué)試劑。再通過對現(xiàn)場勘查發(fā)現(xiàn)，火災(zāi)現(xiàn)場有油漆桶等粉刷用品，表明火災(zāi)很可能使是由于工人操作不當(dāng)或吸煙等人為因素導(dǎo)致油漆稀料著火而引起了火災(zāi)。

2006年4月8日3時許，福建漳州龍海市顏厝鎮(zhèn)路邊村一民宅發(fā)生火災(zāi)，當(dāng)場燒死8人，傷一人，屬于重特大火災(zāi)[7]。專家進(jìn)入現(xiàn)場后，通過現(xiàn)場勘查，在排除其他火災(zāi)性質(zhì)的基礎(chǔ)上，懷疑此次火災(zāi)是人為放火所致。對桌面殘留物、起火點(diǎn)處水泥地面、起火部位塑料熔融物以及現(xiàn)場墻壁的殘留的木龍骨等進(jìn)行前處理，將樣品制備成可以進(jìn)行GC/MS分析的樣品。通過氣相色譜/質(zhì)譜分析，得到樣品的譜圖。對比譜圖，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場的樣品與標(biāo)準(zhǔn)汽油樣品在特征峰上非常的一致，通過對目標(biāo)化合物的檢索分別在樣品中找出這些目標(biāo)化合物的存在，其成分主要包括二甲苯、三甲苯、炭四苯等，各峰的比例與標(biāo)準(zhǔn)汽油樣品非常一致，因此可以判定以上幾個火災(zāi)樣品中含有汽油成分。

此外，美國Akron大學(xué)B. Tan 等學(xué)者應(yīng)用氣相色譜GC、氣相色譜/質(zhì)譜儀GC/MS 探測火災(zāi)現(xiàn)場中基于石油產(chǎn)品的助燃劑，同時利用多變量識別技術(shù)判斷是否為人為縱火［3］。法國P. Touron 等學(xué)者使用毛細(xì)管氣相色譜GC、氣相色譜/質(zhì)譜儀GC/MS等技術(shù)，探測現(xiàn)場可能存在的C1～C40碳?xì)浠衔?，通過設(shè)計一個分析策略，以使對火災(zāi)痕跡物質(zhì)的分析實(shí)現(xiàn)半自動化［8］。

2 氣相色譜/質(zhì)譜技術(shù)的與其他技術(shù)的結(jié)合

固相微萃?。⊿olid Phase Microextraction，簡稱SPME）技術(shù)是一種重要的樣品處理技術(shù)，在司法化學(xué)鑒定領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛，可用于可燃性液體殘留物、殘留爆炸物、生物樣品中毒、藥物等分析。SPME方法包括吸附和解吸兩步。吸附過程中待測物在石英纖維萃取頭外涂漬的固定相液膜中平衡分布，遵循相似相溶原理。這一步主要是物理吸附過程，可快速達(dá)到平衡。解吸過程隨SPME后續(xù)分離手段的不同而不同，對于氣相色譜，萃取纖維插入進(jìn)樣口后進(jìn)行熱解吸。采用固相微萃取技術(shù)（SPME）對火災(zāi)現(xiàn)場的殘留物進(jìn)行預(yù)處理，從待測樣品中萃取相關(guān)分析物，再結(jié)合GC/MS優(yōu)越的分析定性能力，從而對火災(zāi)原因進(jìn)行準(zhǔn)確的識別鑒定。

對于助燃劑燃燒煙塵的檢測，目前國內(nèi)外常用的定性檢測方法有：紫外光譜法、裂解氣相色譜技術(shù)(PGC) 、氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(GC/MS)等。裂解氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(PY-GC/MS)是熱裂解技術(shù)與氣相色譜/質(zhì)譜技術(shù)的結(jié)合。由于其靈敏度高、分析速度快，可用于聚合物、高分子、煙塵的分解鑒定[9]，并廣泛應(yīng)用在司法鑒定，環(huán)境化學(xué)，天然產(chǎn)物，生命科學(xué)和醫(yī)藥學(xué)等領(lǐng)域。

3 結(jié)束語

因?yàn)榛馂?zāi)的燃燒過程是非常復(fù)雜的，并且不同的燃燒行為會產(chǎn)生表面相似的后果，所以僅僅用GC/MS技術(shù)檢測殘留物來判斷火災(zāi)原因是不全面，也是不科學(xué)的，還要運(yùn)用其他分析手段進(jìn)行分析鑒定，對得到結(jié)果進(jìn)行比較，才能對火災(zāi)原因進(jìn)行正確的鑒定。比如在利用氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用法對某一火災(zāi)現(xiàn)場的固體樣品進(jìn)行分析時，對比質(zhì)譜圖發(fā)現(xiàn)樣品中殘留有大量的聚氨酯保溫材料，這些材料與起火以及人員傷亡有很大關(guān)系。但是為了保證結(jié)果的準(zhǔn)確性，必須用另外一種分析方法進(jìn)行驗(yàn)證。為此，利用紅外吸收進(jìn)行了驗(yàn)證。經(jīng)檢索為聚氨基甲酸酯類化合物，這樣可證明這一固體樣品確實(shí)為聚氨酯類化合物。所以在分析火災(zāi)原因時，我們還應(yīng)注意多利用幾種分析手段相互驗(yàn)證、相互補(bǔ)充，才能得出可靠的結(jié)果。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2011.20.010

陳景文（1979年2月~ ） 男 籍貫：福建.閩侯 學(xué)士學(xué)位 福建省福州市消防支隊,11級助理工程師，學(xué)術(shù)方向：火因鑒定。

倪章文（1977年10月~ ）男 籍貫：福建.閩清 學(xué)士學(xué)位 福建省福州市消防支隊,10級助理工程師，學(xué)術(shù)方向：火因鑒定。