塑料对汽油燃烧残留物鉴定的干扰研究

发布时间：2020-11-01 18:35

　　 纵火案给人们的生命和财产安全带来了巨大威胁,严重影响经济发展和社会和谐稳定。在火场高温破坏下,大部分物证失去了证据价值,现场所采集到的易燃液体残留物往往会成为确定案件性质、证实犯罪事实的重要物证。然而,一些常见火场基质会释放出易燃液体燃烧残留物鉴定的目标特征组分,干扰检测数据的分析和解读,影响结果研判。本论文选取纵火现场最常见的易燃液体——汽油和对其存在严重干扰的基质——塑料作为研究对象,开展了一系列火场模拟实验,通过对汽油燃烧残留物组分变化规律研究,结合已有的ASTM E1618-14与GBT 16840.5-12易燃液体残留物鉴定标准,建立了更加完善的汽油燃烧残留物鉴定方法。综合分析了13种常见塑料的燃烧产物,对其中的燃烧标志物和鉴定干扰组分进行归纳总结。根据塑料燃烧产物,对其反应机理进行推导,在此基础上,对倾向于产生汽油目标特征组分的塑料化学结构特点进行归纳总结,并建立了塑料干扰组分推测方法。探索了不同条件下塑料干扰组分的变化规律,为参考样本中干扰组分的提取提供科学依据。最后,通过实际案例对本文所建立方法的可行性进行了验证。主要研究内容如下:(1)现已建立的ASTM E1618-14、GBT 16840.5-12鉴定标准适用于所有易燃液体,并不是为汽油专门设立。通过开展一系列燃烧实验,对汽油燃烧残留物组分的变化规律进行探索,并建立一套科学有效的汽油燃烧残留物鉴定方法。通过研究发现,在燃烧过程中,汽油残留物符合轻组分相对含量减少、重组分相对含量增加的变化规律;汽油中的烷烃组分变化明显,而芳香烃组分保留较好,特别是C4-烷基苯、茚满、萘等重组分。在面对火场未知检材时,鉴定人员可根据总离子流图,初步判定易燃液体的种类和燃烧程度,在确定易燃液体种类为汽油后,鉴定人员可根据检材燃烧程度选取合适的目标特征组分进行精准判别。(2)塑料以其质轻价廉、可塑性强等优点被广泛应用于日常用品中,并大量出现在火灾现场,对汽油燃烧残留物鉴定造成严重干扰。本文首先对常规材质本身挥发物检测方法进行改进,随后结合汽油目标特征组分,对13种常见塑料的燃烧产物进行系统全面分析,归纳出了其中的燃烧标志物和鉴定干扰组分。通过研究发现,常规材质本身挥发物检测方法无法检测到一部分低含量组分,为此,对其前处理方式进行了改进。在13种常见塑料中,聚氯乙烯燃烧残留物中含有大量汽油目标特征组分,严重干扰汽油燃烧残留物的鉴定;聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚氨酯、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物等塑料对汽油燃烧残留物的干扰稍弱;聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛、聚甲基丙烯酸甲酯、酚醛树脂、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酰胺等塑料的燃烧残留物中不含汽油目标特征组分,不会对汽油残燃烧留物鉴定造成干扰。(3)除燃烧产物外,塑料热解产物也会对汽油燃烧残留物鉴定造成一定干扰。本文通过采用加热方式模拟基质热解条件,对热解影响因素以及鉴定干扰组分进行了研究,并在此基础上,对燃烧、热解产物之间的差异性进行了探索。通过研究发现,热解程度、温度、基质种类等因素对塑料热解产物影响明显。大量碳化检材存在许多热解产物,严重干扰汽油燃烧残留物的鉴定,而少量碳化与完全碳化检材的干扰稍弱。在低温下,塑料热解产物少,对汽油残留物鉴定的干扰有限;在较高温度下,塑料热解产物增多,会对汽油残留物的鉴定造成干扰。聚氯乙烯塑料的热解产物中含有大量汽油目标特征组分,严重干扰汽油残留物的鉴定,其次为聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚碳酸酯等塑料。反应机理简单、产物种类少的塑料,燃烧、热解产物的种类基本相同;反应机理复杂、产物种类多的塑料,热解产物的种类略多于燃烧产物,但相对含量较高的组分相同。(4)开展基质干扰机理研究,不仅可以探索基质的燃烧反应过程,也为其他基质干扰组分的推测提供借鉴作用。本文根据塑料燃烧产物,对其燃烧反应机理进行推导。在此基础上,对倾向于生成汽油目标特征组分的塑料类型以及其反应机理、干扰组分进行总结,并提出了基质干扰组分推测思路。通过研究发现,存在两类塑料倾向于生成汽油目标特征组分:第一类塑料由C-C链组成,每隔一个碳原子与一个取代基相连(如聚氯乙烯等),此类塑料主要发生侧基消除与环化反应,生成大量苯、甲苯、C2-烷基苯、萘、甲基萘等芳香烃化合物;另一类为分子结构式中存在苯环的塑料(如聚苯乙烯、聚碳酸酯等),此类塑料主要发生链断裂,一般会生成甲苯、C2-烷基苯等烷基苯类化合物。在面对无法查询到参考样本的检材时,鉴定人员可根据检材化学结构特征以及平均键离解能确定检材可能的反应机理,进而推测出燃烧产物与干扰组分。本文从燃烧产物、反应机理、影响因素等多方面综合分析了塑料对汽油燃烧残留物鉴定的干扰,以期能为鉴定人员得到准确、科学的鉴定意见提供借鉴作用。
【学位单位】：中国人民公安大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：D918.9
【部分图文】：

部分漆稀释剂、金属清洁剂杂溶剂 部分混合产品 松节油产品、部分混合产品 部分混合产品图1.1 不同易燃液体类别与石油精炼工艺关系示意图Fig.1.1 Schematic representation of the relationship between the differentASTM classesof ignitable l

汽油的化学成分构成与其精制工艺是分不开的。下面结合精制工艺，对汽油的烷烃和芳香烃组分进行详细介绍。图2.1 不同地区汽油的总离子流图（A）89#汽油（河南油田），（B）98#汽油（河南油田）；（C）98#汽油（齐鲁石化）；（D）92#汽油（胜利油田）；（E）92#汽油（兰州石化）Fig.2.1 Total ion chromatograms of gasoline fromdifferent regions(A)Gasoline89#(HenanOilfield);(B)Gasoline98#(HenanOilfield);(C)Gasoline98#(QiluPetrochemical);(D)Gasoline92#(ShengliOilfield)and(E)Gasoline92#(LanzhouPetrochemical)2.3.1.1 汽油的烷烃组分

其他石化产品的污染，因为汽油和其他石化产品可能使用相同的运输设备（管道、卡车等）。图2.2 汽油中烷烃（m/z 85）的选择离子色谱图Fig.2.2 The select ion chromatograms (m/z 85)ofalkane in gasoline2.3.1.2 汽油的芳香烃组分
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本文编号：2865926