При несоблюдении соответствующих норм и правил по хранению и перевозке легковоспламеняющихся (ЛВЖ) или горючих (ГЖ) жидкостей возникает большая вероятность разлива этих опасных веществ с последующим образованием парогазового облака, то есть возникновением аварийной ситуации. Такая авария может привести к дальнейшему возгоранию или детонации, влекущими за собой соответствующий санитарный и материальный ущерб [2, 3]. Вопросы обнаружения остатков ЛВЖ или ГЖ на месте пожара остаются актуальными на протяжении длительного времени, что связано с быстрым их выгоранием при высоких температурах или длительном горении. Одним из широко распространенных физико-химических методов анализа является хроматография [4]. Однако возможности хроматографического анализа могут быть расширены за счет предварительной подготовки пробы методом двухстадийной термодесорбции. Разработка подобной методики и стала целью нашей работы.
Результаты исследования и их обсуждение
Горючие вещества и материалы способны самовозгораться, а также возгораться под воздействием источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления.
Из горючих жидкостей выделяют группы легковоспламеняющихся и особо опасных легковоспламеняющихся жидкостей, воспламенение паров которых происходит при низких температурах, определенных нормативными документами по пожарной безопасности [5].
Чем меньше количество опасных веществ в воздухе, тем сложнее их в дальнейшем обнаружить. Эти остатки могут быть обнаружены в количествах и в состоянии, не позволяющих получить какую-либо дополнительную информацию о них, кроме как констатировать их присутствие на месте пожара [1]. Даже решение «задачи-минимум», вне сомнения, полезно, ибо присутствие остатков ЛВЖ (ГЖ) там, где их быть не должно, о многом говорит эксперту и следствию.
Тем не менее современные методы позволили нам провести соответствующие исследования, вследствие чего стала бы возможной экспертиза объектов спустя большее время с момента аварии или поджога. При помощи современных инструментальных методов может быть установлен их компонентный состав, тип жидкости (например, бензин это или дизельное топливо) и даже, при достаточно высокой сохранности остатков, товарная марка продукта (например, бензин А-76 или растворитель для лаков и красок № 647). Установление состава, разновидности, групповой принадлежности, типа, марки и тому подобных характеристик обнаруженного вещества и является, как правило, при экспертизе пожаров «задачей-максимум». Полнота решения этой задачи зависит от степени выгорания (и, соответственно, степени сохранности) вещества и эффективности примененных методов исследования.
В результате проведенных исследований при различных условиях аспирации паров уайт-спирита и ацетона были проанализированы полученные хроматограммы и выбраны оптимальные условия отбора проб используемым аспиратором (таблица).
Оптимальные условия аспирации для количественной оценки содержания паров ЛВЖ в воздухе
|
Расход воздуха, мл/мин |
200 |
|
Время аспирации, мин |
10 |
|
Объем аспирированного воздуха, л |
2 |
Для качественной оценки масс-спектрометрическим детектором были определены оптимальные условия термостатирования колонок хроматографа, но для повышения вероятности совпадения масс-спектров с базой данных рекомендуется провести дополнительные исследования жидкостей по каждому из полученных пиков.
При исследовании влияния на результаты способа ввода пробы толуола в хроматографическую колонку не выявлено больших отклонений, то есть при введении путем прямого прокалывания жидкости через мембрану хроматографа и при введении паров толуола с помощью термодесорбера время удерживания в хроматографической колонке примерно одинаковое. Также по результатам данного исследования было обнаружено отклонение времени удерживания толуола от данных, предоставленных литературными источниками. Таким образом, была подтверждена достоверность результатов, полученных по методике с использованием двухстадийного термодесорбера.
В качестве количественной оценки паров ЛВЖ в воздухе был произведен ряд опытов с различными количествами разлитого вещества, получены хроматограммы, которые далее использовались для количественной и качественной оценки выгоревших паров. Исследуемыми веществами являлись уайт-спирит и бензин марки А-76.
Расчет минимального детектируемого количества вещества осуществляется по формуле
νдет = C∙Vасп,
где С – концентрация паров, г/л; Vасп – объем аспирированного воздуха, л.
Минимальной детектируемой стала концентрация, г/л:
– для уайт-спирита – 1,53∙10–7;
– для бензина – 1,45∙10–6.
Таким образом, минимальное детектируемое количество веществ: для уайт-спирита 3,06∙10–7 г, для бензина 2,9∙10–6 г.
Выводы
По исследованиям выгорания паров ЛВЖ было установлено, что за одинаковое время горения, с одинаковой площади испарения смеси ЛВЖ, содержащие легкие фракции (лучше всего детектируемые используемым оборудованием), выгорают быстрее, чем вещества с большим содержанием тяжелых фракций. Исследование выполнено путем сравнения интенсивности пиков компонентов смеси, полученных после горения хроматограмм, с полученными хроматограммами в результате количественной оценки паров ЛВЖ в воздухе.
Анализ арбитражных проб показал, что изменение концентрации паров ЛВЖ за 1 минуту горения бензина меньше, чем у уайт-спирита, что можно объяснить присутствием тяжелых фракций нефтепродуктов.