автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.03, диссертация на тему:Система методов экспертного исследования свойств строительных материалов и конструкций при установлении поджогов зданий, как технической причины возникновения пожара

МЧС РОССИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ИНСТИТУТ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ

На правах рукописи

СИСТЕМА МЕТОДОВ ЭКСПЕРТНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ ПРИ УСТАНОВЛЕНИИ ПОДЖОГОВ ЗДАНИЙ, КАК ТЕХНИЧЕСКОЙ ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОЖАРА

05.26,03 - пожарная и промышленная безопасность (строительство)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2005

Работа выполнена в Санкт-Петербургском институте Государственной противопожарной службы МЧС России

Научный руководитель

доктор технических наук, доцент Галишев Михаил Алексеевич Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Малинин Владимир Романович, кандидат химических наук, доцент Яблоков Владимир Михайлович

Ведущая организация

Ивановский институт Государственной противопожарной службы МЧС России

Защита состоится__ 2005 года в__часов на заседании

диссертационного совета Д 205 003.01 при Санкт-Петербургском институте Государственной противопожарной службы МЧС России (196105, Санкт-Петербург, Московский проспект, д. 149).

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Санкт-Петербургского института Государственной противопожарной службы МЧС России

Автореферат разослан___ 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

А В. Фомин

^Пбй 1

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Пожары зданий и сооружений часто носят крупномасштабный характер и могут приводить к массовой гибели людей. Среди всех пожаров, зарегистрированных в России в последние 4 года, пожары в зданиях различного назначения играют доминирующую роль и составляют ежегодно около 80 % всех пожаров. При этом наибольшее число пожаров происходит в жилом секторе (в среднем 72 ~ 73 % в год).

Распространенной причиной пожара строительного объекта является его умышленный поджог. Поджоги остаются в последние годы единственной причиной пожара, по которой наблюдается неуклонный рост их числа При этом количество пожаров от поджогов возросло в целом по России от 8156 в 2001 году до 14746 в 2004 году

Установление поджога, как причины пожара, является одним из самых сложных вопросов, решаемых при техническом обеспечении расследования пожаров Для этого требуется квалифицированный осмотр места происшествия с участием пожарно-технических специалистов, использование юридических и специальных знаний в области противопожарной техники и безопасности, пожарно-технической экспертизы, грамотное применение современной криминалистической техники Такой комплексный и системный подход всех служб, в том числе и оперативных, принят сейчас во всех ведущих экономически развитых странах мира

Актуальность данной диссертационной работа определяется тем, что проблема расследования поджогов зданий самого различного назначения, до сегодняшнего дня решена еще далеко не полностью Обнаружение на месте пожара следов горючих жидкостей является одним из главных, хотя, разумеется, не единственным квалификационным признаком умышленной причины возникновения пожара. Современное технико-методическое обеспечение расследования поджогов часто выдвигает указанный признак на первый план, а сочетание данного условия со множественностью первичных оча! ов пожара, быстрой динамикой развития пожара и выявлением в ряде случаев устройств и приспособлений для поджога позволяет считать поджог достоверной причиной пожара

При установлении причин пожаров необходимо уметь отслеживать наличие в объектах наряду с большими визуально фиксируемыми количествами горючих жидкостей, также и их следовые количества. Последняя задача принципиально сложнее и имеющиеся методы ее разрешения дают подчас неоднозначные результаты. Малые содержания горючих жидкостей неизбежно подразумевают их целостность с системой объекта носителя, что делае1 неприемлемым применение для их изучения частных методик исследования выявляемых на пожаре объемных количеств горючих жидкостей Это определяется, во-первых, крайней ограниченностью исследуемого материала, во ятпрыу ^ртаюитм итшянирм на результаты

анализа органических компонентфв1,в<й>41ЛЮ¥<НМ#МАёЙ,! общая масса ко-

ВИБЛИОТЕКА\

торых при этом становится соизмерима с количеством инородных горючих жидкостей.

В связи со сказанным приобретает важное значение изучение состава и свойств строительных материалов органической природы, которых, как правило, в зданиях и сооружениях имеется большое число и разнообразие Это могут быть древесные материалы, ткани, синтетические и искусственные полимерные материалы и т.д. Появление в последние годы большого ассортимента новых строительных и отделочных материалов существенно усложняет решение данной задачи

В се решении важнейшим и центральным звеном является выявление устойчивых характеристик равновесного состояния систем, или как принято юворить их фоновых параметров Без наличия знаний о фоновых характеристиках изучаемых объектов, в частности, о составе и свойствах входящих в них органических соединений невозможно зафиксировать отклонение систем от нормы Такие отклонения могут носить двоякий характер. С одной стороны, изменения состава органических компонентов могут быть закономерно связаны со степенью термического воздействия на тот или иной материал на пожаре Выявленные при этом показатели молено использовать в качестве очаговых признаков пожара, то есть зон с большей или меньшей степенью термического преобразования материалов на пожаре. С другой стороны, наличие занесенных извне горючих жидкостей приходится фиксировать на фоне потенциально мешающего влияния органических компонентов объектов носителей, которые экстрагируются совместно с ними.

Несмотря на относительно большое число отдельных методических разработок, посвященных изучению остатков веществ, которые могут быть использованы в качестве инициаторов горения, до сих пор при проведении пожарпо-технических экспертиз далеко не все диагностические и идентификационные задачи успешно разрешаются.

Методические сложности при анализе следов ЛВЖ и ГЖ помимо малых количеств анализируемых веществ, дополнительно обусловлены теми изменениями, которые претерпевают горючие жидкости под влиянием разрушительного теплового воздействия пожара

Однако мощный прогресс аналитического приборостроения и внедрение в эту область современных компьютерных технологий дают возможность решать задачи по установлению причин пожаров на качественно повом уровне.

Тема диссертации поставлена в соответствие с планом научно-исследовательских работ, проводимых на кафедре исследования и экспертизы пожаров Санкт-Петербургского института Государственной противопожарной службы МЧС России по техническому обеспечению расследования и экспертизы пожаров и поджогов

Целью настоящей работы является совершенствование методов экспертной диагностики горючих жидкостей, находящихся в качестве

инициаторов горения на строительных материалах и конструкциях во внутренних интерьерах зданий при установлении умышленной причины возникновения пожара.

Задачи исследования.

1. Разработка методики выявления очаговых признаков пожара на основе исследования свойств строительных материалов в их исходном состоянии и после изменений, вносимых термическим воздействием пожара

2. Оценка степени сохранности и возможностей диагностики после пожара горючих жидкостей, находящихся в виде следов на поверхности или в объеме строительных и отделочных материалов различной природы.

3. Исследование возможности выявления и диагностики следов горючих жидкостей в отложениях копоти на путях распространения конвективных потоков из зоны очага пожара по объему помещений.

Объекты исследования.

Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, используемые в качестве инициаторов горения при поджогах, материалы различной природы, составляющие конструктивные элемента зданий и сооружений и предметов интерьера, отложения копоти, образующиеся на поверхности строительных материалов и конструкций на путях распространения конвективных потоков

Методы исследования Поставленные в работе задачи решались экспериментально и аналитически с использованием лабораторного моделирования, инфракрасной спектроскопии (ИКС), флуоресцентной спектроскопии. Обработка результатов анализов осуществлялась на ПЭВМ

Научная новизна.

Изучены особенности состава органических компонентов, формирующихся в различных строительных материалах, в результате термического воздействия пожара и разработана система очаговых признаков пожара, базирующаяся на выявленных при этом закономерностях

Обоснованы аналитические параметры диагностики занесенных извне инициаторов горения, находящихся после пожара в виде следов па поверхности или в объеме строительных и отделочных материалов, составляющих пожарную нагрузку зданий и сооружений.

Впервые установлена возможность выявления и параметры диагностики следов горючих жидкостей, оседающих совместно с сажевыми частицами на холодных поверхностях па путях распространения конвективных потоков из зоны очага пожара по объему помещений

Практическая значимость работы.

Внедрение методов выявления очаговых признаков, основанные на изучении особенностей поведения на пожаре органических компонентов строительных и отделочных материалов, повышает достоверность установления очага пожара

Комплексная методика экспертного исследования следов горючих жидкостей, обнаруживаемых на материалах, составляющих пожарную на-

грузку зданий и сооружений, опробована при исследовании изъятых с реальных пожаров образцов и показала свою полную работоспособность.

Результаты работы используются в практической деятельности органов Государственного пожарного надзора, что способствует повышению эффективности и достоверности установления причин пожаров и повышает объективность и доказательную силу проводимых экспертных исследований.

Основные положения работы используются в учебном процессе Санкт-Петербургского института ГПС МЧС России при проведении занятий по курсу «Расследование пожаров».

Фактический материал. Достоверность выводов, сформулированных в диссертации, определяется значительным объемом экспериментальною материала по изучению горючих жидкостей; продуктов их термического преобразования; органических компонентов материальных объектов пожарной нагрузки зданий и сооружений в их исходном виде и <

после термического воздействия.

Апробация работы. Основные результаты работы рассматривались на III Международной научно-практической конференции «Чрезвычайные ситуации' предупреждение и ликвидация» (Минск, 2005); Межрегиональной научно-практической конференции «Перспективы развития пожарно-технической экспертизы и расследования пожаров» (СПб , 2005); Международной пожарпо-технической выставке «Пожарная безопасность XXI века» (Москва, 2005); Международной научно-практической конференции «11ожарная охрана мира Расширение функций и задач» (СПб , 2005).

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.

Основные положения, выносимые на защиту.

• система очаювых признаков пожара, базирующаяся на особенностях состава экстрагируемых органических компонентов строитель-1шх материалов, позволяющая получать информацию о степени их термического преобразования в относительно низкотемпературном диапазоне от 100 до 300-350 °С;

• система спектральных аналитических параметров диагностики занесенных извне инициаторов горения, находящихся после пожара в исходном или частично выгоревшем виде на поверхности или в объеме строительных материалов и конструкций зданий и сооружений,

• спектральные параметры состава органических компонентов KonoiH, позволяющие выделять температурные зоны на путях распространения конвективных потоков из очага пожара по объему помещений и устанавливать наличие в копоти следов инородных горючих жидкостей -инициаторов поджога.

Объем и структура работы Работа состоит из введения, трех глав и заключения общим объемом 132 стр , включая список литературы из 112 наименований, 50 рисунков, 7 таблиц

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Введение.

Во введении изложены актуальность темы исследования, сформулированы цель и основные задачи исследования, научная новизна и практическая значимость работы.

Глава I. Методы исследования свойств строительных материалов и конструкций зданий в экспертизе пожаров

Ассортимент современных строительных и отделочных материалов в последнее время существенно видоизменился, как за счет появления новых, так и за счет изменения соотношения в количествах отдельных видов используемых материалов Многие из современных строительных материалов поставляются непосредственно зарубежными производителями под торговыми наименованиями Примером может служить утеплитель - минеральная вата, поставляемая под названием «изовер» Из-за отсутствия данных об их составе, в частности о содержании органических компонентов, многие их свойства приходится устанавливать только методами прямых испытаний

Процессы, происходящие с горючими строительными материалами во время пожара, сводятся не только к изменению физических свойств, формы, размеров, структуры, но и к коренному преобразованию химического состава и строения, частичному выгоранию, выделению горючих летучих и жидких продуктов вплоть до полного уничтожения. Тем не менее, сохранившиеся остатки органических материалов являются очень важным объектом пожарно-технической экспертизы. Методы их исследования тщательно разработаны и являются важнейшим источником информации при поисках очага пожара

В частности для выявления очаговых признаков пожара используют исследование элементного состава, термический анализ, инфракрасную спектроскопию Для изучения древесины и других органических материалов, дающих твердый карбонизованный остаток при горении, хорошо зарекомендовал себя метод, основанный на замерах электросопротивления, дающий информацию начиная с темпера тур 250-300 °С Метод ИК-спектроскопии твердых образцов позволяет получать значимую информацию начиная с гемператур прогрева около 300 °С. Он используется в основном для анализа остатков различных видов лакокрасочных покрытий и ряда полимерных материалов.

Многообразие используемых поджигателями горючих жидкостей, сложность их составов, содержащих многокомпонентные смеси различных химических соединений, различие в исходном сырье, неоднозначные изменения, происходящие с ними на пожаре, делают их одними из самых сложных объектов экспертных исследований Исследования, проведенные в последние годы, и экспертная практика показали, что успешная диагностика жидкостей, использованных для поджога, возможна по схеме, состоящей из нескольких этапов, с применением комплекса инструментальных методов, среди коюрых в первую очередь применяются газожидкостная хроматография, инфракрасная и флуоресцентная спектроскопии Дан-

ная схема не является простым набором перечисленных методов, а построена по принципу возрастания трудоемкости и информативности познавательных методов на каждом последующем этапе исследования.

Имеющиеся на месте пожара образцы, предположительно содержащие остатки инициаторов горения, часто находятся в количестве и виде просто не пригодном для детального анализа, поэтому методы, применяющиеся для их анализа должны иметь, помимо прочего, очень высокую чувствительность

Первым в разработанной комплексной схеме исследования следов горючих жидкостей является чувствительный, экспрессный, относительно простой метод спектрофлуоресценции, не требующий к тому же концентрирования экстракта и не уничтожающий пробу

Второй из предлагаемых методов исследования - инфракрасная спектроскопия, в последнее время часто неоправдшшо игнорируется многими специалистами при изучении горючих жидкостей. Его применение, на наш взгляд совершенно необходимо, поскольку среди сравнительно простых методов только ИК-спектроскопия дает однозначный ответ о наличии неуглеводородных компонентов, входящих в состав горючих жидкостей.

Для более точной диагностики и идентификации инородных горючих жидкостей часто используют метод газожидкостной хроматографии Однако по чувствительности газо-жидкостная хроматография уступает методам флуоресцентной спектроскопии и ИК-спектроскопии, особенно при исследовании окисленных или выгоревших остатков светлых нефтепродуктов При изучении экстрактивных органических компонентов строительных материалов методом газожидкостной хроматографии, проведенном в настоящей работе, не удалось выявить какие-либо четкие диагностические критерии, позволяющие использовать их в качестве очаговых признаков.

Глава II. Выявление очаговых признаков пожара на основе изучения экстрактивных органических компонентов строительных материалов и конструкций зданий и сооружений

В работе, с целью выявления очаговых признаков пожара изучены спектральные характеристики экстрактов органических соединений (ЭОС) различных конструкционных и отделочных материалов, составляющих пожарную нагрузку в зданиях и сооружениях. Экстракты исследовались методами флуоресцентной спектроскопии и инфракрасной спектроскопии по методической схеме, представленной на рисунке 1 Комплексный анализ методами спектрофлуоресценции и инфракрасной спектроскопии экстрактивных компонентов такой широкой гаммы строительных материалов, испытавших термическое воздействие, проводится впервые.

Качественные и количественные изменения в составе экстрагируемых органических соединений по мере увеличения степени прогрева образца позволяют изучать свойства и особенности поведения органических материалов на пожаре. Установлено, что заметные фиксируемые изменения в спектральных характеристиках экстрактов изученных материалов начинают происходить уже на стадии прогрева до 100 "С.

Схема экспертного исследования свойств строительных материалов и конструкций зданий и сооружений при поиске очага пожара и установлении умышленной причины возникновения пожара

отбор объектов, пробоподготовка, экстракция

ФЛУОРЕСЦЕНТНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ

изучение экстрактов с целью раздельной диагностики содержащихся в образцах ароматических структур различного типа

ИНФРАКРАСНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ

изучение экстрактов с целью установления функционального состава образцов

ПОЛУЧАЕМАЯ ИНФОРМАЦИЯ:

I особенности поведения на пожаре органических материалов; выявление очаговых признаков в относительно низкотемпературном интервале от 100 до 300-350 °С

II наличие и тип посторонней горючей жидкости (инициатора горения) при минимальном ее содержании на фоне экстрактивных компонентов объектов пожарной нагрузки

Рис. 1

В частности, наиболее распространенный основной максимум в спектрах возбуждения флуоресценции у изученных образцов наблюдается в диапазоне длин волн 350-380 нм, и незначительно сдвигается от этого значения по мере прогрева образцов Изменения, наблюдающиеся в характере флуоресценции, касаются количественной характеристики - относительной интенсивности флуоресценции. Такие изменения зафиксированы в экстрактах ДСП, ДВП, ламината, сосновой древесины, ковролина, линолеума, пенопласта. Это позволяет использовать данные материалы для их сравни-1ельного изучения при установлении признаков направленности термиче-ckoi о воздействия и ориентировочной температуры прогрева (рис. 2)

С другой стороны, в экстрактах ряда материалов выявляются ярко выраженные качественные изменения флуоресцентных характеристик К таким материалам относятся фанера (при прогреве выше 250 °С), утепленный линолеум (при прогреве выше 250 °С), поролон (при прогреве выше 200 °С), изовер (при прогреве выше 200 °С). К таким же качественным параметрам следует отнести дополнительные максимумы флуоресценции при длинах волн 405 и 435 нм в экстрактах ковролина и линолеума, прогретых выше 200 °С. Эти качественные изменения в характере флуоресценции могут служить очень важными показателями степени термического преобразования конкретных материалов и являться надежными очаговыми признаками (рис. 3)

Аналогичные результаты могут быть получены при интерпретации инфракрасных спектров экстрактов изученных строительных материалов Изменения в количестве высвобождающихся на каждом этапе профева алифатических структур могут быть использованы при установлении признаков направленности термического воздействия и ориентировочной температуры прогрева. В частности, резкое увеличение содержания этих компонентов уверенно фиксируется в образцах ДСП при температуре 250 °С, сосновой древесины (250 °С), а уменьшение - у образцов ДВП (150 °С) В синтетических материалах наблюдается регулярное возрастание содержания алифатических структур без резких перепадов. Характерным диагностическим признаком может служить наличие кислых компонентов в экстрактах синтетических материалов средних степеней прогрева (рис 2,3)

В целом температурный диапазон получения информации о поведении повсеместно распространенных органических материалов начинается при температурах от 100 °С и распространяется до температур 300-350 °С

Разумеется, в очаге пожара такие относительно низкие температуры устанавливаются очень редко, поэтому выявленные признаки могут быть отнесены к признакам направленности распространения горения на участках удаленных от места первоначального возникновения горения Они могут дать очень ценную информацию о путях распространения конвективных потоков в помещениях, смежных с зоной i орения

Полученные в результате настоящей работы данные служа г экспериментальным обоснованием использования спектрального анализа экс-

трактов органических строительных материалов при поисках очага пожара в зданиях и сооружениях. Конкретные спектральные характеристики экстрактивных органических соединений изученных материалов могут использоваться при экспертном исследовании обстановок на местах реальных пожаров.______

Г 0,8

0,6

(1,4

V

I

1/1тах

исходный 100 °С °С

200 "С

30П°С " 250 "С 350 "С

300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 нм

т,°с исходный! 100 150 200 250 300 350

0,9 ! 1,0 0,9 , 0,5 0,1 0,2 0,1

тах, нм 340-370 340370 340370 350390 350390 350400 360410

а. По данным спектров возбуждения флуоресценции

0,4

0,2 0

Ш Оалпф □ Окисл.

I

0,4

0,1

0,08

исходный 100°С

0,14

0,23

0,12

0,13

I

0,4

Р 0,21

р?

М--

150°С

200°С 250°С 300°С 350°С

б. По данным ИКС Рис. 2. Спектральные характеристики экстрактов образцов ДСП

Полученные данные могут также найти практическое использование для оценки степени термического воздействия на тот или иной конструктивный элемент здания при установлении возможности его дальнейшего использования Для органических материалов именно температуры 250-300 °С

могут оказаться критическими, с точки зрения необратимой потери эксплуатационных свойств.

Выявленные характеристики имеют также важнейшее значение при поиске в объеме или на поверхности строительных материалов остатков инициаторов горения, что служит одним из основных прямых доказательств совершённого поджога.

Т,°С исходный 100 150 200 250 300 350

1/1 шах 0,5 о,з 0,5 0,8 0,4 1,0 0,4

нм 360-380 360380 360380 360-380 325-345 325-345 360-380

а. По данным спектров возбуждения флуоресценции

исходный 100°С 150°С 200°С 250°С 300°С 350°С

б. По данным ИКС Рис. 3. Спектральные характеристики экстрактов образцов фанеры

Глава III. Установление признаков поджога на основе диагностики горючих жидкостей, находящихся на строительных материалах в зонах очага пожара и на путях распространения конвективных потоков

Возможность обнаружения инородных ЛВЖ на строительных материалах зависит от степени сохранности горючих жидкостей в объеме объектов носителей в условиях пожара, которая, в первую очередь связана с пористостью объектов. В настоящей работе были проведены эксперименты по установлению эффективной пористости различных строительных материалов, которую определяли по способности насыщаться керосином (керосинонасыщаемость). Степень сохранности горючих жидкостей на образцах строительных материалов устанавливалась методом флуоресцентной спектроскопии экстрактов материалов, пропитанных равными количествами Уайт-спирита и прогретых в изотермическом тепловом поле при температуре нагрева 100 "С.

Была оценена зависимость степени сохранности горючих жидкостей от эффективной пористости строительных материалов в условиях теплового воздействия (рис. 4) Исходя из позиций сохранности ЛВЖ в объектах, составляющих пожарную нагрузку зданий и сооружений не вызывает сомнений, что наиболее качественные результаты можно получить при диагностике инициаторов горения в таких материалах, как древесноволокнистые плиты; материалы, идущие на изготовление мягкой мебели -ватин, поролон, обивочная ткань; ворсистые нанольные покрытия

В плотные древесные материалы, таких как ДСП, паркет, ламинат, сосновая доска горючие жидкости впитываются хуже и неравномерно, о чем свидетельствует высокий коэффициент вариации при определении керосинонасыщаемости этих материалов. Со стороны лицевой гговерхно-сш этих материалов инициаторы горения сохраняются хуже, следовательно, при их анализе возможны ошибки, связанные с малым количеством пробы Можно сделать вывод, что дававшиеся ранее рекомендации о безуспешности отбора для исследования ЛВЖ проб обугленной древесины определяются именно плохой пористостью древесины Выдвигавшаяся ранее трактовка этого вопроса, связывавшая полное выгорание горючих жидкостей при пиролизе древесины плохо согласовывалась с рекомендациями об отборе для диагностики горючих жидкостей обугленных участков тканей, пиролизующихся при температурах не меньших, чем древесина.

Рис. 4 Соотношения между эффективной пористостью строительных материалов и степенью сохранности в них горючих жидкостей

С другой стороны, качественный характер спектров флуоресценции полученных в этих экспериментах, полностью повторяет аналогичные

Рис. 5. Спектры возбуждения флуоресценции экстрактов древесных материалов с Уайт-спиритом после прогрева при 100 "С

Практически бесполезно отбирать для исследования ЛВЖ пробы гладких синтетических напольных покрытий, подобных линолеуму С утепленного линолеума имеет смысл отбирать пробы только с ворсистой основы, если исходя из обстановки на месте пожара можно предполагать затекание в нее горючей жидкости.

Несмотря на высокую пористость такого материала, как минеральная вата, пробы этого материала для поиска в них горючих жидкостей проводить не рекомендуется Если в спектрах экстрактов всех органических материалов с ЛВЖ более или менее выражены три максимума возбуждения флуоресценции при 380, 405 и 435 нм, характерные для бензинов, то на спектрах экстрактов ЛВЖ с неорганических материалов имеются совершенно иные максимумы флуоресценции при 300 и 340-370 нм (рис 6).

Каким-то образом эти материалы впитывают лишь легкие компоненты ЛВЖ, дающие флуоресценцию в коротковолновой области спектра Возможно, на формировании такой картины сказывается хроматографиче-ский эффект. Известно, в частности, что стекловолокно применялось и применяется в качестве неподвижной насадки в хроматографических колонках. Изменение качественного состава горючих жидкостей на этом материале предопределяет возможность ошибки при установлении типа инициатора горения. По той же причине не следует отбирать для диагностики ЛВЖ пробы гипсокартонных плит.

Рис. 6. Спектры возбуждения флуоресценции экстрактов неорганических материалов с Уайт-спиритом после прогрева при 100 °С

Помимо количественного показателя степени сохранности горючих жидкостей, попадающих на строительные материалы, в работе установлены значимые отличия между качественным составом экстрактов исходных органических материалов и экстрактов этих же материалов со следами горючих жидкостей.

По данным флуоресцентной спектроскопии в экстрактах образцов древесных материалов сожженных совместно с ЛВЖ во всех случаях наблюдается существенно более высокая интенсивность флуоресценции но сравнению с образцами чистых древесных материалов При этом проявляется характерный для моторных топлив тип флуоресценции с максимумами при 380,405 и 435 нм (рис. 7).

Среди образцов древесных материалов, сожженных с ЛВЖ, наибольшая интенсивность флуоресценции наблюдается у образцов рыхлых материалов - ДВП и ДСП, что очевидно связано с наилучшей сохранностью горючих жидкостей в объемах этих материалов.

По данным ИК-спектроскопии можно также диагностировать наличие моторных топлив, в том числе их частично выгоревших остатков, на органических материалах различной природы В частности существенно повышается содержание алифатических структур. В спектрах высокооктановых бензинов (АИ-92) проявляется наличие ароматических структур

1,6 1

1,4 ■ Паром.

□ Палиф. □ Окпсл.

0,5

О

1

0,8

0,1

1,0

АИ-92

дт

УС

б. По данным ИКС

Рис. 7. Спектральные характеристики экстрактов образцов ДВП с горючими жидкостями

Сложнее обстоит дело с исследованием следов инициаторов горения на синтетических полимерных материалах Качественные параметры спектров возбуждения флуоресценции экстракюв прогретых синтетических полимеров делают их в некоторых случаях схожими со спектрами ЛВЖ в части наличия характерных максимумов при 370-390, 405, 435 нм (рис. 8). Поэтому диагностика наличия I орючих жидкостей на тких материалах может осущес1вляться только по количественным показателям

В работе изучены экстракты копоги, осаждающейся на местах пожаров и в смежных помещениях, в зонах с различной степенью прогрева в относительно низкотемпературном интервале (от 20 до 400 °С), для исследования которого, как уже указывалось, имеются пока довольно ограниченные возможноеги При этом определялась зависимость состава копоти только от одного изменяемого параметра (температура поверхности) при прочих равных условиях В качестве горючей нагрузки была использована смесь различных ма!сриалов, исследованных в настоящей работе Моделирование осуществлялось в радиационной печи

Рис. 8. Спектры возбуждения флуоресценции экстрактов образцов линолеума, прогретых при разных темпера гурах

Копоть осаждалась на три кафельные плитки, температура которых контролировалась термопарой. Одна из поверхностей располагалась вблизи от очага 0 = 200 °С), вторая на своде печи над очагом (I = 400 °С) В ряде экспериментов на пути конвективных потоков располагали охлажденную кафельную плитку с температурой 20 °С.

Экстракты копоти, осаждавшейся на холодную поверхность (20 °С) имеют два четко выраженных максимума возбуждения флуоресценции при длинах волн 405 и 435 нм. При осаждении копоти на более прогретые поверхности в ее экстракта появляются максимумы флуоресценции в диапазоне 370-390 нм, а затем и при 280-300 нм. Общая интенсивность флуоресценции при этом снижается и составляв у образца с температурой 200 °С - 0,6 от интенсивности флуоресценции экстракта «холодной» копоти а у образца с температурой 400 °С - всего 0,03 от интенсивности флуоресценции «холодной» копоти (рис 9).

В настоящей работе установлена, кроме того, реальная возможность выявления и диагностики следов горючих жидкостей, оседающих совместно с сажевыми частицами на холодных поверхностях. Интенсивность флуоресценции экстрактов копоти при этом заметно растет, а в спектрах появляются характерные черты, свойственные флуоресценции горючих жидкостей (рис. 10).

Рис. 9. Спектры возбуждения флуоресценции экстрактов копот и, собранных в экспериментальной установке при разных температурах

Можно рекомендовать использование разработанной методики, например для таких объектов, как оконные стекла Во-первых, окна представляют собой, как правило, самые холодные поверхности в помещениях Во-вторых, давно известна закономерность по которой при разрушении окон от теплового воздействия пожара, осколки стекла падают внутрь помещения и, находясь на полу под слоем пожарного мусора не испытывают высокой вторичной тепловой нагрузки. Если на найденных осколках обнаруживается закопчение, то они представляют собой весьма перспективные об ьск'1 ы для поиска следов горючих жидкостей. А на объектах, где хранение или применение таких жидкостей не предусмотрено - это может служить надежным квалификационным признаком поджога

1 - Шшах

0,8 / ДТ\ /на копоти 20°С

0,6

0,4 / /на конош 20 °С копоть 20"С

0,2 -л

300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 им

тш

^тоач, НМ

ЛИ-92 на копоти 20°С

0,6

370-390,405, 435

ДТ на копоти 20°С

1,0

370-390

копоть 20°С

0,4 I 405,435 1

Рис. 10. Спектры возбуждения флуоресценции экстрактов копоти, собранной с холодной поверхности в присутствии паров горючих

жидкостей

Заключение

В работе предложена комплексная методика экспертного исследования экстрактивных органических компонентов строительных материалов и следов горючих жидкостей, обнаруживаемых в строительных объектах Методика использует изучение спектральных свойств органических соединений объектов, изымаемых па местах пожаров во внутренних помещениях зданий

Получены фоновые аналитические параметры состава экстрагируемых компонентов строительных материалов Создана база данных по составу и спектральным характеристикам экстрагируемых органических соединений конструкционных и отделочных материалов, составляющих пожарную нагрузку зданий в их исходном виде и после термического воздействия

Установлено, что температурный диапазон получения информации о поведении на пожаре органических материалов на основании спектрального изучения их экстрактивных компонентов начинается при температурах от 100 °С и распространяется до температур 300350 °С Выявленные при этом изменения носят как качественный, так и количественный харак-

тер. Данные результаты позволяют ввести в практику расследования пожаров новую группу очаговых признаков пожара.

Аналогичные положительные результаты получены при исследовании экстрактов копоти с целью установления на местах пожаров и в смежных помещениях на путях распространения конвективных потоков зон с различной степенью прогрева в относительно низкотемпературном интервале (от 20 до 400 °С).

Внедрение методов выявления очаговых признаков, основанные на изучении спектральных характеристик экстрагируемых органических компонентов строительных и отделочных материалов, а также осаждающейся на них копоти повышает достоверность установления очага пожара В работе проведено изучение и сопоставление параметров эффективной пористости строительных материалов (по керосинонасыщаемости) и относительной сохранности в них горючих жидкостей (по флуоресценции Уайт-спирита), на основании которого показано, что исходя из позиций сохранности ЛВЖ в объектах, составляющих пожарную нагрузку зданий и сооружений наиболее качественные результаты можно получить при диагностике инициаторов горения в таких материалах, как древесноволокнистые плиты, ватин, поролон, обивочная ткань; ворсистые напольные покрытия

В плотные древесные материалы, таких как ДСП, паркет, ламинат. сосновая доска горючие жидкости впитываются хуже и неравномерно Практически бесполезно отбирать для исследования ЛВЖ пробы гладких синтетических напольных покрытий, подобных линолеуму Несмотря на высокую пористость такого материала, как минеральная вата, пробы этого материала для поиска в них горючих жидкостей проводить не рекомендуется Изменение качественного состава горючих жидкостей на этом материале предопределяет возможность ошибки при установлении типа инициатора горения

Спектральные аналитические параметры занесенных извне инициаторов I орения, находящихся после пожара в исходном или частично выгоревшем виде на поверхности или в объеме строительных и отделочных материалов, позволяют быстро и достоверно диагностировать горючие жидкости на фоне мешающего влияния экстрактивных компонентов самих материалов, составляющих пожарную нагрузку зданий и сооружений В работе установлена также реальная возможность выявления и диагностики следов горючих жидкостей, оседающих совместно с сажевыми частицами на холодных поверхностях, например на оконных стеклах

Комплексная методика экспертного изучения экстрактивных органических компонентов строительных материалов и горючих жидкостей, обнаруживаемых в виде следов на элементах пожарной нагрузки зданий и сооружений использована при расследовании реальных пожаров и показала свою полную работоспособность

Список опубликованных работ по теме диссертации.

1. Галишев МА., Кононов СИ, Шарапов СВ., Кондратьев С А Экспертное изучение экстрактивных компонентов строительных материалов при исследовании пожаров в зданиях и сооружениях // Пожаровзры-вобезопасность, 2005 № 2 0,5/0,2 п л

2. Галишев М.А., Шарапов С В , Кононов С И, Клаптюк И В , Кондратьев С А Диагностика инициаторов горения, использующихся для поджогов, на основании исследования летучих компонентов горючих жидкостей // Пожаровзрывобезопасность, 2005. № 3 0,5/0,2 п л.

3 Галишев М А , Шарапов С В., Кононов С И., Тарасов С В , Кондратьев С А., Воронова В Б Многоцелевая комплексная система прогнозирования и мониторинга чрезвычайных ситуаций, связанных с попаданием в окружающую среду нефтепродуктов // Чрезвычайные ситуации- предупреждение и ликвидация. III международная научно-практическая конференция. - Минск, 2005. 0,3/0,1 п л

4. Галишев М А., Кононов С.И , Шарапов С В. Спектральные методы изучения экстрактивных компонентов строительных и отделочных материалов в пожарно-технической экспертизе // Пожарная безопасность XXI века Международная пожарно - техническая выставка - М , 2005 0,3 /0,1 п.л

5 Кононов С И, Шарапов С В, Галишев М А Установление признаков поджога на основе диагностики горючих жидкостей, находящихся на строительных материалах в зонах очага пожара // Перспективы развития пожарно-технической экспертизы и расследования пожаров Межрегиональная научно-практическая конференция. - СПб , 2005 0,2/0,1 п л

Подписано в печать 20 10 2005 Формат 60x84

Печать офсетная Объем 1,0 п л Тираж 100 экз

Отпечатано в Санкт-Петербургском инсгитуте ГПС МЧС России 196105, Санкт-Петербург, Московский проспект, д 149

-Л,

» 19849

PH Б Русский фонд

2006-4 17533

ВВЕДЕНИЕ.

Глава I. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ В ЭКСПЕРТИЗЕ ПОЖАРОВ.

1.1. Основные материалы, используемые для изготовления конструкционных элементов внутренних интерьеров зданий.

1.2. Методы исследования органических компонентов конструкционных элементов внутренних интерьеров зданий при поиске очага пожара.

1.3. Методы диагностики занесенных извне горючих жидкостей на конструкционных элементах внутренних интерьеров зданий при установлении факта поджога.

ГЛАВА II. ВЫЯВЛЕНИЕ ОЧАГОВЫХ ПРИЗНАКОВ ПОЖАРА НА ОСНОВЕ ИЗУЧЕНИЯ ЭКСТРАКТИВНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ КОМПОНЕНТОВ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И

КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ.

Глава III. УСТАНОВЛЕНИЕ ПРИЗНАКОВ ПОДЖОГА НА ОСНОВЕ ДИАГНОСТИКИ ГОРЮЧИХ ЖИДКОСТЕЙ, НАХОДЯЩИХСЯ НА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛАХ В ЗОНАХ ОЧАГА ПОЖАРА И НА i ПУТЯХ РАСПРОСТРАНЕНИЯ КОНВЕКТИВНЫХ ПОТОКОВ.

III. 1. Установление степени сохранности горючих жидкостей на элементах пожарной нагрузки зданий в условиях пожара.

III.2. Выявление качественных особенностей состава горючих жидкостей, позволяющих проводить их диагностику на фоне экстрагируемых органических компонентов строительных материалов.

III.3 Исследование экстрактивных компонентов отложений копоти, формирующихся на строительных конструкциях в различных зонах пожара.

Пожары причиняют существенный социальный, экономический и экологический ущерб обществу. Особую опасность, в силу их криминального характера, представляют поджоги, В последние годы перед Государственной противопожарной службой и правоохранительными органами Российской Федерации всё острее встает проблема борьбы с пожарами и поджогами и их расследованием.

Общее число пожаров в Российской Федерации за четыре года текущего столетия остается на примерно одинаковом, высоком уровне (рис. 1) [4-6].

270000 260000 250000 240000 230000 220000 210000

259836

246341

239289 i 231486

2001 г.

2002 г.

2003 г.

2004 г.

Рис. 1. Обще количество пожаров в Российской Федерации за 2001-2004 годы

Пожары зданий и сооружений часто носят крупномасштабный характер и могут приводить к массовой гибели людей. Среди всех пожаров, зарегистрированных в России в последние 4 года, пожары зданий различного назначения играют доминирующую роль (рис. 2). При этом наибольшее число пожаров происходит в жилом секторе (рис. 2, 3) [4-6].

2001 г. производственные здания ддо/ складские и торговые / помещения 3(5% строящееся объекты 05%--МШш* здания общественного ^^назначения 2,5% жилой сектор 72,7% t

2002 г. складские и торговые про изв одств енн ы е / помещения 3J5% здания здания обирственного назначения 2,5% строяи+1еся объекты 0,5% — жилой сектор 72]9%

Рис. 2. Количество пожаров в зданиях различного назначения в процентах к общему количеству пожаров по Российской Федерации

2003 г. производственные здания 3,9% д складские и торговые / помещении 3,7% строящееся объекты 0,5%--^^ш^т. здания общественного назначения 2,3% жилой сектор 72,5% i.

2004 г. складские и торговые v г

Рис. 2. (продолжение) Количество пожаров в зданиях различного назначения в процентах к общему количеству пожаров по Российской

Федерации

200000

150000

100000

50000 0 производст венные здания г:

2002 г. 2001 г. — 2003 г.

2004 г. С=П 1 складские и здания жилои сектор строящиеся торговые общественного объекты помещения назначения

Рис. 3. Распределение количества пожаров в зданиях различного назначения за 2001-2004 г.г. по Российской Федерации

100000

80000

60000

40000

20000

79462

63305 66590 64890

I I 1 2001 г. 2002 г. 2003 г. 2004 г.

Рис. 4. Общее количество уничтоженных строений по причине пожаров в Российской Федерации за 2001-2004 годы

При этом обще число уничтоженных пожарами строений в Российской Федерации пропорционально общему числу зарегистрированных пожаров (рис. 1,4).

Распространенной причиной пожара строительного объекта является его умышленный поджог. Вообще, поджоги остаются в последние годы единственной причиной пожара, по которой наблюдается неуклонный рост их числа (рис. 5, 6) [4-6]. ч 1

16000

13863

14746

12000

11249

8156

8000

4000

2001 г. 2002 г. 2003 г. 2004 г.

Рис. 5. Число пожаров по причине поджогов за 2001-2004 годы по Российской Федерации

Раскрытие и расследование преступлений, связанных с поджогами, относится к наиболее сложной категории дел, требующих квалифицированного осмотра места происшествия с участием пожарно-технических специалистов, использования юридических и специальных знаний в области противопожарной техники и безопасности, пожарно-технической экспертизы, криминалистической техники [13, 60]. Такой комплексный и системный подход всех служб, в том числе и оперативных, принят сейчас во всех ведущих экономически развитых странах мира [96, 108, 109, 113].

7,0% 6,0% 5,0% 4,0% 3,0% 2,0% 1,0% 0,0%

5.8% 6,4%

4,3%

3,3%

2001 г.

2002 г.

2003 г.

2004 г.

Рис. 6. Количество пожаров по причине поджогов в процентах к общему числу пожаров по Российской Федерации за 2001-2004 годы

Поджоги совершаются в основном с целью получения страхового возмещения, для запугивания или экономического ослабления конкурентов, из хулиганских побуждений, из мести, а также с целью сокрытия следов других преступлений [54, 62]. Вероятность раскрытия других преступлений после пожара, уничтожающего, по мнению злоумышленника, все следы, значительно сокращается, а порой действительно сводится на нет.

В странах Западной Европы, США и Канаде, развитых странах Востока поджоги явно выделяются среди прочих причин пожаров [111, 121].

Вместе с ростом популярности поджогов среди криминальных элементов, растет и мастерство поджигателей, совершенствуются их методы, применяются новые поджигающие вещества. С этим связана необходимость соответствующего прогресса в технико-криминалистическом обеспечении работы пожарных специалистов и экспертов криминалистов. В большинстве случаев для инициирования и ускорения пожара здания используют легковоспламеняющиеся и горючие жидкости [122].

Актуальность данной диссертационной работы определяется тем, что проблема расследования поджогов зданий самого различного назначения, до сегодняшнего дня решена еще далеко не полностью. Обнаружение на месте пожара следов горючих жидкостей является одним из главных, хотя, разумеется, не единственным квалификационным признаком умышленной причины возникновения пожара. Современное технико-методическое обеспечение расследования поджогов часто выдвигает указанный признак на первый план. А сочетание данного условия со множественностью первичных очагов пожара, быстрой динамикой развития пожара и выявлением в ряде случаев устройств и приспособлений для поджога позволяет считать поджог, как причину пожара доказанной.

При расследовании причин поджогов необходимо уметь отслеживать 1 содержание в объектах наряду с большими визуально фиксируемыми количествами горючих жидкостей в виде лужиц, промасленных материалов, остро пахнущих предметов, также и их следовых количеств. Последняя задача гораздо сложнее, и имеющиеся методы ее разрешения дают подчас неоднозначные результаты. Малые содержания горючих жидкостей неизбежно подразумевают их целостность с системой объекта носителя, что делает неприемлемым применение для их изучения частных методик исследования объемных количеств горючих жидкостей, а требует использования системного подхода и эвристических методов познания [80, 81]. Это определяется, во-первых, крайней ограниченностью исследуемого материала, во вторых, мешающим влиянием на результаты анализа органических компонентов объектов носителей, общая масса которых в этом случае становится соизмеримой с количеством инородных горючих жидкостей.

В связи с этим приобретает большое значение изучение состава и свойств, входящих в объекты носители органических соединений. В зданиях и сооружениях имеется большое число и разнообразие подобных объектов. Ими могут быть древесные материалы, ткани, синтетические и искусственные полимерные материалы и т.д. Появление в последние годы большого ассортимента новых строительных и отделочных материалов существенно усложняет решение данной задачи.

В решении ее важнейшим и центральным звеном является выявление устойчивых характеристик равновесного состояния систем, или как принято говорить их фоновых параметров. Без наличия знаний о фоновых характеристиках изучаемых объектов, в частности, о составе и свойствах входящих в них органических соединений невозможно зафиксировать отклонение систем от нормы. Такие отклонения могут носить двоякий характер. С одной стороны, изменения состава органических компонентов могут быть закономерно связаны со степенью термического воздействия на тот или иной материал на пожаре. Выявленные при этом показатели можно использовать в качестве очаговых признаков пожара, то есть зон с большей или меньшей степенью термического преобразования материалов на пожаре. С другой стороны, наличие занесенных извне горючих жидкостей приходится фиксировать на фоне потенциально мешающего влияния экстрактивных органических компонентов объектов носителей.

Методические сложности при анализе следов ЛВЖ и ГЖ помимо малых количеств анализируемых веществ, дополнительно обусловлены теми изменениями, которые претерпевают горючие жидкости под влиянием разрушительного теплового воздействия пожара.

Мощный прогресс аналитического приборостроения и внедрение в эту область современных компьютерных технологий дают возможность решать задачи по установлению причин пожаров на качественно новом уровне [83].

Несмотря на относительно большое число отдельных методических разработок, посвященных изучению остатков веществ, которые могут быть использованы в качестве инициаторов горения, до сих пор при проведении пожарно-технических экспертиз далеко не все диагностические и идентификационные задачи успешно разрешаются.

Тема диссертации поставлена в соответствие с планом научно-исследовательских работ, проводимых на кафедре исследования и экспертизы пожаров Санкт-Петербургского института Государственной противопожарной службы МЧС России по техническому обеспечению расследования и экспертизы пожаров и поджогов.

Целью настоящей работы является совершенствование методов экспертной диагностики горючих жидкостей, находящихся в качестве инициаторов горения на строительных материалах и конструкциях во внутренних интерьерах зданий при установлении умышленной причины возникновения пожара.

В задачи исследования входило.

1. Разработка методики выявления очаговых признаков пожара на основе исследования свойств строительных материалов в их исходном состоянии и после изменений, вносимых термическим воздействием пожара.

2. Оценка степени сохранности и возможностей диагностики после пожара горючих жидкостей, находящихся в виде следов на поверхности или в объеме строительных и отделочных материалов различной природы.

3. Исследование возможности выявления и диагностики следов горючих жидкостей в отложениях копоти на путях распространения конвективных потоков из зоны очага пожара по объему помещений.

Объектами исследования являлись

- легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, используемые в качестве инициаторов горения при поджогах: бензин автомобильный (АИ-92 компании ПТК); нефрас (уайт-спирит); керосин осветительный; дизельное топливо; растворитель номерной;

- материалы различной природы, составляющие конструктивные элементы зданий и сооружений и предметов интерьера: древесные материалы (древесина сосновая, ДСП, ДВП, фанера березовая); неорганические отделочные материалы (гипрок); полимерные отделочные материалы (линолеум, поролон, ковролин); звуко- и теплоизоляционные материалы (пенопласт, изовер); ткани (гобелен мебельный обивочный);

- отложения копоти, образующиеся на поверхности строительных материалов и конструкций на путях распространения конвективных потоков.

Методы исследования. Поставленные в работе задачи решались экспериментально и аналитически с использованием лабораторного моделирования, инфракрасной спектроскопии (ИКС), флуоресцентной спектроскопии. Обработка результатов анализов осуществлялась на ПЭВМ.

Фактический материал. Достоверность выводов, сформулированных в диссертации, определяется значительным объемом экспериментального материала по изучению горючих жидкостей; продуктов их термического преобразования; органических компонентов материальных объектов пожарной нагрузки зданий и сооружений в их исходном виде и после термического воздействия.

Научная новизна.

Изучены особенности состава органических компонентов, формирующихся в различных строительных материалах, в результате термического воздействия пожара и разработана система очаговых признаков пожара, базирующаяся на выявленных при этом закономерностях.

Установлены аналитические параметры диагностики занесенных извне инициаторов горения, находящихся после пожара в виде следов на поверхности или в объеме строительных и отделочных материалов, составляющих пожарную нагрузку зданий и сооружений.

Установлена возможность выявления и параметры диагностики следов горючих жидкостей, оседающих совместно с сажевыми частицами на холодных поверхностях на путях распространения конвективных потоков из зоны очага пожара по объему помещений.

Практическая значимость работы.

Внедрение методов выявления очаговых признаков, основанные на изучении особенностей поведения на пожаре органических компонентов строительных и отделочных материалов, повышает достоверность установления очага пожара.

Комплексная методика экспертного исследования следов горючих жидкостей, обнаруживаемых на материалах, составляющих пожарную нагрузку зданий и сооружений, опробована при исследовании образцов, изъятых с реальных пожаров, и показала свою полную работоспособность.

Результаты работы используются в практической деятельности органов дознания по делам о пожарах и поджогах, что способствует повышению эффективности и достоверности установления причин пожаров и повышает объективность и доказательную силу проводимых экспертных исследований.

Основные положения работы используются в учебном процессе Санкт-Петербургского института ГПС МЧС России при проведении занятий по курсу «Расследование пожаров».

Апробация работы. Основные результаты работы рассматривались на III Международной научно-практической конференции «Чрезвычайные ситуации: предупреждение и ликвидация» (Минск. 2005); Межрегиональной научно-практической конференции «Перспективы развития пожарно-технической экспертизы и расследования пожаров» (СПб. 2005); Международной пожарно-технической выставке «Пожарная безопасность XXI века»

Москва. 2005); Международной научно-практической конференции «Пожарная охрана мира. Расширение функций и задач» (СПб, 2005).

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.

Основные положения, выносимые на защиту.

• система очаговых признаков пожара, базирующаяся на особенностях состава экстрагируемых органических компонентов строительных материалов, позволяющая получать информацию о степени их термического преобразования в относительно низкотемпературном диапазоне от 100 до 300-350 °С;

• система спектральных аналитических параметров диагностики занесенных извне инициаторов горения, находящихся после пожара в исходном или частично выгоревшем виде на поверхности или в объеме строительных материалов и конструкций зданий и сооружений;

• спектральные параметры состава органических компонентов копоти, позволяющие выделять температурные зоны на путях распространения конвективных потоков из очага пожара по объему помещений и устанавливать наличие в копоти следов инородных горючих жидкостей - инициаторов поджога.

Объем и структура работы. Работа состоит из введения, трех глав и заключения общим объемом 132 стр., включая список литературы из 112 наименований, 50 рисунков, 7 таблиц.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе оценена пожарная опасность чрезвычайных ситуаций, связанных с насильственным занесением горючих жидкостей в здания и сооружения с целью их поджога.

Предложена комплексная методика экспертного исследования следов горючих жидкостей, обнаруживаемых в строительных объектах. Методика использует спектральное изучение экстрактивных органических соединений объектов, изымаемых на местах пожаров во внутренних помещениях зданий.

Для объективного выявления наличия горючих жидкостей на фоне мешающего влияния органических соединений, входящих в состав конструкционных элементов зданий и сооружений, а также предметов интерьера, получены фоновые аналитические параметры состава экстрагируемых компонентов объектов носителей. Создана база данных по составу и спектральным характеристикам экстрагируемых органических соединений конструкционных и отделочных материалов, составляющих пожарную нагрузку зданий в их исходном виде и после термического воздействия.

Прослеживание изменения состава экстрагируемых органических соединений по мере увеличения степени прогрева образцов позволило выявить особенности поведения органических материалов на пожаре. Установлено, что заметные фиксируемые изменения в спектральных характеристиках экстрактов изученных материалов начинают происходить уже на стадии прогрева до 100 °С. Эти изменения носят как качественный, так и количественный характер. Данные результаты позволяют ввести в практику расследования пожаров новую группу очаговых признаков пожара.

Температурный диапазон получения информации о поведении на пожаре органических материалов на основании спектрального изучения их экстрактивных компонентов начинается при температурах от 100 °С и распространяется до температур 300-К350 °С. Этот температурный интервал практически не изучается другими инструментальными методами выявления очаговых признаков.

Установленные очаговые признаки могут быть отнесены к признакам направленности распространения горения на участках удаленных от места первоначального возникновения горения. Они могут дать очень ценную информацию о путях распространения тепловых потоков в помещениях, смежных с зоной горения.

Кроме того, по степени термического воздействия на тот или иной конструктивный элемент пожарной нагрузки зданий можно судить о возможности его дальнейшей эксплуатации.

Аналогичные положительные результаты получены при исследовании экстрактов копоти с целью установления на местах пожаров и в смежных помещениях на путях распространения конвективных потоков зон с различной степенью прогрева в относительно низкотемпературном интервале (от 20 до 400 °С).

Внедрение методов выявления очаговых признаков, основанные на изучении спектральных характеристик экстрагируемых органических компонентов строительных и отделочных материалов, а также осаждающейся на них копоти повышает достоверность установления очага пожара.

В работе проведено изучение и сопоставление параметров эффективной пористости строительных материалов (по керосинонасыщаемости) и относительной сохранности в них горючих жидкостей (по флуоресценции Уайт-спирита), на основании которого даются практические выводы, касающиеся объективности получаемых результатов при исследовании горючих жидкостей, находящихся в объектах носителях на местах возможных поджогов. Показано, что исходя из позиций сохранности ЛВЖ в объектах, составляющих пожарную нагрузку зданий и сооружений наиболее качественные результаты можно получить при диагностике инициаторов горения в таких материалах, как древесно-волокнистые плиты, ватин, поролон, обивочная ткань; ворсистые напольные покрытия.

В плотные древесные материалы, таких как ДСП, паркет, ламинат, сосновая доска горючие жидкости впитываются хуже и неравномерно. Со стороны лицевой поверхности этих материалов инициаторы горения сохраняются плохо, при их анализе возможны ошибки, связанные с малым количеством пробы. Практически бесполезно отбирать для исследования ЛВЖ пробы гладких синтетических напольных покрытий, подобных линолеуму. Несмотря на высокую пористость такого материала, как минеральная вата, пробы этого материала для поиска в них горючих жидкостей проводить не рекомендуется. Изменение качественного состава горючих жидкостей на этом материале предопределяет возможность ошибки при установлении типа инициатора горения.

Спектральные аналитические параметры занесенных извне инициаторов горения, находящихся после пожара в исходном или частично выгоревшем виде на поверхности или в объеме строительных и отделочных материалов, уверенно позволяют диагностировать горючие жидкости на фоне мешающего влияния экстрактивных компонентов самих материалов, составляющих пожарную нагрузку зданий и сооружений. Применяющиеся при этом спектральные методы исследования дают возможность быстро и достоверно диагностировать неизмененные автомобильные топлива (автомобильные бензины, в особенности высокооктановые; дизельные топлива), продукты их частичного выгорания, асфальтово-смолистые компоненты, легкоки-пящие компоненты нефтепродуктов и составных растворителей, экстрактивные вещества древесины и полимерных материалов.

В работе установлена реальная возможность выявления и диагностики следов горючих жидкостей, оседающих совместно с сажевыми частицами на холодных поверхностях, например на оконных стеклах.

Анализ большого массива данных, полученных в ходе проведения экспериментальных исследований; показал, что экспертные оценки, основанные на диагностических признаках горючих жидкостей, получаемых различными спектральными методами анализа, хорошо согласуются между собой, что повышает их экспертную значимость.

Спектральные аналитические параметры занесенных извне инициаторов горения, находящихся в виде следов на строительных материалах имеют, как правило, четко выраженные отличия от спектральных характеристик экстрактов самих этих материалов, что позволяет их диагностировать и делать вывод о поджоге, как причине пожара.

Комплексная методика экспертного изучения горючих жидкостей, обнаруживаемых в виде следов на элементах пожарной нагрузки зданий и сооружений использована при расследовании реальных пожаров и показала свою полную работоспособность.

1. Абдурагимов И.М., Андросов А.С., Ткаченко Б.С. Исследование закономерностей термического разложения древесины под влиянием внешних тепловых потоков /Физика горения и взрыва. -1980. № 6. -С. 119121.

2. Абдурагимов И.М., Говоров В.Ю., Макаров В.Е. Физико-химические основы развития и тушения пожаров-М.: ВИПТШ. 1980. 225 с.

3. Алексеева Т.А., Теплицкая Т.А. Спектрофлуориметрические методы анализа ароматических углеводородов в природных и техногенных средах.

4. Аналитическая справка об остановке с пожарами в Российской Федерации за 12 месяцев 2002 года. М.: ГУГПС МЧС России. 2002.

5. Аналитическая справка об остановке с пожарами в Российской Федерации за 12 месяцев 2003 года. М.: ГУГПС МЧС России. 2004.

6. Аналитическая справка об остановке с пожарами в Российской Федерации за 12 месяцев 2004 года. М.: ГУГПС МЧС России. 2004.Ахрем А.А., Кузнецова А.И. Тонкослойная хроматография, -М.: «Наука», 1965.

7. Байерман К. Определение следовых количеств органических веществ. — М.: «Мир». 1987. 429

8. Беллами JI. Инфракрасные спектры сложных молекул. — М.,1963.

9. Бибиков В.В. Кузьмин Н.М. Экспертное исследование смазочных материалов. М., 1977.

10. Бродский Е.С., Савчук С.А. Определение нефтепродуктов в объектах окружающей среды //Журнал аналитической химии. 1998. Т. 53, № 12. С. 1238-1251.

11. Бродский Е.С. Системный подход к идентификации органических соединений в сложных смесях загрязнителей окружающей среды //Журнал аналитической химии. 2002, т. 57, № 6. С. 585-591.

12. Вайншток И.С. Ультразвуковой импульсный метод испытания бетона /Применение достижений современной физики в строительстве. -М.: Стройиздат. 1967. С. 71-81.

13. Вандер М.Б., Майорова Г.В. Подготовка, назначение, оценка результатов криминалистической экспертизы материалов, веществ и изделий: Практическое руководство. СПб.: СПб юридический ин-т Ген. прокуратуры РФ, 1997. 44 с.

14. Введение в нефтехимию /Под ред. Х.Стейнера. JL: Гостоптех-тздат. 1962. -236 с.

15. Воронцов A.M., Никанорова М.Н. Развитие гибридных мето1.дов анализа в контроле окружающей среды /Инженерная экология. Вып 3, 1996. -с.93-109.

16. Галишев М.А. Комплексная методика исследования нефтепродуктов, рассеянных в окружающей среде при анализе чрезвычайных ситуаций (монография) /Под ред. B.C. Артамонова. -СПб.: СПб Институт ГПС МЧС России, 2004. -166 с.

17. Галишев М.А., Кононов С.И., Шарапов С.В., Кондратьев С.А. Экспертное изучение экстрактивных компонентов строительных материалов при исследовании пожаров в зданиях и сооружениях /Пожаровзрывобезо-пасность, 2005. № 2. С. 54-60.

18. Галишев М.А. Научные принципы экспертного исследования сложных смесей нефтяного типа, содержащихся в малых количествах в различных объектах материальной обстановки /Жизнь и безопасность, № 1-2а, 2004. С. 69-74.

19. Галишев М.А., Шарапов С.В., Тарасов С.В., Кондратьев С.А., Информационные аналитические признаки диагностики нефтепродуктов на местах чрезвычайных ситуаций /Жизнь и безопасность. 2004. № 3-4. С. 134137.

20. Галишев М.А., Чешко И.Д. Обнаружение и экспертное исследование остатков горючих жидкостей — средств поджога /Пожаровзрывобезопасность, 2004. № 3.

21. Галишев М.А., Чешко И.Д., Шарапов С.В. Исследование горючих жидкостей при расследовании поджогов автомобилей и экспертизе автотранспортных средств /Жизнь и безопасность, 2001, № 3-4. -С. 215-219.

22. Геккелер К. Экштайн X. Аналитические и препаративные лабораторные методы: Справочное издание /Пер. с нем. -М.: «Химия», 1994.

23. Глебовская Е.А. Применение инфракрасной спектрометрии в нефтяной геохимии. Л.: «Недра». 1971.

24. Гориславец С.П. Пиролиз углеводородного сырья. -Киев: «Наукова думка», 1977.

25. Грунты. Методы лабораторного определения содержания органических веществ. ГОСТ 23740-79

26. Дехант И. Инфракрасная спектроскопия полимепров. -М.: Химия. 1986.

27. Диагностика инициаторов горения, использующихся для поджогов, на основании исследования летучих компонентов горючих жидкостей

28. М.А. Галишев, С.В.Шарапов, С.И. Кононов, И.В. Клаптюк, С.А. Кондратьев // Пожаровзрывобезопасность, 2005. № 3. С. 64-71.

29. Другов Ю.С., Родин А.А. Экологические анализы при разливах нефти и нефтепродуктов. СПб.: «Анатолия», 2000. -250 с.

30. Зернов С.И., Чешко И.Д., Галишев М.А. Обнаружение и идентификация инициаторов горения различной природы при отработке версии о поджоге (методические рекомендации) /М.: ЭКЦ МВД России, 1998. -30 с.

31. Зенков Н.И. Савкин Н.П. Огнестойкость строительных конструкций. 1976. Вып. 4. -С.33-41.

32. Золотаревская И.А. Криминалистическое исследование нефтепродуктов и горючесмазочных материалов: Методическое пособие для экспертов, следователей и судей. М.: ВННИСЭ. 1987. - 197 с.

33. Золотов Ю.А. Скрининг массовых проб /Журнал аналитической химии, 2001. -Т. 56. -№ 8. С. 794.

34. Идентификация нефтепродуктов в объектах окружающей среды с помощью газовой хроматографии и храматомассспектрометрии /Е.С. Бродский, И.М. Лукашенко, Г.А. Калинкевич, С.А. Савчук //Журнал аналитической химии. 2002. Т. 57, № 6. С. 592-596.

35. Ильин Н.А. Техническая экспертиза зданий, поврежденных пожаром. -М.: Стройиздат, 1983. -200с.

36. Карклинь В.Б., Эринын П.П. ИК-спектроскопия древесины и ее основных компонентов /Химия древесины. 1071. № 7. -С. 83-93.

37. Карякин А.В., Грибовская И.Ф. Методы оптической спектроскопии и люминесценции в анализе природных и сточных вод.- М.: «Химия», 1987.304 с.

38. Карякин А.В., Галкин А.В. Флуоресценция водорастворимых компонентов нефтей и нефтепродуктов, формирующих нефтяное загрязнение вод. //Журнал аналитической химии. 1995. Т. 50, № 11. С. 1178-1180.

39. Киселев Я.С. Физические модели горения в системе предупреждения пожаров. -СПб.: СпбУ МВД России, 2000. -264 с.

40. Климова В.А. Основные микрометоды анализа органических соединений. -М.: Химия, 1975.

41. Комплексная методика определения очага пожара /Смирнов К.П., Чешко И.Д., Егоров Б.С. и др. Л.: ЛФ ВНИИПО МВД СССР, 1987. 114 с.

42. Коренман Я.И Экстракция органических соединений общие закономерности и применение в анализе /Журнал аналитической химии, 2002.-Т. 57. -№> 10.-С. 1064-1071.

43. Королев Н. В., Рюхин В. В., Горбунов С. А., Эмиссионный спектральный микроанализ, Л., 1971

44. Корчагина Ю.И., Четверикова О.П. Методы интерпретации аналитических данных о составе рассеянного органического вещества.- М.: «Недра». 1980. 228 с.

45. Коршак В.В. Химическое строение и температурные характеристики полимеров. -М.: Наука. 1970. -417 с.

46. Кузьминский А.С. Физико-химические основы получения переработки и применения эластомеров. М.: Химия. 1976. 231 с.

47. Ларионова З.М., Соломонов В.В., Леднева Н.П. Определение температуры нагрева бетона по изменению его состояния после пожара /Пром. Строительство. -1989. № 2. -Сж. 20-21.

48. Левин Э.Д., Барабаш Н.Д., Морозов В.А. Химия древесины. — Рига: Зинатне. 1969.-С.135-139.

49. Левшин Л.В., Салецкий A.M. Люминесценция и ее измерения: Молекулярная люминесценция. -М.: Изд-во МГУ, 1989. 272 с.

50. Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод.- М.: «Химия». 1984 448 с.

51. Макагонов В.А. Бетон в условиях высокотемпературного нагрева. -М.: Стройиздат. 1979.

52. Мажитов Е.Ж. Экспертная практика и новые методы исследования. -М.: ВНИИСЭ, 1976, вып. 19. -С. 14-20.

53. Методика выполнения измерений массовых концентраций нефтепродуктов в пробах природной, питьевой и сточной воды на анализаторе жидкости «Флюорат-02». ПНД Ф 14.1:2:4.128-98.

54. Микеев А.К. Поджог: причина пожара и способ совершения преступления /Пожарная безопасность. 2000, № 1, с. 128-132.

55. Музалевский А.А. Идентификация источника загрязнения акваторий нефтепродуктами. //Экологическая химия. 1997, т.6, вып.З. С. 172176.

56. Музалевский А.А., Никанорова М.Н., Подшилкина Е.П. Информационное обеспечение идентификации виновников загрязнений поверхностных вод нефтепродуктами. //Экологическая химия. 1996, т.5, вып.4. С. 255-260.

57. Мчедлов-Петросян О.П. Химия неорганических строительных материалов М.: Стройиздат. 1988. 304 с.

58. Наканиси К. Инфракрасные спектры и строение органических соединений. М.: «Мир». 1965.

59. Никитин Н.И. Химия древесины и целлюлозы. -М.: Изд. АН СССР, 1952.-711 с.

60. Обнаружение и исследование остатков испарения светлых нефтепродуктов с поверхности древесины /И.Д. Чешко, Р.Х. Кутуев, В.Г. Го-ляев, Б.С. Егоров. //Экспертная практика и новые методы исследования. М.: ВНИИСЭЭ 1984. Вып. 6. С. 1-8.

61. Обнаружение и исследование следов легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в вещественных доказательствах, изымаемых с места пожара /Р.Х. Кутуев, И.Д. Чешко, В.Г. Голяев, Б.С. Егоров. М.: ВНИИПО МВД СССР. 1985.-49 с.

62. Обобщение экспертной практики по криминалистическому исследованию горючесмазочных материалов и нефтепродуктов: Обзорная информация. М.: ВНИИСЭ. 1979. Вып. 1. - 21 с.

63. Ознобшина Е.В., Соловьева Н.В. Обнаружение бензинов и керосинов на объектах, подвергшихся температурному воздействию, методами

64. ТСХ и молекулярной спектроскопии в УФ-области //Экспертная практика и новые методы исследования: Экспресс-информ. -М.: ВНИИСЭ, 1983. Вып.11.

65. Определение валового содержания нефтепродуктов в пробах почвы методом инфракрасной спектрометрии: Методические указания. РД 52.18.575-96.

66. Определение нефтяных компонентов в водах с использованием тонкослойной хроматографии в сочетании с ИК-фотометрией: Методические указания. РД 52.24.454-95.

67. Основы криминалистической экспертизы материалов, веществ и изделий: Учебное пособие /Под ред. В.Г. Савенко. -М.: ЭКЦ МВД России, 1993.-208 с.

68. Павлова С.А., Журавлева И.В., Толчинский Ю.И. Термический анализ органических и высокомолекулярных соединений: Методы аналитической химии. -М.: Химия. 1983. -120 с.

69. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: Справ, изд.: в 2 книгах; кн. 1 /А.Н. Баратов, А.Я. Корольченко, Г.Н. Кравчук, и др. -М.: «Химия», 1990 .-496 с.

70. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: Справ, изд.: в 2 книгах; кн. 2 /А.Н.Баратов, А.Я.Корольченко, Г.Н.Кравчук, и др.- М.: «Химия». 1990,- 384 с.

71. Поль К.Д. Естественно-научная криминалистика М. — Юридическая литература. 1985. -304 с.

72. Проведение диагностики легковоспламеняющихся и горючих жидкостей при расследовании поджогов / М.А. Галишев, И.Д. Чешко, С.В. Шарапов, Н.В. Сиротинкин //Жизнь и безопасность, 2001, № 1-2. -С. 40-43.

73. Прингсгейм П. Флуоресценция и фосфоресценция. М.: ИЛ,1951.

74. Российская Е.Р. Судебная экспертиза.- М.: Право и закон, 1996.- 224 с.

75. Руководство по аналитической химии /Пер. с нем. Под ред. Ю.А. Клячко. -М.: «Мир», 1975.

76. Русинов JI.A. Автоматизация аналитических систем определения состава вещества. JL: «Химия». 1984. 160 с.

77. Ситтиг М. Процессы окисления углеводородного сырья. -М.: «Химия», 1970.

78. Современные методы исследования нефтей (Справочно-методическое пособие) /Н.Н. Абрютина, В.В. Абушаева, О.А. Арефьев и др. Под ред. А.И. Богомолова, М.Б. Темянко, Л.И. Хотынцевой- Л.: «Недра». 1984.-431 с.

79. Сонияси Р., Сандра П. Шлетт К. Анализ воды: органические микропримеси. СПб.: «ТЕЗА», 1995. 248 с.

80. Стици Э.У.Р., Байуотер С. Механизм термческого разложения углеводородов. //Химия углеводородов нефти. Т.2. — Л.: «Гостоптехиздат». 1958.-С. 7-28.

81. Тарасевич Н.И. Семененко К.А., Хлыстова А.Д. Методы спектрального и химико-спектрального анализа. М.: 1973

82. Тарасов С.В., Пак О.А., Галишев М.А., Шарапов С.В. Применение методологии скрининга при изучении следов горючих жидкостей в пожарно-технической и экологической экспертизе /Вестник СПб Института ГПС МЧС России. 2004. №7. С. 58-63.

83. Техническое обеспечение расследования поджогов, совершенных с применением инициаторов горения. //И.Д.Чешко, М.А.Галишев, С.В.Шарапов, Н.Н.Кривых. М.: ВНИИПО, 2002. - 120 с.

84. Технология пластических масс / под ред. В.В.Коршака. -М: Химия, 1976. -608 с.

85. Товарные нефтепродукты, свойства и применение: Справоч-ник./Под ред. В.М. Школьникова.- М.: «Химия». 1978.- 472 с.

86. Унаняц Т.П., Бахаровский Г.Я., Шерешевский А.И. Химические товары: Справочник. Т. 2. -М.: «Химия», 1969.т

87. Уэндландт У. Термические методы анализа. -М.: Мир. 1978.526 с.

88. Флуоресценция окисленных водорастворимых компонентов нефтей и нефтепродуктов /А.В. Карякин, А.Ф. Лунин, А.В. Галкин, Н.А. Лебедева // Журнал прикладной спектроскопии, 1993. Т. 58, № 3-4. С. 351-354.

89. Хабибуллин Р.Ш. Прогнозирование и анализ на основе системы «человек — техника — ОФП — окружающая среда — объект защиты» /Снижение риска гибели людей при пожарах: Материалы 18 научно-практической конференции. -М., 2003. -С. 284-286.

90. Химические товары: Справочник, ч. 1/Под ред. И.Г. Молотко-ва- М.: «Госхимиздат». 1961.- 646 с.

91. Химический энциклопедический словарь. -М.: «Советская энциклопедия», 1983.

92. Химия нефти и газа: Учебное пособие для вузов /А.И. Богомолов, А.А. Гайле, В.В. Громова и др. Под ред. В.А. Проскурякова, А.Е. Драб-кина. -СПб.: «Химия», 1995.

93. Чешко И.Д. Технические основы расследования пожаров: методическое пособие. -М.: ВНИИПО, 2002. -330 с.

94. Чешко И.Д. Экспертиза пожаров (объекты, методы, методики исследования) /С-Пб.: С-ПбИПБ МВД России, 1997.

95. Шварцман Г.М. Производство древесно-стружечных плит. — М.: Лесная. Пром. 1977.

96. Школьников В.М. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение: Справочное издание. -М.: «Химия», 1989.

97. Экоаналитический и санитарный контроль: Перечень норма-тивно-методиченских и справочных документов /Под ред. Б.В. Смолева. -СПб.: «Крисмас+», 2002. -110 с.

98. Эксперт. Руководство для экспертов органов внутренних дел /Под ред. Т.В. Аверьяновой, В.Ф. Статкуса. -М.: «КноРус», «Право и закон», 2003. -592 с.

99. Энциклопедия судебной экспертизы /Под ред. Т.В. Аверьяновой, Е.Р. Российской. -М.: «Юристь», 1999. -552 с.

100. Эрих В.Н. Химия нефти и газа. М.: Химия, 1966.- 284 с.

101. Arson team proves its worth /Fire Prev. -1998, № 309 -P.7.

102. De Haan J. Kirk's Fire Investigation, Brady Prentice Hall, USA,1997.

103. De la Hougue G. La lutte contre l'incendie volontaire /Face risqud. -1999, № 354. P. 27-28, 30-31.

104. Duval C. Inorganic Termogravimetric analyses, London/ Elsever Pabl. Сотр. 1963. 525 p.

105. Klingt H. /Platzende Reifen, explodierende Gaskartuschen /Florian Hessen. -2000, №3. P. 8-9.

106. Pohl D., Lobbert A., Wieneke A. Krafifahrzeug Brand Prisken bei der Philfeleistung und Beim Laschen /Blaulicht. -1997 -46, № 8. -P. 8-9.

107. Mearker M.H. California highway disaster /Fire Eng. -1998/ -151, №5. P. 51-64.

108. Nassar J., Goldbach J. -Staub Reinhalt. Luft, 1980, v. 40, No 12, p. 529-537.

109. Oppenheimer C.H. Oil ecology /Mar. Inveron. Pollut. Amsterdam. 1980. P. 21-35.

110. Phillips C.F., Jones R.K. -Amer. Ind. Hyg. Assoc. J., 1978, v. 39, No 2, p. 118-128.

111. Staufenbiel R. /Metallbrand an Pkw //Brandschutz. -1998. -52, № 6. -P. 574-575.

112. Tang Y.Z., Tran Q., Fellin P. -Anal. Chem., 1993, v. 65, No 14, p. 1932-1935.