论文部分内容阅读
摘要：柴油燃烧产物分析中，萃取剂的选择非常重要。为获得柴油燃烧产物分析时的最佳萃取剂，本论文针对几种常见的萃取剂进行了实验研究。首先，制备柴油燃烧产物；其次，利用不同萃取剂进行萃取，制得柴油燃烧样品；最后，利用GC-MS对柴油燃烧样品进行分析。通过对谱图的对比，得到了提取柴油燃烧样品的最佳萃取剂，并分析了几种萃取剂的优劣。该研究结果可以为火灾物证鉴定工作提供参考。
关键词：GC-MS分析；残留物；烟尘；萃取剂
1 前言
据统计，在我国火灾起数中，放火案件占总起数的2.6%[1]，并呈逐年下降的趋势。但放火案件作为刑事案件，其造成的财产损失和人员伤亡会严重影响社会的稳定和发展，因此必须重视对放火案件的调查。放火犯常常用矿物油如汽油、柴油为助燃物的案件，几乎占放火案的80%以上。柴油属于矿物油的重要组成部分，常见于农村和少数城镇，对柴油燃烧残留物及烟尘的检测和认定具有重要的实际意义。
气相色谱/质谱联用技术分析（以下简称GC-MS）是一种混合物分离、定性的分析方法，在火灾原因调查中的应用不断发展[2]，是目前应用最广泛发展最完善的联用技术。它集中了气相色谱和质谱两种分析方法的优点，不仅可利用气相色谱高效分离性能和质谱高灵敏度、对有机混合物直接定性的优点，同时也弥补了两台仪器的缺点，分离效率也得到大幅度提高。因此本方法具有简便、快速、灵敏度高，特别适用于火场燃烧后的残留液体分析，具有非常好的应用前景和推广价值[3]。
利用GC-MS分析待测燃烧样品之前，萃取剂的选择是最关键的一步。由于不同的萃取剂萃取出的成分不同，因此利用GC-MS分析时会得到不同的结果，进而影响对待测燃烧样品的分析和判断。所以选择的萃取剂必须要满足火灾物证鉴定工作实际的需要。选取萃取剂一般的原则是：提取出的柴油燃烧产物越多、量越大，萃取剂的效果就越好。
本论文中，将选取正己烷、乙醚、石油醚、丙酮、乙醚和正己烷的混合液作为柴油燃烧产物的萃取剂，并对柴油燃烧时取得的不同燃烧样品（包括燃烧残留物和燃烧烟尘）进行GC-MS分析。根据得到的谱图，来综合分析、判断，利用GC-MS鉴定柴油燃烧产物时的最佳萃取剂。从而为火灾物证鉴定工作的实际提供参考。
2 实验部分
2.1实验条件
仪器设备：气相色谱/质谱仪，Agilent 6890/5973N，安捷伦科技有限公司；HP-5MS色谱柱（30 m×0.25 mm×0.25 um）
分析条件：进样口温度260℃，分流比50：1，采用程序升温；溶剂延迟设为3min。
试剂材料：0#柴油，正己烷、乙醚、石油醚、丙酮；
2.2实验内容
2.2.1柴油燃烧产物的制备
根据火灾现场实际情况，实验选择棉布作为柴油燃烧的载体，用柴油作为助燃剂，具体的制备过程如下：在专用的可燃物燃烧样品制备炉中，将棉布剪裁成30cm×30cm规格放置于燃烧炉底部的燃烧架上，均匀浇淋上15mL的柴油，等液体完全渗透后，用火柴引燃。至载体燃烧至一定程度时，用喷壶从燃烧炉下部窗口将火焰扑灭，制得柴油燃烧残留物和烟尘。
2.2.2柴油燃烧样品的制备
柴油燃烧产物的溶剂萃取：将燃烧残留物检材（或沾有烟尘的脱脂棉）放入烧杯中，倒入适量萃取剂（浸没残留物或脱脂棉即可）。充分搅拌十分钟；萃取后过滤，将滤渣回收重复上述萃取两次，收集三次萃取所得滤液，装入洁净烧杯中，贴上标签，并进行挥发浓缩；当萃取的溶液浓缩至适量时，将其装入准备好的样品瓶中，贴上标签，编号并密封保存。最终，所得待测样品见表1。
2.2.3重现性实验
相对标准偏差相当于数据与数据平均值的离散程度，可以用来验证仪器的精密度。由柴油燃烧残留物谱图中正构烷烃保留时间重复性试验可得，实验数据的相对标准偏差为0.0092%-0.0532%。由此可见，用GC-MS方法得到的数据是非常可靠的。
2.2.4柴油燃烧样品的GC-MS分析
对每个柴油燃烧样品进行GC-MS测试，每完成一个样品的测试，从数据库里调出所存的总离子流色谱图，通过积分百分比报告筛选出峰面积较大的峰，标上序号。利用G1033A，D.01.00 NIST98 标准质谱检索库对特征峰进行检索，记录每一个峰所对应的质谱图及其对应的化合物物质类型、结构式、分子式、分子量与保留时间等信息。
3结果分析与讨论
3.1柴油燃烧样品总离子流图的数据采集
利用GC-MS对所测得的柴油样品谱图进行自动积分，得出的百分比报告，根据得出的百分比报告所列出数据，可以准确地得到每一个谱图检测出的峰个数。由于手动操作时，进样量难以一致，因此根据检测出的峰高、峰面积来确定萃取剂的优劣并不可靠，从而根据出峰个数来判断萃取剂的优劣。
经GC-MS分析，可以得到每个柴油燃烧样品的谱图。根据谱图的百分比报告，可得每个谱图中出峰个数。汇总后如表2所示。
3.2最佳萃取剂
根据上述数据可得，对于棉布的柴油燃烧残留物来说，乙醚对应谱图出峰个数最多，为244；对于棉布的柴油燃烧烟尘来说，正己烷和乙醚混合物出峰个数远多于其他四种萃取剂，其出峰个数为63个。
因此对于柴油燃烧残留物来说，最佳萃取剂为乙醚；对于柴油燃烧烟尘来说，最佳萃取剂为正己烷和乙醚混合物。
3.3五种萃取剂的对比
通过观察对比柴油燃烧样品的总离子流图可知：
对于柴油燃烧残留物来说，正己烷和乙醚及其混合物为萃取剂时，谱图前面出峰较高而后面出峰较低；石油醚为萃取剂时，谱图中间出峰较高而两边低；丙酮为萃取剂时后边出峰较高而前面出峰较低。
对于柴油燃烧烟尘来说，乙醚为萃取剂时，出的峰最高；而正己烷和乙醚混合物为萃取剂时，出的峰个数最多；石油醚和丙酮为萃取剂时前5min出峰个数较多。
4结论
根据实验研究，可得到柴油燃烧样品萃取剂优劣分析的结论：
（1）对于柴油燃烧残留物来说，最佳萃取剂为乙醚；
（2）对于柴油燃烧烟尘来说，最佳萃取剂为正己烷和乙醚的混合物；
（3）不同的萃取剂萃取出柴油燃烧样品的成分及其含量各有差异，因此在进行鉴定时，可以根据需要选择、搭配萃取剂；
另外，本论文仅选取了正己烷、乙醚、石油醚、丙酮四种萃取剂及一种萃取剂混合溶液（即正己烷和乙醚的混合溶液）为研究对象，其他有机萃取剂仍有待研究。
参考文献
[1] 公安部消防局. 火灾统计年鉴[M]. 中国人事出版社， 2009：30-39.
[2] P. Mark L. Sandercock. F ire Invest igat ion and Ign itab le L iquidRes-idu eAn alysis A rev iew： 2001 - 2007[ J] . Forens ic Science In ternationa，l 2008， （ 176） ： 93- 110.
[3] 何洪源.纵火案件现场可燃液体残留物分析的研究进展[J]；中国人民公安大学学报（自然科学版）；2006年04期.
[4] 刘博伟等. 质谱技术在火灾物证鉴定中的应用[J]. 武警学院学报， 2009， （02）.
作者简介：郝慧龙（1989.11—），男，汉，河北石家庄人，全日制硕士研究生，中国人民武装警察部队学院研究生三队，火灾勘查技术专业，主要从事消防火灾调查方面的研究。
关键词：GC-MS分析；残留物；烟尘；萃取剂
1 前言
据统计，在我国火灾起数中，放火案件占总起数的2.6%[1]，并呈逐年下降的趋势。但放火案件作为刑事案件，其造成的财产损失和人员伤亡会严重影响社会的稳定和发展，因此必须重视对放火案件的调查。放火犯常常用矿物油如汽油、柴油为助燃物的案件，几乎占放火案的80%以上。柴油属于矿物油的重要组成部分，常见于农村和少数城镇，对柴油燃烧残留物及烟尘的检测和认定具有重要的实际意义。
气相色谱/质谱联用技术分析（以下简称GC-MS）是一种混合物分离、定性的分析方法，在火灾原因调查中的应用不断发展[2]，是目前应用最广泛发展最完善的联用技术。它集中了气相色谱和质谱两种分析方法的优点，不仅可利用气相色谱高效分离性能和质谱高灵敏度、对有机混合物直接定性的优点，同时也弥补了两台仪器的缺点，分离效率也得到大幅度提高。因此本方法具有简便、快速、灵敏度高，特别适用于火场燃烧后的残留液体分析，具有非常好的应用前景和推广价值[3]。
利用GC-MS分析待测燃烧样品之前，萃取剂的选择是最关键的一步。由于不同的萃取剂萃取出的成分不同，因此利用GC-MS分析时会得到不同的结果，进而影响对待测燃烧样品的分析和判断。所以选择的萃取剂必须要满足火灾物证鉴定工作实际的需要。选取萃取剂一般的原则是：提取出的柴油燃烧产物越多、量越大，萃取剂的效果就越好。
本论文中，将选取正己烷、乙醚、石油醚、丙酮、乙醚和正己烷的混合液作为柴油燃烧产物的萃取剂，并对柴油燃烧时取得的不同燃烧样品（包括燃烧残留物和燃烧烟尘）进行GC-MS分析。根据得到的谱图，来综合分析、判断，利用GC-MS鉴定柴油燃烧产物时的最佳萃取剂。从而为火灾物证鉴定工作的实际提供参考。
2 实验部分
2.1实验条件
仪器设备：气相色谱/质谱仪，Agilent 6890/5973N，安捷伦科技有限公司；HP-5MS色谱柱（30 m×0.25 mm×0.25 um）
分析条件：进样口温度260℃，分流比50：1，采用程序升温
试剂材料：0#柴油，正己烷、乙醚、石油醚、丙酮；
2.2实验内容
2.2.1柴油燃烧产物的制备
根据火灾现场实际情况，实验选择棉布作为柴油燃烧的载体，用柴油作为助燃剂，具体的制备过程如下：在专用的可燃物燃烧样品制备炉中，将棉布剪裁成30cm×30cm规格放置于燃烧炉底部的燃烧架上，均匀浇淋上15mL的柴油，等液体完全渗透后，用火柴引燃。至载体燃烧至一定程度时，用喷壶从燃烧炉下部窗口将火焰扑灭，制得柴油燃烧残留物和烟尘。
2.2.2柴油燃烧样品的制备
柴油燃烧产物的溶剂萃取：将燃烧残留物检材（或沾有烟尘的脱脂棉）放入烧杯中，倒入适量萃取剂（浸没残留物或脱脂棉即可）。充分搅拌十分钟；萃取后过滤，将滤渣回收重复上述萃取两次，收集三次萃取所得滤液，装入洁净烧杯中，贴上标签，并进行挥发浓缩；当萃取的溶液浓缩至适量时，将其装入准备好的样品瓶中，贴上标签，编号并密封保存。最终，所得待测样品见表1。
2.2.3重现性实验
相对标准偏差相当于数据与数据平均值的离散程度，可以用来验证仪器的精密度。由柴油燃烧残留物谱图中正构烷烃保留时间重复性试验可得，实验数据的相对标准偏差为0.0092%-0.0532%。由此可见，用GC-MS方法得到的数据是非常可靠的。
2.2.4柴油燃烧样品的GC-MS分析
对每个柴油燃烧样品进行GC-MS测试，每完成一个样品的测试，从数据库里调出所存的总离子流色谱图，通过积分百分比报告筛选出峰面积较大的峰，标上序号。利用G1033A，D.01.00 NIST98 标准质谱检索库对特征峰进行检索，记录每一个峰所对应的质谱图及其对应的化合物物质类型、结构式、分子式、分子量与保留时间等信息。
3结果分析与讨论
3.1柴油燃烧样品总离子流图的数据采集
利用GC-MS对所测得的柴油样品谱图进行自动积分，得出的百分比报告，根据得出的百分比报告所列出数据，可以准确地得到每一个谱图检测出的峰个数。由于手动操作时，进样量难以一致，因此根据检测出的峰高、峰面积来确定萃取剂的优劣并不可靠，从而根据出峰个数来判断萃取剂的优劣。
经GC-MS分析，可以得到每个柴油燃烧样品的谱图。根据谱图的百分比报告，可得每个谱图中出峰个数。汇总后如表2所示。
3.2最佳萃取剂
根据上述数据可得，对于棉布的柴油燃烧残留物来说，乙醚对应谱图出峰个数最多，为244；对于棉布的柴油燃烧烟尘来说，正己烷和乙醚混合物出峰个数远多于其他四种萃取剂，其出峰个数为63个。
因此对于柴油燃烧残留物来说，最佳萃取剂为乙醚；对于柴油燃烧烟尘来说，最佳萃取剂为正己烷和乙醚混合物。
3.3五种萃取剂的对比
通过观察对比柴油燃烧样品的总离子流图可知：
对于柴油燃烧残留物来说，正己烷和乙醚及其混合物为萃取剂时，谱图前面出峰较高而后面出峰较低；石油醚为萃取剂时，谱图中间出峰较高而两边低；丙酮为萃取剂时后边出峰较高而前面出峰较低。
对于柴油燃烧烟尘来说，乙醚为萃取剂时，出的峰最高；而正己烷和乙醚混合物为萃取剂时，出的峰个数最多；石油醚和丙酮为萃取剂时前5min出峰个数较多。
4结论
根据实验研究，可得到柴油燃烧样品萃取剂优劣分析的结论：
（1）对于柴油燃烧残留物来说，最佳萃取剂为乙醚；
（2）对于柴油燃烧烟尘来说，最佳萃取剂为正己烷和乙醚的混合物；
（3）不同的萃取剂萃取出柴油燃烧样品的成分及其含量各有差异，因此在进行鉴定时，可以根据需要选择、搭配萃取剂；
另外，本论文仅选取了正己烷、乙醚、石油醚、丙酮四种萃取剂及一种萃取剂混合溶液（即正己烷和乙醚的混合溶液）为研究对象，其他有机萃取剂仍有待研究。
参考文献
[1] 公安部消防局. 火灾统计年鉴[M]. 中国人事出版社， 2009：30-39.
[2] P. Mark L. Sandercock. F ire Invest igat ion and Ign itab le L iquidRes-idu eAn alysis A rev iew： 2001 - 2007[ J] . Forens ic Science In ternationa，l 2008， （ 176） ： 93- 110.
[3] 何洪源.纵火案件现场可燃液体残留物分析的研究进展[J]；中国人民公安大学学报（自然科学版）；2006年04期.
[4] 刘博伟等. 质谱技术在火灾物证鉴定中的应用[J]. 武警学院学报， 2009， （02）.
作者简介：郝慧龙（1989.11—），男，汉，河北石家庄人，全日制硕士研究生，中国人民武装警察部队学院研究生三队，火灾勘查技术专业，主要从事消防火灾调查方面的研究。