Совершенствование диагностики товарных нефтепродуктов спектральными методами в целях пожарно-технической экспертизы

В статье анализируются оснащение ФГБОУ СЭУ ФПС ИПЛ по Калининградской области современными техническим средствами. Обосновано значение проведения диагностики товарных нефтепродуктов спектральными методами в целях пожарно-технической экспертизы. Охарактеризованы направления совершенствования методики диагностики товарных нефтепродуктов спектральными методами в целях пожарно-технической экспертизы.

Ключевые слова: товарные нефтепродукты, пожарно-техническая экспертиза, обнаружение, признаки,спектральные методы, спектрофлюориметр, спектрометр, диагностика, методика.

Вопрос применения современных спектральных методов анализа при исследовании товарных нефтепродуктов в целях пожарно-технической экспертизы хорошо разработан в отечественной и зарубежной литературе.

Оснащение и организация деятельности российских пожарно-испытательных лабораторий не уступает, а часто даже превосходит своих зарубежных коллег.

Так, Федеральное государственное бюджетное учреждение «Судебно-экспертное учреждение федеральной противопожарной службы «Испытательная пожарная лаборатория» по Калининградской области» (ФГБОУ СЭУ ФПС ИПЛ по Калининградской области) является пожарно-техническим учреждением Государственной противопожарной службы, осуществляющим деятельность по организации и производству судебных экспертиз, исследований, профессиональной подготовке и специализации экспертов, а также научно-техническую деятельность, направленную на получение и применение новых знаний, необходимых для достижения поставленных целей. ФГБОУ СЭУ ФПС ИПЛ по Калининградской области создано в целях обеспечения исполнения полномочий должностных лиц органов государственного пожарного надзора федеральной противопожарной службы, а также повышения эффективности деятельности при расследовании преступлений и правонарушений, связанных с пожарами.

Очень часто специалистами ФГБОУ СЭУ ФПС ИПЛ по Калининградской области по назначению органами предварительного следствия по факту произошедших пожаров проводится пожарно-техническая экспертиза. Современные различные технические средства и методы, которыми располагает испытательная пожарная лаборатория, имеют возможность установить последовательность событий во время пожара, выявляя его очаг, причину, источник возгорания, какие зажигательные смеси при этом применялись [6].

В настоящее время на вооружении ФГБОУ СЭУ ФПС ИПЛ по Калининградской области, кроме прочего современного оборудования, находится инфракрасный Фурье-спектрометр ФСМ 1201 и спектрофлюориметр «Флюорат-02-ПАНОРАМА».

Спектрофлюориметр «Флюорат-02-Панорама» (рисунок 1).

Спектрофлюориметр «Флюорат-02-ПАНОРАМА» — это прибор, который используется для измерения флуоресценции различных веществ, легковоспламеняющихся и горючих жидкостей. Он основан на принципе возбуждения атомов и молекул светом, после чего они испускают свет с другой длиной волны. Этот свет затем регистрируется спектрофотометром и используется для анализа веществ.

Рис. 2. ИК Фурье-спектрометр ФСМ 1201

ИК Фурье-спектрометр ФСМ 1201 — это прибор, который используется для анализа инфракрасного (ИК) спектра различных веществ. Он основан на принципе интерференции света и позволяет измерять изменения в интенсивности света в зависимости от длины волны.

Объектами ПТЭ на базе ФГБОУ СЭУ ФПС ИПЛ по Калининградской области выступают материальные носители криминалистически значимой информации. Их можно классифицировать по разным основаниям.

По физической слитности объекты ПТЭ подразделяют на единичные (отдельные тела) и множественные (совокупности тел). В свою очередь среди единичных объектов выделяют простые (монолитные, расчленение которых сопровождается нарушением его физической целостности, например, расческа) и сложные (состоят из частей, которые разъединяются и заменяются, например, авторучка, пистолет, автомобиль и тому подобное). Множественный объект — это совокупность предметов, не находящихся в состоянии физической слитности, объединенные общим целевым назначением, а также образованы случайно, каждый из которых является носителем криминалистически значимой информации. В первом случае это костюм, сервиз, во втором — совокупность предметов одежды конкретного лица, смесь гвоздей, шурупов, винтов, которые хранятся в одном месте.

Метод флуоресцентной спектроскопии является одним из наиболее точных и чувствительных методов диагностики нефтепродуктов. Он основан на измерении интенсивности света, испускаемого нефтепродуктом при облучении его ультрафиолетовым светом.

Особенности отбора проб и образцов:

— Пробы нефтепродуктов должны быть предварительно очищены от примесей и загрязнений, которые могут повлиять на результаты анализа.

— Для получения наиболее точных результатов необходимо использовать стандартные образцы, которые содержат известное количество компонентов.

При проведении пожарно-технической экспертизы для обнаружения остатков инициаторов горения, изымаемых с места пожара, в практике ФГБОУ СЭУ ФПС ИПЛ по Калининградской области очень часто применяется Спектрофлюориметр «Флюорат-02-Панорама».

Рис. 3. Сравнение спектров флуоресценции различных нефтепродуктов и растворителей ненефтяной природы

Из сравнения спектров флуоресценции различных нефтепродуктов и растворителей ненефтяной природы видно, что наличие максимумов и их положения отличаются, при этом наблюдается схожесть в образцах, а именно, наличие моноароматических углеводородов в области 270–300 нм.

Таким образом, методом флуоресцентной спектроскопии возможна дифференциация остатков низко и высокооктановых товарных нефтепродуктов по спектрам люминесценции. К сожалению, большинство спектров имеют одинаковые области максимумов и различаются только по интенсивности, что ограничивает идентификацию частично выгоревших товарных нефтепродуктов. В связи с этим целесообразно составлять базы спектров флуоресценции нефтепродуктов в зависимости от степени их выгорания и по производителю. В целом можно констатировать, что низкая интенсивность флуоресценции экстрактивных компонентов основных объектов-носителей, простота аппаратурного оформления и экспрессность метода позволяет эффективно его использовать в обнаружении остатков товарных нефтепродуктов.

ИК-спектроскопия является одним из наиболее распространенных методов для диагностики нефтепродуктов. Она основана на измерении поглощения инфракрасного излучения образцом и сравнении полученного спектра с базовыми спектрами стандартных образцов.

Как указывают Шубин А. А., Лагунов А. Н., Богданов А. А. и Гапоненко А. А., «рассмотрение ИК-спектра вещества, на предмет его идентификации и структурного анализа, проводится путем сопоставления с библиотечными спектрами и/или сравнения со справочными данными, широко представленными в литературе» [8]. Кроме этого возникает сложность рассмотрения схожих по природе веществ. Для примера на рисунке 4 представлено сопоставления ИК-спектров нескольких типов распространенных товарных нефтепродуктов, в частности: АИ-100-К5, ТС-1, ДТ-З-К5, бензин «Галоша», распространенный растворитель В-646, растворитель Р-4 и сольвент.

Рис. 4. Сопоставление ИК-спектров поглощения некоторых типов топлив

Можно наблюдать перераспределение интенсивности разных полос поглощения — это зависит от разных марок бензина. В отдельных случаях можно отметить проявление новых полос. Обнаружение данных особенностей и отнесение их к тому или иному образцу помогает создавать систему идентификации веществ 8.

В целом, современные спектральные методы анализа являются важным инструментом для проведения качественного анализа химических веществ. Их применение в пожарно-технической экспертизе позволяет быстро и точно определить инициаторы горения нефтепродуктов, что является важным элементом при расследовании пожаров.

В рамках совершенствования проведения диагностики товарных нефтепродуктов спектральными методами в целях пожарно-технической экспертизы предлагается внедрение в практику ИПЛ методики диагностики товарных нефтепродуктов с применением спектрометра с индуктивно-связанной плазмой серии iCAP 7000 фирмы Thermo SCIENTIFIC и многократного отбора проб предназначена для проведения пожарно-технической экспертизы и обеспечивает возможность повышения достоверности установления причин пожаров при расследовании умышленных поджогов. В данном направлении будем опираться на методику диагностики нефтепродуктов для расследования пожаров Н. Р. Казаковой 4.

В целях оптимизации исследования товарных нефтепродуктов с применением спектральных методов анализа предлагается дооснастить ФГБОУ СЭУ ФПС ИПЛ по Калининградской области атомно - эмиссионным спектрометром с индуктивно-связанной плазмой серии iCAP 7000 фирмы Thermo SCIENTIFIC.

Оптическая эмиссионная спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой (ICP-OES, ИСП-ОЭС, ИСП-АЭС) — метод анализа, который используется для определения элементного состава нефтепродуктов и других материалов. Этот метод основан на измерении спектральной интенсивности излучения, которое возникает при возбуждении образца плазмой высокой температуры. ICP-OES позволяет определять содержание многих элементов одновременно, что делает его очень эффективным для анализа нефтепродуктов и других материалов, связанных с пожарами.

Рис. 5. Атомно-эмиссионный спектрометр с индуктивно-связанной плазмой серии iCAP 7000 фирмы Thermo SCIENTIFIC

Сценарий реализации предлагаемой методики диагностики товарных нефтепродуктов (ТНП) для установления причин пожаров предусматривает выполнение ряда основных этапов.

Рис. 6. Методика диагностики товарных нефтепродуктов с применением спектрометра с индуктивно-связанной плазмой

Как показал анализ, проведенный Н. Р. Казаковой и А. К. Черных, математическая зависимость указанной вероятности от количества проб (априори рассматриваемых в качестве некоторого множества альтернатив), является возрастающей и нелинейной [5].

В настоящее время при проведении пожарно-технической экспертизы с целью установления причины пожара производится пробоотбор образца среды-носителя жидкости, примененной в качестве инициатора горения на месте пожара (в очаге пожара). Применение эффективного метода многократного пробоотбора образцов среды-носителя светлого нефтепродукта (почва, вода, воздух) целесообразно для совершенствования существующих методик пожарно-технической и судебно-экологической экспертиз, в результате проведения которых выдаются соответствующие заключения.

Литература:

1. Дементьев, Ф.А., Красильников, А. В. К вопросу о новой методике исследования инициаторов горения при поджогах автомобилей / Ф. А. Дементьев, А. В. Красильников. // Транспорт России: Проблемы и перспективы — 2015. Материалы Юбилейной Международной научно-практической конференции.– CПб.: Изд-во Институт проблем транспорта им. Н. С. Соломенко РАН — 2015. — С. 159–162.
2. ИК Фурье-спектрометры ФСМ. АО «Спектроскопические системы» Электронный ресурс. — Режим доступа: http://www.spectrosystems.ru/
3. Исследование спектральных и хроматографических данных нативных и выгоревших нефтепродуктов, распространяющихся на территории Ивановской области / В. А. Ненаездникова, А. А. Воронцова, Н. А. Таратанов // Пожарная и аварийная безопасность: cборник материалов XI Международной научно-практической конференции, посвященной Году пожарной охраны. Иваново, 2016. С.119–124.
4. Казакова Н. Р. Методика диагностики светлых нефтепродуктов для расследования пожаров при эксплуатации автотранспортных средств: автореферат дис.... кандидата технических наук: 05.26.03 / Казакова Надежда Рашидовна; [Место защиты: С.-Петерб. гос. ун-т ГПС МЧС России]. — Санкт-Петербург, 2016. — 23 с.
5. Казакова Н. Р., Черных А. К. Метод технической реализации пробоотбора среды-носителя светлого нефтепродуктана месте пожара // Вестник РУДН. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности. 2016. № 2. URL: https://cyberleninka.ru/ (дата обращения: 04.12.2023).
6. Федеральное государственное бюджетное учреждение «Судебно-экспертное учреждение федеральной противопожарной службы «Испытательная пожарная лаборатория» по Калининградской области». Электронный ресурс. — Режим доступа: https://iplkld.ru/(дата обращения: 04.12.2023).
7. Чешко, И. Д. Плотников, В. Г. Анализ экспертных версий возникновения пожара: в 2 кн. / И. Д. Чешко, В. Г. Плотников. Книга 1. — СПб.: СПб ФГБУ ВНИИПО МЧС России, 2010. — 708 с.
8. Шубин, А. А. Методы газовой хроматографии и ИК-спектроскопии как инструменты пожарно-технической экспертизы / Шубин А. А., Лагунов А. Н., Богданов А. А., А. А. Гапоненко А. А. // Научно-аналитический журнал «Сибирский пожарно-спасательный вестник», 2017, № 3.-C.22–27.