不同助燃劑對松木燃燒痕跡的影響

松木作為一種常見的木材在火場中隨處可見[1]。在防火火災中尤其是室內火災松木作為一種常見的家具木材也是很常見的。目前在助燃劑的檢測中，主要是利用氣相色譜儀來檢測現場留存的可燃液體燃燒殘留物[2]。在我國主流的檢測方法中主要是檢測助燃劑的存在[3]對于助燃劑載體的研究比較少[4]。本文中，利用火場中常見的松木，來觀察助燃劑對松木燃燒殘留物的影響，以此來確定現場中是否存在助燃劑，也是對現場中檢測助燃劑方法的一種新手段[5]。本文主要敘述模擬汽油火場實驗，主要以松木、95#汽油和油漆稀料為研究對象[6]，模擬松木家具被潑灑汽油后燃燒，調查人員通過掃描電鏡分析技術對松木表面燃燒痕跡進行分析，從松木燃燒痕跡微觀形貌特征變化入手分析火場是否存在汽油，再結合能譜儀對松木燃燒殘留物進行元素成分分析，進一步精確火場是否存在助燃劑汽油。本文旨在利用SEM技術結合得到具體可行的理論體系，為火災物證鑒定提供新的輔助方法[7-8]，為以后火災調查人員在調查放火案件時關于鑒定火場是否存在助燃劑汽油提供一定的參考意見。

一、實驗儀器設備和材料

實驗設備

火災燃燒實驗室、火災痕跡物證綜合實驗臺、日立TM3030plus 掃描電子顯微鏡能譜儀。

實驗材料

市售95#汽油、油漆稀料、松木板（20×20×5cm）、點火器、秒表、50ml 燒杯。

實驗方法及步驟

將5cm×5cm×1.7cm的松木分成二組，一組為汽油組，一組為油漆稀料組，一組為原樣組。將每組木材分別在橫切面和縱切面潑灑3ml的助燃劑。控制不同的燃燒時間為：30s、60s、120s。燃燒后選取橫面和縱面的燃燒殘留物進行分析。

二、實驗現象

（一）潑灑汽油的松木掃描電鏡分析

1.潑灑汽油的松木橫向掃描電鏡微觀形貌分析

利用日立TM3030plus 掃描電鏡觀察燃燒30s、60s、90s的松木橫向面（下圖1、2、3）。可見潑灑5ml 95#汽油后燃燒30s的松木橫向面管胞細胞壁基本完整，界限基本清晰。95#汽油后燃燒60s的松木橫向面管胞細胞壁略微受損，細胞壁斷口略微變形，界限基本清晰。95#汽油后燃燒120s的松木橫向面管胞細胞壁受損嚴重，細胞壁斷口變形，界限不清晰。

圖1 汽油燃燒30s橫向面

圖2 汽油燃燒60s橫向面

圖3 汽油燃燒120s

2.潑灑汽油的松木橫向掃描電鏡微觀形貌分析

利用日立TM3030plus 掃描電鏡觀察燃燒30s、60s、120s的松木徑向面，如圖4、5、6所示。可見潑灑5ml 95#汽油后燃燒30s的松木徑向面管胞細胞壁基本完整，發生微小變形，界限基本清晰；潑灑95#汽油后燃燒60s的松木徑向面管胞細胞壁發生變形，界限稍顯模糊可以大致區分；潑灑95#汽油后燃燒120s的松木徑向面管胞細胞壁變形非常嚴重，界限模糊難以區分。

圖4 汽油燃燒30s徑向面

圖5 汽油燃燒60s徑向面

圖6 汽油燃燒120s徑向面

（二）潑灑油漆稀料的松木微觀形貌分析

1.潑灑油漆稀料的松木橫向微觀形貌分析

利用日立TM3030plus 掃描電鏡觀察燃燒30s、60s、90s的松木橫向面觀察并統計分析不同受熱時間節點下有醇酸松木試樣徑向的微觀形貌的演變發展過程，微觀形貌成像結果如下圖7、8、9所示。隨著受熱時間的變化，松木試樣的內部紋理層次不斷發生變化，碳化程度也逐步加深，在潑灑油漆稀料后燃燒時間為30s時，松木的管胞細胞壁幾乎沒有發生變化，呈四邊形狀。在加熱開始的等60s時，松木試樣的微觀成像結果顯示細胞結構比較完整、排列整齊勻稱，管胞面相對來說并不粗糙，孔隙呈四邊形排列，并且中間含有少數盲孔。在加入油漆稀料的條件下，松木在加熱過程中內部紋理層次不斷遭到破壞，隨著受熱時間的不斷推進及延長，管胞切面變得逐漸粗糙，特別是在加熱時長達到120s以上時試樣的微觀形態變化更加明顯，管胞腔逐漸擴大，細胞壁逐漸破壞。

圖7 油漆稀料燃燒30s橫向面

圖8 燃燒60s橫向面

圖9 燃燒120s橫向面

2.潑灑油漆稀料的松木徑向微觀形貌分析

利用日立TM3030plus 掃描電鏡觀察燃燒30s、60s、90s的松木徑向面觀察不同受熱時間下有醇酸松木試樣橫向的微觀形貌，結果如圖10、11、12所示。受熱時間的不同，松木形態特征有著較大差異性，在燃燒時間為30s時清晰分辨出松木的紋理層次及管胞結構，炭化松木橫向仍存在管胞纖維結構，且內部結構尚能保持較好的完整性，但隨著加熱時間的不斷推進，加熱時間達到60s時，松木碳化程度逐漸加深，其內部紋理層次、構造也相應地出現了交叉錯亂，當加熱時間達到2min時，成像結果清晰顯示出管胞纖維粗糙、暗黑，缺乏層次感，且出現明顯的斷裂和破碎現象。

圖10 油漆稀料燃燒30s徑向面

圖11 燃燒60s徑向

圖12 燃燒120s徑向面

三、實驗結論

松木橫向面微觀形貌隨燃燒時間延長變化明顯，隨著燃燒時間的延長管胞細胞壁燒損程度逐步嚴重，管胞之間界限逐步模糊。松木徑向面微觀形貌變化規律同橫向面變化規律基本一致，但是相同條件下徑向面微觀痕跡變化更為明顯。在相同燃燒時間條件下，而且潑灑汽油后管胞燒損程度高于油漆稀料引燃管胞燒損情況。通過對松木燃燒后微觀形貌的分析，可以能夠在微觀層面觀察木材的燃燒情況，能夠從另一方面解決火災調查中助燃劑難以尋找的問題，為火災調查提供新的調查方向和思路。