Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,916

ИДЕНТИФИКАЦИЯ СЛЕДОВЫХ КОЛИЧЕСТВ ЛВЖ С ПРИМЕНЕНИЕМ ДВУХСТАДИЙНОЙ ТЕРМОДЕСОРБЦИИ

Михайлова С.М. 1 Шарифуллина Л.Р. 1
1 ФГБОУ ВПО «Академия гражданской защиты МЧС России»
Расследования причин пожаров или возгораний на промышленных объектах часто приводят к выводу, что горение вызвали легковоспламеняющиеся (ЛВЖ) или горючие жидкости. Однако несвоевременное проведение экспертизы либо высокие температуры в зоне горения могут приводить к невозможности обнаружения следовых количеств остатков ЛВЖ после горения. В связи с этим актуальным становится применение современных методов физико-химического анализа, которые позволяют установить присутствие в воздухе достаточно малых количеств таких веществ, разлив, неосторожное обращение или злой умысел в использовании которых мог привести к пожару и значительному ущербу. В данной работе используется хроматографический метод анализа с предварительным концентрированием паров легковоспламеняющихся жидкостей в двухстадийном термодесорбере. Для оценки содержания паров легковоспламеняющихся жидкостей в воздухе проведен ряд экспериментов с различными количествами разлитого вещества, получены хроматограммы, которые далее использовались для количественной и качественной идентификации выгоревших паров. В работе исследованы минимально обнаружимые количества легковоспламеняющихся веществ в воздухе, отобранном до и после горения исследуемой смеси.
пожарная безопасность
легковоспламеняющиеся жидкости
двухстадийная термодесорбция
пожарная экспертиза
1. Алешина К.Д., Шарифуллина Л.Р. Пожароопасность полимерных материалов // Студенческий научный форум 2015 [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.scienceforum.ru/2015/1140/11841 (дата обращения 20.07.15).
2. Михайлова С.М., Шарифуллина Л.Р. Обеспечение безопасности при транспортировке и хранении ЛВЖ и ГЖ // Предупреждение. Спасение. Помощь: сб. трудов XXV Международной научно-практической конференции (АГЗ МЧС России, 19 марта 2015). – Химки, 2015. – С. 124–127.
3. Михайлова С.М., Шарифуллина Л.Р. Особенности транспортировки и хранения ЛВЖ и ГЖ // Международная научно-практическая конференция молодых ученых по проблемам техносферной безопасности: сб. трудов. (РХТУ им. Менделеева, 13–17 апреля 2015). – М., 2015. – С. 39–41.
4. Чешко И.Д. Экспертиза пожаров (объекты, методы, методики исследования) / под науч. ред. канд. юр. наук Н.А. Андреева. – 2-е изд., стереотип. – СПб.: СПбИПБ МВД России, 1997. – 562 с.
5. Федеральный закон от 22.07.2008 № 123-ФЗ (ред. от 13.07.2015) «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».

При несоблюдении соответствующих норм и правил по хранению и перевозке легковоспламеняющихся (ЛВЖ) или горючих (ГЖ) жидкостей возникает большая вероятность разлива этих опасных веществ с последующим образованием парогазового облака, то есть возникновением аварийной ситуации. Такая авария может привести к дальнейшему возгоранию или детонации, влекущими за собой соответствующий санитарный и материальный ущерб [2, 3]. Вопросы обнаружения остатков ЛВЖ или ГЖ на месте пожара остаются актуальными на протяжении длительного времени, что связано с быстрым их выгоранием при высоких температурах или длительном горении. Одним из широко распространенных физико-химических методов анализа является хроматография [4]. Однако возможности хроматографического анализа могут быть расширены за счет предварительной подготовки пробы методом двухстадийной термодесорбции. Разработка подобной методики и стала целью нашей работы.

Результаты исследования и их обсуждение

Горючие вещества и материалы способны самовозгораться, а также возгораться под воздействием источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления.

Из горючих жидкостей выделяют группы легковоспламеняющихся и особо опасных легковоспламеняющихся жидкостей, воспламенение паров которых происходит при низких температурах, определенных нормативными документами по пожарной безопасности [5].

Чем меньше количество опасных веществ в воздухе, тем сложнее их в дальнейшем обнаружить. Эти остатки могут быть обнаружены в количествах и в состоянии, не позволяющих получить какую-либо дополнительную информацию о них, кроме как констатировать их присутствие на месте пожара [1]. Даже решение «задачи-минимум», вне сомнения, полезно, ибо присутствие остатков ЛВЖ (ГЖ) там, где их быть не должно, о многом говорит эксперту и следствию.

Тем не менее современные методы позволили нам провести соответствующие исследования, вследствие чего стала бы возможной экспертиза объектов спустя большее время с момента аварии или поджога. При помощи современных инструментальных методов может быть установлен их компонентный состав, тип жидкости (например, бензин это или дизельное топливо) и даже, при достаточно высокой сохранности остатков, товарная марка продукта (например, бензин А-76 или растворитель для лаков и красок № 647). Установление состава, разновидности, групповой принадлежности, типа, марки и тому подобных характеристик обнаруженного вещества и является, как правило, при экспертизе пожаров «задачей-максимум». Полнота решения этой задачи зависит от степени выгорания (и, соответственно, степени сохранности) вещества и эффективности примененных методов исследования.

В результате проведенных исследований при различных условиях аспирации паров уайт-спирита и ацетона были проанализированы полученные хроматограммы и выбраны оптимальные условия отбора проб используемым аспиратором (таблица).

Оптимальные условия аспирации для количественной оценки содержания паров ЛВЖ в воздухе

Расход воздуха, мл/мин

200

Время аспирации, мин

10

Объем аспирированного воздуха, л

2

Для качественной оценки масс-спектрометрическим детектором были определены оптимальные условия термостатирования колонок хроматографа, но для повышения вероятности совпадения масс-спектров с базой данных рекомендуется провести дополнительные исследования жидкостей по каждому из полученных пиков.

При исследовании влияния на результаты способа ввода пробы толуола в хроматографическую колонку не выявлено больших отклонений, то есть при введении путем прямого прокалывания жидкости через мембрану хроматографа и при введении паров толуола с помощью термодесорбера время удерживания в хроматографической колонке примерно одинаковое. Также по результатам данного исследования было обнаружено отклонение времени удерживания толуола от данных, предоставленных литературными источниками. Таким образом, была подтверждена достоверность результатов, полученных по методике с использованием двухстадийного термодесорбера.

В качестве количественной оценки паров ЛВЖ в воздухе был произведен ряд опытов с различными количествами разлитого вещества, получены хроматограммы, которые далее использовались для количественной и качественной оценки выгоревших паров. Исследуемыми веществами являлись уайт-спирит и бензин марки А-76.

Расчет минимального детектируемого количества вещества осуществляется по формуле

νдет = C∙Vасп,

где С – концентрация паров, г/л; Vасп – объем аспирированного воздуха, л.

Минимальной детектируемой стала концентрация, г/л:

– для уайт-спирита – 1,53∙10–7;

– для бензина – 1,45∙10–6.

Таким образом, минимальное детектируемое количество веществ: для уайт-спирита 3,06∙10–7 г, для бензина 2,9∙10–6 г.

Выводы

По исследованиям выгорания паров ЛВЖ было установлено, что за одинаковое время горения, с одинаковой площади испарения смеси ЛВЖ, содержащие легкие фракции (лучше всего детектируемые используемым оборудованием), выгорают быстрее, чем вещества с большим содержанием тяжелых фракций. Исследование выполнено путем сравнения интенсивности пиков компонентов смеси, полученных после горения хроматограмм, с полученными хроматограммами в результате количественной оценки паров ЛВЖ в воздухе.

Анализ арбитражных проб показал, что изменение концентрации паров ЛВЖ за 1 минуту горения бензина меньше, чем у уайт-спирита, что можно объяснить присутствием тяжелых фракций нефтепродуктов.


Библиографическая ссылка

Михайлова С.М., Шарифуллина Л.Р. ИДЕНТИФИКАЦИЯ СЛЕДОВЫХ КОЛИЧЕСТВ ЛВЖ С ПРИМЕНЕНИЕМ ДВУХСТАДИЙНОЙ ТЕРМОДЕСОРБЦИИ // Современные наукоемкие технологии. – 2015. – № 5. – С. 37-38;
URL: http://www.top-technologies.ru/ru/article/view?id=35034 (дата обращения: 07.06.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074