水泥块和地面砖检材中汽油燃烧残留物的紫外光谱分析

谢荔珍　王文剑

摘 要：本文利用紫外光谱法（UV），以正己烷为萃取剂及溶剂，对93#无铅汽油及基本完全燃烧后的组分和在水泥块、地面砖载体上渗透燃烧后残留痕迹中的组分进行紫外光谱分析，总结出其燃烧不同时间后和在水泥块、地面砖载体上燃烧后残留物的特征吸收峰，吸收波长等，进而判断火场中是否存在汽油，为火灾原因的确定和火灾性质定性提供科学依据。

关键词：紫外光谱法 汽油 火灾

中图分类号：TU521 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）10（c）-0058-03

1 实验部分

1.1 实验仪器、材料和试剂

（1） 实验仪器：Agilent 8453E型紫外分光光度计（安捷伦科技有限公司）。

（2）材料与试剂：易燃液体：93#无铅汽油；载体：水泥块、地面砖，均为市售产品；萃取剂及溶剂：正己烷（分析纯），化学试剂。

1.2 紫外分光光度计的工作原理

光谱仪的结构大致由光源（紫外光和可见光）、单色器（石英棱镜或光栅）、样品池、检测器和记录装置等几个部分组成。如图1由氘灯（2）和钨丝灯（4）发出紫外光和可见光，经平面镜（3）先后选择一种辐射光在曲面镜（1）聚焦，通过狭缝（5）、凹面镜（8）反射到棱镜或光栅（7），色散后的光由Littrow镜（6）按不同波长依次返回单色器，经凹面镜（9）通过狭缝（10）和圆柱形透镜（11）到达曲面镜再次聚焦。聚焦后的单色光经调节器面盘（13）、斩波器分为两束交替通过样品池（19）和参比池（18）。由于样品的吸收，两束光强度不同，经光电倍增管（21）检测，即给出相应的电信号，驱动马达记录下光谱。一般仪器记录的图谱为吸光度-波长曲线或透射率波长曲线[1]。

紫外光谱定性鉴定的主要依据是λmax和相应的摩尔吸光系数ξmax以及吸收光谱的谱图形状、吸收峰数目和位置。不同结构的化合物具有不同的吸收特性，对于相同结构的化合物他们的紫外吸收光谱应完全相同。

1.3 实验内容

（1）样品制备过程。①纯汽油样品的取样：直接提取。②汽油燃烧不同时间后的取样：将6mL汽油放入小蒸发皿，点燃并计时，汽油完全燃烧后测出的时间为5′36″。根据完全燃烧所需的时间，让汽油进行燃烧，在5′25″时，用窒息法（用石棉网扣在蒸发皿上）将其扑灭，并收集残留汽油样品待用。每次在蒸发皿中加的汽油量定量为6 mL。③汽油在载体上的燃烧后痕迹残留物的取样：取一水泥块，并用一4 cm×5 cm碎布放置于水泥块上，将10mL汽油缓慢倒在布水泥块上，让其充分渗透，然后用火柴点燃直至自然熄灭，清理水泥块表面布料等残留物，提取其痕迹，用正己烷做萃取剂提取残留物中的组分，萃取后的液体作为样品待用。用上述方法制得汽油在地面砖的实验样品。

（2）紫外光谱测试条件的选择①设定分析扫描波长范围为200～800 nm。②选择不减小吸光度时的最大狭缝宽度作为测定狭缝宽度。③样品溶度的选择。配制样品溶液的溶度以控制吸光度在0.7～1.2范圍内最为合适。（表1，2，3，4）。

对紫外光谱图及其一阶导数图进行比较分析，可以得出：汽油燃烧前后，在200～400 nm之间紫外吸收强烈，但出峰较少；出峰主要波段在400～800 nm之间，但吸收并不强烈；纯汽油吸收峰主要有377 nm，490 nm，623 nm，633 nm，643nm；纯汽油的主要成分包括：长链共轭体系的化合物、带有苯基的化合物、芳烃、稠环化合物等。汽油基本完全燃烧后的组分紫外光谱特征：主要吸收峰有377 nm，489 nm，585 nm，590 nm，597 nm；燃烧产物含有带有两个双键的共轭体系、苯环化合物、杂环芳烃、稠环化合物等。（表5，6，7，8）。

由分析可得：在200～220 nm范围内有强吸收带，说明有共轭的两个不饱和键存在；在260 nm附近存在强吸收带，说明存在3～5个双键的共轭体系。在270～350 nm范围内有弱吸收带，表明含有芳环；在300 nm以上，吸收峰延伸至可见光区，表明存在长链共轭或含有稠环化合物。

2 结果与讨论

2.1 定性分析

对样品紫外光谱分析图进行如下对比分析：（1）比较最大吸收波长（λmax）及摩尔吸收系数（ξmax）的一致性。根据吸收峰λmax值可鉴定有机化合物中存在的某些官能团。已知及可见吸收光谱是由分子中的生色团所决定的，若两种不同化合物具有相同的生色团，往往导致不同分子结构产生相似的紫外可见吸收光谱，但他们的摩尔吸收系数肯定不同，因此比较λmax的同时比较ξmax加以区别。（2）比较吸光度比值的一致性。当一些具有较多生色团结构的化合物，吸收光谱图上可出现多个吸收峰时，可规定几个吸收峰处的吸光度或吸收系数之间的比值，作为鉴定的标准。若被鉴定的物质与标准样吸收波长相同，其吸光度或吸收系数的比值在规定范围之内，则可认为两者相同。（3）比较吸收光谱的一致性。两个化合物相同，其吸收光谱应完全一致。利用这一特性，用试样与标准样用同一溶剂配置成相同溶度的溶液，分别测定其吸收光谱，然后比较光谱图是否完全一致。若两者的图谱形状、吸收峰数目、λmax及ξmax相同，说明两者是同一化合物。为进一步确证，可换一种溶剂进行测定再作比较[2]。

2.2 图谱分析与讨论

本次实验对样品进行紫外光谱分析后，以吸光度（AU）为纵坐标，波长为横坐标，并对吸光度求一阶导数，得到图谱。

2.2.1 纯汽油燃烧前后特征组分分析

对紫外光谱图及其一阶导数图进行比较分析，可以得出：汽油燃烧前后，在200～400nm之间紫外吸收强烈，但出峰较少；出峰主要波段在400～800 nm之间，但吸收并不强烈；纯汽油吸收峰有377 nm，490 nm，623 nm，633 nm，643 nm；纯汽油的主要成分包括：长链共轭体系的化合物、带有苯基的化合物、芳烃、稠环化合物等。再对其燃烧后进行紫外光谱分析后得到主要吸收峰377 nm，489 nm，585 nm，590 nm，597 nm；其燃烧产物含有带有两个双键的共轭体系、带有苯环的化合物、杂环芳烃、稠环化合物等。

2.2.2 汽油在不同材料渗透燃烧后特征组分分析

从汽油在水泥块、地面砖等载体上渗透燃烧后的紫外光谱图中，我们可以看出，其组分的紫外吸收峰主要出现在300～700 nm，主要集中在333 nm，334 nm，373 nm，421 nm，486 nm，655 nm这6个峰。且经过分析得出渗透燃烧后的主要成分有：含有双键的共轭体系、苯环化合物、芳环化合物、杂环化合物、稠环化合物等。

3 结论

由实验结果可以看出93#无铅汽油，燃烧后在载体中残留有一些不易燃烧的重组分和一些结构复杂的有机物。汽油在燃烧后和在载体上渗透燃烧后提取残留物进行紫外光谱分析，仍能表现出较强的紫外吸收特征，经分析总结，其燃烧后主要成分中存在含有两个双键的共轭体系、含有羰基的醛或酮、含有苯基的化合物、杂环芳烃、带有芳环的化合物、稠环化合物等。通过比较谱图出峰波长得出：可以把333 nm，334 nm，373 nm，421 nm，486 nm，655 nm这些特征吸收峰也可以作为分析火场中水泥块或地面砖中是否存在汽油成分的依据，进而推断火场残留物是否存在汽油成分。

参考文献

[1] 朱为宏，杨雷艳，李晶，等.有机波普及性能分析法[M].化学工业出版社，2007：19-20.

[2] 胡建国.火灾物证分析[M].警官教育出版社，1998：246-247.