不同助燃剂对松木燃烧痕迹的影响

松木作为一种常见的木材在火场中随处可见[1]。在防火火灾中尤其是室内火灾松木作为一种常见的家具木材也是很常见的。目前在助燃剂的检测中，主要是利用气相色谱仪来检测现场留存的可燃液体燃烧残留物[2]。在我国主流的检测方法中主要是检测助燃剂的存在[3]对于助燃剂载体的研究比较少[4]。本文中，利用火场中常见的松木，来观察助燃剂对松木燃烧残留物的影响，以此来确定现场中是否存在助燃剂，也是对现场中检测助燃剂方法的一种新手段[5]。本文主要叙述模拟汽油火场实验，主要以松木、95#汽油和油漆稀料为研究对象[6]，模拟松木家具被泼洒汽油后燃烧，调查人员通过扫描电镜分析技术对松木表面燃烧痕迹进行分析，从松木燃烧痕迹微观形貌特征变化入手分析火场是否存在汽油，再结合能谱仪对松木燃烧残留物进行元素成分分析，进一步精确火场是否存在助燃剂汽油。本文旨在利用SEM技术结合得到具体可行的理论体系，为火灾物证鉴定提供新的辅助方法[7-8]，为以后火灾调查人员在调查放火案件时关于鉴定火场是否存在助燃剂汽油提供一定的参考意见。

一、实验仪器设备和材料

实验设备

火灾燃烧实验室、火灾痕迹物证综合实验台、日立TM3030plus 扫描电子显微镜能谱仪。

实验材料

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

实验方法及步骤

将5cm×5cm×1.7cm的松木分成二组，一组为汽油组，一组为油漆稀料组，一组为原样组。将每组木材分别在横切面和纵切面泼洒3ml的助燃剂。控制不同的燃烧时间为：30s、60s、120s。燃烧后选取横面和纵面的燃烧残留物进行分析。

二、实验现象

（一）泼洒汽油的松木扫描电镜分析

1.泼洒汽油的松木横向扫描电镜微观形貌分析

利用日立TM3030plus 扫描电镜观察燃烧30s、60s、90s的松木横向面（下图1、2、3）。可见泼洒5ml 95#汽油后燃烧30s的松木横向面管胞细胞壁基本完整，界限基本清晰。95#汽油后燃烧60s的松木横向面管胞细胞壁略微受损，细胞壁断口略微变形，界限基本清晰。95#汽油后燃烧120s的松木横向面管胞细胞壁受损严重，细胞壁断口变形，界限不清晰。

图1 汽油燃烧30s横向面

图2 汽油燃烧60s横向面

图3 汽油燃烧120s

2.泼洒汽油的松木横向扫描电镜微观形貌分析

利用日立TM3030plus 扫描电镜观察燃烧30s、60s、120s的松木径向面，如图4、5、6所示。可见泼洒5ml 95#汽油后燃烧30s的松木径向面管胞细胞壁基本完整，发生微小变形，界限基本清晰；泼洒95#汽油后燃烧60s的松木径向面管胞细胞壁发生变形，界限稍显模糊可以大致区分；泼洒95#汽油后燃烧120s的松木径向面管胞细胞壁变形非常严重，界限模糊难以区分。

图4 汽油燃烧30s径向面

图5 汽油燃烧60s径向面

图6 汽油燃烧120s径向面

（二）泼洒油漆稀料的松木微观形貌分析

1.泼洒油漆稀料的松木横向微观形貌分析

利用日立TM3030plus 扫描电镜观察燃烧30s、60s、90s的松木横向面观察并统计分析不同受热时间节点下有醇酸松木试样径向的微观形貌的演变发展过程，微观形貌成像结果如下图7、8、9所示。随着受热时间的变化，松木试样的内部纹理层次不断发生变化，碳化程度也逐步加深，在泼洒油漆稀料后燃烧时间为30s时，松木的管胞细胞壁几乎没有发生变化，呈四边形状。在加热开始的等60s时，松木试样的微观成像结果显示细胞结构比较完整、排列整齐匀称，管胞面相对来说并不粗糙，孔隙呈四边形排列，并且中间含有少数盲孔。在加入油漆稀料的条件下，松木在加热过程中内部纹理层次不断遭到破坏，随着受热时间的不断推进及延长，管胞切面变得逐渐粗糙，特别是在加热时长达到120s以上时试样的微观形态变化更加明显，管胞腔逐渐扩大，细胞壁逐渐破坏。

图7 油漆稀料燃烧30s横向面

图8 燃烧60s横向面

图9 燃烧120s横向面

2.泼洒油漆稀料的松木径向微观形貌分析

利用日立TM3030plus 扫描电镜观察燃烧30s、60s、90s的松木径向面观察不同受热时间下有醇酸松木试样横向的微观形貌，结果如图10、11、12所示。受热时间的不同，松木形态特征有着较大差异性，在燃烧时间为30s时清晰分辨出松木的纹理层次及管胞结构，炭化松木横向仍存在管胞纤维结构，且内部结构尚能保持较好的完整性，但随着加热时间的不断推进，加热时间达到60s时，松木碳化程度逐渐加深，其内部纹理层次、构造也相应地出现了交叉错乱，当加热时间达到2min时，成像结果清晰显示出管胞纤维粗糙、暗黑，缺乏层次感，且出现明显的断裂和破碎现象。

图10 油漆稀料燃烧30s径向面

图11 燃烧60s径向

图12 燃烧120s径向面

三、实验结论

松木横向面微观形貌随燃烧时间延长变化明显，随着燃烧时间的延长管胞细胞壁烧损程度逐步严重，管胞之间界限逐步模糊。松木径向面微观形貌变化规律同横向面变化规律基本一致，但是相同条件下径向面微观痕迹变化更为明显。在相同燃烧时间条件下，而且泼洒汽油后管胞烧损程度高于油漆稀料引燃管胞烧损情况。通过对松木燃烧后微观形貌的分析，可以能够在微观层面观察木材的燃烧情况，能够从另一方面解决火灾调查中助燃剂难以寻找的问题，为火灾调查提供新的调查方向和思路。