水泥塊和地面磚檢材中汽油燃燒殘留物的紫外光譜分析

謝荔珍　王文劍

摘 要：本文利用紫外光譜法（UV），以正己烷為萃取劑及溶劑，對93#無鉛汽油及基本完全燃燒后的組分和在水泥塊、地面磚載體上滲透燃燒后殘留痕跡中的組分進行紫外光譜分析，總結出其燃燒不同時間后和在水泥塊、地面磚載體上燃燒后殘留物的特征吸收峰，吸收波長等，進而判斷火場中是否存在汽油，為火災原因的確定和火災性質定性提供科學依據。

關鍵詞：紫外光譜法 汽油 火災

中圖分類號：TU521 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）10（c）-0058-03

1 實驗部分

1.1 實驗儀器、材料和試劑

（1） 實驗儀器：Agilent 8453E型紫外分光光度計（安捷倫科技有限公司）。

（2）材料與試劑：易燃液體：93#無鉛汽油；載體：水泥塊、地面磚，均為市售產品；萃取劑及溶劑：正己烷（分析純），化學試劑。

1.2 紫外分光光度計的工作原理

光譜儀的結構大致由光源（紫外光和可見光）、單色器（石英棱鏡或光柵）、樣品池、檢測器和記錄裝置等幾個部分組成。如圖1由氘燈（2）和鎢絲燈（4）發出紫外光和可見光，經平面鏡（3）先后選擇一種輻射光在曲面鏡（1）聚焦，通過狹縫（5）、凹面鏡（8）反射到棱鏡或光柵（7），色散后的光由Littrow鏡（6）按不同波長依次返回單色器，經凹面鏡（9）通過狹縫（10）和圓柱形透鏡（11）到達曲面鏡再次聚焦。聚焦后的單色光經調節器面盤（13）、斬波器分為兩束交替通過樣品池（19）和參比池（18）。由于樣品的吸收，兩束光強度不同，經光電倍增管（21）檢測，即給出相應的電信號，驅動馬達記錄下光譜。一般儀器記錄的圖譜為吸光度-波長曲線或透射率波長曲線[1]。

紫外光譜定性鑒定的主要依據是λmax和相應的摩爾吸光系數ξmax以及吸收光譜的譜圖形狀、吸收峰數目和位置。不同結構的化合物具有不同的吸收特性，對于相同結構的化合物他們的紫外吸收光譜應完全相同。

1.3 實驗內容

（1）樣品制備過程。①純汽油樣品的取樣：直接提取。②汽油燃燒不同時間后的取樣：將6mL汽油放入小蒸發皿，點燃并計時，汽油完全燃燒后測出的時間為5′36″。根據完全燃燒所需的時間，讓汽油進行燃燒，在5′25″時，用窒息法（用石棉網扣在蒸發皿上）將其撲滅，并收集殘留汽油樣品待用。每次在蒸發皿中加的汽油量定量為6 mL。③汽油在載體上的燃燒后痕跡殘留物的取樣：取一水泥塊，并用一4 cm×5 cm碎布放置于水泥塊上，將10mL汽油緩慢倒在布水泥塊上，讓其充分滲透，然后用火柴點燃直至自然熄滅，清理水泥塊表面布料等殘留物，提取其痕跡，用正己烷做萃取劑提取殘留物中的組分，萃取后的液體作為樣品待用。用上述方法制得汽油在地面磚的實驗樣品。

（2）紫外光譜測試條件的選擇①設定分析掃描波長范圍為200～800 nm。②選擇不減小吸光度時的最大狹縫寬度作為測定狹縫寬度。③樣品溶度的選擇。配制樣品溶液的溶度以控制吸光度在0.7～1.2范圍內最為合適。（表1，2，3，4）。

對紫外光譜圖及其一階導數圖進行比較分析，可以得出：汽油燃燒前后，在200～400 nm之間紫外吸收強烈，但出峰較少；出峰主要波段在400～800 nm之間，但吸收并不強烈；純汽油吸收峰主要有377 nm，490 nm，623 nm，633 nm，643nm；純汽油的主要成分包括：長鏈共軛體系的化合物、帶有苯基的化合物、芳烴、稠環化合物等。汽油基本完全燃燒后的組分紫外光譜特征：主要吸收峰有377 nm，489 nm，585 nm，590 nm，597 nm；燃燒產物含有帶有兩個雙鍵的共軛體系、苯環化合物、雜環芳烴、稠環化合物等。（表5，6，7，8）。

由分析可得：在200～220 nm范圍內有強吸收帶，說明有共軛的兩個不飽和鍵存在；在260 nm附近存在強吸收帶，說明存在3～5個雙鍵的共軛體系。在270～350 nm范圍內有弱吸收帶，表明含有芳環；在300 nm以上，吸收峰延伸至可見光區，表明存在長鏈共軛或含有稠環化合物。

2 結果與討論

2.1 定性分析

對樣品紫外光譜分析圖進行如下對比分析：（1）比較最大吸收波長（λmax）及摩爾吸收系數（ξmax）的一致性。根據吸收峰λmax值可鑒定有機化合物中存在的某些官能團。已知及可見吸收光譜是由分子中的生色團所決定的，若兩種不同化合物具有相同的生色團，往往導致不同分子結構產生相似的紫外可見吸收光譜，但他們的摩爾吸收系數肯定不同，因此比較λmax的同時比較ξmax加以區別。（2）比較吸光度比值的一致性。當一些具有較多生色團結構的化合物，吸收光譜圖上可出現多個吸收峰時，可規定幾個吸收峰處的吸光度或吸收系數之間的比值，作為鑒定的標準。若被鑒定的物質與標準樣吸收波長相同，其吸光度或吸收系數的比值在規定范圍之內，則可認為兩者相同。（3）比較吸收光譜的一致性。兩個化合物相同，其吸收光譜應完全一致。利用這一特性，用試樣與標準樣用同一溶劑配置成相同溶度的溶液，分別測定其吸收光譜，然后比較光譜圖是否完全一致。若兩者的圖譜形狀、吸收峰數目、λmax及ξmax相同，說明兩者是同一化合物。為進一步確證，可換一種溶劑進行測定再作比較[2]。

2.2 圖譜分析與討論

本次實驗對樣品進行紫外光譜分析后，以吸光度（AU）為縱坐標，波長為橫坐標，并對吸光度求一階導數，得到圖譜。

2.2.1 純汽油燃燒前后特征組分分析

對紫外光譜圖及其一階導數圖進行比較分析，可以得出：汽油燃燒前后，在200～400nm之間紫外吸收強烈，但出峰較少；出峰主要波段在400～800 nm之間，但吸收并不強烈；純汽油吸收峰有377 nm，490 nm，623 nm，633 nm，643 nm；純汽油的主要成分包括：長鏈共軛體系的化合物、帶有苯基的化合物、芳烴、稠環化合物等。再對其燃燒后進行紫外光譜分析后得到主要吸收峰377 nm，489 nm，585 nm，590 nm，597 nm；其燃燒產物含有帶有兩個雙鍵的共軛體系、帶有苯環的化合物、雜環芳烴、稠環化合物等。

2.2.2 汽油在不同材料滲透燃燒后特征組分分析

從汽油在水泥塊、地面磚等載體上滲透燃燒后的紫外光譜圖中，我們可以看出，其組分的紫外吸收峰主要出現在300～700 nm，主要集中在333 nm，334 nm，373 nm，421 nm，486 nm，655 nm這6個峰。且經過分析得出滲透燃燒后的主要成分有：含有雙鍵的共軛體系、苯環化合物、芳環化合物、雜環化合物、稠環化合物等。

3 結論

由實驗結果可以看出93#無鉛汽油，燃燒后在載體中殘留有一些不易燃燒的重組分和一些結構復雜的有機物。汽油在燃燒后和在載體上滲透燃燒后提取殘留物進行紫外光譜分析，仍能表現出較強的紫外吸收特征，經分析總結，其燃燒后主要成分中存在含有兩個雙鍵的共軛體系、含有羰基的醛或酮、含有苯基的化合物、雜環芳烴、帶有芳環的化合物、稠環化合物等。通過比較譜圖出峰波長得出：可以把333 nm，334 nm，373 nm，421 nm，486 nm，655 nm這些特征吸收峰也可以作為分析火場中水泥塊或地面磚中是否存在汽油成分的依據，進而推斷火場殘留物是否存在汽油成分。

參考文獻

[1] 朱為宏，楊雷艷，李晶，等.有機波普及性能分析法[M].化學工業出版社，2007：19-20.

[2] 胡建國.火災物證分析[M].警官教育出版社，1998：246-247.