煙熏痕跡在火災調查中的運用分析

張學利

摘要：火災調查中常見的痕跡類型較多，煙熏、木材燃燒、玻璃破壞等為常見痕跡，而煙熏則屬于所有火場均具備的痕跡，具有研究的通用性。以提高火災調查中痕跡運用的有效性、提升火災調查效率與準確性為目的，重點針對火災調查過程中煙熏痕跡的運用進行了分析。本著提出問題、分析問題、解決問題的思路，以羽流理論為基礎針對煙熏痕跡產生機理與原因進行了總結，分析了煙熏痕跡在火災調查中的重要意義，從發現煙熏痕跡、固定和采集煙熏痕跡、分析煙熏痕跡三方面出發，提出了煙熏痕跡在火災調查中的運用方法，希望能夠為有關人員提供參考。

關鍵詞：火災調查；煙熏痕跡；物證

中圖分類號：D631.6? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ?文章編號：2096-1227（2022）11-0121-03

火災的發生均可留下痕跡，煙熏、電熔、木材燃燒以及玻璃破碎等痕跡均可展示火災發生的信息，其中煙熏痕跡極為關鍵。煙熏痕跡的出現不僅與通風量的大小、通風口的位置等因素有關，而且與煙氣的運動趨勢有關，對此進行研究有利于獲取大量可用信息。

1 煙熏痕跡產生機理與原因

1.1? 煙熏痕跡產生機理

火災發生后，火焰溫度呈現逐漸上升的趨勢，當火災規模達到最大后溫度保持平穩，可燃物減少或消失后火災進入衰減階段，此時火焰溫度逐漸下降。隨著火焰燃燒，煙氣被逐漸釋放并蔓延到物體表面便產生了煙熏痕跡。煙氣并非完全氣體，其中同樣含有固體以及液體物質[1]。通常情況下，煙氣的產生與火焰溫度的變化規律存在差異，在火災衰減階段如缺少通風，煙氣同樣會大面積存在。

1.2? 煙熏痕跡產生原因

煙熏痕跡的影響因素較多，具體如圖1所示：

通過圖1可以看出，煙熏痕跡的影響因素主要包括火源因素、環境因素、壁面因素以及其他因素。上述四種因素不僅決定著火災現場是否會產生煙熏痕跡，同時也決定著煙熏痕跡的特征。以火源因素為例，這一因素中，煙氣的密度直接影響著煙熏痕跡的形成，密度越大，煙熏痕跡形成越明顯。另外，燃燒時間也會影響煙熏痕跡，燃燒時間越長，煙熏痕跡形成越明顯。無論由以上何種因素導致的煙熏痕跡，其最終形成的原因都與羽流有關，因此，羽流理論成為現階段針對火災煙熏痕跡進行調查所運用的主要理論。羽流，指的是火源上方的煙氣，屬于火災現場中煙氣的常見流動形態。理想的羽流不受氣流以及墻壁的影響，呈軸對稱倒圓錐形。但在實際火災發生現場，墻壁等其他物體必然影響羽流形態。一般而言，在建筑物火災現場中，受到羽流影響所產生的煙熏痕跡通常會向著通風口的反方向傾斜，因此，通過羽流的形態可以判斷出通風口。煙氣中含有大量游離碳，跟隨羽流蔓延到墻壁上，則形成了黑色的煙熏痕跡。通過對顏色深度的觀察，有利于掌握火災發生的部位[2]。通過上述分析可以看出，了解煙氣羽流與壁面位置的關系，同時掌握火場通風與煙熏痕跡的關系，是針對煙熏痕跡進行火災調查的關鍵。基于通風情況的羽流卷吸空氣速率計算公式如下：

m = πρub²（1）

在上述公式中，m代表卷吸速率，π取值3.14，ρ代表空氣密度，u代表羽流速度，b代表羽流半徑。

2 煙熏痕跡在火災調查中運用的重要意義

在火災調查中，為了提高調查的效率以及準確性，通常需要大量物證。以煙熏痕跡為例，其屬于主要物證之一，可以通過明顯并且直觀的方式為調查人員提供證據。火災發生時，根據地點的不同，可燃物也存在一定的不同，而通過分析煙氣羽流與壁面位置的關系，便能夠明確火災發生的原因以及過程。如果在室內發生火災，能夠觀察到可燃物燃燒逐漸形成的羽流并蔓延到墻壁上的特征。借助上述情況，調查人員就能夠掌握羽流與墻壁表面的位置關系，從而為火災調查收集物證。在火災發生的過程中，如果燃燒過程沒有出現中斷，在燃燒后形成的羽流體現在墻壁表面的特征會較為明顯，觀察羽流與壁面位置的關系便能夠幫助調查人員了解火源、掌握起火的時間段，從而為火災判斷提供依據。

在火災調查中，煙熏痕跡有利于幫助尋找其他痕跡，如火災的蔓延痕跡以及物品掉落的痕跡等。以火災的蔓延痕跡為例，火災的發生區域，通常在通風口處有風流動，室內火災風一般以排煙機作為主要來源，自然風與機械風兩種情況下均會對火災的發生產生促進作用，而火場通風與煙熏痕跡存在一定關系。通過煙熏痕跡，能夠了解火災現場的通風情況，也能夠了解通風情況與煙熏痕跡之間的關系，并掌握火災的蔓延痕跡，從而幫助調查人員實現對火災發生原因以及蔓延趨勢等因素的準確調查。為了明確火場通風與煙熏痕跡之間的關系，從而為火災調查提供便利，需要找到火場的通風口，此為火災調查中極其重要的步驟。

3 煙熏痕跡在火災調查中的運用

3.1? 發現煙熏痕跡

煙熏痕跡能夠發生在室內的各個區域，以下主要將室內分為中心部位、墻面部位以及墻角部位三個區域，進而探討如何發現煙熏痕跡。

當起火部位位于室內中心部位時，與自然排風的情況相比，機械排風的情況下，汽油可燃燒時間較短，火焰最高溫度相對較低，火焰溫度達到最高點的速度較快。通過對煙熏痕跡的觀察發現，相對于自然排風而言，機械排風的情況下，煙熏痕跡的厚度減小，痕跡相對顏色更淺。自然排風時，煙熏痕跡呈軸對稱分布，未見移動現象。而在機械排風的情況下，煙熏痕跡則傾向于排煙口部位。之所以出現上述現象，可能與中心部位起火時，煙氣受到周圍物體的影響小存在一定聯系，其所蔓延的空間較大。

當起火部位位于墻面部位時，與自然排風的情況相比，機械排風的情況下，汽油可燃燒時間短，火焰最高溫度更高，火焰溫度達到最高點的速度快。觀察煙熏痕跡可以發現，機械排風的情況下，煙熏痕跡厚度低，痕跡淺，但是V形羽流依然清晰可見。之所以出現上述特征，判斷與墻面距離起火點近有關，故即使煙熏痕跡淺，但依然較為清晰。

當起火部位位于墻角時，自然排風與機械排風兩種情況下，汽油可燃燒時間基本類似，火焰最高溫度更高點，以及溫度達到最高點的速度基本類似。觀察煙熏痕跡可以發現，與自然排風相比，機械排風狀況下，V形羽流面積小，輪廓窄，煙氣厚度極低，判斷與機械排風下換氣量大導致羽流向墻角部位擠壓有關[3]。

3.2? 固定和采集煙熏痕跡

在火災現場，一般對煙熏采集使用拍照固定的方式，在必要的情況下，需要使用火場制圖以及相關的筆錄進行輔助。如果需要通過對煙塵的成分進行分析來判斷可燃物時，則需要對煙塵進行收集，煙熏痕跡與其他的殘留物不同，它一般是在空氣的作用下附著在物體表面，因此在采集的過程中也存在著一定的難度。獲得圖片后，可通過CAD軟件對其進行處理，在導入圖片后對痕跡的周邊進行勾勒，并利用系統功能對數據進行處理，生成輪廓分布圖。通過分析，可以得到痕跡的曲線，從而為有關人員判斷羽流規律提供信息。比較容易采集的煙熏痕跡，一般可以通過竹片或者是瓷片等進行刮取，而對于不太容易采集的煙熏痕跡，則可以使用脫脂棉進行擦拭。如果煙熏痕跡已經侵入到物體內部，則需要將該物品連同煙塵等一并采取，并且密封存放。

3.3? 分析煙熏痕跡

3.3.1? 基于羽流分析煙熏痕跡

煙氣羽流與壁面位置之間存在明顯聯系，隨著起火點與壁面之間距離的延長，羽流形狀逐漸模糊、與起火點之間垂直距離逐漸加大、形狀逐漸難以觀察到。導致上述現象存在的原因，與羽流在產生過程中所發生的變化有關。當羽流產生后，可隨著空氣上升，而隨著上升高度的增加，其所卷吸的空氣逐漸增多，此時，游離碳濃度則會下降。故通常情況下，在火災調查過程中，起火點的部位墻面黑色最重，而距離起火點越遠，則墻壁顏色改變越小。

羽流的清晰程度：當起火部位與墻壁位置距離較短時，墻壁表面的羽流痕跡明顯，白色的石膏上肉眼可見黑色煙熏痕跡。而通過對痕跡形狀的觀察，則可發現為V形或類似V形開口向上的拋物線。通過對痕跡與起火部位之間垂直位置關系的觀察可以發現，一般情況下，V形的最低點均處于起火部位水平線之上。在火災調查過程中，羽流清晰程度越高，則表明與起火點之間的距離越近。調查人員可以借助上述特征，對起火點的大致位置進行判斷。

羽流的高度：當將起火部位與墻壁位置距離拉長時，墻壁表面的羽流痕跡會逐漸減弱，但是白色的石膏上依然可見黑色煙熏痕跡。觀察痕跡形狀可發現其同樣以拋物線為主，但是痕跡周邊模糊不清晰。觀察痕跡與起火部位之間垂直位置關系可發現，拋物線的最低位置與起火部位垂直距離進一步拉大。火災調查的過程中，羽流的高度越高，則表明與起火點之間的距離越遠。羽流的高度，指的是距離地面的相對高度。

羽流的形狀：進一步拉長起火部位與墻壁位置距離，當距離足夠大時，可發現墻壁表面的羽流痕跡減弱，甚至消失，石膏表面的煙熏痕跡無法通過肉眼觀察到，羽流拋物線不明顯。羽流的形狀一般為V形或開口向上的拋物線，如為較為清晰的V形，則表明與起火點之間距離近，可以在羽流的附近尋找起火點。反之，如V形輪廓不清，則表明距離起火點遠。

3.3.2? 基于煙熏痕跡分析起火情況

判斷起火部位：通過煙熏痕跡能夠判斷出起火的部位，通常情況下，距離起火點部位越遠，則煙熏痕跡顏色越淡，痕跡厚度越小。另外，不同的起火點位置，也會呈現出不同的煙熏痕跡。室內中心部位起火，墻壁煙熏痕跡均較淡。墻壁部位起火，煙熏痕跡嚴重，厚度大。墻角部位起火，煙熏痕跡擠壓嚴重。

判斷通風方向：通過對煙熏痕跡形狀的觀察，能夠實現對通風方向的判斷。火災發生后，如無通風，或自然通風，則煙熏痕跡方向無變化。如為機械通風，則煙熏痕跡形狀向排風口部位傾斜。

判斷通風方式：不同的通風方式下，煙熏痕跡不同。自然通風情況下，煙熏痕跡厚度大，形狀呈軸對稱分布。機械通風情況下，痕跡厚度小。

4 結語

綜上所述，火災調查中，通過煙熏痕跡可判斷出起火點以及火災發生后的通風情況，從而為調查過程提供信息。在未來的火災調查過程中，調查人員可以對羽流的形狀、傾向、清晰程度、高度等進行觀察，從而實現對起火點與墻壁之間距離的判斷。另外，還可以根據煙熏痕跡實現對火場通風情況、通風方式的判定，掌握火災發生后室內的通風條件以及起火點的大致位置。借助上述信息，便可有效提高火災調查的準確性。

參考文獻：

[1]史景華.現代信息技術在火災調查中的應用研究[J].今日消防，2021，6（8）：121-123.

[2]劉斌.試析火災痕跡在火災事故調查中的應用[J].今日消防，2021，6（7）：113-115.

[3]王薪宇，王蕓，張金專.單室墻角火壁面煙熏痕跡特征研究[J].消防科學與技術，2020，39（5）：727-730.

Application analysis of

smoke trace in fire investigation

Zhang Xueli

（Lingyuan City Fire and Rescue Section， Liaoning Lingyuan 122500）

Abstract：There are many types of common traces in fire investigation. Smoke， wood burning， glass damage， etc. are common traces， while smoke is a trace that all fire sites have， and it has the universality of research. With the aim of improving the effectiveness of the use of traces in fire investigation and enhancing the efficiency and accuracy of fire investigation， the application of smoke traces in the process of fire investigation was analyzed. In line with the idea of asking questions， analyzing problems and solving problems， based on plume theory， the mechanism and causes of smoke traces are summarized， and the significance of smoke traces in fire investigation is analyzed. From the three aspects of finding smoke traces， fixing and collecting smoke traces， and analyzing smoke traces， the application method of smoke traces in fire investigation has been proposed， hoping to provide references for relevant personnel.

Keywords：fire investigation; smoke trace; physical evidence