火災調查中熱分析技術的應用

趙煜

（長治市消防救援支隊，山西長治 046000）

0.引言

所謂熱分析技術，是在現代化技術的支持下，通過程序控制溫度來檢測物質性質與溫度關系的一種技術形式，可以在火災調查工作中發揮巨大的優勢。隨著現代社會的發展，該項技術已經成為研究物質在受熱狀態下或者受冷狀態下發生性質變化的有效方式，為有關部門所關注，在多個領域中均有應用。自上世紀80年代以來，我國公安部門將該項技術應用于火災調查工作中，可以為判斷火災成因提供必要的信息支持，技術人員可以根據該項技術的分析成果繪制出熱指紋圖示，進一步確定火災發生的起火位置及火勢蔓延的路徑等，經過推理、驗證還原當時的火災發生情況。該項技術的應用具有非常顯著的實用性特點，能夠提升火災調查工作的效率，判定火災起火的原因，通過辨別火場高聚物燃燒殘留物種的方式，對火災的情況加以鑒定，是現代社會用于火災調查的重要技術內容。

1.火災調查工作的主要特點

1.1 火災發生范圍較大

現代社會中發生的火災事故往往是從一個起火點開始，迅速擴散到“面”的持續性燃燒，如果在火勢較小時未能得到有效的消防控制，則周邊存在易燃物，就會迅速的蔓延成較大的火勢。隨著燃燒面積的增加，后續消防救援工作也會更加困難，比如城市中的商業用地發生火災時，因為人員密集程度較高、空間呈現相對封閉的狀態，一旦發生火災就會產生大量的煙霧充斥在建筑空間內，人體吸入后可能會導致昏迷，嚴重的會造成死亡，消防員要進入到火災現場中也十分困難，救援工作風險較大、困難也比較大。并且商業用地發生火災以后，因為火勢蔓延速度較快，其情形也比較嚴重，后續的火災調查工作中對于起火點的搜索目標往往是多個方向的，也會干擾調查工作的深入進行，為具體的火災調查工作設置了許多阻礙[1]。

1.2 火災燃燒強度較高

在火災發生時，如果沒有及時通知消防部門，則火災勢必會持續性蔓延，錯過了最佳的撲救時機。隨著火勢的不斷加劇，高溫狀態下建筑物的金屬結構可能會因為不耐高溫而發生軟化，失去其原本的承載力，發生建筑物坍塌、性質變化等情況，威脅著人們的生命安全。眾所周知，火勢越大則周圍的溫度越高，任何材料都有其燃點，在高溫的作用下，一些易燃材料成為火勢蔓延過程中的助燃物，部分建筑構件也可能會因為高溫作用而發生脆裂、變形，隨著建筑物的倒塌，現場的破壞程度會更加嚴重，后續工作人員在開展火災調查工作時，難免會受到現場客觀環境的影響。尤其是火災現場的一些合金及玻璃制品的融化，會限制工作人員開展現場調查工作，使得調查的素材變得更加復雜[2]。

1.3 火災現場難以維持

當火災事故發生以后，有關部門會先對事故現場采取保護措施，用于保護現場中的火災調查工作所需要的證據，然而現代社會中發生的火災情況都比較復雜，調查取證工作中也必然會面臨一定的困難。比如部分火災在起火時可能會出現短暫的滅火過程，現場可能會留下初期滅火的證據，部分火災因為初期滅火沒有起到理想的效果，會擴大火勢，在這種情況下，現場的起火證據就會非常混亂，原本的火災現場面貌難以維持。此外，還有部分火災現場因為保護工作不到位，或者人為因素的蓄意破壞，在后續的火災調查工作中，也會因為客觀條件的不支持而變得愈發困難。總之，火災現場的調查工作是伴隨著挑戰的，即使是在先進技術的支持下，工作人員自身也要具備較好的專業素養，用于應對現場難以維持的問題[3]。

1.4 原始物證可能被毀

火災現場中的物證多數是用來證明火勢蔓延的走向的，比如現場中殘留的火源體，盡管已經難以維持本樣，但是工作人員還是可以從其中提取有用的信息，用于驗證火災的起始原因，或者現場中可以找到原始著火物、因燃燒損壞的問題，進一步確定火災發生的起火點與助燃條件。但多數情況下，火災現場的情況會受到火勢的影響，如果火勢火大，則建筑內的物品的保留程度會比較差，難以起到佐證的作用，這無疑加劇了火災現場調查工作的難度。對于火勢比較嚴重的火災現場，工作人員可以盡量尋找不易被燒毀的證據并以此進行分析，對火災蔓延的情況做出初步判斷，不要過度依賴傳統的單一式取證方法，可以靈活的利用現場殘留物進行分析，在熱分析技術的配合下推斷出火情的具體信息[4]。

2.熱分析技術的主要內容

為減少現代社會中發生火災事故的幾率，有關部門需要在火災發生之后對其發生情況做出還原，了解火災發生的起火位置及火勢蔓延的情況。在此過程中，有關部門的工作人員需要對火災現場的殘留物進行取證，通過這些物證，用熱分析技術可以做出全面的調查分析工作。然而因為火災事故的發生現場通常是一片狼藉，這也為有關部門工作人員的取證工作帶來許多困難，但在熱分析技術的支持下，工作人員可以針對一些特殊的易燃物、起火點進行探索，顯著提升火災調查工作的可信度。自上世紀80年代開始，國內的消防機構開始使用該項技術對火災情況進行鑒定，有關部門已經使用熱度云圖來表現起火部位，可以判斷火勢蔓延的方位，尋找起火的證據，對火災發生時的損壞程度及物體溫度等情況進行推理。而該項技術的應用方式與傳統的分析技術相比，具有更為明顯的高效、準確的優勢，其分析過程比較獨特，能夠在物證的基礎上進行科學的推導，基于相關理論知識，對現代社會中成因復雜的火災調查工作更加適用[5]。

3.熱分析技術在火災調查工作中的具體應用

3.1 測定建筑物的混凝土溫度

如果工作人員在火災調查工作中將重心放在現場中不易燃燒的材料中進行取證，則取證的過程將會相對簡單，物證的保留也會比較充分。所以工作人員在火災調查工作中，可以相對建筑物中的混凝土材料、金屬材料進行鑒定，根據采樣點的具體溫度來統計信息，利用熱分析技術可以分析樣品的性質是否發生改變，再根據樣品不同區域的溫度就可以判斷出火勢的蠻羊情況，最終推理出火情的起火點與其原因。工作人員在借助熱分析技術分析火災現場的混凝土樣品時，可以參考物質吸熱性質與放熱性質的理論知識，對其性質的變化進行分析，與其他并未遭受火情影響的同類物質進行對比，則受到火情影響的物質已經出現的變化情況就會顯而易見，工作人員從對比中所得出的差異，可以用于判斷火場中的受熱程度。一方面，工作人員可以從混凝土構成的方面進行分析，首先明確混凝土是包括水泥和其他骨料構成的建筑材料，建筑時為了增強混凝土結構的承載力，通常會在其中加入鋼筋，火災在發生時，發揮作用的物質主要是水泥，其他物質的作用并不明顯，所以工作人員在鑒別過程中可以檢測混凝土中的水泥含量及水泥性質變化，就可以得出相應的結論。目前國內建筑行業使用的水泥主要是以硅酸鈣和石膏為主要成分的建筑材料，包括波特蘭水泥及礦渣水泥中，但是不同種類型水泥中的各成分含量均有不同，還需要工作人員在現場同類物質中的取證獲得參照信息。另一方面，工作人員可以對混凝土不同區域的溫度進行測定，利用熱分析技術對普通鋼筋水泥進行差熱和熱重的分析，通過與現場取證樣品的對比，可以判斷出火災現場中各部分的受熱程度，受熱程度最大的區域即為火災的中心區[6]。

3.2 測定建筑物金屬樣品溫度

金屬材料因為種類的不同，其固定的熔點也會不同，工作人員在火災現場的調查工作中，可以利用這一特點，對不同金屬樣品的性質變化程度進行分析。比如有的金屬材料已經發生了變化，就說明該金屬材料在其中已經受到了影響，檢測中發現有的金屬材料并未發生熔化，對比其固定熔點以后，就可以發現該金屬材料并未受到火勢的影響，也可以說明火勢并未蔓延到該區域。工作人員借助熱分析技術的分析成果，可以對火災現場的溫度進行大致判定，如果火災現場中的金屬樣品種類比較少，難以通過大量的分析用于佐證，則工作人員可以借助先進的技術來實現初步判定，將火災現場樣品的最低溫度確定以后，就可以根據現場中存在的金屬樣品熔化溫度，判斷火災的具體發生情況。可見，熱分析技術的作用不僅可以用于對建筑物本體材料的測量，也可以對火災現場中其他物質進行檢測，而對金屬樣品溫度的檢測就是非常重要的技術應用，可以為火災調查工作提供更多的參考資料。

3.3 調查現場自燃火災的情況

在常溫常壓狀態下，物體處于空氣中并沒有受到其他火種作用而發生的釋放熱量的情況就屬于“自燃”的情況，當物體本身積累的熱量達到一定的臨界值時，物體會發生自燃，這一臨界值就被稱為物體的自燃點。在火災調查工作中，通常物體發生自燃情況的調查難度是最大的，這是因為周圍環境中并沒有火種對其施加作用，需要工作人員借助先進技術對物質的放熱速度、放入過程加以詳細且全面的分析，判定火災屬于物體自燃引發的情況。熱分析技術在物體自燃調查中的作用比較明顯，工作人員通過對現場可燃物的分析，對殘留物加以取證，可以在熱分析技術的幫助下，減少火災鑒定的難度，以熱分析技術分析的結果作為判斷火災屬于自燃火災的重要依據。自燃火災通常包括兩種類型，分別是化學物質自燃和物體的熱自燃。其中，化學物質自燃的危害最大，如果化學物質的保存方式不當，使其與空氣或者與水等介質接觸時，化學物質可能會發生放熱反應，釋放出足以引發自燃的熱量，并且通常伴隨著爆炸、污染、釋放有毒氣體等現象，工作人員可以借助熱分析技術對現場的化學物質進行分析，確定火災是否屬于化學物質自然。另一種屬于物體的熱自燃，部分物質因為熔點較低，如果存儲方式不恰當或者存儲的區域不能及時的通風散熱，則物體自身可能會產生難以消耗的熱量，從而引發物體自燃。工作人員可以在現場調查工作中根據儲存環境等方面的因素，判定不穩定物質是否能夠持續的達到初始發熱溫度，就可以在熱分析技術的作用下，對現場火災的原因進行確定。

3.4 鑒定火災后殘留物的種類

火災現場雖然經過火勢的燃燒，也會遺留一定的物質，比如纖維殘留物或者塑料制品，并不會完全化為灰燼，可能會在現場殘留一些痕跡，工作人員就可以通過這些痕跡，在熱分析技術的支持下，對物質進行分析。就纖維殘留物而言，現代社會中纖維物質的應用比較廣泛，火災中通常會殘留一些纖維制品，而這些纖維制品往往會成為火災調查工作的重要證據，為分析火災情況提供重要的線索。工作人員利用熱分析技術對其種類加以分析，根據纖維殘留物的種類、殘留量等信息，繪制現場的熱譜圖，對比其相關性就能夠得出準確的鑒定結果。此外，對塑料制品殘留物的分析中，也可以應用熱分析技術，生活中的塑料制品比較常見且種類比較多，火災發生以后現場會遺留大量的殘骸，工作人員在對塑料制品殘留物的分析中，先要鑒定其種類，再根據物質的特性分析現場火災的燃燒情況，對燃燒的過程加以推理還原。但是因為塑料制品的性質比較特殊，工作人員使用簡便的方法難以準確的辨別其中信息，此時工作人員可以借助熱分析技術來分析殘留物，能夠獲得更為準確的信息。

4.結語

火災險情會威脅人們的生命財產安全，也會損毀建筑物，在消防工作部署中，我國始終堅持“防患于未然”，而火災調查工作所積累的經驗，可以為消防工作帶來指導，研究先進的調查技術，能夠幫助有關部門更加準確且全面的了解火災現場的情況。目前國內對熱分析技術的研究持續深入，并在實踐中取得了顯著成果，更為該項技術的發展開拓了巨大的空間。