Исследование испаренных органических растворителей методом флуоресцентной спектроскопии

Ранее в работе [1] проведен флуоресцентный анализ наиболее распространенных смесевых растворителей (646, 647, РКБ-1, 1032 Tikkurila,), растворителей нефтяного происхождения (уайт-спирит, уайт-спирит 1050 «Tikkurila», керосин и сольвент нефтяной), ацетона и скипидара, которые могут выступать в качестве инициаторов горения при совершении поджогов.

^∗ Shekov A., Zyryanov V., Kuznetsov K. Research of evaporated organic solvents by the method of fluorescent spectroscopy

В результате исследования было установлено, что большинство нативных растворителей имеют максимумы в области 270-300 нм, характерной для моноароматиче-ских углеводородов (МАУ), при этом у растворителей нефтяного происхождения уайт-спирита «Байкал Маркет» и керосина «Ангара – Реактив» наблюдается дополнительный максимум флуоресценции в области 300-330 нм, характерный для бициклических ароматических углеводородов (БАУ).

На месте происшествия, связанного с пожаром, обнаружить нативные легковоспламеняющиеся (ЛВЖ) и горючие жидкости (ГЖ) в определенных объемах (банках, бутылях, канистрах и др.) зачастую не представляется возможным. Они могут встречаться в виде следов на различных элементах вещной обстановки (пятна, наслоения), в полах, грунте. При этом испарение легкокипящих компонентов ЛВЖ и ГЖ как в нормальных условиях окружающей среды, так и в условиях пожара, приводит к изменению их спектров флуоресценции [2, 3].

В работе проведено исследование растворителей со степенью испарения 25 %, 50 %, 75% и 99 %. Степень испарения определялась по времени выгорания объема жидкости в открытом тигле.

Спектры остатков растворителей в гексане получали на спек-трофлуориметре «Флюорат-02-Панорама» при длине волны возбуждения флуоресценции 255 нм.

Из рисунка 1 следует, что спектры растворителя 646 «Ангара – Реактив» при степени выгорании 25 % и 50 % практически не отличаются от нативного растворителя, для которого характерен 1 пик в области МАУ (270-300 нм) [1]. При степени выгорания 75 % появляется плечо в области БАУ (300-330 нм). При значительной степени выгорания пики, характерные для легколетучих компонентов (МАУ и БАУ), исчезают, и появляются пики в области 340-370, 370-390, 390-410 нм среднедистиллятных и тяжелых фракций: трициклических ароматических углеводородов (ТАУ) типа фенантрена, антраценов и их гомологов и полициклических ароматических углеводородов (ПАУ).

Рис. 1. Спектры растворителя 646 «Ангара – Реактив» со степенью выгорания: 1 – 25 %, 2 – 50 %, 3 – 75 %, 4 – 99 %

Спектр флуоресценции растворителя 647 «Байкал Маркет» с 25 % степенью выгорания не отличается от нативного (рис. 2). При увеличении степени выгорания до 50 % максимум флуоресценции растворителя смещается в сторону БАУ, также появляются пики высокой интенсивности, характерные для ПАУ. При степенях выгорания от 75 до 99 % легкокипя- щие МАУ и БАУ испаряются, что сопровождается ростом пиков, харак-

Рис. 2. Спектры флуоресценции растворителя 647 «Байкал Маркет» со степенью выгорания: 1- 25 %, 2 – 50 %, 3 – 75 %, 4 – 99 %

При выгорании 25 % растворителя РКБ-1 (рис. 3) спектры соответствуют нативным растворителям, увеличение степени выгорания сопровождается нивелированием пика МАУ и ростом интенсивности пиков ТАУ и ПАУ.

Рис. 3. Спектры флуоресценции растворителя РКБ 1 различной степени выгорания: 1- 25 %, 2 – 50 %, 3 – 75 %, 4 – 99 %

При анализе спектров растворителя 1032 (рис. 4) установлено, что максимумы в области МАУ, выгоревшей на 25% жидкости, сохранены. Появление пиков в областях 370–390, 390-410, 420-440 нм свидетельствует о люминесценции ПАУ. Значительная степень выгорания растворителя сопровождается нивелированием пика в области 300-330 нм, в результате испарения БАУ.

Рис. 4. Спектры флуоресценции растворителя 1032 различной степени выгорания: 1- 25 %, 2 – 50 %, 3 – 75 %, 4 – 99 %

Как видно, выгорание смесевых растворителей около 25 % (рис. 1-4) не оказывает значительного влияния на спектры флуоресценции и соответственно компонентный состав жидкостей. Выгорание растворителей на 50 % и более, за исключением растворителя 646, сопровождается испарением легкоки-пящих МАУ и БАУ и увеличением содержания в жидкостях ПАУ. При значительной степени выгорания смесевых растворителей (99 %) пики ТАУ остаются в спектрах растворителей 646 и РКБ-1.

Зависимость изменения спектров флуоресценции от степени выгорания характерна и для других типов растворителей (нефтяные, скипидар).

Максимум в области МАУ, который хорошо выражен у нативного уайт-спирита (рис. 5), с увеличением степени выгорания уменьшается до полного исчезновения. При степенях выгорания от 25 до 75 % максимум флуоресценции смещается в область БАУ и ТАУ (300330, 340-370 нм.), при 99% выгорании – в область ТАУ и ПАУ.

Рис. 5. Спектры флуоресценции уайт-спирита различной степени выгорания:

1- 25 %, 2 – 50 %, 3 – 75 %, 4 – 99 %

Аналогичные изменения в спектрах флуоресценции происходят при выгорании керосина (рис. 6).

Рис. 6. Спектры флуоресценции керосина различной степени выгорания:

1 – 25 %, 2 – 50 %, 3 – 75 %, 4 – 99 %

При 25 % выгорании сольвента нефтяного (рис. 7) спектры соответствуют нативному растворителю. Увеличение степени выгорания растворителя сопровождается смещением пика МАУ в сторону БАУ, с поледующим его нивелированием, а также ростом интенсивности пиков ТАУ и ПАУ.

Рис. 7. Спектры флуоресценции сольвента нефтяного различной степени выгорания: 1 – 25 %, 2 – 50 %, 3 – 75 %, 4 – 99 %

В отличие от растворителей нефтяного происхождения, рассмотренных выше, в спектрах флуоресценции уайт-спирита 1050 (рис. 8) пики высокой интенсивности в областях БАУ, ТАУ и ПАУ формируются при незначительной степени выгорания (25 %). Увеличение степени испарения уайт-спирита сопровождается снижением интенсивности пика в области БАУ, до полного исчезновения при 99 % выгорания.

Рис. 8. Спектры флуоресценции уайт-спирита 1050 различной степени выгорания: 1- 25 %, 2 – 50 %, 3 – 75 %, 4 – 99 %

Анализ спектров флуоресценции растворителей нефтяного происхождения показывает, что в отличие смесевых растворителей низкокипя-щие БАУ в их составе остаются при степенях выгорания 75 % и более, за исключением сольвента нефтяного.

При выгорании 25% скипидара (рис. 9) максимумы в области БАУ сохраняются, при этом появляются пики в области 360-430 нм, характерные для ПАУ. Увеличение степени выгорания скипидара сопровождается нивелированием пика в области 300-330 нм и ростом интенсивности пиков в области ПАУ.

Рис. 9. Спектры флуоресценции скипидара различной степени выгорания: 1 – 25 %, 2 – 50 %, 3 – 75 %, 4 – 99 %

Таким образом, установлено, что в результате испарения лег-кокипящих компонентов органических растворителей в процессе их горения наблюдается снижение интенсивности максимумов флуоресценции в области 300-330 и 330-370 нм, характерных для МАУ и БАУ, до полного их нивелирования при степенях выгорания 50 % и более для смесевых растворителей, 75 % и более для растворителей нефтяного происхождения. При значительной степени выгорания (99 %) спектры флуоресценции органических растворителей обладают малой информативностью в связи с наличием в них только пиков, характерных для ПАУ, за исключением растворителей 646, РКБ-1 и уайт-спирита, в спектрах флуоресценции которых присутствуют максимумы ТАУ.