光谱技术是如何用于分析火灾碎片的？光谱技术通过克服与传统破坏性方法相关的限制，正在彻底改变法医学中的火灾碎片分析。通过利用光谱技术的敏感性和非破坏性，调查人员对火灾残骸的组成和来源有了更准确和全面的了解。
 

图片来源：FotograFFF/Shutterstock.com

为什么火灾残片分析很重要？简要概述
火灾碎片分析在了解火灾的原因和起源方面起着至关重要的作用，使其成为法医调查的一个重要方面。分析火灾碎片可以提供有价值的见解，如使用的燃料类型、助燃剂的存在，以及区分意外火灾和故意火灾。

然而，由于火灾的破坏性、消防工作或暴露在环境因素中，火灾碎片的化学成分可能会被改变。这可能导致色谱图的扭曲或变化，阻碍了样品的检测和定性。

因此，法医从业人员需要广泛的知识，包括了解火灾行为和燃烧机制、可燃液体和基质的多样性和特点，以及改变其化学指纹的影响。

通过采用合适的分析工具，法医从业人员可以有效地分析火灾碎片并识别特定的化合物，为重建和解释火灾事件提供宝贵的信息。此外，识别火灾前存在的材料可以帮助了解火灾蔓延、有毒气体的产生和火灾模式，有助于起源和原因的确定，并有可能防止未来的意外火灾。

传统的火灾残骸分析工具及其局限性
分析火灾残骸的常规方法包括提取和隔离可燃液体残留物，然后使用气相色谱法等色谱技术进行分析。

气相色谱法是最常用的可燃液体残留物分析技术，因为它的效率和敏感性。它能够检测和分离挥发性物质，自20世纪60年代以来被广泛用于分析火灾残骸中的石油产品。

然而，c技术涉及到样品的破坏，这可能会阻碍对证据的进一步检查和分析。因此，研究人员一直在探索非破坏性的方法来加强火灾碎片分析。

火灾残骸光谱技术如何解决这些缺点？
光谱技术已经成为克服传统的破坏性火灾残骸分析方法的局限性的一个有前途的解决方案。

在法医科学中，可靠和客观的结果至关重要，而技术的选择取决于样品的性质?；鹪炙槠椭技恋姆治鲇捎谌忌蘸蠓⑸幕П浠刺粽?，使鉴定变得困难。
非破坏性的火灾残骸光谱技术具有很高的灵敏度，特别是对于微量的样品，其快速、定量、敏感和非侵入性的特点可以实现保存性的分析方法和综合分析，有利于对有争议的结果进行重新审查。

与破坏性的色谱技术相比，这种优越性使光谱方法成为分析烧后遗迹、识别倾倒模式和助燃剂的理想方法，是对采样和液体模式分析的补充。

如何使用火灾残骸光谱学方法？
碎片分析的振动光谱法
拉曼和红外光谱等振动光谱技术是无损的、快速的、敏感的和经济的。它们可以为识别分解的聚合物提供确认信息，并区分不同的汽油样品和可燃液体和气体。

红外光谱测量分子对辐射的吸收，提供对振动能量状态和分子结构的洞察力。另一方面，拉曼光谱涉及辐射的散射，由此产生的散射光子包含关于振动单元和能量转移的信息。通过分析通过这些技术获得的光谱，研究人员可以获得有关火灾碎片的组成和结构的宝贵信息。

然而，目前这些技术的应用主要集中在聚合物上，需要进行更多的研究以将其应用于纵火案中经常遇到的其他材料。此外，光谱数据的解释会受到时间、温度和燃烧期间材料组合等因素的影响，需要仔细校准。

为了提高振动火灾碎片光谱技术的有效性，进一步验证、调查影响因素和建立标准协议对于这些技术的未来发展和更广泛的实施是必要的。

用于碎片分析的激光诱导击穿光谱法
激光诱导击穿光谱（LIBS）提供实时原位分析和深度剖析能力，提供有关火灾碎片的宝贵信息，补充原始样品成分和燃烧残留物的分类。

在发表在Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy上的一项研究中，研究人员利用LIBS的非破坏性和产生等离子体的能力对烧焦材料和残留物进行元素成分分析。

LIBS分析包括使用激光脉冲汽化一小部分火灾残骸样品，从而产生一个等离子体烟羽。当等离子体冷却时，它会发出光，然后用一个光谱仪进行分析。通过研究发射的光的组成波长并将其与已知的光谱特征相比较，研究人员可以确定火灾碎片中存在的特定元素。此外，发射线的强度提供了有关这些元素浓度的定量信息。

LIBS的快速原位检查和非破坏性有助于使研究人员确定点火源，评估碳化水平，并检测加速剂。这可以对火灾损害的严重程度和与纵火调查有关的证据提供宝贵的见解。

用于碎片分析的核磁共振（NMR）光谱法
核磁共振（NMR）光谱是分析液相化学混合物的一项有价值的技术，但它在气相混合物中的使用却不太常见。然而，它为气相混合物提供了高度精确的测量，使其对火灾碎片分析非常有用。

这个过程包括准备样品，将其置于磁场中，并分析产生的信号，以确定特定的化合物或结构特征，如加速剂或污染物。

定量的气相核磁共振允许实时监测活性炭上的吸附情况，帮助了解火灾碎片分析中的竞争性吸附现象。

核磁共振光谱在评估工作场所安全方面也发挥着作用，通过量化热物理特性和监测有机化学品在碳吸附剂上的吸附情况。

火灾残骸光谱学的未来展望
火灾残骸光谱学方法的不断进步和应用将为法医调查提供一个更客观和可靠的方法。预计光谱技术的进步将有助于更好地解释与火灾有关的事件，导致更准确地确定原因，并可能防止未来的意外火灾。

参考阅读

Martín-Alberca, C., Ortega-Ojeda, F. E., & García-Ruiz, C. (2016). Analytical tools for the analysis of fire debris. A review: 2008–2015. Analytica chimica acta, 928, 1-19. https://doi.org/10.1016/j.aca.2016.04.056

Low, Y., Tyrrell, E., Gillespie, E., & Quigley, C. (2023). Recent advancements and moving trends in chemical analysis of fire debris. Forensic Science International, 345, 111623. https://doi.org/10.1016/j.forsciint.2023.111623

Gonzalez-Rodriguez, J., Sissons, N., & Robinson, S. (2011). Fire debris analysis by Raman spectroscopy and chemometrics. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 91(1), 210-218. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2011.02.012

Kerr, T. J., Duncan, K. L., & Myers, L. (2013). Application of vibrational spectroscopy techniques for material identification from fire debris. Vibrational Spectroscopy, 68, 225-235. https://doi.org/10.1016/j.vibspec.2013.08.006

Yadav, V. K., Nigam, K., & Srivastava, A. (2020). Forensic investigation of arson residue by infrared and Raman spectroscopy: From conventional to non-destructive techniques. Medicine, Science and the Law, 60(3), 206-215. https://doi.org/10.1177/0025802420914807

Choi, S., & Yoh, J. J. (2017). Fire debris analysis for forensic fire investigation using laser induced breakdown spectroscopy. Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy, 134, 75-80. https://doi.org/10.1016/j.sab.2017.06.010

Jason A. Widegren. (2020). Fluid Phase Nuclear Magnetic Resonance (NMR) Spectroscopy. [Online]. National Institute of Standards and Technology. Available from: https://www.nist.gov/programs-projects/fluid-phase-nuclear-magnetic-resonance-nmr-spectroscopy

作者：Owais Ali

本文由光电查搜集整理，未经同行评议，请自行判断可信度。仅供学习使用。