Исследование обугленных остатков неизвестного происхождения, установление их природы и классификация

Общая схема исследования

На пожаре нередко обнаруживаются агломераты из застывшего расплава металла (сплава), карбонизованные остатки органических материалов, степень термического поражения которых не позволяет установить их происхождение и принадлежность к определенному классу визуально. И в ряде случаев, особенно, если неизвестный объект обнаружен в зоне очага, установить природу вещества (материала) бывает очень важно.

Легче решается этот вопрос с металлами, сплавами и расплавленными неорганическими материалами. Элементный состав такого рода объектов устанавливается методом эмиссионного спектрального или рентгенофлуоресцентного анализа. Изменения элементного состава неорганических материалов и металлов (сплавов) при пожаре, как правило, незначительны, поэтому обычно можно предполагать, что установленный в ходе анализа элементный состав соответствует составу нативного материала. Из этого и исходят, выдвигая предположения о природе неизвестного материала.

Значительно сложнее обстоит дело с органическими и композитными материалами. Здесь возможность установления природы вещества (материала), а также его типа (класса, вида, марки) решающим образом зависит от глубины прошедших при пожаре термических превращений. Ведь при термическом разложении и горении органического вещества обычно существенно меняется состав его основных элементов, состав функциональных групп и, при определенной глубине прошедших процессов, классификационные признаки вещества могут быть безвозвратно утеряны.

К сожалению, в криминалистике (отечественной, по крайней мере) универсальной методики установления природы карбонизованного органического вещества не существует. Поэтому попытаемся наметить здесь хотя бы ее “контуры”.

Аналитическая схема решения данного вопроса в общем виде, вероятно, должна быть следующая:

Элементный анализ органической части на содержание углерода, водорода, азота, фосфора, серы и галогенов (хлора, фтора, брома, йода) проводится химическими методами, или, что лучше и быстрее - на автоматических С, Н, N- анализаторах.

Структуры с гетероатомами (N, S, P) и галогенами, как правило, наименее термостабильны и деструктируют (отщепляются) раньше, чем разваливается “углеродный скелет” органического вещества. Вспомним, например, отмеченное выше отщепление нитрогрупп в нитроцеллюлозных лакокрасочных покрытиях (ч.1, гл. 4) или дегидрохлорирование поливинилхлорида как первую стадию его термического разложения. Тем не менее, до достижения определенной температуры и длительности нагрева остаточные количества азота, фосфора, серы, галогенов в карбонизованном остатке сохраняются и их обнаружение может стать первым вкладом в решение вопроса о природе карбонизованного вещества.

Информацию о функциональном составе вещества - наличии кислородсодержащих (карбонильных, эфирных, гидроксильных), азот-, серу-, фосфорсодержащих, а также метильных, метиленовых, непредельных алифатических функциональных групп, ароматических- и гетероциклов может дать ИК-спектроскопия, а также другие, менее доступные эксперту, методы. Такие, например, как ядерный магнитный резонанс.

Параллельно целесообразно определить электросопротивление обугленного остатка и остаточное содержание летучих веществ тигельным методом, подобно тому, как это делается при исследовании древесных углей. При малых количествах вещества и наличии соответствующих технических возможностей полезно будет вместо определения остаточного содержания летучих веществ провести ТГ- и ДТ-анализ, например, на Дериватографе. Перечисленные исследования позволят косвенно оценить глубину прошедшего процесса карбонизации пробы и более объективно интерпретировать результаты элементного анализа и спектральных исследований. Ведь если электросопротивление пробы и содержание в ней летучих веществ (термолабильных компонентов) достаточно велики, т.е. степень карбонизации вещества низкая, но при этом гетероатомов или гетероатомных и кислородсодержащих групп нет, то, скорее всего, их не было и в исходном веществе (материале).

После определения содержания летучих веществ и дополнительного озоления пробы, целесообразно провести анализ зольной (мине­ральной) части методом эмиссионного спектрального анализа или рентге­нофлуоресцентного анализа. Впрочем, исследование последним методом может производиться и без озоления пробы.

Наконец, существенную информацию может дать анализ текстуры карбонизованного вещества методом растровой электронной микроскопии. Правда, это относится в основном к неплавящимся, термореактивным полимерным материалам. Но так как эксперт заранее может не знать, с каким веществом имеет дело, то и исследование такого рода, при наличии технической возможности, провести стоит.

Кроме рассмотренной схемы, возможны, естественно, и другие пути решения поставленной проблемы. Особенно, если речь идет о частной задаче - установлении конкретного типа или разновидности объекта в пределах одной группы материалов. Достаточно детально такие схемы разработаны для волокон и тканей. Так, например, К.Д.Поль в своей монографии [37] рекомендует для идентификации обгоревших тканей сочетание химических и инструментальных методов, применению которых предшествует термическое или химическое (гидролиз) разрушение пробы исследуемого объекта (см. ниже).

Попытаемся рассмотреть более подробно, насколько это позволяют имеющиеся данные, аналитические возможности при решении данной задачи некоторых известных инструментальных методов и аналитических схем.