Система методов экспертного исследования свойств строительных материалов и конструкций при установлении поджогов зданий, как технической причины возникновения пожара

Пожары причиняют существенный социальный, экономический и экологический ущерб обществу. Особую опасность, в силу их криминального характера, представляют поджоги, В последние годы перед Государственной противопожарной службой и правоохранительными органами Российской Федерации всё острее встает проблема борьбы с пожарами и поджогами и их расследованием.

Общее число пожаров в Российской Федерации за четыре года текущего столетия остается на примерно одинаковом, высоком уровне (рис. 1) [4−6].

270 000 260 000 250 000 240 000 230 000 220 000 210 000.

239 289 i 231 486.

2001 г.

2002 г.

2003 г.

2004 г.

Рис. 1. Обще количество пожаров в Российской Федерации за 2001;2004 годы.

Пожары зданий и сооружений часто носят крупномасштабный характер и могут приводить к массовой гибели людей. Среди всех пожаров, зарегистрированных в России в последние 4 года, пожары зданий различного назначения играют доминирующую роль (рис. 2). При этом наибольшее число пожаров происходит в жилом секторе (рис. 2, 3) [4−6].

2001 г. производственные здания ддо/ складские и торговые / помещения 3(5% строящееся объекты 05%—МШш* здания общественного ^^назначения 2,5% жилой сектор 72,7% t.

2002 г. складские и торговые про изв одств енн ы е / помещения 3J5% здания здания обирственного назначения 2,5% строяи+1еся объекты 0,5% — жилой сектор 72]9%.

Рис. 2. Количество пожаров в зданиях различного назначения в процентах к общему количеству пожаров по Российской Федерации.

2003 г. производственные здания 3,9% д складские и торговые / помещении 3,7% строящееся объекты 0,5%—^^ш^т. здания общественного назначения 2,3% жилой сектор 72,5% i.

2004 г. складские и торговые v г.

Рис. 2. (продолжение) Количество пожаров в зданиях различного назначения в процентах к общему количеству пожаров по Российской.

Федерации.

50 000 0 производст венные здания г:

2002 г. 2001 г. — 2003 г.

2004 г. С=П 1 складские и здания жилои сектор строящиеся торговые общественного объекты помещения назначения.

Рис. 3. Распределение количества пожаров в зданиях различного назначения за 2001;2004 г. г. по Российской Федерации.

63 305 66 590 64 890.

I I 1 2001 г. 2002 г. 2003 г. 2004 г.

Рис. 4. Общее количество уничтоженных строений по причине пожаров в Российской Федерации за 2001;2004 годы.

При этом обще число уничтоженных пожарами строений в Российской Федерации пропорционально общему числу зарегистрированных пожаров (рис. 1,4).

Распространенной причиной пожара строительного объекта является его умышленный поджог. Вообще, поджоги остаются в последние годы единственной причиной пожара, по которой наблюдается неуклонный рост их числа (рис. 5, 6) [4−6]. ч 1.

2001 г. 2002 г. 2003 г. 2004 г.

Рис. 5. Число пожаров по причине поджогов за 2001;2004 годы по Российской Федерации.

Раскрытие и расследование преступлений, связанных с поджогами, относится к наиболее сложной категории дел, требующих квалифицированного осмотра места происшествия с участием пожарно-технических специалистов, использования юридических и специальных знаний в области противопожарной техники и безопасности, пожарно-технической экспертизы, криминалистической техники [13, 60]. Такой комплексный и системный подход всех служб, в том числе и оперативных, принят сейчас во всех ведущих экономически развитых странах мира [96, 108, 109, 113].

7,0% 6,0% 5,0% 4,0% 3,0% 2,0% 1,0% 0,0%.

5.8% 6,4%.

4,3%.

3,3%.

2001 г.

2002 г.

2003 г.

2004 г.

Рис. 6. Количество пожаров по причине поджогов в процентах к общему числу пожаров по Российской Федерации за 2001;2004 годы.

Поджоги совершаются в основном с целью получения страхового возмещения, для запугивания или экономического ослабления конкурентов, из хулиганских побуждений, из мести, а также с целью сокрытия следов других преступлений [54, 62]. Вероятность раскрытия других преступлений после пожара, уничтожающего, по мнению злоумышленника, все следы, значительно сокращается, а порой действительно сводится на нет.

В странах Западной Европы, США и Канаде, развитых странах Востока поджоги явно выделяются среди прочих причин пожаров [111, 121].

Вместе с ростом популярности поджогов среди криминальных элементов, растет и мастерство поджигателей, совершенствуются их методы, применяются новые поджигающие вещества. С этим связана необходимость соответствующего прогресса в технико-криминалистическом обеспечении работы пожарных специалистов и экспертов криминалистов. В большинстве случаев для инициирования и ускорения пожара здания используют легковоспламеняющиеся и горючие жидкости [122].

Актуальность данной диссертационной работы определяется тем, что проблема расследования поджогов зданий самого различного назначения, до сегодняшнего дня решена еще далеко не полностью. Обнаружение на месте пожара следов горючих жидкостей является одним из главных, хотя, разумеется, не единственным квалификационным признаком умышленной причины возникновения пожара. Современное технико-методическое обеспечение расследования поджогов часто выдвигает указанный признак на первый план. А сочетание данного условия со множественностью первичных очагов пожара, быстрой динамикой развития пожара и выявлением в ряде случаев устройств и приспособлений для поджога позволяет считать поджог, как причину пожара доказанной.

При расследовании причин поджогов необходимо уметь отслеживать 1 содержание в объектах наряду с большими визуально фиксируемыми количествами горючих жидкостей в виде лужиц, промасленных материалов, остро пахнущих предметов, также и их следовых количеств. Последняя задача гораздо сложнее, и имеющиеся методы ее разрешения дают подчас неоднозначные результаты. Малые содержания горючих жидкостей неизбежно подразумевают их целостность с системой объекта носителя, что делает неприемлемым применение для их изучения частных методик исследования объемных количеств горючих жидкостей, а требует использования системного подхода и эвристических методов познания [80, 81]. Это определяется, во-первых, крайней ограниченностью исследуемого материала, во вторых, мешающим влиянием на результаты анализа органических компонентов объектов носителей, общая масса которых в этом случае становится соизмеримой с количеством инородных горючих жидкостей.

В связи с этим приобретает большое значение изучение состава и свойств, входящих в объекты носители органических соединений. В зданиях и сооружениях имеется большое число и разнообразие подобных объектов. Ими могут быть древесные материалы, ткани, синтетические и искусственные полимерные материалы и т. д. Появление в последние годы большого ассортимента новых строительных и отделочных материалов существенно усложняет решение данной задачи.

В решении ее важнейшим и центральным звеном является выявление устойчивых характеристик равновесного состояния систем, или как принято говорить их фоновых параметров. Без наличия знаний о фоновых характеристиках изучаемых объектов, в частности, о составе и свойствах входящих в них органических соединений невозможно зафиксировать отклонение систем от нормы. Такие отклонения могут носить двоякий характер. С одной стороны, изменения состава органических компонентов могут быть закономерно связаны со степенью термического воздействия на тот или иной материал на пожаре. Выявленные при этом показатели можно использовать в качестве очаговых признаков пожара, то есть зон с большей или меньшей степенью термического преобразования материалов на пожаре. С другой стороны, наличие занесенных извне горючих жидкостей приходится фиксировать на фоне потенциально мешающего влияния экстрактивных органических компонентов объектов носителей.

Методические сложности при анализе следов ЛВЖ и ГЖ помимо малых количеств анализируемых веществ, дополнительно обусловлены теми изменениями, которые претерпевают горючие жидкости под влиянием разрушительного теплового воздействия пожара.

Мощный прогресс аналитического приборостроения и внедрение в эту область современных компьютерных технологий дают возможность решать задачи по установлению причин пожаров на качественно новом уровне [83].

Несмотря на относительно большое число отдельных методических разработок, посвященных изучению остатков веществ, которые могут быть использованы в качестве инициаторов горения, до сих пор при проведении пожарно-технических экспертиз далеко не все диагностические и идентификационные задачи успешно разрешаются.

Тема диссертации поставлена в соответствие с планом научно-исследовательских работ, проводимых на кафедре исследования и экспертизы пожаров Санкт-Петербургского института Государственной противопожарной службы МЧС России по техническому обеспечению расследования и экспертизы пожаров и поджогов.

Целью настоящей работы является совершенствование методов экспертной диагностики горючих жидкостей, находящихся в качестве инициаторов горения на строительных материалах и конструкциях во внутренних интерьерах зданий при установлении умышленной причины возникновения пожара.

В задачи исследования входило.

1. Разработка методики выявления очаговых признаков пожара на основе исследования свойств строительных материалов в их исходном состоянии и после изменений, вносимых термическим воздействием пожара.

2. Оценка степени сохранности и возможностей диагностики после пожара горючих жидкостей, находящихся в виде следов на поверхности или в объеме строительных и отделочных материалов различной природы.

3. Исследование возможности выявления и диагностики следов горючих жидкостей в отложениях копоти на путях распространения конвективных потоков из зоны очага пожара по объему помещений.

Объектами исследования являлись.

— легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, используемые в качестве инициаторов горения при поджогах: бензин автомобильный (АИ-92 компании ПТК) — нефрас (уайт-спирит) — керосин осветительныйдизельное топливорастворитель номерной;

— материалы различной природы, составляющие конструктивные элементы зданий и сооружений и предметов интерьера: древесные материалы (древесина сосновая, ДСП, ДВП, фанера березовая) — неорганические отделочные материалы (гипрок) — полимерные отделочные материалы (линолеум, поролон, ковролин) — звукои теплоизоляционные материалы (пенопласт, изовер) — ткани (гобелен мебельный обивочный);

— отложения копоти, образующиеся на поверхности строительных материалов и конструкций на путях распространения конвективных потоков.

Методы исследования. Поставленные в работе задачи решались экспериментально и аналитически с использованием лабораторного моделирования, инфракрасной спектроскопии (ИКС), флуоресцентной спектроскопии. Обработка результатов анализов осуществлялась на ПЭВМ.

Фактический материал. Достоверность выводов, сформулированных в диссертации, определяется значительным объемом экспериментального материала по изучению горючих жидкостейпродуктов их термического преобразованияорганических компонентов материальных объектов пожарной нагрузки зданий и сооружений в их исходном виде и после термического воздействия.

Научная новизна.

Изучены особенности состава органических компонентов, формирующихся в различных строительных материалах, в результате термического воздействия пожара и разработана система очаговых признаков пожара, базирующаяся на выявленных при этом закономерностях.

Установлены аналитические параметры диагностики занесенных извне инициаторов горения, находящихся после пожара в виде следов на поверхности или в объеме строительных и отделочных материалов, составляющих пожарную нагрузку зданий и сооружений.

Установлена возможность выявления и параметры диагностики следов горючих жидкостей, оседающих совместно с сажевыми частицами на холодных поверхностях на путях распространения конвективных потоков из зоны очага пожара по объему помещений.

Практическая значимость работы.

Внедрение методов выявления очаговых признаков, основанные на изучении особенностей поведения на пожаре органических компонентов строительных и отделочных материалов, повышает достоверность установления очага пожара.

Комплексная методика экспертного исследования следов горючих жидкостей, обнаруживаемых на материалах, составляющих пожарную нагрузку зданий и сооружений, опробована при исследовании образцов, изъятых с реальных пожаров, и показала свою полную работоспособность.

Результаты работы используются в практической деятельности органов дознания по делам о пожарах и поджогах, что способствует повышению эффективности и достоверности установления причин пожаров и повышает объективность и доказательную силу проводимых экспертных исследований.

Основные положения работы используются в учебном процессе Санкт-Петербургского института ГПС МЧС России при проведении занятий по курсу «Расследование пожаров».

Апробация работы. Основные результаты работы рассматривались на III Международной научно-практической конференции «Чрезвычайные ситуации: предупреждение и ликвидация» (Минск. 2005) — Межрегиональной научно-практической конференции «Перспективы развития пожарно-технической экспертизы и расследования пожаров» (СПб. 2005) — Международной пожарно-технической выставке «Пожарная безопасность XXI века».

Москва. 2005) — Международной научно-практической конференции «Пожарная охрана мира. Расширение функций и задач» (СПб, 2005).

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.

Основные положения, выносимые на защиту.

• система очаговых признаков пожара, базирующаяся на особенностях состава экстрагируемых органических компонентов строительных материалов, позволяющая получать информацию о степени их термического преобразования в относительно низкотемпературном диапазоне от 100 до 300−350 °С;

• система спектральных аналитических параметров диагностики занесенных извне инициаторов горения, находящихся после пожара в исходном или частично выгоревшем виде на поверхности или в объеме строительных материалов и конструкций зданий и сооружений;

• спектральные параметры состава органических компонентов копоти, позволяющие выделять температурные зоны на путях распространения конвективных потоков из очага пожара по объему помещений и устанавливать наличие в копоти следов инородных горючих жидкостей — инициаторов поджога.

Объем и структура работы. Работа состоит из введения, трех глав и заключения общим объемом 132 стр., включая список литературы из 112 наименований, 50 рисунков, 7 таблиц.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В работе оценена пожарная опасность чрезвычайных ситуаций, связанных с насильственным занесением горючих жидкостей в здания и сооружения с целью их поджога.

Предложена комплексная методика экспертного исследования следов горючих жидкостей, обнаруживаемых в строительных объектах. Методика использует спектральное изучение экстрактивных органических соединений объектов, изымаемых на местах пожаров во внутренних помещениях зданий.

Для объективного выявления наличия горючих жидкостей на фоне мешающего влияния органических соединений, входящих в состав конструкционных элементов зданий и сооружений, а также предметов интерьера, получены фоновые аналитические параметры состава экстрагируемых компонентов объектов носителей. Создана база данных по составу и спектральным характеристикам экстрагируемых органических соединений конструкционных и отделочных материалов, составляющих пожарную нагрузку зданий в их исходном виде и после термического воздействия.

Прослеживание изменения состава экстрагируемых органических соединений по мере увеличения степени прогрева образцов позволило выявить особенности поведения органических материалов на пожаре. Установлено, что заметные фиксируемые изменения в спектральных характеристиках экстрактов изученных материалов начинают происходить уже на стадии прогрева до 100 °C. Эти изменения носят как качественный, так и количественный характер. Данные результаты позволяют ввести в практику расследования пожаров новую группу очаговых признаков пожара.

Температурный диапазон получения информации о поведении на пожаре органических материалов на основании спектрального изучения их экстрактивных компонентов начинается при температурах от 100 °C и распространяется до температур 300-К350 °С. Этот температурный интервал практически не изучается другими инструментальными методами выявления очаговых признаков.

Установленные очаговые признаки могут быть отнесены к признакам направленности распространения горения на участках удаленных от места первоначального возникновения горения. Они могут дать очень ценную информацию о путях распространения тепловых потоков в помещениях, смежных с зоной горения.

Кроме того, по степени термического воздействия на тот или иной конструктивный элемент пожарной нагрузки зданий можно судить о возможности его дальнейшей эксплуатации.

Аналогичные положительные результаты получены при исследовании экстрактов копоти с целью установления на местах пожаров и в смежных помещениях на путях распространения конвективных потоков зон с различной степенью прогрева в относительно низкотемпературном интервале (от 20 до 400 °С).

Внедрение методов выявления очаговых признаков, основанные на изучении спектральных характеристик экстрагируемых органических компонентов строительных и отделочных материалов, а также осаждающейся на них копоти повышает достоверность установления очага пожара.

В работе проведено изучение и сопоставление параметров эффективной пористости строительных материалов (по керосинонасыщаемости) и относительной сохранности в них горючих жидкостей (по флуоресценции Уайт-спирита), на основании которого даются практические выводы, касающиеся объективности получаемых результатов при исследовании горючих жидкостей, находящихся в объектах носителях на местах возможных поджогов. Показано, что исходя из позиций сохранности ЛВЖ в объектах, составляющих пожарную нагрузку зданий и сооружений наиболее качественные результаты можно получить при диагностике инициаторов горения в таких материалах, как древесно-волокнистые плиты, ватин, поролон, обивочная тканьворсистые напольные покрытия.

В плотные древесные материалы, таких как ДСП, паркет, ламинат, сосновая доска горючие жидкости впитываются хуже и неравномерно. Со стороны лицевой поверхности этих материалов инициаторы горения сохраняются плохо, при их анализе возможны ошибки, связанные с малым количеством пробы. Практически бесполезно отбирать для исследования ЛВЖ пробы гладких синтетических напольных покрытий, подобных линолеуму. Несмотря на высокую пористость такого материала, как минеральная вата, пробы этого материала для поиска в них горючих жидкостей проводить не рекомендуется. Изменение качественного состава горючих жидкостей на этом материале предопределяет возможность ошибки при установлении типа инициатора горения.

Спектральные аналитические параметры занесенных извне инициаторов горения, находящихся после пожара в исходном или частично выгоревшем виде на поверхности или в объеме строительных и отделочных материалов, уверенно позволяют диагностировать горючие жидкости на фоне мешающего влияния экстрактивных компонентов самих материалов, составляющих пожарную нагрузку зданий и сооружений. Применяющиеся при этом спектральные методы исследования дают возможность быстро и достоверно диагностировать неизмененные автомобильные топлива (автомобильные бензины, в особенности высокооктановыедизельные топлива), продукты их частичного выгорания, асфальтово-смолистые компоненты, легкоки-пящие компоненты нефтепродуктов и составных растворителей, экстрактивные вещества древесины и полимерных материалов.

В работе установлена реальная возможность выявления и диагностики следов горючих жидкостей, оседающих совместно с сажевыми частицами на холодных поверхностях, например на оконных стеклах.

Анализ большого массива данных, полученных в ходе проведения экспериментальных исследованийпоказал, что экспертные оценки, основанные на диагностических признаках горючих жидкостей, получаемых различными спектральными методами анализа, хорошо согласуются между собой, что повышает их экспертную значимость.

Спектральные аналитические параметры занесенных извне инициаторов горения, находящихся в виде следов на строительных материалах имеют, как правило, четко выраженные отличия от спектральных характеристик экстрактов самих этих материалов, что позволяет их диагностировать и делать вывод о поджоге, как причине пожара.

Комплексная методика экспертного изучения горючих жидкостей, обнаруживаемых в виде следов на элементах пожарной нагрузки зданий и сооружений использована при расследовании реальных пожаров и показала свою полную работоспособность.