Использование хроматографических методов в экспертизе пожаров

Виды хроматографии. Обнаружение и исследование остатков нефтепродуктов методом ГЖХ. Подготовка образцов для исследования.

Хроматография — метод разделения и анализа смесей веществ, а также изучения физико-химических свойств веществ. Основан на распределении веществ между двумя фазами — неподвижной (твёрдая фаза или жидкость, связанная на инертном носителе) и подвижной (газовая или жидкая фаза, элюент).

Существуют различные способы классификации хроматографических методов.

По физической природе неподвижной и подвижной фаз:

Жидкостная хроматография (если подвижная фаза жидкая).

Жидкостную хроматографию, в свою очередь, можно разделить в зависимости от агрегатного состояния неподвижной фазы на твёрдожидкофазную (ТЖХ) — неподвижная фаза твёрдая и жидко-жидкофазную хроматографию (ЖЖХ) — неподвижная фаза жидкая. ЖЖХ часто называют распределительной хроматографией.

Газовая хроматография (если подвижная фаза газообразная).

Газовую хроматографию в зависимости от агрегатного состояния неподвижной фазы делят на газоадсорбционную (ГТХ, ГАХ) и газожидкостную (ГЖХ) или газораспределительную.

В зависимости от способа перемещения сорбатов вдоль слоя сорбента:

Проявительный (элюентный) - при его использовании пробу исследуемой смеси вводят порцией в начальной точке (на входе в колонку) в разделительную насадку (сорбент). Под действием потока подвижной фазы зона пробы перемещается вдоль колонки, причём скорости перемещения отдельных компонентов пробы обратно пропорциональны величинам соответствующих им констант распределения.

Фронтальный - при этом разделяемая смесь непрерывно поступает на слой сорбента в начальной точке и, таким образом, фактически играет роль подвижной фазы.

Вытеснительный - методика проведения разделения вытеснительным методом аналогична методике проведения разделения проявительным методом, но без использования несорбирующегося элюента (подвижной фазы). Перемещение хроматографических зон достигается путём вытеснения компонентов разделяемой смеси веществом, которое сорбирует сильнее любого из этих компонентов. Каждый компонент этой пробы вытесняет компоненты, которые взаимодействуют с неподвижной фазой менее сильно, чем он сам.

Электрохроматография - хроматографический процесс, при котором движение заряженных частиц осуществляется под действием приложенного электрического поля. Скорость движения частиц определяется их массой и зарядом.

Для аналитических целей наиболее широко используется элюентный (проявительный) метод хроматографирования.

В зависимости от механизма сорбции.

Хроматография подразделяется на молекулярную, ситовую, хемосорбционную и ионообменную. В молекулярной хроматографии природой сил взаимодействия между неподвижной фазой (сорбентом) и компонентами разделяемой смеси являются межмолекулярные силы типа сил Ван-дер-Ваальса.

К хемосорбционной хроматографии относят осадочную, комплексообразовательную (или лигандообменную), окислительновосстановительную. Причиной сорбции в хемосорбционной хроматографии являются соответствующие химические реакции.

По технике выполнения (характеру процесса) разделяют хроматографию на:

Колоночную (неподвижная фаза находится в колонке).

                 Плоскостную      (планарную)      —      бумажную      и            тонкослойную

(неподвижная фаза — лист бумаги или тонкий слой сорбента на стеклянной или металлической пластинке)

Капиллярную (разделение происходит в плёнке жидкости или слое сорбента, размещённом на внутренней стенке трубки)

Хроматографию в полях (электрических, магнитных, центробежных и других сил).

Для установления типа, марки, а иногда и конкретной принадлежности сложных органических смесей нефтяного типа используют метод газожидкостной хроматографии. Характерные особенности состава различных нефтепродуктов, выявляемые данным методом, настолько индивидуальны, что позволяют четко диагностировать, а иногда и идентифицировать исследуемые следы органических жидкостей даже без применения проб сравнения. В то же время по пределу обнаружения газожидкостная хроматография уступает методу люминесцентной спектроскопии, особенно при исследовании деградированных остатков светлых нефтепродуктов. Наибольшие возможности дает метод ГЖХ при анализе светлых нефтепродуктов, представляющих собой смеси углеводородов. Для них можно однозначно установить фракционный состав смеси по температурам кипения начального и конечного компонента в гомологическом ряду нормальных алканов, а по распределению других углеводородов можно устанавливать тип, марку, групповую принадлежность горючей жидкости. Другим важнейшим направлением применения газовой хроматографии является изучение органического вещества природной среды, которое с успехом может быть использовано в экологической и почвоведческой экспертизах. В этом случае изучаются, так называемые «унаследованные структуры» или «хемофоссилии», ведущие свою историю от живого вещества. Распределение этих структур очень специфично для различных типов природного органического вещества. Метод газожидкостной хроматографии рационально применять в тех случаях, когда другие, более экспрессные и простые методы анализа не могут дать однозначной диагностики изучаемых объектов.

Выделение остатков ЛВЖ, ГЖ из объектов-носителей изъятых на месте пожара проводится в основном экстракционными методами. Следы ЛВЖ и ГЖ из объектов-носителей извлекают путем их растворения в органическом растворителе - экстрагенте. Экстрагенты применяемые для этих целей должны обладать высокой растворяющей способностью, эффективно извлекать остатки ЛВЖ и ГЖ при минимальном растворении компонентов объекта-носителя и продуктов его термической деструкции. Если учитывать, что чаше всего средствами поджога являются светлые нефтепродукты (СНП), то таким требованиям соответствуют обычно применяемые растворители - пентан и гексан. Гексан, используемый в качестве экстрагента должен иметь марку ХЧ или ЧДА (ОСЧ).

Контроль чистоты осуществляется предварительным газохроматографическим анализом. Хроматограмма растворителя хранится в базе данных и используется при расшифровке полученных хроматограмм.

Необходимо отметить, что объекты-носители, поступившие с места пожара, как правило, находятся во влажном состоянии. Однако присутствие воды в объектах не снижает эффективности извлечения остатков ЛВЖ и ГЖ. Извлечение остатков ЛВЖ и ГЖ из проб, поступивших с места пожара, осуществляют как периодическим, так и непрерывным способом экстрагирования.