引用本文
陈建宏, 李胜林, 李艳超. 微量物证在北京大兴“11·18”重大火灾事故调查中的应用[J].刑事技术, 2020,45(5):542-544
CHEN Jianhong, LI Shenglin, LI Yanchao. Role of Trace Evidence in Investigating Beijing Daxing “2017·11·18” Conflagration[J]. Forensic Science and Technology,2020,45(5): 542-544  
Doi: 10.16467/j.1008-3650.2020.05.022
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微量物证在北京大兴“11·18”重大火灾事故调查中的应用
陈建宏, 李胜林, 李艳超
北京市公安司法鉴定中心,北京 100054

第一作者简介：陈建宏,男,陕西宝鸡人,博士,工程师,研究方向为微量物证现场勘查及检验。E-mail: huajian-1985@163.com

摘要

近年来,具有重大社会影响的火灾、爆炸、矿难等生产安全责任事故时有发生。由于伤亡人数众多,此类事件极易引起社会关注,如何科学、高效地还原事件经过,考验着每一名刑事技术人员。2017年11月18日,北京市大兴区西红门镇发生重大火灾。刑事技术人员通过细致勘查发现冷库间内电气线路故障,准确提取冷库间墙面保温材料,使用气相色谱/质谱联用仪进行比对检验,迅速确定起火原因。墙面保温材料中释放出的五甲基二乙烯三胺与空气混合,在密闭空间内达到爆炸极限,遇包埋在聚氨酯保温材料内的电气线路短路发生爆炸。装修材料中挥发性有机物的爆炸比较罕见,总结刑事技术人员在微量物证现场勘查及检验鉴定中的工作经验,可以为以后类似案事件的处置提供重要参考。

关键词: 司法化学检验; 微量物证; 火灾事故; 挥发性有机物; 爆炸
中图分类号:DF794.3 文献标志码:B 文章编号:1008-3650(2020)05-0542-03
Role of Trace Evidence in Investigating Beijing Daxing “2017·11·18” Conflagration
CHEN Jianhong, LI Shenglin, LI Yanchao
Forensic Science Service of Beijing Public Security Bureau, Beijing 100054, China
Abstract

At times, significant events of social impact occur with the liable production-safety accidents, e.g., fire, explosion and mine disaster. Usually, such events could attract high-profile social attention due to the large number of casualties. Consequently, it is crucial to timely adopt proper and efficient disposal into the events and relevant matters. On November 18, 2017, a heavy fire disaster happened in Daxing district of Beijing. By careful investigation, the criminal technicians found that one short-circuit incident took place inside a cold storage depot so that they collected the heat-resistant materials from the wall there and examined with gas chromatography mass spectrometry. Through contrast experiment, it was revealed that one explosion was resulted from the heat-resistant material releasing its-comprising pentamethyldiethylenetriamine (PMDETA) to the concentration among 1.1%-5.7% (V), the explosion threshold of the substance when it blended with air and fitly ignited with the short circuit occurring inside the polyurethane heat-resistant materials. Such an explosion was, albeit rare, set off with the volatile organic compound from decoration materials. References are hoped to provide for criminal technicians to tackle with similar cases through the here summarization of trace evidence scene investigation and inspection.

Key words: forensic chemical examination; trace evidence; fire accident; volatile organic compound; explosion
1 简要案情

2017年11月18日18时09分, 大兴区西红门镇新建二村一自建房屋发生火灾, 明火于当日21时06分被扑灭, 共造成19人死亡, 8人受伤。

2 现场工作
2.1 调查访问情况

事发建筑位于北京市大兴区西红门镇新康东路南段东侧, 系集生产、经营、存储、住宿等于一体的“ 多合一” 建筑。2017年4月, 该建筑进行地下冷库间铲墙、挂网、喷涂聚氨酯保温材料等工作; 在喷涂过程中, 3号冷库间内原有、更换和新增的电气线路均未采取安全保护措施, 被聚氨酯保温材料直接覆盖。聚氨酯保温材料系聚氨酯类化合物, 以多官能团有机异氰酸酯及混合聚醚多元醇为主要原料, 通过专用设备混合, 在催化剂、发泡剂、阻燃剂等多种助剂的作用下, 经现场发泡、高压喷涂而成[1]。2017年11月18日10时42分, 进入地下冷库间调试风机及制冷设备的人员离开, 之后直至事故发生再无人员进入, 未发现相关人员具有放火动机。起火前地下冷库间处于安装调试阶段, 尚未投入使用, 其中并未存放任何物品。

2.2 现场勘查情况

周边监控录像证实, 2017年11月18日17时01分开始至事故发生, 3号冷库间东侧库门外配电箱指示灯陆续出现异常。经原公安部天津消防研究所检验：3号冷库间南墙中部提取的电气线路熔痕系短路所致; 冷库间墙面保温材料的氧指数为24.4%~25.6%。中心现场位于地下一层冷库间, 18时10分3号冷库间东侧库门被冲击波破坏, 冷库间内存在燃烧现象, 应为最先起火区域, 其他冷库间轻微过火或未过火。经现场实验证实, 墙面保温材料遇明火燃烧, 但撤走火源后随即熄灭, 可排除墙面保温材料本身起火燃烧的可能性; 现场提取的燃烧残留物中均未检出乙醇、稀料、汽油、煤油、柴油等常见易燃液体残留物成分。结合监控录像中库门被冲击波破坏、火光颜色等情况, 认为现场符合气体爆炸特征, 但无法确定发生爆炸的物质。考虑到墙面保温材料中含有大量的挥发性有机物, 我们在3号冷库间提取了燃烧后的墙面保温材料, 在未过火的1号冷库间提取了燃烧前的墙面保温材料作为比对样本进行检验。

2.3 检验情况

2.3.1 仪器设备

安捷伦科技有限公司6890N/5975气相色谱/质谱联用仪; Supelco固相微萃取器（SPME）; 电加热板。

2.3.2 仪器参数

色谱仪参数：DB-5MS弹性石英毛细管柱（30 m× 0.25 mm× 0.25 µ m）; 载气为高纯氦气, 恒流模式, 流量1.0 mL/min; SPME分流进样, 分流比10∶ 1; 进样口温度250 ℃; 升温程序为：初温40 ℃（保持2 min）, 以5 ℃/min的升温速率升至150 ℃, 再以10 ℃/min的升温速率升至280 ℃（保持3 min）。

质谱仪参数：EI源, 电子轰击能量70 eV, 传输线温度280 ℃, 离子源温度150 ℃, 倍增器电压自动调谐, 质量数扫描范围20~550 amu, NIST 2005谱库。

2.3.3 检验结果

将燃烧前的墙面保温材料和燃烧后的墙面保温材料分别用物证袋密封包装, 置于电加热板上（50 ℃）, 经SPME吸附浓缩其挥发气体1 h, 用气相色谱/质谱联用仪采集两份检材的总离子流色谱图（如图1）可见：燃烧前的墙面保温材料在15.836、24.962和29.485 min处共出现三个主要的色谱峰, 经与燃烧后的墙面保温材料的总离子流色谱图相比较, 位于15.836 min处的色谱峰消失。经NIST 2005谱库检索及与标准品比对确认, 此峰为五甲基二乙烯三胺（PMDETA）。

图1 燃烧前（上）和燃烧后（下）的墙面保温材料的总离子流色谱图
Fig.1 Representation of total ion current of heat-resistant materials before (top) and after (bottom) combustion

经调查起火前地下冷库间处于安装调试阶段, 尚未投入使用, 冷库间内温度应为室温。PMDETA的挥发是一个自然过程, 低温只能减缓、并不能完全抑制其挥发。取适量燃烧前的墙面保温材料敞口置于实验室, 待其在室温条件下挥发不同时间后用物证袋密封包装, 置于电加热板上（50 ℃）, 经SPME吸附浓缩其挥发气体1 h, 用气相色谱/质谱联用仪采集其总离子流色谱图, 发现随着挥发时间的延长, PMDETA的色谱峰（位于15.836 min附近）明显降低。

2.4 结果分析

PMDETA（沸点198 ℃, 爆炸极限1.1%~5.7%〔V〕）可作为制备聚氨酯保温材料的高效催化剂[2], 反应后残留在墙面保温材料中, 因此燃烧前的墙面保温材料中可检出PMDETA。由于地下室通风设备未启用, 空气流动性差, 而冷库间的大门又时常紧闭, 所以冷库间内PMDETA的浓度不断增加, 达到爆炸极限后遇冷库间内电气线路短路发生爆炸, 因此燃烧后的墙面保温材料中未检出PMDETA。

3 案件总结

通过现场勘查发现, 3号冷库间内的电气线路发生短路, 东侧库门被冲击波破坏, 冷库间内存在燃烧现象, 应为最先起火区域, 其他冷库间轻微过火或未过火。地上建筑无最先起火特征, 仅可见大量烟熏痕迹。经现场实验可排除墙面保温材料本身起火燃烧的可能性。现场提取的燃烧残留物中均未检出乙醇、稀料、汽油、煤油、柴油等常见易燃液体残留物成分。3号冷库间内未发现任何爆炸装置及其遗留物, 亦未发现集中炸点, 建材等物品呈现原地塌落状态; 结合监控录像中库门被冲击波破坏、火光颜色等情况, 认为现场符合气体爆炸特征, 但无法确定发生爆炸的物质。针对地下冷库间刚刚完成装修这一特殊情况, 我们将目光集中在了墙面保温材料上, 并通过气相色谱/质谱联用仪的比对检验, 确定发生爆炸的物质为PMDETA, 为事故的准确定性打下了坚实的基础。

4 启示

气体爆炸是指可燃气体在密闭空间内与空气混合达到爆炸极限后遇明火发生剧烈燃烧。气体爆炸事故主要由氢气[3]、天然气[4]和液化石油气[5]等生产生活用气引起。在事故调查过程中, 通常可以根据现场勘查和调查访问迅速确定气体种类, 重点只需查明气体泄漏的原因。根据气体种类可以选择合适的检验设备和检验方法, 做到有的放矢。本次事故调查中, 我们迅速确定3号冷库间内的电气线路故障。现场实验和检验鉴定排除了墙面保温材料和常见易燃液体起火燃烧的可能性, 因此只能从检验结果中寻找相关线索。通过气相色谱/质谱联用仪的比对检验, 确定发生爆炸的物质为墙面保温材料中的催化剂PMDETA。墙面保温材料中催化剂的含量较低, 只是由于地下室的特殊环境, 造成PMDETA累积, 遇冷库间内电气线路短路发生爆炸, 造成重大人员伤亡。装修材料中的挥发性有机物发生爆炸, 这在日常工作中比较罕见, 因此总结刑事技术人员在微量物证现场勘查及检验鉴定中的工作经验, 对以后类似案事件的处置具有重要的参考意义。2018年6月25日, 北京大兴“ 11· 18” 重大火灾事故调查报告公布, 此案系重大生产安全责任事故, 起火部位位于地下3号冷库间南墙中部的墙面上, 起火原因系墙面保温材料中释放出的五甲基二乙烯三胺与空气混合, 在密闭空间内达到爆炸极限, 遇包埋在聚氨酯保温材料内的电气线路短路发生爆炸。燃烧产生的有毒有害物质通过楼梯等途径蔓延至地上建筑导致人员伤亡, 可以排除人为故意放火嫌疑。

参考文献
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