烟熏痕迹在火灾调查中的运用分析_张学利.pdf

121火灾调查分析烟熏痕迹在火灾调查中的运用分析摘要：火灾调查中常见的痕迹类型较多，烟熏、木材燃烧、玻璃破坏等为常见痕迹，而烟熏则属于所有火场均具备的痕迹，具有研究的通用性。以提高火灾调查中痕迹运用的有效性、提升火灾调查效率与准确性为目的，重点针对火灾调查过程中烟熏痕迹的运用进行了分析。本着提出问题、分析问题、解决问题的思路，以羽流理论为基础针对烟熏痕迹产生机理与原因进行了总结，分析了烟熏痕迹在火灾调查中的重要意义，从发现烟熏痕迹、固定和采集烟熏痕迹、分析烟熏痕迹三方面出发，提出了烟熏痕迹在火灾调查中的运用方法，希望能够为有关人员提供参考。关键词：火灾调查；烟熏痕迹；物证张学利（凌源市消防救援大队，辽宁 凌源 122500）中图分类号：D631.6 文献标识码：A 文章编号：2096-1227(2022)11-0121-03火灾的发生均可留下痕迹，烟熏、电熔、木材燃烧以及玻璃破碎等痕迹均可展示火灾发生的信息，其中烟熏痕迹极为关键。烟熏痕迹的出现不仅与通风量的大小、通风口的位置等因素有关，而且与烟气的运动趋势有关，对此进行研究有利于获取大量可用信息。1 烟熏痕迹产生机理与原因1.1 烟熏痕迹产生机理火灾发生后，火焰温度呈现逐渐上升的趋势，当火灾规模达到最大后温度保持平稳，可燃物减少或消失后火灾进入衰减阶段，此时火焰温度逐渐下降。随着火焰燃烧，烟气被逐渐释放并蔓延到物体表面便产生了烟熏痕迹。烟气并非完全气体，其中同样含有固体以及液体物质1。通常情况下，烟气的产生与火焰温度的变化规律存在差异，在火灾衰减阶段如缺少通风，烟气同样会大面积存在。1.2 烟熏痕迹产生原因烟熏痕迹的影响因素较多，具体如图 1 所示：火源HRR烟气密度燃烧时间火源形状温度湿度风速风压壁面粗糙度壁面颜色壁面耐火性位置关系排风口强制排烟壁面因素其他因素火源因素环境因素烟熏痕迹图1 烟熏痕迹的影响因素通过图 1 可以看出，烟熏痕迹的影响因素主要包括火源因素、环境因素、壁面因素以及其他因素。上述四种因素不仅决定着火灾现场是否会产生烟熏痕迹，同时也决定着烟熏痕迹的特征。以火源因素为例，这一因素中，烟气的密度直接影响着烟熏痕迹的形成，密度越大，烟熏痕迹形成越明显。另外，燃烧时间也会影响烟熏痕迹，燃烧时间越长，烟熏痕迹形成越明显。无论由以上何种因素导致的烟熏痕迹，其最终形成的原因都与羽流有关，因此，羽流理论成为现阶段针对火灾烟熏痕迹进行调查所运用的主要理论。羽流，指的是火源上方的烟气，属于火灾现场中烟气的常见流动形态。理想的羽流不受气流以及墙壁的影响，呈轴对称倒圆锥形。但在实际火灾发生现场，墙壁等其他物体必然影响羽流形态。一般而言，在建筑物火灾现场中，受到羽流影响所产生的烟熏痕迹通常会向着通风口的反方向倾斜，因此，通过羽流的形态可以判断出通风口。烟气122中含有大量游离碳，跟随羽流蔓延到墙壁上，则形成了黑色的烟熏痕迹。通过对颜色深度的观察，有利于掌握火灾发生的部位2。通过上述分析可以看出，了解烟气羽流与壁面位置的关系，同时掌握火场通风与烟熏痕迹的关系，是针对烟熏痕迹进行火灾调查的关键。基于通风情况的羽流卷吸空气速率计算公式如下：2ubm=（1）在上述公式中，m代表卷吸速率，取值 3.14，代表空气密度，u代表羽流速度，b代表羽流半径。2 烟熏痕迹在火灾调查中运用的重要意义在火灾调查中，为了提高调查的效率以及准确性，通常需要大量物证。以烟熏痕迹为例，其属于主要物证之一，可以通过明显并且直观的方式为调查人员提供证据。火灾发生时，根据地点的不同，可燃物也存在一定的不同，而通过分析烟气羽流与壁面位置的关系，便能够明确火灾发生的原因以及过程。如果在室内发生火灾，能够观察到可燃物燃烧逐渐形成的羽流并蔓延到墙壁上的特征。借助上述情况，调查人员就能够掌握羽流与墙壁表面的位置关系，从而为火灾调查收集物证。在火灾发生的过程中，如果燃烧过程没有出现中断，在燃烧后形成的羽流体现在墙壁表面的特征会较为明显，观察羽流与壁面位置的关系便能够帮助调查人员了解火源、掌握起火的时间段，从而为火灾判断提供依据。在火灾调查中，烟熏痕迹有利于帮助寻找其他痕迹，如火灾的蔓延痕迹以及物品掉落的痕迹等。以火灾的蔓延痕迹为例，火灾的发生区域，通常在通风口处有风流动，室内火灾风一般以排烟机作为主要来源，自然风与机械风两种情况下均会对火灾的发生产生促进作用，而火场通风与烟熏痕迹存在一定关系。通过烟熏痕迹，能够了解火灾现场的通风情况，也能够了解通风情况与烟熏痕迹之间的关系，并掌握火灾的蔓延痕迹，从而帮助调查人员实现对火灾发生原因以及蔓延趋势等因素的准确调查。为了明确火场通风与烟熏痕迹之间的关系，从而为火灾调查提供便利，需要找到火场的通风口，此为火灾调查中极其重要的步骤。3 烟熏痕迹在火灾调查中的运用3.1 发现烟熏痕迹烟熏痕迹能够发生在室内的各个区域，以下主要将室内分为中心部位、墙面部位以及墙角部位三个区域，进而探讨如何发现烟熏痕迹。当起火部位位于室内中心部位时，与自然排风的情况相比，机械排风的情况下，汽油可燃烧时间较短，火焰最高温度相对较低，火焰温度达到最高点的速度较快。通过对烟熏痕迹的观察发现，相对于自然排风而言，机械排风的情况下，烟熏痕迹的厚度减小，痕迹相对颜色更浅。自然排风时，烟熏痕迹呈轴对称分布，未见移动现象。而在机械排风的情况下，烟熏痕迹则倾向于排烟口部位。之所以出现上述现象，可能与中心部位起火时，烟气受到周围物体的影响小存在一定联系，其所蔓延的空间较大。当起火部位位于墙面部位时，与自然排风的情况相比，机械排风的情况下，汽油可燃烧时间短，火焰最高温度更高，火焰温度达到最高点的速度快。观察烟熏痕迹可以发现，机械排风的情况下，烟熏痕迹厚度低，痕迹浅，但是 V 形羽流依然清晰可见。之所以出现上述特征，判断与墙面距离起火点近有关，故即使烟熏痕迹浅，但依然较为清晰。当起火部位位于墙角时，自然排风与机械排风两种情况下，汽油可燃烧时间基本类似，火焰最高温度更高点，以及温度达到最高点的速度基本类似。观察烟熏痕迹可以发现，与自然排风相比，机械排风状况下，V 形羽流面积小，轮廓窄，烟气厚度极低，判断与机械排风下换气量大导致羽流向墙角部位挤压有关3。3.2 固定和采集烟熏痕迹在火灾现场，一般对烟熏采集使用拍照固定的方式，在必要的情况下，需要使用火场制图以及相关的笔录进行辅助。如果需要通过对烟尘的成分进行分析来判断可燃物时，则需要对烟尘进行收集，烟熏痕迹与其他的残留物不同，它一般是在空气的作用下附着在物体表面，因此在采集的过程中也存在着一定的难度。获得图片后，可通过 CAD 软件对其进行处理，在导入图片后对痕迹的周边进行勾勒，并利用系统功能对数据进行处理，生成轮廓分布图。通过分析，可以得到痕迹的曲线，从而为有关人员判断羽流规律提供信息。比较容易采集的烟熏痕迹，一般可以通过竹片或者是瓷片等进行刮取，而对于不太容易采集的烟熏痕迹，则可以使用脱脂棉进行擦拭。如果烟熏痕迹已经侵入到物体内部，则需要将该物品连同烟尘等一并采取，并且密封存放。3.3 分析烟熏痕迹3.3.1 基于羽流分析烟熏痕迹烟气羽流与壁面位置之间存在明显联系，随着起火点与壁面之间距离的延长，羽流形状逐渐模糊、与起火点之间垂直距离逐渐加大、形状逐渐难以观察到。导致上述现象存在的原因，与羽流在产生过程中所发生的变化有关。当羽流产生后，可随着空气上升，而随着上升高度的增加，其所卷吸的空气逐渐增多，此时，游离碳浓度则会下降。故通常情况下，在火灾调查123火灾调查分析过程中，起火点的部位墙面黑色最重，而距离起火点越远，则墙壁颜色改变越小。羽流的清晰程度：当起火部位与墙壁位置距离较短时，墙壁表面的羽流痕迹明显，白色的石膏上肉眼可见黑色烟熏痕迹。而通过对痕迹形状的观察，则可发现为 V 形或类似 V 形开口向上的抛物线。通过对痕迹与起火部位之间垂直位置关系的观察可以发现，一般情况下，V 形的最低点均处于起火部位水平线之上。在火灾调查过程中，羽流清晰程度越高，则表明与起火点之间的距离越近。调查人员可以借助上述特征，对起火点的大致位置进行判断。羽流的高度：当将起火部位与墙壁位置距离拉长时，墙壁表面的羽流痕迹会逐渐减弱，但是白色的石膏上依然可见黑色烟熏痕迹。观察痕迹形状可发现其同样以抛物线为主，但是痕迹周边模糊不清晰。观察痕迹与起火部位之间垂直位置关系可发现，抛物线的最低位置与起火部位垂直距离进一步拉大。火灾调查的过程中，羽流的高度越高，则表明与起火点之间的距离越远。羽流的高度，指的是距离地面的相对高度。羽流的形状：进一步拉长起火部位与墙壁位置距离，当距离足够大时，可发现墙壁表面的羽流痕迹减弱，甚至消失，石膏表面的烟熏痕迹无法通过肉眼观察到，羽流抛物线不明显。羽流的形状一般为 V 形或开口向上的抛物线，如为较为清晰的V 形，则表明与起火点之间距离近，可以在羽流的附近寻找起火点。反之，如 V 形轮廓不清，则表明距离起火点远。3.3.2 基于烟熏痕迹分析起火情况判断起火部位：通过烟熏痕迹能够判断出起火的部位，通常情况下，距离起火点部位越远，则烟熏痕迹颜色越淡，痕迹厚度越小。另外，不同的起火点位置，也会呈现出不同的烟熏痕迹。室内中心部位起火，墙壁烟熏痕迹均较淡。墙壁部位起火，烟熏痕迹严重，厚度大。墙角部位起火，烟熏痕迹挤压严重。判断通风方向：通过对烟熏痕迹形状的观察，能够实现对通风方向的判断。火灾发生后，如无通风，或自然通风，则烟熏痕迹方向无变化。如为机械通风，则烟熏痕迹形状向排风口部位倾斜。判断通风方式：不同的通风方式下，烟熏痕迹不同。自然通风情况下，烟熏痕迹厚度大，形状呈轴对称分布。机械通风情况下，痕迹厚度小。4 结语综上所述，火灾调查中，通过烟熏痕迹可判断出起火点以及火灾发生后的通风情况，从而为调查过程提供信息。在未来的火灾调查过程中，调查人员可以对羽流的形状、倾向、清晰程度、高度等进行观察，从而实现对起火点与墙壁之间距离的判断。另外，还可以根据烟熏痕迹实现对火场通风情况、通风方式的判定，掌握火灾发生后室内的通风条件以及起火点的大致位置。借助上述信息，便可有效提高火灾调查的准确性。参考文献：1史景华.现代信息技术在火灾调查中的应用研究J.今日消防,2021,6(8):121-123.2刘斌.试析火灾痕迹在火灾事故调查中的应用J.今日消防,2021,6(7):113-115.3王薪宇,王芸,张金专.单室墙角火壁面烟熏痕迹特征研究J.消防科学与技术,2020,39(5):727-730.Application analysis of smoke trace in fire investigationZhang Xueli（Lingyuan City Fire and Rescue Section,Liaoning Lingyuan 122500）Abstract:There are many types of common traces in fire investiga-tion.Smoke,wood burning,glass damage,etc.are common traces,while smoke is a trace that all fire sites have,and it has the univer-sality of research.With the aim of improving the effectiveness of the use of traces in fire investigation and enhancing the efficiency and accuracy of fire investigation,the application of smoke traces in the process of fire investigation was analyzed.In line with the idea of asking questions,analyzing problems and solving problems,based on plume theory,the mechanism and causes of smoke traces are sum-marized,and the significance of smoke traces in fire investigation is analyzed.From the three aspects of finding smoke traces,fixing and collecting smoke traces,and analyzing smoke traces,the application method of smoke traces in fire investigation has been proposed,hop-ing to provide references for relevant personnel.Key words:fire investigation;smoke trace;physical evidence