Exploring Arson Investigations with Multidimensional Chromatography

Význam tématu

Požární vyšetřování má klíčovou roli při odhalování příčin lesních a stavebních požárů. Metody více-dimenzionální chromatografie nabízejí vysoké rozlišení uhlovodíkových složek zbytkových vzorků a umožňují spolehlivou klasifikaci iniciujících hořlavých látek (ILR). Tato technologie pomáhá snížit počet falešně negativních výsledků a zvyšuje vědeckou přesnost v soudních procesech.

Cíle a přehled studie

Cílem této studie bylo vyvinout a optimalizovat metodu plynové chromatografie ve dvou dimenzích (GC×GC) pro analýzu vzorků z odhořelých míst požáru a identifikaci ILR. Studie zahrnuje vývoj metodiky, validaci na simulovaných i reálných vzorcích a zavedení chemometrického přístupu pro rozlišení zdrojů ILR.

Použitá metodika a instrumentace

• Přístroj: GC×GC systém s detekcí vhodnou pro uhlovodíky.
• Kolony: primární s nízkou polaritou (5% diphenyl) a sekundární s vyšší polaritou (50% diphenyl).
• Retenční indexy: kombinace Kovatsova indexu v první a Lee indexu v druhé dimenzi.
• Metodiky návrhu: Box-Behnken a Doehlert pro optimalizaci separačního prostoru a rozlišení.
• Vzorky: certifikované standardy, simulované pozůstatky požárů a skutečné případové vzorky.

Hlavní výsledky a diskuse

• Metoda dosáhla vysokého rozlišení mezi ILR a matrikovými interferencemi, zejména odvozenými monoterpeny a aldehydy.
• Kovatsův a Lee index pro retenční časy vykázaly vynikající korelaci s predikovanými hodnotami (r2=0,97 a r2=0,99) a nízkou variabilitu (CV<1% a CV<10%).
• Mapování ILR dle ASTM E1618 ukázalo jasné oddělení sedmi tříd hořlavých látek (benziny, destiláty, aromatické, isoparaffiny apod.).
• Ploty kontaminace (bubble plots) demonstrovaly dynamiku koncentrací alkanů a aromátů v závislosti na expozici a skladování.
• Průzkum rychlosti uptake potvrdil hydrofobní charakter ILR s n-alkanami jako nejméně polárními složkami.
• Testy balení a skladování odhalily vliv podmínek na zachování ILR profilu ve vzorcích.

Přínosy a praktické využití metody

• Zvýšení vědecké přesnosti v požárních vyšetřováních a snížení falešných negativních nálezů.
• Možnost vytváření referenčních knihoven retenčních indexů ILR pro soudní praxi.
• Uplatnění chemometrických nástrojů pro rychlé rozlišení zdrojů hořlavých látek.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření ILR referenční knihovny o sezónní a neobvyklé polutanty (diesely, benzinové směsi).
• Pokračující studie vlivu počasí, extrakční teploty a produktů spalování na profil ILR.
• Aplikace UAV pro sběr vzorků a vývoj rychlých screeningových metod v terénu.

Závěr

Metoda GC×GC kombinovaná s retenčními indexy a chemometrickou analýzou představuje robustní přístup k identifikaci a klasifikaci ILR v komplexních požárních matricích. Nabízí spolehlivou podporu pro vyšetřování příčin požárů a soudní dokazování.

Reference

• ASTM E1618-19: Standard Practice for Ignitable Liquid Residue Analysis by Gas Chromatography
• National Fire Protection Association (NFPA) požární standardy
• O’Sullivan G. et al.: Studie GC×GC aplikací při požárním forenzním vyšetřování