X射線熒光光譜法檢驗黑色塑料袋的研究

姜 紅, 張 璐, 滿 吉, 王峻崎

(1.中國人民公安大學(xué) 刑事科學(xué)技術(shù)學(xué)院， 北京 100038; 2.北京華儀宏盛技術(shù)有限公司， 北京 100123; 3.深圳市公安局， 廣東 深圳 518000)

X射線熒光光譜法檢驗黑色塑料袋的研究

姜 紅1, 張 璐1, 滿 吉2, 王峻崎3

(1.中國人民公安大學(xué) 刑事科學(xué)技術(shù)學(xué)院， 北京 100038; 2.北京華儀宏盛技術(shù)有限公司， 北京 100123; 3.深圳市公安局， 廣東 深圳 518000)

塑料袋是各類案件現(xiàn)場中常見的物證之一，研究建立一種簡便快速、靈敏準確的檢驗黑色塑料袋樣品的方法，為偵查破案提供線索、指明方向，縮小偵查范圍，為證實犯罪提供科學(xué)的依據(jù).利用能量色散型X射線熒光光譜儀(XRF)對41個不同品牌、不同規(guī)格的黑色塑料袋樣品進行測定，采用Plastic-fp軟件進行數(shù)據(jù)處理，依據(jù)樣品中所含元素的種類及含量的不同，可以對不同品牌不同規(guī)格的黑色塑料袋樣品進行區(qū)分.該方法重現(xiàn)性好，且無損檢材，可用于檢驗黑色塑料袋物證.

X射線熒光光譜法；黑色塑料袋；物證；元素種類；元素含量

黑色塑料袋在人們的日常生活中使用非常廣泛，在各類刑事案件現(xiàn)場中，常常能提取到黑色塑料袋物證.犯罪分子通常會用黑色塑料袋盛裝尸體或尸塊、血衣、贓物和作案工具等.通過對黑色塑料的檢驗分析，可以為偵破案件提供線索、指明方向，為證實犯罪提供科學(xué)的依據(jù)[1].

黑色塑料袋的主要成分為聚乙烯(PE)和聚氯乙烯(PVC)等，為了提高其使用性能，降低生產(chǎn)成本，在生產(chǎn)過程中還會添加一些增塑劑、穩(wěn)定劑、阻燃劑、染料和填料等助劑[2].目前，有人利用紅外光譜法對黑色塑料袋進行了檢驗研究[3-4]，取得了較好的實驗結(jié)果，但利用X射線熒光光譜法(XRF)檢驗黑色塑料的文章尚未見報道.X射線熒光光譜現(xiàn)已在各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[5-10].實驗中利用能量色散型X射線熒光光譜儀(XRF)對41個不同品牌、不同規(guī)格的黑色塑料袋樣品進行了檢驗分析，取得了較為理想的實驗結(jié)果，可以作為公安基層實際辦案中檢驗黑色塑料袋的一種分析方法.

1 實驗部分

1.1 儀器與實驗樣品

能量色散型X射線熒光光譜儀X-MET8000(英國牛津公司)，Rh陽極靶；電壓40 kV；電流60 mA.

不同品牌、不同規(guī)格的黑色塑料袋樣品41個(樣品表略).

1.2 實驗方法

1.2.1 測試時間的優(yōu)選 隨機選取3#樣品“世家牌(45 cm×50 cm)”黑色塑料袋、用X射線熒光光譜儀分別進行40、45、50、55、60、65、70 s的7次等差時間的測定，每個時間平行測定3次，取平均值進行分析，優(yōu)選出最佳測試時間.

1.2.2 重現(xiàn)性實驗 隨機選取15#樣品“真靈(45 cm×55 cm)”，在上述實驗條件下，用X射線熒光光譜儀分別進行10次重復(fù)性實驗，每次測定時間為60 s.

1.2.3 對黑色塑料袋樣品的X射線熒光光譜分析 將41個黑色塑料袋樣品分別剪取直徑約為15 mm大小的單層圓形，用酒精棉簽擦拭后晾干，待測.

將處理好的黑色塑料袋樣品分別放在樣品臺上，用X射線熒光光譜儀進行測定.測試時間為60 s，每個樣本測3次，取平均值.

2 結(jié)果與討論

2.1 不同測試時間對分析結(jié)果的影響

通過對3#黑色塑料袋樣品不同測定時間的實驗結(jié)果進行分析(實驗結(jié)果見表1)發(fā)現(xiàn)：如果測試時間較短，樣品中各元素含量值不穩(wěn)定；當(dāng)測試時間超過60 s時，測得的各元素含量值趨于穩(wěn)定.從理論上來講，利用X射線熒光光譜法測定元素的含量與測試時間沒有直接關(guān)系.但是，在實驗中發(fā)現(xiàn)，不同的測試時間會對所測量元素含量的精度產(chǎn)生影響.這可能是由于在較短的測試時間內(nèi)，取樣點不夠多，實驗中峰值的出現(xiàn)是許多測量數(shù)據(jù)累加的結(jié)果，如果取樣點較少，則會造成峰值參數(shù)不夠準確.所以，在實驗中需要耐心等待計算機取樣，選擇一個較長的測試時間，有利于提高實驗結(jié)果的準確度.因此綜合考慮各方面因素，實驗中選定測試時間為60 s.

表1 3#樣品的分析結(jié)果

2.2 實驗方法的可行性分析

為了驗證黑色塑料袋的均勻性以及檢驗過程中的重復(fù)性，對15#黑色塑料袋樣品進行10次重復(fù)性實驗，選取其中的主要元素進行分析，通過計算發(fā)現(xiàn)，對不同元素檢驗結(jié)果的相對標準偏差均小于5%(實驗結(jié)果見表2).結(jié)果表明:利用X射線熒光光譜法檢驗黑色塑料袋樣品的實驗結(jié)果是準確可靠的，可以利用該方法對黑色塑料袋樣品進行分析檢驗.

表2 15#樣品的分析結(jié)果

2.3 對黑色塑料袋樣品的XRF實驗結(jié)果的分析

不同品牌的黑色塑料袋樣品所含元素的種類可能相同，也可能不同.有的樣品最多含有7種元素，有的樣品只含4種元素.根據(jù)所含元素的數(shù)量和種類的不同，可以進行區(qū)別.對于所含元素種類相同的樣品，可以根據(jù)其元素含量的不同進行區(qū)分(實驗結(jié)果見表3).

表3 黑色塑料袋樣品的分析結(jié)果

首先，依據(jù)樣品是否含有氯(Cl)元素將41個樣品分成2組.再根據(jù)是否含有鋇(Ba)元素將其分為4組.最后根據(jù)是否含有鉻(Cr)元素和鉛(Pb)元素將樣品分為12組(見圖1).對同一組中的樣品，可以根據(jù)鈣/鈦(Ca/Ti)的比值，進一步加以區(qū)分.

比如：既不含Cl、Ba元素，又不含Cr、Pb元素這一組，可根據(jù)Ca/Ti比值進行區(qū)分.經(jīng)計算3#、5#、8#、11#、17#、25#、26#、27#、28#、30#、37#、40#樣品的Ca/Ti的比值分別為：18.77、14.16、48.14、11.38、11.33、53.15、16.44、37.54、22.49、56.13、1.44、6.57.對于Ca/Ti比值相近的11#和17#樣品，又可以根據(jù)鐵/錫(Fe/Sn)的比值進一步加以區(qū)分，比值分別為3.18和0.61，相差很大，從而可以達到區(qū)分的目的.

圖1 黑色塑料袋的分組結(jié)果

對于同一品牌不同規(guī)格的樣品，也可以進行區(qū)分.比如“云娜”牌不同規(guī)格的2個樣品12#(50 cm×60 cm)和13#(60 cm×80 cm)，12#樣品含有鋇(Ba)元素，而13#樣品不含鋇(Ba)，說明12#樣品中添加了硫酸鋇(BaSO4).因此，可以將二者區(qū)分開來.

3 結(jié) 論

實驗結(jié)果表明：應(yīng)用X射線熒光光譜儀，可以將不同廠家、不同品牌，以及同一品牌不同規(guī)格的黑色塑料袋樣品進行鑒別.該方法操作簡便快速，結(jié)果準確可靠，靈敏度高，且不破壞檢材，可用于公安基層實際辦案.

[1] 姜紅.刑事案件現(xiàn)場上微量塑料的檢驗及應(yīng)用[J].中國人民公安大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2005,11(3):37-39.

[2] 姜紅.微量物證檢驗及應(yīng)用[M].北京:中國人民公安大學(xué)出版社,2011:114.

[3] 閻子龍,李曉白,陸笑寒,等.傅立葉變換紅外光譜法檢驗黑色塑料袋[C]∥公共安全中化學(xué)問題的研究進展.沈陽:遼寧大學(xué)出版社,2013:571-576.

[4] 吳燕婕,郝超偉,徐怡莊.紅外光譜法檢驗塑料垃圾袋[J].光譜學(xué)與光譜分析,2008,28(10):61-62.

[5] 陸安祥,王紀華,潘立剛,等.便攜式X射線熒光光譜測定土壤中Cr、Cu、Zn、Pb和As的研究[J].光譜學(xué)與光譜分析,2010,30(10):35-39.

[6] 宋勇鵬,王翔,黃揚明.X射線熒光光譜法檢測廢舊塑料中的有毒有害重金屬[J].廣州化工,2008,36(5):69-71.

[7] 宋武元,鄭建國,肖前,等.X射線熒光光譜法同時測定電子電氣產(chǎn)品中限制使用物質(zhì)鉛、汞、鉻、鎘和溴[J].光譜學(xué)與光譜分析,2006,26(12):2350-2353.

[8] 張勤,李國會,樊守忠,等.X射線熒光光譜法測定土壤和水系沉積物等樣品中碳、氮、氟、氯、硫、溴等42種主次和痕量元素[J].分析試驗室,2008,27(11):51-57

[9] STRELI C,AIGINOER H,WOBRAUSCHEK P.Total reflection X ray fluorescence analysis of low-Z elements[J].Spectrochemical Acta,1989,44B(5):491-497.

[10] AIGINGER H.Historical development and principles of total reflection X ray fluorescence analysis(TXRF)[J].Spectrochim Acta,1991,46B(10):1313-1321.

Analysis of black plastic bag by XRF

JIANGHong1，ZHANGLu1，MANJi2，WANGJunqi3

(1.Institute of Forensic Science, People’s Public Security University of China， Beijing 100038, China; 2.Beijing Huayi Honrizon Technology Co.Ltd，Beijing 100123, China; 3.Shenzhen Municipal Public Security Burea, Shenzhen 518000， China)

Black plastic bag is one of the most common and various types of evidences in crime scene. We establish a simple, rapid, sensitive and accurate method to inspect black plastic bag samples to offer clues, point out the direction and narrow the scope for investigation and to provide scientific evidences for the confirm the crime.We use energy dispersive X ray fluorescence spectrometer(XRF) to measure 41 kinds of black plastic bag samples of different brands and sizes,and use Plastic-fp software to deal with the data.Based on the type and contents of elements contained in the samples,we can distinguish different brands and different specifications of the black plastic bag samples.The method is well reproducible and nondestructive for testing materials, so it can be used to inspect black plastic bags for evidence.

XRF;black plastic bags;physical evidence;elements type;element content

2016-06-24 基金項目：2015年北京市教育委員會共建項目 作者簡介：姜紅(1963-),女,遼寧沈陽人,中國人民公安大學(xué)教授.E-mail:jiangh2001@163.com

1000-1735(2017)01-0069-05

10.11679/lsxblk2017010069

D918.4

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