縱火現(xiàn)場(chǎng)助燃劑塑料容器蓋的XRF分析

朱曉晗， 姜 紅， 何歆沂， 滿 吉

(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)

0 前言

縱火案件中常用的助燃劑主要是汽油、煤油、柴油等，在法庭科學(xué)中，常以汽油燃燒殘留物為檢驗(yàn)對(duì)象[1-3]，檢驗(yàn)方法主要有氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法[4]、裂解氣相色譜法[5]等。筆者以燃燒現(xiàn)場(chǎng)盛裝汽油的塑料容器蓋為檢驗(yàn)對(duì)象，使用X射線熒光光譜法(XRF)進(jìn)行檢驗(yàn)。XRF具有簡便快速、結(jié)果準(zhǔn)確、穿透性強(qiáng)、樣品用量小且無需前處理等優(yōu)點(diǎn)[6]，在法庭科學(xué)中已得到廣泛應(yīng)用[7-8]。在塑料容器蓋的生產(chǎn)過程中，為提高產(chǎn)品性能和使用壽命，生產(chǎn)廠家往往會(huì)加入碳酸鈣、二氧化硅等填料。筆者將重點(diǎn)放在了盛裝助燃劑汽油的容器蓋上，模擬案件環(huán)境，對(duì)完全燃燒后的樣品進(jìn)行研究，達(dá)到了較好的區(qū)分檢驗(yàn)的效果。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器及參數(shù)設(shè)置

實(shí)驗(yàn)使用X-MET8000能量色散型熒光光譜儀，采用Plastic-FP測(cè)試模式、Rh陽極靶，電壓為40 kV，電流為60 mA，測(cè)試時(shí)間為95 s。

1.2 實(shí)驗(yàn)樣品

不同品牌的塑料容器蓋樣品38個(gè)(樣品表略)。

1.3 重現(xiàn)性實(shí)驗(yàn)

隨機(jī)選取15#樣品進(jìn)行重現(xiàn)性實(shí)驗(yàn)，對(duì)樣品相同部位進(jìn)行10次測(cè)量，測(cè)試時(shí)間為95 s，分別計(jì)算測(cè)量數(shù)據(jù)的平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。

1.4 XRF檢驗(yàn)

將38個(gè)樣品分別用蘸有乙醇的棉簽進(jìn)行擦拭、晾干，將用92#汽油進(jìn)行完全燃燒后的固體進(jìn)行編號(hào)，用X射線熒光光譜儀依次進(jìn)行檢驗(yàn)。

1.5 相關(guān)性分析

皮爾遜相關(guān)系數(shù)r用來度量兩數(shù)值型變量(x、y)間的線性相關(guān)性，數(shù)學(xué)定義為：

(1)

式中：n為樣本數(shù)量。

r描述的是兩個(gè)變量間線性相關(guān)強(qiáng)弱的程度。r的取值在-1與+1之間，若r>0，表明兩個(gè)變量是正相關(guān)，即一個(gè)變量的值越大，另一個(gè)變量的值也會(huì)越大;若r<0，表明兩個(gè)變量是負(fù)相關(guān)，即一個(gè)變量的值越大，另一個(gè)變量的值反而會(huì)越小。r的絕對(duì)值越大表明相關(guān)性越強(qiáng)，要注意的是這里并不存在因果關(guān)系。若r=0，表明兩個(gè)變量間不是線性相關(guān)[9-10]。

利用spss軟件對(duì)樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 重現(xiàn)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

15#樣品重現(xiàn)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。根據(jù)測(cè)定結(jié)果分別計(jì)算不同元素的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(見表2)。

表1 15#樣品重現(xiàn)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表2 重現(xiàn)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果的偏差計(jì)算

由表2可以看出：樣品的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于5%，證明了該測(cè)量方法的準(zhǔn)確性和測(cè)量儀器的穩(wěn)定性。

2.2 XRF檢驗(yàn)結(jié)果

38個(gè)相同型號(hào)汽油燃燒后的塑料容器蓋樣品經(jīng)XRF檢驗(yàn)后測(cè)量數(shù)據(jù)見表3。

表3 38個(gè)樣品的XRF結(jié)果

根據(jù)是否含有Ti、Cr、Zn元素，可以將樣品分為6組(見表4)。塑料容器蓋在生產(chǎn)過程中有時(shí)會(huì)添加二氧化鈦，以增加塑料的硬度和光澤。氧化鋅是一種常用的化學(xué)添加劑，廣泛應(yīng)用于塑料、硅酸鹽制品、阻燃劑等產(chǎn)品的制作。

表4 38個(gè)樣品分組

為了提高塑料容器蓋的使用性能，在生產(chǎn)過程中常添加碳酸鈣等填料，為了達(dá)到更為精細(xì)的分類效果，除了使用元素種類鑒別外，對(duì)同一組樣品可以采用w(Cl)/w(Fe)進(jìn)行區(qū)分。該方法相比較單個(gè)元素含量的比較更為穩(wěn)定且不同樣品區(qū)別較為明顯。以第3組樣品為例(見表5)，當(dāng)w(Cl)/w(Fe)相近時(shí)，可采用w(Ca)/w(Ti)將樣品完全區(qū)分。

2.3 相關(guān)性分析

分別選取1#、2#、4#、14#、22#樣品，計(jì)算得到各變量皮爾遜相關(guān)系數(shù)和其顯著性(見表6)。由表6可以看出：樣品1#與2#、1#與4#、1#與14#、2#與4#、2#與14#、4#與14#的皮爾遜相關(guān)系數(shù)分別為0.993、0.911、0.997、0.886、0.994、0.928，表明樣品相關(guān)性高，將其分為相同組類；1#、2#、4#、14#分別與22#樣品的相關(guān)系數(shù)為0.779、0.846、0.686、0.811，表明樣品相關(guān)性不高，將其分為不同組類。該樣品相關(guān)性結(jié)果與利用元素種類進(jìn)行分類結(jié)果一致[11-14]。

表5 第3組樣品w(Cl)/w(Fe)與

表6 樣品相關(guān)系數(shù)分析

注：1) **表示在 0.01 級(jí)別(雙尾)，相關(guān)性顯著；2) *表示在 0.05 級(jí)別(雙尾)，相關(guān)性顯著。

3 結(jié)語

利用XRF對(duì)縱火現(xiàn)場(chǎng)助燃劑塑料容器蓋進(jìn)行定量分析，根據(jù)樣品特征元素種類將38個(gè)樣品分為6組，對(duì)同一組樣品可根據(jù)w(Cl)/w(Fe)和w(Ca)/w(Ti)進(jìn)行進(jìn)一步區(qū)分，并將XRF與聚類算法相結(jié)合，利用spss軟件對(duì)樣品進(jìn)行相關(guān)性分析研究，結(jié)果與使用元素種類進(jìn)行分類結(jié)果一致，可為實(shí)際縱火案件中燃燒后的塑料容器蓋類物證的檢驗(yàn)鑒別提供一定的參考。