八種彈頭遺留金屬顆粒的成分分析

劉全忠，趙春梅，佘曉欣，劉 力

（1.山西醫(yī)科大學(xué) 法醫(yī)學(xué)院，山西 太原 030001；2.北京市公安司法鑒定中心，北京100192）

致傷工具的推斷為案件的偵查和審判提供了重要科學(xué)證據(jù)[1]，在涉槍案件中，彈頭是最重要的物證之一，然而在許多案件中，有時無法提取到彈頭，有時提取的彈頭破損嚴(yán)重，無法進(jìn)行痕跡檢驗(yàn)，這就可能對案件的偵查和審判造成一定的阻礙[2]。國內(nèi)研究[3]認(rèn)為，濾紙摩擦致傷刀具所遺留金屬顆粒的成分特征可以反映該刀具的成分特征，并通過對人體創(chuàng)口內(nèi)遺留金屬顆粒的檢驗(yàn)，結(jié)合創(chuàng)口形態(tài)的特征，對成分不同的致傷工具做出種類推斷及排除認(rèn)定。掃描電鏡能譜法具有將微觀形態(tài)和元素分析相結(jié)合的特點(diǎn)，可以準(zhǔn)確地將射擊殘留物（GSR）和環(huán)境顆粒相區(qū)分，所以該方法是目前檢測GSR較為有效的方法，并成為美國法醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室檢測GSR的常規(guī)分析方法[4-5]。GSR分為無機(jī)成分和有機(jī)成分，其中無機(jī)成分中部分來自子彈遺留的顆粒[6]，本研究將用彈頭摩擦濾紙后遺留的金屬顆粒成分來反映子彈的成分特征，并應(yīng)用掃描電鏡能譜儀（SEM/EDS）進(jìn)行成分檢測分析，初步探索彈頭遺留金屬顆粒成分的描述指標(biāo)和評價方法，以期在涉槍案件微量物證檢測方面為彈種和彈頭來源的推斷提供一定的理論依據(jù)和手段。

1 材料與方法

1.1 材料及儀器

TESCAN-VAGEⅡLSU掃描電子顯微鏡（TESCAN，捷克），牛津 OXFORD X-MaxN 80T 能譜儀（Oxford Instruments plc，英國），杭州雙圈牌定性濾紙（Φ=11cm，杭州沃華濾紙有限公司）。各型號子彈（表 1）。

表1 各彈頭型號詳情

1.2 方法

1.2.1 彈頭遺留顆粒樣品制備

隨機(jī)選取10張全新濾紙作為空白對照。用75%的酒精棉球逐一擦拭各型號彈頭，去除其表面的灰塵等雜質(zhì)，隨后每顆彈頭分別在濾紙中央5cm×5cm的區(qū)域內(nèi)反復(fù)摩擦，然后用粘有導(dǎo)電膠的電鏡樣品臺反復(fù)粘取濾紙?jiān)搮^(qū)域彈頭遺留的金屬顆粒，直到導(dǎo)電膠失去粘性為止，置于樣品存儲瓶中編號待檢，其中編號采用彈頭型號編號+彈頭序號，如1號彈頭的第3顆子彈編號為1～3。

1.2.2 SEM/EDS檢測

掃描電鏡設(shè)置：背散射探頭，放大300倍，加速電壓選擇20 KV，工作距離為15.00mm，鎢燈絲發(fā)射電流80左右。

牛津能譜儀INCA軟件中顆粒分析功能設(shè)置：信號源BES信號，處理時間5，通道數(shù)量2 K，定量分析方法設(shè)置為剝離元素：C、O。典型的檢驗(yàn)圖（圖1～2）。

圖1 銅鋅合金顆粒譜圖

圖2 Cu-Zn合金顆粒

2 結(jié)果

2.1 同一型號彈頭遺留金屬顆粒的檢測結(jié)果

本次實(shí)驗(yàn)，除6號子彈外，其余型號各取8枚子彈，均由具有相同底部標(biāo)識的一盒子彈中隨機(jī)抽取，將這8枚彈頭所遺留的各種金屬顆粒數(shù)目制成百分比堆積圖（圖3），發(fā)現(xiàn)同一型號的彈頭遺留中各種金屬顆粒的數(shù)目具有穩(wěn)定規(guī)律，由于各型號彈頭均遺留有銅鋅合金顆粒，故從每枚彈頭遺留的銅鋅合金顆粒中隨機(jī)各抽取100個顆粒制成散點(diǎn)圖（圖4），相同批次同型號彈頭遺留的銅鋅合金顆粒中銅鋅重量百分比的分布區(qū)間較為集中。

圖3 各型號彈頭遺留金屬顆粒的百分比堆積柱形圖

圖4 各型號彈頭遺留銅鋅合金散點(diǎn)圖

2.2 不同型號彈頭遺留金屬顆粒之間的比較結(jié)果

8種型號的彈頭，每種彈頭遺留金屬顆粒中均檢測出了銅顆粒和銅鋅合金顆粒（圖5），其中4號彈頭還有含鎳顆粒，其中大部分為純鎳顆粒，少部分為銅鎳合金顆粒，5號彈檢出的含鉛顆粒，其中大部分是純鉛顆粒，少部分為鉛銅鋅混合顆粒，因此將除6號子彈以外的其余各種型號的8枚彈頭遺留的銅顆粒和銅鋅合金顆粒的數(shù)目取均值，并計(jì)算銅顆粒和銅鋅合金顆粒的數(shù)目比，以及用銅鋅合金顆粒中銅、鋅的重量百分比，鎳顆粒中鎳的重量百分比以及鉛顆粒中鉛的重量百分比的平均值來描述彈頭成分（表2～3）。由于，每種型號的彈頭都含有銅鋅顆粒和銅顆粒，所以從其中隨機(jī)各選取100個顆粒，并將其中Cu元素和Zn元素的重量百分比用SPSS 22.0軟件進(jìn)行分析，經(jīng)方差同質(zhì)性檢驗(yàn)，P＜0.05，認(rèn)為各組的總體方差不齊，因此選用Dunnett T3進(jìn)行兩兩比較檢驗(yàn)。

表2 各型號彈頭遺留銅顆粒和銅鋅合金顆粒的數(shù)目比

表3 各型號彈頭遺留金屬顆粒檢測結(jié)果 （±s）

表3 各型號彈頭遺留金屬顆粒檢測結(jié)果 （±s）

注：9號代表空白濾紙；— 代表空缺

編號 銅鋅顆粒 銅顆粒 鎳顆粒 鉛顆粒Cu（wt%） Zn（wt%） Cu（wt%） Ni（wt%） Pb（wt%）1 號 92.45±1.87 7.33±1.72 97.25±4.71 — —2 號 89.02±2.15 9.18±1.69 86.96±11.30 — —3 號 91.70±2.88 6.67±2.49 96.68±4.47 — —4 號 73.40±3.79 24.01±3.42 81.50±8.84 98.61±1.98 —5 號 68.38±3.22 31.61±3.22 99.90±0.81 — 97.73±4.81 6 號 82.22±11.67 18.12±11.65 99.95±0.27 — —7 號 86.30±2.24 11.05±2.14 88.62±10.00 — —8 號 91.61±2.93 7.14±2.18 97.61±3.65 — —9號 — — — — —

對于銅鋅顆粒，1號、3號以及8號彈頭的銅鋅顆粒中Cu元素和Zn元素的重量百分比差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），即不能認(rèn)為1號、3號、8號彈頭的銅鋅顆粒之間有顯著性差別。其余各號彈頭之間的銅鋅顆粒中Cu元素和Zn元素的重量百分比差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），即可認(rèn)為2號、4號、5號、6號、7號彈頭所含有的銅鋅顆粒之間均有顯著性差別。

對于銅顆粒，1號、3號、8號彈頭的銅顆粒中Cu元素的重量百分比差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），即不能認(rèn)為1號、3號、8號彈頭的銅顆粒之間有顯著性差別，2號、4號、7號彈頭的銅顆粒中Cu元素的重量百分比差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），即不能認(rèn)為2號、4號、7號彈頭的銅顆粒之間有顯著性差別。5號和6號彈頭的銅顆粒中Cu元素的重量百分比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），即不能認(rèn)為5號和6號彈頭的銅顆粒之間有顯著性差別。其余的兩兩組合比較均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），即可認(rèn)為它們之間是有顯著性差別的。

綜合各彈頭遺留成分檢測數(shù)據(jù)（表4），將其導(dǎo)入SPSS 22.0軟件，對其進(jìn)行聚類分析發(fā)現(xiàn)，8種型號的槍彈彈頭遺留顆粒可分為7類，其中3號和8號彈頭遺留金屬顆粒無顯著性差異，其余各型號彈頭遺留的金屬顆粒之間均有可區(qū)分的顯著性差異（圖6）。

圖5 各型號彈頭遺留金屬顆粒的種類及數(shù)目

圖6 各型號彈頭聚類分析結(jié)果

表4 聚類分析匯總表

3 討論

檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)有部分彈頭遺留的金屬顆粒附有環(huán)境顆粒，將會影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，而環(huán)境顆粒多是為以Si為主要成分的土壤揚(yáng)塵顆粒[7]，所以在做數(shù)據(jù)分析時需要去排除這部分顆粒對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾。在實(shí)際案例應(yīng)用時，提取的微量物證可疑顆粒多與環(huán)境顆粒相混合，在識別可疑顆粒后，需要采用INCA軟件中剝離元素功能來剔排除雜質(zhì)成分帶來的干擾誤差。

對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，同一型號的8顆彈頭遺留的金屬顆粒具有同一性特征，不同型號的彈頭遺留的金屬顆粒的元素以及重量百分比不完全相同。通過聚類分析可知，國產(chǎn)87式步槍彈和國產(chǎn)51式手槍彈，盡管從彈頭形態(tài)上有很大區(qū)別，但其遺留的金屬顆粒經(jīng)檢測無顯著差異，據(jù)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)兩者所用的彈頭披甲原材料來源是一致。而來源不同的2號、4號、5號彈頭，盡管同為9mm口徑槍彈，但其遺留的金屬顆粒成分差異較大。另外，為了改善黃銅的性能，槍彈中常添加一些其他元素，如鎢、鋁、鉛、錫、銻等[8]，同時發(fā)現(xiàn)有部分子彈殘留顆粒中除了含主要分子 Cu、Zn、Ni、Pb元素外，還含有一些微量的 S、Na、Co、As、Mo 等元素。 但是這些元素的含量較低，無法采用本研究方法對其進(jìn)行逐一評價，所以在之后的研究中應(yīng)探索更加精確和多元的檢測方法，使推斷或認(rèn)定彈頭來源更為科學(xué)，為涉槍案件偵查提供更多信息。

綜上所述，本研究能夠通過檢測和分析不同型號彈頭遺留金屬顆粒成分的分布特征對不同彈種進(jìn)行識別，為推斷現(xiàn)場遺留彈頭的來源提供重要的信息，對于現(xiàn)場并沒有找到彈頭的案件，也可以通過提取人體槍彈創(chuàng)口遺留的金屬顆粒，對其有效成分進(jìn)行檢測分析，通過與已知的彈頭成分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行比對分析對彈頭來源進(jìn)行推斷。

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