鐵鉻合金菜刀遺留金屬顆粒的成分評(píng)價(jià)方法

甘增祿，馬東烈，趙春梅，劉力

（1.山西醫(yī)科大學(xué)法醫(yī)學(xué)院，山西太原 030001；2.北京市公安局法醫(yī)檢驗(yàn)鑒定中心，北京 100192）

·技術(shù)與應(yīng)用·

鐵鉻合金菜刀遺留金屬顆粒的成分評(píng)價(jià)方法

甘增祿1，馬東烈2，趙春梅2，劉力2

（1.山西醫(yī)科大學(xué)法醫(yī)學(xué)院，山西太原 030001；2.北京市公安局法醫(yī)檢驗(yàn)鑒定中心，北京 100192）

目的檢測(cè)鐵鉻合金菜刀遺留的金屬顆粒成分，并建立可行的評(píng)價(jià)指標(biāo)及方法。方法使用濾紙擦蹭菜刀制作金屬遺留微小顆粒樣本，應(yīng)用掃描電鏡-X射線能譜儀（scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectrometer，SEM-EDX）的GSR顆粒分析功能檢測(cè)遺留金屬顆粒成分，計(jì)算遺留金屬顆粒中鐵、鉻相對(duì)含量比。結(jié)果鐵鉻合金菜刀遺留金屬顆粒內(nèi)所含鐵、鉻相對(duì)含量比，在大部分菜刀間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P〈0.05）。結(jié)論使用GSR顆粒分析功能量化檢測(cè)鐵鉻合金菜刀遺留金屬顆粒內(nèi)鐵、鉻相對(duì)含量比，為此類(lèi)致傷工具的認(rèn)定建立可行的評(píng)價(jià)方法。

法醫(yī)病理學(xué)；金屬；鐵鉻合金；掃描電鏡-X射線能譜儀

致傷工具的推斷一直是法醫(yī)工作中的重要內(nèi)容，法醫(yī)主要通過(guò)肉眼觀察損傷的形態(tài)特征來(lái)推斷致傷工具，這種方式有較大的局限性[1]。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，電子顯微鏡-能譜儀在刑事案件中的應(yīng)用逐漸深入[2-3]。本研究應(yīng)用掃描電鏡-X射線能譜儀（scanning electron microscope and energy dispersive X-rayspectrometer，SEM-EDX）檢測(cè)濾紙擦蹭菜刀后遺留的金屬顆粒，對(duì)不同品牌菜刀遺留的金屬顆粒成分進(jìn)行比較分析，探討金屬致傷物殘留顆粒成分評(píng)價(jià)指標(biāo)及方法，以期為法醫(yī)學(xué)實(shí)踐中區(qū)分菜刀類(lèi)致傷工具的種類(lèi)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

雙圈牌定性濾紙（Ф=11 cm，杭州沃華濾紙有限公司）。菜刀12把，其中張小泉牌4把，分別為1號(hào)“不銹鋼175”、2號(hào)“277系列不銹鋼195”、3號(hào)“175鳳凰歸來(lái)優(yōu)質(zhì)不銹鋼”、4號(hào)“廚房刀具FK-19小廚刀不銹鋼180”；王麻子牌4把，分別為5號(hào)“V金刀”、6號(hào)“DC93”、7號(hào)（未標(biāo)記型號(hào)）、8號(hào)“家用快刀DC61-1”；陽(yáng)江牌十八子系列4把，分別為9號(hào)“正士作巧姐QJ-807”、10號(hào)“正士作CK-221”、11號(hào)“正士作CS-528”、12號(hào)“正士作CK-009”。

TESCAN VEGAⅡ-LSU型掃描電子顯微鏡（捷克泰思肯公司），OXFORD能譜儀（英國(guó)牛津公司），EMITECH K950X型高真空蒸鍍儀（英國(guó)Quorum公司），雙面碳導(dǎo)電膠帶（日本日新公司）、電鏡樣品臺(tái)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 菜刀遺留顆粒樣本制備

用75%乙醇棉球擦拭刀體，去除菜刀表面遺留的灰塵及其他雜物。取定性濾紙12張，分別在12把菜刀刃面附近以均勻力度擦蹭，然后用粘有碳導(dǎo)電膠帶的電鏡樣品臺(tái)粘取遺留在濾紙上的金屬顆粒，將樣品高真空蒸碳待檢。

1.2.2 檢驗(yàn)

將上述制作好的樣本，放入掃描電鏡樣品室，使用能譜儀INCA軟件GSR顆粒分析功能對(duì)所得樣品進(jìn)行檢驗(yàn)，以確定各遺留金屬顆粒內(nèi)鐵（Fe）、鉻（Cr）元素相對(duì)含量。具體參數(shù)：放大倍數(shù)300倍，加速電壓20kV，背散射探頭。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理與分析

利用SPSS 13.0軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，使用秩轉(zhuǎn)換的非參數(shù)檢驗(yàn)對(duì)鐵、鉻相對(duì)含量比進(jìn)行比較分析，檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié)果

12 把菜刀遺留的每個(gè)金屬顆粒中均檢出鐵、鉻兩種元素，因此將鐵、鉻相對(duì)含量比作為評(píng)價(jià)鐵鉻合金菜刀類(lèi)金屬致傷物殘留顆粒成分的首選指標(biāo)。由中心極限定理可知，從偏態(tài)總體中隨機(jī)抽樣，當(dāng)樣本量n不太?。ㄈ鏽≥30），樣本均數(shù)近似服從正態(tài)分布[4]。故用均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)描述鐵、鉻相對(duì)含量比的分布特征。鐵鉻合金刀具遺留金屬顆粒的檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。經(jīng)方差齊性檢驗(yàn)，P〈0.05，可認(rèn)為樣本所來(lái)自的總體不滿足方差齊的要求，故用秩和檢驗(yàn)進(jìn)行比較分析。經(jīng)Kruskal-Wallis H檢驗(yàn)，P〈0.05，可以認(rèn)為12把菜刀中鐵、鉻相對(duì)含量比的總體均數(shù)不全相等。由于總體方差不齊，因此通過(guò)校正后的Dunnett's T3檢驗(yàn)，進(jìn)一步推斷哪兩兩之間總體均數(shù)不同。結(jié)果1號(hào)菜刀與2、3、7號(hào)菜刀之間；2號(hào)菜刀與6、8號(hào)菜刀之間；3號(hào)菜刀與7號(hào)菜刀之間；4號(hào)菜刀與5、10號(hào)菜刀之間；6號(hào)菜刀與8號(hào)菜刀之間；9號(hào)菜刀與11、12號(hào)菜刀之間；11號(hào)菜刀與12號(hào)菜刀之間的鐵、鉻相對(duì)含量比總體均數(shù)的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P〉0.05），即不能認(rèn)為各菜刀之間鐵、鉻相對(duì)含量比有差別。其余各菜刀兩兩之間鐵、鉻相對(duì)含量比總體均數(shù)的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P〈0.05），可以認(rèn)為各菜刀之間鐵、鉻相對(duì)含量比的總體均數(shù)不同。詳見(jiàn)表2。

表1 鐵鉻合金刀具遺留金屬顆粒的檢驗(yàn)結(jié)果（±s）

表1 鐵鉻合金刀具遺留金屬顆粒的檢驗(yàn)結(jié)果（±s）

編號(hào)金屬顆粒數(shù)鐵、鉻相對(duì)含量比95%可信區(qū)間17157.946±0.761（7.891，8.002）23297.825±0.831（7.735，7.915）311328.037±1.007（7.979，8.096）42946.671±1.104（6.415，6.833）531286.448±0.749（7.727，7.835）630197.781±1.509（7.957，8.041）713907.999±0.796（7.613，7.809）82917.711±0.854（7.303，7.545）92707.424±1.009（6.668，6.877）103006.772±0.921（7.003，7.291）112977.147±1.263（7.015，7.342）122657.178±1.351（7.891，8.002）

表2 12把鐵鉻合金菜刀鐵、鉻相對(duì)含量比兩兩比較結(jié)果（P值）

3 討論

Bai等[5]利用SEM-EDX檢測(cè)傷口遺留的金屬顆粒，認(rèn)為其有助于推斷致傷工具的種類(lèi)。王陽(yáng)等[6]通過(guò)鋼錘打擊后皮膚遺留金屬顆粒成分的檢測(cè)，證實(shí)遺留金屬顆粒的元素種類(lèi)及其相對(duì)百分含量，可以作為區(qū)分錘類(lèi)致傷工具的重要依據(jù)。此外，用殘留金屬顆粒內(nèi)所含金屬元素相對(duì)含量的比值來(lái)觀察金屬顆粒的特征，可以將顆粒中其他元素的影響降低。例如，大氣顆粒中硅酸鹽可能會(huì)附著在被檢測(cè)顆粒上，這時(shí)檢出其他污染元素而造成鐵、鉻相對(duì)含量同時(shí)降低，通過(guò)計(jì)算兩元素相對(duì)含量比值的方法可以將污染元素造成的影響降低[7]。由于目前常見(jiàn)菜刀類(lèi)致傷工具成分主要為鐵鉻合金，雖然元素種類(lèi)相同，但是鐵、鉻元素的相對(duì)含量會(huì)有差異，因此將鐵鉻刀具遺留的特征金屬顆粒內(nèi)鐵、鉻金屬元素的相對(duì)含量比作為評(píng)價(jià)鐵鉻金屬致傷物殘留顆粒成分特征的首選指標(biāo)。通過(guò)計(jì)算各殘留顆粒內(nèi)鐵、鉻相對(duì)含量的比值，可以對(duì)殘留顆粒是否來(lái)源于同一材質(zhì)作出評(píng)價(jià)。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，由于某些鐵鉻菜刀遺留的金屬顆粒的組成成分非常接近，如本實(shí)驗(yàn)中的1號(hào)菜刀與2號(hào)菜刀等，難以通過(guò)本方法進(jìn)行區(qū)別，可以嘗試應(yīng)用采集效率更高的能譜，如大窗口（80 mm2）能譜，提高特征X射線的采集量以識(shí)別超微含量的其他金屬元素如鎢、鉬等，或采用電子背散射衍射檢驗(yàn)（electron backscattered scattering detection，EBSD）方法對(duì)其金屬晶格進(jìn)行檢驗(yàn)。

菜刀中鐵、鉻相對(duì)含量比值總體均數(shù)可信區(qū)間的計(jì)算，是通過(guò)用樣本指標(biāo)值（統(tǒng)計(jì)量）推斷總體指標(biāo)值（參數(shù)）。各致傷工具的金屬元素種類(lèi)及其百分含量不同，因此通過(guò)其遺留特征金屬顆粒的百分含量來(lái)估算總體均數(shù)的可信區(qū)間也是不同的。因此，可以將常見(jiàn)致傷工具，如菜刀、錘子等主要成分的分布范圍進(jìn)行估計(jì)，將給定嫌疑金屬工具遺留金屬顆粒的指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算分析并登記入庫(kù)，就可以實(shí)現(xiàn)與創(chuàng)口檢測(cè)到的金屬顆粒比對(duì)分析。使用數(shù)據(jù)化、量化的方法對(duì)致傷物成分進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，對(duì)于鐵鉻致傷工具金屬致傷物的認(rèn)定具有重要作用。

目前國(guó)內(nèi)餐刀刀具中除了陶瓷刀、鐵錳合金刀，其他餐刀基本為鐵鉻合金不銹鋼刀，一些品牌的刀具含有的其他微量添加成分，如陽(yáng)江十八子在一些刀具中添加微量的釩、鎢等金屬，由于含量低于能譜的檢測(cè)限，在今后的檢驗(yàn)中探索其他檢測(cè)方法對(duì)微量成分進(jìn)行補(bǔ)充檢驗(yàn)，有望區(qū)分更多的鐵鉻合金刀具。

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Composition Analysis of Remaining Metal Particles on Ferrochrome Kitchen Knife

GAN Zeng-lu1,MA Dong-lie2,ZHAO Chun-mei2,LIU Li2
（1.School of Forensic Medicine,Shanxi Medical University,Taiyuan 030001,China;2.Forensic Medical Examination Center of Beijing Public Security Bureau,Beijing 100192,China）

Objective To establish a feasible evaluation index and method to identify composition of remaining metal particles on ferrochrome kitchen knife.Methods The small samples of remaining metal particles were rubbed from the knives using filter paper.The composition of remaining metal particles was detected by scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectrometer（SEM-EDX）and GSR particle analysis function,using mathematical methods to calculate the ratio（relative amount）of Fe and Cr in remaining metal particles.Results The ratio（relative amount）of Fe and Cr of remaining metal particles had significant differences among most ferrochrome kitchen knives（P＜0.05）.Conclusion Using GSR particle analysis function to quantitatively detect the ratio（relative amount）of Fe and Cr of remaining metal particles on ferrochrome kitchen knife,which can establish the feasible evaluation method to estimate such injury tool.

forensic pathology;metals;chromium alloys;scanning electron microscope and energy dispersive X-ray spectrometer

DF795.1

A

10.3969/j.issn.1004-5619.2015.02.012

1004-5619（2015）02-0126-03

2014-10-13）

（本文編輯：劉寧國(guó)）

“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2012BAK02B02-4）作者簡(jiǎn)介：甘增祿（1988—），男，青海西寧人，碩士研究生，主要從事法醫(yī)病理學(xué)研究；E-mail：562300543＠qq.com

趙春梅，女，理化檢驗(yàn)高級(jí)工程師，主要從事掃描電鏡應(yīng)用、法醫(yī)病理學(xué)，微量物證及痕跡檢驗(yàn)研究；E-mail：zcm 1304＠sohu.com