纵火现场助燃剂塑料容器盖的XRF分析

朱晓晗， 姜 红， 何歆沂， 满 吉

(1. 中国人民公安大学 刑事科学技术学院, 北京100038；2. 北京华仪宏盛技术有限公司， 北京 100123)

0 前言

纵火案件中常用的助燃剂主要是汽油、煤油、柴油等，在法庭科学中，常以汽油燃烧残留物为检验对象[1-3]，检验方法主要有气相色谱-质谱联用法[4]、裂解气相色谱法[5]等。笔者以燃烧现场盛装汽油的塑料容器盖为检验对象，使用X射线荧光光谱法(XRF)进行检验。XRF具有简便快速、结果准确、穿透性强、样品用量小且无需前处理等优点[6]，在法庭科学中已得到广泛应用[7-8]。在塑料容器盖的生产过程中，为提高产品性能和使用寿命，生产厂家往往会加入碳酸钙、二氧化硅等填料。笔者将重点放在了盛装助燃剂汽油的容器盖上，模拟案件环境，对完全燃烧后的样品进行研究，达到了较好的区分检验的效果。

1 实验部分

1.1 实验仪器及参数设置

实验使用X-MET8000能量色散型荧光光谱仪，采用Plastic-FP测试模式、Rh阳极靶，电压为40 kV，电流为60 mA，测试时间为95 s。

1.2 实验样品

不同品牌的塑料容器盖样品38个(样品表略)。

1.3 重现性实验

随机选取15#样品进行重现性实验，对样品相同部位进行10次测量，测试时间为95 s，分别计算测量数据的平均值、标准偏差和相对标准偏差。

1.4 XRF检验

将38个样品分别用蘸有乙醇的棉签进行擦拭、晾干，将用92#汽油进行完全燃烧后的固体进行编号，用X射线荧光光谱仪依次进行检验。

1.5 相关性分析

皮尔逊相关系数r用来度量两数值型变量(x、y)间的线性相关性，数学定义为：

(1)

式中：n为样本数量。

r描述的是两个变量间线性相关强弱的程度。r的取值在-1与+1之间，若r>0，表明两个变量是正相关，即一个变量的值越大，另一个变量的值也会越大;若r<0，表明两个变量是负相关，即一个变量的值越大，另一个变量的值反而会越小。r的绝对值越大表明相关性越强，要注意的是这里并不存在因果关系。若r=0，表明两个变量间不是线性相关[9-10]。

利用spss软件对样品数据进行相关性分析。

2 结果与讨论

2.1 重现性实验结果

15#样品重现性实验结果见表1。根据测定结果分别计算不同元素的相对标准偏差(见表2)。

表1 15#样品重现性实验结果

表2 重现性实验结果的偏差计算

由表2可以看出：样品的相对标准偏差均小于5%，证明了该测量方法的准确性和测量仪器的稳定性。

2.2 XRF检验结果

38个相同型号汽油燃烧后的塑料容器盖样品经XRF检验后测量数据见表3。

表3 38个样品的XRF结果

根据是否含有Ti、Cr、Zn元素，可以将样品分为6组(见表4)。塑料容器盖在生产过程中有时会添加二氧化钛，以增加塑料的硬度和光泽。氧化锌是一种常用的化学添加剂，广泛应用于塑料、硅酸盐制品、阻燃剂等产品的制作。

表4 38个样品分组

为了提高塑料容器盖的使用性能，在生产过程中常添加碳酸钙等填料，为了达到更为精细的分类效果，除了使用元素种类鉴别外，对同一组样品可以采用w(Cl)/w(Fe)进行区分。该方法相比较单个元素含量的比较更为稳定且不同样品区别较为明显。以第3组样品为例(见表5)，当w(Cl)/w(Fe)相近时，可采用w(Ca)/w(Ti)将样品完全区分。

2.3 相关性分析

分别选取1#、2#、4#、14#、22#样品，计算得到各变量皮尔逊相关系数和其显著性(见表6)。由表6可以看出：样品1#与2#、1#与4#、1#与14#、2#与4#、2#与14#、4#与14#的皮尔逊相关系数分别为0.993、0.911、0.997、0.886、0.994、0.928，表明样品相关性高，将其分为相同组类；1#、2#、4#、14#分别与22#样品的相关系数为0.779、0.846、0.686、0.811，表明样品相关性不高，将其分为不同组类。该样品相关性结果与利用元素种类进行分类结果一致[11-14]。

表5 第3组样品w(Cl)/w(Fe)与

表6 样品相关系数分析

注：1) **表示在 0.01 级别(双尾)，相关性显著；2) *表示在 0.05 级别(双尾)，相关性显著。

3 结语

利用XRF对纵火现场助燃剂塑料容器盖进行定量分析，根据样品特征元素种类将38个样品分为6组，对同一组样品可根据w(Cl)/w(Fe)和w(Ca)/w(Ti)进行进一步区分，并将XRF与聚类算法相结合，利用spss软件对样品进行相关性分析研究，结果与使用元素种类进行分类结果一致，可为实际纵火案件中燃烧后的塑料容器盖类物证的检验鉴别提供一定的参考。