姜 红, 张 璐, 满 吉, 王峻崎

(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; 3.深圳市公安局， 广东 深圳 518000)

X射线荧光光谱法检验黑色塑料袋的研究

姜 红1, 张 璐1, 满 吉2, 王峻崎3

(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; 3.深圳市公安局， 广东 深圳 518000)

塑料袋是各类案件现场中常见的物证之一，研究建立一种简便快速、灵敏准确的检验黑色塑料袋样品的方法，为侦查破案提供线索、指明方向，缩小侦查范围，为证实犯罪提供科学的依据.利用能量色散型X射线荧光光谱仪(XRF)对41个不同品牌、不同规格的黑色塑料袋样品进行测定，采用Plastic-fp软件进行数据处理，依据样品中所含元素的种类及含量的不同，可以对不同品牌不同规格的黑色塑料袋样品进行区分.该方法重现性好，且无损检材，可用于检验黑色塑料袋物证.

X射线荧光光谱法；黑色塑料袋；物证；元素种类；元素含量

黑色塑料袋在人们的日常生活中使用非常广泛，在各类刑事案件现场中，常常能提取到黑色塑料袋物证.犯罪分子通常会用黑色塑料袋盛装尸体或尸块、血衣、赃物和作案工具等.通过对黑色塑料的检验分析，可以为侦破案件提供线索、指明方向，为证实犯罪提供科学的依据[1].

黑色塑料袋的主要成分为聚乙烯(PE)和聚氯乙烯(PVC)等，为了提高其使用性能，降低生产成本，在生产过程中还会添加一些增塑剂、稳定剂、阻燃剂、染料和填料等助剂[2].目前，有人利用红外光谱法对黑色塑料袋进行了检验研究[3-4]，取得了较好的实验结果，但利用X射线荧光光谱法(XRF)检验黑色塑料的文章尚未见报道.X射线荧光光谱现已在各个领域得到了广泛的应用[5-10].实验中利用能量色散型X射线荧光光谱仪(XRF)对41个不同品牌、不同规格的黑色塑料袋样品进行了检验分析，取得了较为理想的实验结果，可以作为公安基层实际办案中检验黑色塑料袋的一种分析方法.

1 实验部分

1.1 仪器与实验样品

能量色散型X射线荧光光谱仪X-MET8000(英国牛津公司)，Rh阳极靶；电压40 kV；电流60 mA.

不同品牌、不同规格的黑色塑料袋样品41个(样品表略).

1.2 实验方法

1.2.1 测试时间的优选 随机选取3#样品“世家牌(45 cm×50 cm)”黑色塑料袋、用X射线荧光光谱仪分别进行40、45、50、55、60、65、70 s的7次等差时间的测定，每个时间平行测定3次，取平均值进行分析，优选出最佳测试时间.

1.2.2 重现性实验 随机选取15#样品“真灵(45 cm×55 cm)”，在上述实验条件下，用X射线荧光光谱仪分别进行10次重复性实验，每次测定时间为60 s.

1.2.3 对黑色塑料袋样品的X射线荧光光谱分析 将41个黑色塑料袋样品分别剪取直径约为15 mm大小的单层圆形，用酒精棉签擦拭后晾干，待测.

将处理好的黑色塑料袋样品分别放在样品台上，用X射线荧光光谱仪进行测定.测试时间为60 s，每个样本测3次，取平均值.

2 结果与讨论

2.1 不同测试时间对分析结果的影响

通过对3#黑色塑料袋样品不同测定时间的实验结果进行分析(实验结果见表1)发现：如果测试时间较短，样品中各元素含量值不稳定；当测试时间超过60 s时，测得的各元素含量值趋于稳定.从理论上来讲，利用X射线荧光光谱法测定元素的含量与测试时间没有直接关系.但是，在实验中发现，不同的测试时间会对所测量元素含量的精度产生影响.这可能是由于在较短的测试时间内，取样点不够多，实验中峰值的出现是许多测量数据累加的结果，如果取样点较少，则会造成峰值参数不够准确.所以，在实验中需要耐心等待计算机取样，选择一个较长的测试时间，有利于提高实验结果的准确度.因此综合考虑各方面因素，实验中选定测试时间为60 s.

表1 3#样品的分析结果

2.2 实验方法的可行性分析

为了验证黑色塑料袋的均匀性以及检验过程中的重复性，对15#黑色塑料袋样品进行10次重复性实验，选取其中的主要元素进行分析，通过计算发现，对不同元素检验结果的相对标准偏差均小于5%(实验结果见表2).结果表明:利用X射线荧光光谱法检验黑色塑料袋样品的实验结果是准确可靠的，可以利用该方法对黑色塑料袋样品进行分析检验.

表2 15#样品的分析结果

2.3 对黑色塑料袋样品的XRF实验结果的分析

不同品牌的黑色塑料袋样品所含元素的种类可能相同，也可能不同.有的样品最多含有7种元素，有的样品只含4种元素.根据所含元素的数量和种类的不同，可以进行区别.对于所含元素种类相同的样品，可以根据其元素含量的不同进行区分(实验结果见表3).

表3 黑色塑料袋样品的分析结果

首先，依据样品是否含有氯(Cl)元素将41个样品分成2组.再根据是否含有钡(Ba)元素将其分为4组.最后根据是否含有铬(Cr)元素和铅(Pb)元素将样品分为12组(见图1).对同一组中的样品，可以根据钙/钛(Ca/Ti)的比值，进一步加以区分.

比如：既不含Cl、Ba元素，又不含Cr、Pb元素这一组，可根据Ca/Ti比值进行区分.经计算3#、5#、8#、11#、17#、25#、26#、27#、28#、30#、37#、40#样品的Ca/Ti的比值分别为：18.77、14.16、48.14、11.38、11.33、53.15、16.44、37.54、22.49、56.13、1.44、6.57.对于Ca/Ti比值相近的11#和17#样品，又可以根据铁/锡(Fe/Sn)的比值进一步加以区分，比值分别为3.18和0.61，相差很大，从而可以达到区分的目的.

图1 黑色塑料袋的分组结果

对于同一品牌不同规格的样品，也可以进行区分.比如“云娜”牌不同规格的2个样品12#(50 cm×60 cm)和13#(60 cm×80 cm)，12#样品含有钡(Ba)元素，而13#样品不含钡(Ba)，说明12#样品中添加了硫酸钡(BaSO4).因此，可以将二者区分开来.

3 结 论

实验结果表明：应用X射线荧光光谱仪，可以将不同厂家、不同品牌，以及同一品牌不同规格的黑色塑料袋样品进行鉴别.该方法操作简便快速，结果准确可靠，灵敏度高，且不破坏检材，可用于公安基层实际办案.

[1] 姜红.刑事案件现场上微量塑料的检验及应用[J].中国人民公安大学学报(自然科学版),2005,11(3):37-39.

[2] 姜红.微量物证检验及应用[M].北京:中国人民公安大学出版社,2011:114.

[3] 阎子龙,李晓白,陆笑寒,等.傅立叶变换红外光谱法检验黑色塑料袋[C]∥公共安全中化学问题的研究进展.沈阳:辽宁大学出版社,2013:571-576.

[4] 吴燕婕,郝超伟,徐怡庄.红外光谱法检验塑料垃圾袋[J].光谱学与光谱分析,2008,28(10):61-62.

[5] 陆安祥,王纪华,潘立刚,等.便携式X射线荧光光谱测定土壤中Cr、Cu、Zn、Pb和As的研究[J].光谱学与光谱分析,2010,30(10):35-39.

[6] 宋勇鹏,王翔,黄扬明.X射线荧光光谱法检测废旧塑料中的有毒有害重金属[J].广州化工,2008,36(5):69-71.

[7] 宋武元,郑建国,肖前,等.X射线荧光光谱法同时测定电子电气产品中限制使用物质铅、汞、铬、镉和溴[J].光谱学与光谱分析,2006,26(12):2350-2353.

[8] 张勤,李国会,樊守忠,等.X射线荧光光谱法测定土壤和水系沉积物等样品中碳、氮、氟、氯、硫、溴等42种主次和痕量元素[J].分析试验室,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 基金项目：2015年北京市教育委员会共建项目 作者简介：姜红(1963-),女,辽宁沈阳人,中国人民公安大学教授.E-mail:jiangh2001@163.com

1000-1735(2017)01-0069-05

10.11679/lsxblk2017010069

D918.4

A