犯罪现场微量木屑综合检测方法

专利名称：：犯罪现场微量木屑综合检测方法
技术领域：
：本发明属刑事案件物证检测领域，尤其涉及一种犯罪现场微量木屑检测方法。
背景技术：
：微量物证是能够证明案件真实情况的一切量小体微的物质。所谓量小体微除有质量少，体积小的含义外，有时还有待检成分含量极低的含义。由于微量物证量小体微，作案分子很难毁坏它们，所以在现场上遗留的可能性大，即在现场上出现的几率大，只要认真寻找就可能发现。微量物证多数附着于其它物体上或混杂在其它物质中，经常被污染，在检验时必须先进行提取或分离。微量物证虽然不一定具备原物的外观形态，但它仍保留原物的成分，这是可以通过微量物证分析确定原物的原因。从微量物证的分类看，微量木屑即属自然物质类微量物证。在各类刑事案件现场中，经常可以提取到由于犯罪行为而从木质客体上分离下来的木质残渣或碎末。及时准确地检验上述微量木屑物证，可以为侦破案件指明方向，提供线索，为证实犯罪提供科学的依据。目前，现有技术中还没有一种以微量木屑的显微构造、化学成分及浸提成分的异同为切入点，对木屑检材进行综合分析鉴定的方法。
发明内容本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种犯罪现场微量木屑综合检测方法，其能实现对犯罪现场微量木屑检材的显微结构特征、无机成分、主要成分及浸提成分的综合检测，检测结论准确，通用性强，操作简便。为达到上述目的，本发明是这样实现的犯罪现场微量木屑检材检测方法，可按如下步骤实施(1)依据木屑检材细胞纹孔特征及所含无机元素的差异对木屑进行鉴别；利用扫描电子显微镜(SEM)及X射线能谱仪(EDX)分析比较木屑检材细胞壁上纹孔的数目、大小、形状特征及所含无机元素种类、相对含量的异同，对所述木屑检材与比对参照物木屑样品的异同进行鉴定；(2)依据木屑检材化学成分的差异对木屑进行鉴别；取微量木屑，采用裂解气相色谱法(PYGC)对木屑检材中的纤维素、半纤维素、木质素组分进行分析，依据裂解指纹图中色谱峰峰数、保留时间及峰高比的不同，对木屑检材与比对参照物木屑样品的异同进行鉴定；(3)依据木屑检材浸提成分的差异对木屑进行鉴别；利用超声波提取法提取微量木屑中的浸提成分；采用气相色谱法(GC)对所述木屑检材浸提成分中的易挥发组分进行分析；依据所得色谱数据对木屑检材与比对参照物木屑样品的异同进行鉴定。作为一种优选方案，本发明所述步骤(3)中，利用超声波提取法提取木屑中的多元酚、萜及树脂酸浸提成分；采用高效液相色谱法(HPLC)，梯度洗脱方式对所述木屑检材的浸提成分进行分析；依据所得色谱数据对木屑检材与比对参照物木屑样品的异同进行鉴定。作为另一种优选方案，本发明所述步骤(2)采用溴化钾压片法对木屑检材的化学成分进行傅立叶变换红外光谱(FTIR)分析，依据所得光谱数据，对木屑检材与比对参照物木屑样品的异同进行鉴定。另外，本发明所述步骤(3)中，可将木屑检材的提取液挥干后，采用傅立叶变换红外光谱(FTIR)溴化钾压片法对木屑检材的浸提成分进行分析，依据所得光谱数据对木屑检材与比对参照物木屑样品的异同进行鉴定。其次，本发明所述步骤(2)中，裂解时间为812秒。本发明所述步骤(2)中，裂解温度为500800°C。再次，本发明所述步骤(2)中，可采用DB-FFAP聚乙二醇毛细管色谱柱。本发明所述步骤(2)中，采用裂解气相色谱法(PYGC)程序升温的条件依次为a、设定初始值4060°C，恒温维持13分钟；b、接续以每分钟69"的速度升温至200240°C;c、恒温维持1520分钟。本发明所述步骤(3)中，采用气相色谱法(GC)程序升温的条件依次为a、设定初始值90ll(TC;b、接续以每分钟1015"的速度升温至180200°C;c、以每分钟58°C的速度升至210240°Cd、恒温维持1418分钟。作为优选方案，本发明所述步骤(3)中，可考虑采用DB-FFAP聚乙二醇毛细管色谱柱；载气为N2，载气流速为13ml/min。作为优选方案，本发明所述步骤(3)中，木屑检材浸提成分高效液相色谱(HPLC)分析的检测波长可选择260300nm;采用C18色谱柱。作为优选方案，本发明所述步骤(3)中，高效液相色谱法(HPLC)以梯度洗脱方式完成洗脱；在所述洗脱程序中，流动相采用甲醇及水；当洗脱时间在08分钟或35.145分钟时，甲醇与水的体积比为1820:6080;当洗脱时间在8.135分钟时，甲醇与水的体积比为6080:2040。本发明通过分析微量木屑的显微构造、主要成分及浸提成分的异同，将木屑检材与比对参照物木屑样品的对应特征进行综合鉴定，所得鉴定结论科学准确，通用性强，操作方便。本发明具有如下特点(1)可以鉴别作案工具上遗留的微量木屑残渣与比对样品的异同，从而为推断犯罪嫌疑人提供依据。(2)可以鉴别刑事案件、交通肇事案件现场遗留的微量木屑残渣与比对样品的异同，从而为推断案件性质提供依据。(3)木屑检材用量少。5下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。本发明的保护范围不仅局限于下列内容的表述。图1为本发明检测程序流程框图；图2为本发明裂解气相色谱法(PYGC)程序升温曲线图；图3为本发明气相色谱分析程序升温曲线图。具体实施例方式如图1所示，犯罪现场微量木屑检测方法，首先对木屑检材的外观颜色、气味等进行观察，根据检材量确定综合检测方案。在具体检测时可按如下步骤实施(1)依据木屑检材细胞纹孔特征对木屑进行鉴别；纹孔是木材细胞壁上重要的结构特征，对木屑检材种类的识别很有意义。本发明利用扫描电子显微镜(SEM)分析比较木屑检材细胞壁上纹孔的数目、大小及形状特征的异同，并对木屑检材所含无机元素的种类及各元素的相对含量进行检验，从而对所述木屑检材与比对参照物木屑样品的异同进行鉴定；(2)依据木屑检材主要成分的差异对木屑进行鉴别；木屑的主要成分是纤维素、半纤维素、木质素等高分子化合物，这些组成成分的种类和含量常因木屑树种的不同而不同，使之形成了个体特征。利用裂解气相色谱法，在一定的温度下将这些难挥发的高分子化合物裂解成小分子，在确定的色谱条件下进行分析，依据所得裂解色谱指纹图，对木屑检材与比对参照物木屑样品的异同进行鉴定。样品处理方法1、裂解时间样品裂解时间的长短对分析结果会产生显著的影响。因为样品的裂解初级反应是在瞬间完成的，在一定条件下延长裂解时间，会增加二次反应，时间过短，则初级反应不完全。因此，在裂解色谱分析中，选择一个较佳的裂解时间是至关重要的。经大量实验并进行优化选择，本发明确定木屑的裂解时间为10s。2、裂解温度裂解产物的组成和分布强烈地依赖于裂解温度，因此选择较佳的裂解温度是十分重要的。通常，裂解温度过高，初级反应加剧，低碳数非特征裂片增多，二次反应增加，实验重现性差；温度过低，裂解速度慢，副反应多，特征裂片产率低。经大量实验并进行优化选择，本发明确定裂解气相色谱法分析木屑的裂解温度为700°C。当裂解温度为70(TC时，木屑样品裂解色谱图中色谱峰的峰数多，不同种类的木屑样品之间的差异明显。3、色谱柱色谱柱是气相色谱仪的心脏，而固定相是色谱柱的关键，选择色谱柱主要是选择固定相。色谱柱的选择可根据极性相似相溶原理进行选择，按色谱柱上固定相极性的强弱，可将常用的色谱柱分为极性色谱柱、弱极性色谱柱和非极性色谱柱。当被分离组分与固定相极性相似时，被分离组分分子与固定相分子间的作用力强，组分在固定相中的溶解度大，分配系数大保留时间长；否则，则相反。被分离组分因极性不同，在色谱柱中的保留行为不同而得到分离。木屑中的纤维素、半纤维素、木质素等难挥发组分的分子结构中大都含有羟基、羧基等极性基团，具有一定的极性。因此，本发明确定选用DB-FFAP聚乙二醇毛细管色谱柱。4、色谱柱程序升温条件柱温主要影响分配系数、分配比、组分在流动相中的扩散系数和在固定相中的扩散系数，从而通过影响柱选择性、柱效来影响分离度和分析时间。因此，柱温是一个重要的气相色谱分析条件，而且柱温的变化对不同组分的影响程度是不等效的。木屑的化学成分是由纤维素、半纤维素、木质素等高分子化合物组成的混合物，其裂解产物的组成更为复杂，对于这样的混合物，其沸点范围比较宽，宜采用程序升温。参见图2，在较低的初始温度时，沸点较低的组分可以得到良好的分离。随着柱温增加较高沸点的组分也能较快地流出色谱柱，并与低沸点组分一样得到有效的分离。因此，本发明采用了程序升温，其具体条件为a、设定初始值50°C，恒温维持1分钟；b、接续以每分钟8。C的速度升温至220°C;c、恒温维持17.75分钟。木屑的化学成分中无论是高分子化合物的难挥发成分，还是低分子的浸提成分，均含有可以产生红外吸收的官能团。本发明采用溴化钾压片、傅立叶变换红外光谱法对木屑检材所含化学成分进行分析，依据所得光谱数据，对木屑检材与比对参照物木屑样品的异同进行鉴定。(3)依据木屑检材浸提成分的差异对木屑进行鉴别；浸提成分是木材的次要成分，虽然数量很少，但种类却较多。不同树种木屑中浸提成分的种类和含量有明显的差异，同树种不同产地的木材，因其生长环境不同，导致其浸提成分也有一定的差异。本发明采用气相色谱法、高效液相色谱法对木屑检材的浸提成分进行分析，依据所得色谱数据对木屑检材与比对参照物木屑样品的异同进行鉴定。色谱法是一种重要的分离分析方法，它是利用不同物质在两相中具有不同的分配系数，当两相作相对运动时，这些物质在两相中进行多次反复分配而实现分离。在色谱技术中，流动相为气体的叫气相色谱法，流动相为液体的叫液相色谱法。基于上述理论，本发明在实际检测中采用气相色谱法、高效液相色谱法对木屑检材的浸提成分进行分析，依据所得色谱数据对木屑检材与比对参照物木屑样品的异同进行鉴定。样品来源及其预处理方法气相色谱法(GC)直接分析的样品必须是气体或液体，高效液相色谱法分析的样品必须是液体，因此木屑检材的浸提成分在分析前应当溶解在适当的溶剂中。1、木屑检材浸提成分的提取条件1.1木屑检材浸提成分的提取剂选择木屑浸提成分提取剂时需遵循提取剂对木屑中各种浸提成分的溶解度大，提取效果好，不与木屑中各种浸提成分发生化学反应；提取剂无毒、无色，对后续的分析测定无干扰等原则。经优化选择，本发明确定甲醇为木屑浸提成分的提取剂。1.2木屑检材浸提成分的提取方式超声波提取法是应用超声波所具有的机械效应、空化效应及热效应，通过增大介质分子的运动速度，增强介质的穿透力来提取物质中的有效成分，是一种物理提取过程。超声波对木屑主要产生独特的机械振动作用和空化作用。当超声波振动时能产生并传递强大的能量，使木屑以较大的速度和加速度进入振动状态，木屑的结构发生变化，促使有效成分进入溶剂中；同时超声波振动能导致体系温度升高，加快了浸提成分的溶解速度。因此超声波提取法是提取木屑中浸提成分的一种有效方法。1.3木屑检材浸提成分的提取时间提取时间短，提取剂对木屑没有充分浸润，浸提成分提取的不够完全。经实验确定木屑浸提成分的提取时间为15min。2、木屑检材浸提成分的气相色谱分析条件2.1木屑检材浸提成分气相色谱分析的载气流速条件对一定的色谱柱和样品，选择一个最佳的载气流速，可提高柱效。经实验考查载气流速对木屑浸提成分的分离分析效果的影响，结果表明，当载气流速为2.5ml/min时，木屑浸提成分的气相色谱图具有色谱峰数多、分析时间短的特点。因此，确定浸提成分的气相色谱分析时载气的流速为2.5ml/min。2.2木屑检材浸提成分气相色谱分析的程序升温条件参见图3，经实验选择，当程序升温条件起始温度低时，升温速率小，木屑浸提成分组分未得到充分分离；当升温速率太快时，组成成分复杂的浸提成分中的各组分未得到充分的分离。当程序升温条件为a、设定初始值IO(TC;b、接续以每分钟12"的速度升温至190°C;c、以每分钟6°C的速度升至230°Cd、恒温维持16分钟。在此条件下，木屑浸提成分的各组分得到充分的分离，而且不同树种木屑样品之间的差异比较明显。2.3其它条件氢火焰离子化检测器(FID)，检测器温度为25(TC，色谱柱为聚乙二醇(DB-FFAP)毛细管色谱柱，汽化室温度为23(TC，不分流进样，载气为K，载气流量为2.5mL/min。3、木屑浸提成分的高效液相色谱分析条件3.1检测波长木屑浸提物中的多元酚、萜类、脂类、树脂酸及碳水化合物等，均能吸收一定波长的紫外光而在紫外区产生吸收峰。因此确定木屑浸提物高效液相色谱分析(HPLC)的检测波长为280nm。3.2色谱柱色谱柱是高效液相色谱中的重要部分，它直接影响混合物分离分析时的分离度，而不同牌号的C18色谱柱表现出不同的色谱分离性能。实验研究中确定Diamonsil(钻石)C18色谱柱为木屑浸提成分的分离柱。3.3流动相在高效液相色谱分析(HPLC)中，当色谱柱确定之后，流动相的种类、配比都严重影响分离效果。因此高效液相色谱中的流动相组成、配比选择尤为重要。实验研究结果表明，当洗脱时间在08分钟或35.145分钟时，流动相条件满足甲醇与水的体积比为20:80(v/v)，高效液相色谱图中色谱峰的峰数较多，峰形较好。因此确定木屑浸提物的高效液相色谱分析的流动相，当洗脱时间在08分钟或35.145分钟时，甲醇与水的体积比为20:80(v/v)。3.4洗脱模式木屑浸提成分中各组分的结构不同，相互极性差异较大，有极性较强的树脂酸、酚类化合物，还有弱极性的脂类、萜类化合物。对于这样含多组分的复杂样品，难以通过等度洗脱来实现有效的分离。梯度洗脱是在分离过程中，让流动相的组成按一定程序连续变化，使混合物中的各组分在最佳的分配系数(k值)下流出色谱柱。在梯度洗脱的条件下，木屑浸提成分中极性较大的组分在流动相为甲醇与水的体积比为20:80(v/v)的条件下先流出色谱柱，极性较小的组分则在甲醇与水的体积比为70:30(v/v)时得到分离，从而有效地改善了色谱峰的峰形，减少拖尾，提高了分离度。因此确定本发明中采用梯度洗脱方式分析木屑的浸提成分。3.5梯度洗脱程序的选择实验中分别考查了四种梯度洗脱程序对木屑浸提成分的分离效果。四种洗脱程序中，起始时甲醇与水的浓度均为20:80，但在洗脱过程中，甲醇与水的浓度变化范围不同。实验结果表明，在本发明所确定的洗脱程序条件下，木屑浸提成分的各组分得到了很好的分离。9<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>定性比对鉴定时必须注意，木屑检材与参照物比对木屑样品必须在完全相同的分析条件下进行比对检验。必须采用扫描电镜_能谱法、裂解气相色谱法、气相色谱法、高效液相色谱法、傅立叶红外光谱法对木屑检材与参照物比对木屑样品的显微结构、无机元素组成、主要成分、浸提成分分别进行测定，对所得光谱数据、色谱数据进行综合分析后，才能得出木屑检材与参照物木屑比对样品异同的鉴定结论。权利要求犯罪现场微量木屑综合检测方法，其特征在于，按如下步骤实施(1)依据木屑检材细胞纹孔特征及所含无机元素的差异对木屑进行鉴别；利用扫描电子显微镜(SEM)及X射线能谱仪(EDX)分析比较木屑检材细胞壁上纹孔的数目、大小、形状特征及所含无机元素种类、相对含量的异同，对所述木屑检材与比对参照物木屑样品的异同进行鉴定；(2)依据木屑检材化学成分的差异对木屑进行鉴别；取微量木屑，采用裂解气相色谱法(PYGC)对木屑检材中的纤维素、半纤维素、木质素组分进行分析，依据裂解指纹图中色谱峰峰数、保留时间及峰高比的不同，对木屑检材与比对参照物木屑样品的异同进行鉴定；(3)依据木屑检材浸提成分的差异对木屑进行鉴别；利用超声波提取法提取木屑中的多元酚、萜及树脂酸浸提成分；采用气相色谱法(GC)法对所述木屑检材浸提成分中的易挥发组分进行分析；依据所得色谱数据对木屑检材与比对参照物木屑样品的异同进行鉴定。2.如权利要求l所述的犯罪现场微量木屑检测方法，其特征在于所述步骤(3)中，利用超声波提取法提取木屑中的浸提成分；采用高效液相色谱法(HPLC)，梯度洗脱方式对所述木屑检材浸提液中的浸提成分进行分析；依据所得色谱数据对木屑检材与比对参照物木屑样品的异同进行鉴定。3.如权利要求1或2所述的犯罪现场微量木屑检测方法，其特征在于所述步骤(2)采用溴化钾压片法对木屑检材的化学成分进行傅立叶变换红外光谱(FTIR)分析，依据所得光谱数据，对木屑检材与比对参照物木屑样品的异同进行鉴定。4.如权利要求1或2所述的犯罪现场微量木屑检测方法，其特征在于所述步骤(3)中，将木屑检材的提取液挥干后，采用傅立叶变换红外光谱(FTIR)溴化钾压片法对木屑检材的浸提成分进行分析，依据所得光谱数据对木屑检材与比对参照物木屑样品的异同进行鉴定。5.如权利要求3所述的犯罪现场微解时间为812秒。6.如权利要求5所述的犯罪现场微解温度为500800°C。7.如权利要求6所述的犯罪现场微用DB-FFAP聚乙二醇毛细管色谱柱。8.如权利要求7所述的犯罪现场微用裂解气相色谱法(PYGC)程序升温的条件依次为a、设定初始值406(TC，恒温维持13分钟；b、接续以每分钟69。C的速度升温至200240°C;c、恒温维持1520分钟。9.如权利要求8所述的犯罪现场微量木屑检测方法，其特征在于所述步骤(3)中，采用气相色谱法(GC)程序升温的条件依次为a、设定初始值90ll(TC;b、接续以每分钟1015"的速度升温至180200°C;量木屑检测方法，其特征在于所述步骤(2)中，裂量木屑检测方法，其特征在于所述步骤(2)中，裂量木屑检测方法，其特征在于所述步骤(2)中，采量木屑检测方法，其特征在于所述步骤(2)中，采c、以每分钟58t:的速度升至210240°Cd、恒温维持1418分钟。10.如权利要求9所述的犯罪现场微量木屑检测方法，其特征在于所述步骤(3)中，气相色谱法(GC)采用DB-FFAP聚乙二醇毛细管色谱柱；载气为N2，载气流速为13ml/miru11.如权利要求2所述的犯罪现场微量木屑检测方法，其特征在于所述步骤(3)中，木屑检材浸提成分高效液相色谱(HPLC)的检测波长为260300nm;色谱柱采用C18色谱柱。12.如权利要求ll所述的犯罪现场微量木屑检测方法，其特征在于所述步骤(3)中，高效液相色谱法(HPLC)以梯度洗脱方式完成洗脱；在所述洗脱程序中，流动相采用甲醇及水；当洗脱时间在08分钟或35.145分钟时，甲醇与水的体积比为1820:6080;当洗脱时间在8.135分钟时，甲醇与水的体积比为6080:2040。全文摘要本发明属刑事案件物证检测领域，尤其涉及一种犯罪现场微量木屑检测方法，可按如下步骤实施(1)依据木屑检材细胞纹孔特征、无机元素的组成对木屑进行鉴别；利用扫描电子显微镜-能谱仪分析比较木屑检材细胞壁上纹孔的数目、大小及形状特征、所含无机元素的种类及相对含量的异同；(2)依据木屑检材主要成分的差异对木屑进行鉴别；采用裂解气相色谱法、傅立叶红外光谱法对木屑检材所含化学成分进行分析；(3)依据木屑检材浸提成分的差异对木屑进行鉴别；采用气相色谱法、高效液相色谱法、傅立叶变换红外光谱法对木屑检材的浸提成分进行分析。本发明检测结论科学、准确，适用性强。文档编号G01N23/04GK101782568SQ20091001023公开日2010年7月21日申请日期2009年1月21日优先权日2009年1月21日发明者史晓凡,吴正荣,姚丽娟,张振宇,李心倩,李继民,王岩,王景翰,苏红英,许江萍,许英健,赵彦军,赵鹏程,邹宁,马子宁申请人:中国刑事警察学院