鐵鉻合金菜刀遺留金屬顆粒的成分評價方法

甘增祿，馬東烈，趙春梅，劉力

（1.山西醫科大學法醫學院，山西太原 030001；2.北京市公安局法醫檢驗鑒定中心，北京 100192）

·技術與應用·

鐵鉻合金菜刀遺留金屬顆粒的成分評價方法

甘增祿1，馬東烈2，趙春梅2，劉力2

（1.山西醫科大學法醫學院，山西太原 030001；2.北京市公安局法醫檢驗鑒定中心，北京 100192）

目的檢測鐵鉻合金菜刀遺留的金屬顆粒成分，并建立可行的評價指標及方法。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顆粒分析功能檢測遺留金屬顆粒成分，計算遺留金屬顆粒中鐵、鉻相對含量比。結果鐵鉻合金菜刀遺留金屬顆粒內所含鐵、鉻相對含量比，在大部分菜刀間差異有統計學意義（P〈0.05）。結論使用GSR顆粒分析功能量化檢測鐵鉻合金菜刀遺留金屬顆粒內鐵、鉻相對含量比，為此類致傷工具的認定建立可行的評價方法。

法醫病理學；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工作中的重要內容，法醫主要通過肉眼觀察損傷的形態特征來推斷致傷工具，這種方式有較大的局限性[1]。隨著科學技術的進步，電子顯微鏡-能譜儀在刑事案件中的應用逐漸深入[2-3]。本研究應用掃描電鏡-X射線能譜儀（scanning electron microscope and energy dispersive X-rayspectrometer，SEM-EDX）檢測濾紙擦蹭菜刀后遺留的金屬顆粒，對不同品牌菜刀遺留的金屬顆粒成分進行比較分析，探討金屬致傷物殘留顆粒成分評價指標及方法，以期為法醫學實踐中區分菜刀類致傷工具的種類提供科學依據。

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“不銹鋼175”、2號“277系列不銹鋼195”、3號“175鳳凰歸來優質不銹鋼”、4號“廚房刀具FK-19小廚刀不銹鋼180”；王麻子牌4把，分別為5號“V金刀”、6號“DC93”、7號（未標記型號）、8號“家用快刀DC61-1”；陽江牌十八子系列4把，分別為9號“正士作巧姐QJ-807”、10號“正士作CK-221”、11號“正士作CS-528”、12號“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（英國牛津公司），EMITECH K950X型高真空蒸鍍儀（英國Quorum公司），雙面碳導電膠帶（日本日新公司）、電鏡樣品臺。

1.2 實驗方法

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，然后用粘有碳導電膠帶的電鏡樣品臺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

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顆粒分析功能對所得樣品進行檢驗，以確定各遺留金屬顆粒內鐵（Fe）、鉻（Cr）元素相對含量。具體參數：放大倍數300倍，加速電壓20kV，背散射探頭。

1.2.3 數據處理與分析

利用SPSS 13.0軟件對實驗數據進行處理和分析，使用秩轉換的非參數檢驗對鐵、鉻相對含量比進行比較分析，檢驗水準α=0.05。

2 結果

12 把菜刀遺留的每個金屬顆粒中均檢出鐵、鉻兩種元素，因此將鐵、鉻相對含量比作為評價鐵鉻合金菜刀類金屬致傷物殘留顆粒成分的首選指標。由中心極限定理可知，從偏態總體中隨機抽樣，當樣本量n不太小（如n≥30），樣本均數近似服從正態分布[4]。故用均數和標準差來描述鐵、鉻相對含量比的分布特征。鐵鉻合金刀具遺留金屬顆粒的檢驗結果見表1。經方差齊性檢驗，P〈0.05，可認為樣本所來自的總體不滿足方差齊的要求，故用秩和檢驗進行比較分析。經Kruskal-Wallis H檢驗，P〈0.05，可以認為12把菜刀中鐵、鉻相對含量比的總體均數不全相等。由于總體方差不齊，因此通過校正后的Dunnett's T3檢驗，進一步推斷哪兩兩之間總體均數不同。結果1號菜刀與2、3、7號菜刀之間；2號菜刀與6、8號菜刀之間；3號菜刀與7號菜刀之間；4號菜刀與5、10號菜刀之間；6號菜刀與8號菜刀之間；9號菜刀與11、12號菜刀之間；11號菜刀與12號菜刀之間的鐵、鉻相對含量比總體均數的差異無統計學意義（P〉0.05），即不能認為各菜刀之間鐵、鉻相對含量比有差別。其余各菜刀兩兩之間鐵、鉻相對含量比總體均數的差異有統計學意義（P〈0.05），可以認為各菜刀之間鐵、鉻相對含量比的總體均數不同。詳見表2。

表1 鐵鉻合金刀具遺留金屬顆粒的檢驗結果（±s）

表1 鐵鉻合金刀具遺留金屬顆粒的檢驗結果（±s）

編號金屬顆粒數鐵、鉻相對含量比95%可信區間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、鉻相對含量比兩兩比較結果（P值）

3 討論

Bai等[5]利用SEM-EDX檢測傷口遺留的金屬顆粒，認為其有助于推斷致傷工具的種類。王陽等[6]通過鋼錘打擊后皮膚遺留金屬顆粒成分的檢測，證實遺留金屬顆粒的元素種類及其相對百分含量，可以作為區分錘類致傷工具的重要依據。此外，用殘留金屬顆粒內所含金屬元素相對含量的比值來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附著在被檢測顆粒上，這時檢出其他污染元素而造成鐵、鉻相對含量同時降低，通過計算兩元素相對含量比值的方法可以將污染元素造成的影響降低[7]。由于目前常見菜刀類致傷工具成分主要為鐵鉻合金，雖然元素種類相同，但是鐵、鉻元素的相對含量會有差異，因此將鐵鉻刀具遺留的特征金屬顆粒內鐵、鉻金屬元素的相對含量比作為評價鐵鉻金屬致傷物殘留顆粒成分特征的首選指標。通過計算各殘留顆粒內鐵、鉻相對含量的比值，可以對殘留顆粒是否來源于同一材質作出評價。

實驗發現，由于某些鐵鉻菜刀遺留的金屬顆粒的組成成分非常接近，如本實驗中的1號菜刀與2號菜刀等，難以通過本方法進行區別，可以嘗試應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（electron backscattered scattering detection，EBSD）方法對其金屬晶格進行檢驗。

菜刀中鐵、鉻相對含量比值總體均數可信區間的計算，是通過用樣本指標值（統計量）推斷總體指標值（參數）。各致傷工具的金屬元素種類及其百分含量不同，因此通過其遺留特征金屬顆粒的百分含量來估算總體均數的可信區間也是不同的。因此，可以將常見致傷工具，如菜刀、錘子等主要成分的分布范圍進行估計，將給定嫌疑金屬工具遺留金屬顆粒的指標進行計算分析并登記入庫，就可以實現與創口檢測到的金屬顆粒比對分析。使用數據化、量化的方法對致傷物成分進行分析評價，對于鐵鉻致傷工具金屬致傷物的認定具有重要作用。

目前國內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限，在今后的檢驗中探索其他檢測方法對微量成分進行補充檢驗，有望區分更多的鐵鉻合金刀具。

[1]趙子琴.法醫病理學[M].第4版.北京：人民衛生出版社，2009：90-116.

[2]Mal'tsev AE.Detection and assessment of microparticles in the area of periosteum damage from blunt trauma[J].Sud Med Ekspert，2001，44（6）：21-24.

[3]百如峰，萬立華，張忠，等.應用SME/EDX和ICP-AES檢測元素成份判定致傷工具[J].中國法醫學雜志，2005，20（6）：338-341.

[4]王燕，康曉平.衛生統計學教程[M].北京：北京大學醫學出版社，2006：56.

[5]Bai R，Wan L，Li H，et al.Identify the injury implements by SEM/EDX and ICP-AES[J].Forensic Sci Int，2007，166（1）：8-13.

[6]王陽，趙春梅，王琦，等.鋼錘打擊后皮膚遺留金屬顆粒成分檢測[J].法醫學雜志，2012，28（3）：185-187.

[7]汪安璞，楊淑蘭，沙因.北京大氣氣溶膠單個顆粒的化學表征[J].環境化學，1996，15（6）：488-495.

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）

“十二五”國家科技支撐計劃項目（2012BAK02B02-4）作者簡介：甘增祿（1988—），男，青海西寧人，碩士研究生，主要從事法醫病理學研究；E-mail：562300543＠qq.com

趙春梅，女，理化檢驗高級工程師，主要從事掃描電鏡應用、法醫病理學，微量物證及痕跡檢驗研究；E-mail：zcm 1304＠sohu.com