胡 燦, 梅宏成, 郭洪玲, 孫振文, 劉占芳, 朱 軍

(公安部物證鑒定中心,北京 100038)

爆炸案件的快速偵破對(duì)打擊犯罪、維護(hù)國(guó)家安全有重要意義。引起爆炸的物質(zhì)從哪里來(lái),是爆炸案件偵查過(guò)程中需要解決的重要問(wèn)題之一。由于同位素分餾效應(yīng),不同地區(qū)的水、空氣、植物等所含元素的穩(wěn)定同位素比值具有一定的地域分布特性,因此穩(wěn)定同位素比值可作為比對(duì)、溯源的依據(jù)[1]。穩(wěn)定同位素比值質(zhì)譜法(isotope ratio mass spectrometry,IRMS)作為一種新型、高精度的穩(wěn)定同位素比值測(cè)量手段,已發(fā)展成熟并被廣泛應(yīng)用。在食品安全領(lǐng)域,用于酒精飲料[2]、蜂蜜[3]、食用油[4]等的產(chǎn)地溯源;在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域用于污染物來(lái)源推斷[5];在法庭科學(xué)領(lǐng)域用于大麻[6]、可卡因[7]、類固醇[8]等興奮劑的來(lái)源推斷,以及人類頭發(fā)[9]、指甲[10]穩(wěn)定同位素的生活區(qū)域分布特征研究。

以不同地域來(lái)源的原料或不同生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的炸藥,其穩(wěn)定同位素比值同樣具有差異。炸藥的穩(wěn)定同位素分析,可實(shí)現(xiàn)種類相同的炸藥的進(jìn)一步區(qū)分,為炸藥的溯源提供依據(jù),對(duì)爆炸類案件的迅速偵破、維護(hù)國(guó)家安全有重要意義。

在歐美法庭科學(xué)領(lǐng)域,IRMS已應(yīng)用于硝酸銨、黑火藥、三硝基甲苯(TNT)、太恩(季戊四醇四硝酸酯,PETN)、黑索金(環(huán)三亞甲基三硝胺,RDX)等炸藥的分析[11,12]。但目前尚未見文獻(xiàn)系統(tǒng)地總結(jié)IRMS在炸藥分析上的應(yīng)用。本文對(duì)穩(wěn)定同位素比值質(zhì)譜法的特點(diǎn)進(jìn)行介紹,并全面地介紹了其在炸藥分析上的應(yīng)用,希望為從事相關(guān)研究的同行提供借鑒。

1 穩(wěn)定同位素比值質(zhì)譜法的特點(diǎn)

同位素分為穩(wěn)定同位素和放射性同位素。其中,能夠穩(wěn)定存在、無(wú)放射性的同位素為穩(wěn)定同位素,如1H和2H、12C和13C等。由于地質(zhì)變化、氣候變化及生物的活動(dòng)和代謝等多種因素引起的同位素分餾效應(yīng),使得不同區(qū)域各元素的穩(wěn)定同位素比例存在差異。

同位素比值R為某一元素的重同位素原子豐度與輕同位素原子豐度之比[13],如2H/1H、13C/12C、18O/16O、15N/14N等。在自然界中,氫、碳、氮、氧、硫等輕元素的輕同位素相對(duì)豐度比重同位素高,因此R值通常很小,表述起來(lái)冗長(zhǎng)繁瑣?！唉摹敝禐闃悠分心吃氐耐凰乇戎?Rsp)與標(biāo)準(zhǔn)樣品的同位素比值(Rst)的相對(duì)偏差,如式(1)[13]所示:

(1)

在實(shí)際工作中常用“δ”值替代R值來(lái)標(biāo)度同位素比值。δ值的大小與所采用的標(biāo)準(zhǔn)樣品相關(guān),因此在做同位素分析時(shí)首先要選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)樣品。目前通用的同位素標(biāo)準(zhǔn)是由國(guó)際原子能委員會(huì)(IAEA)和美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究所(NIST)制定的[14,15]。

IRMS將扇形磁場(chǎng)儀與法拉第杯收集器相結(jié)合,可獲得10-4～10-6的精密度,保障了自然豐度水平下同位素比值測(cè)定的準(zhǔn)確性。與其他質(zhì)譜一樣,IRMS結(jié)構(gòu)主要可分為進(jìn)樣系統(tǒng)、離子源、質(zhì)量分析器、檢測(cè)器以及真空系統(tǒng)等[16]。測(cè)量時(shí),首先將樣品轉(zhuǎn)化成氣體,然后在離子源中將氣體分子離子化,離子化的氣體因荷質(zhì)比不同經(jīng)扇形磁場(chǎng)分離,后經(jīng)法拉第杯收集器收集檢測(cè)。

依據(jù)分析對(duì)象的不同,穩(wěn)定同位素分析技術(shù)可分為全樣品穩(wěn)定同位素分析(bulk stable isotope ratio analysis,BSIA)和特定化合物穩(wěn)定同位素分析(compound-specific isotope analysis,CSIA)[17]。如圖1a所示,BSIA一般與元素分析儀(EA)聯(lián)用,樣品經(jīng)EA燃燒和還原后,轉(zhuǎn)化為小分子氣體,經(jīng)GC分離后被導(dǎo)入IRMS,測(cè)定的是樣品中所有化合物的總的同位素比值。CSIA一般與氣相色譜儀(GC)或液相色譜儀(LC)[18,19]聯(lián)用,樣品經(jīng)GC/LC分離后,單一組分經(jīng)在線燃燒和還原后被導(dǎo)入IRMS,測(cè)定的是樣品中單一組分的同位素比值(圖1b)。GC/IRMS已廣泛應(yīng)用于食品安全、環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域復(fù)雜基質(zhì)中特定化合物的分析。炸藥的穩(wěn)定同位素比值分析大多采用的BSIA方法,即將EA與IRMS聯(lián)用,檢測(cè)炸藥中的總碳/氮/氫/氧的穩(wěn)定同位素比值。

圖 1 (a)BSIA與(b)CSIA的原理示意圖Fig.1 Schematic diagram of (a) bulk stable isotope ratio analysis (BSIA) and (b) compound-specific isotope analysis (CSIA)EA:elemental analyzer;IRMS:isotope ratio mass spectrometry.

2 IRMS在炸藥分析領(lǐng)域的應(yīng)用

炸藥的穩(wěn)定同位素分析研究最早可追溯到1975年,Nissenbaum[20]采用雙路進(jìn)樣同位素比值質(zhì)譜(dual inlet isotope ratio mass spectrometry,DI-IRMS)分析了不同國(guó)家的TNT樣品中碳的穩(wěn)定同位素,實(shí)現(xiàn)了不同地區(qū)TNT樣品的準(zhǔn)確區(qū)分。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,IRMS被越來(lái)越多的應(yīng)用于炸藥的進(jìn)一步區(qū)分與溯源。

2.1 無(wú)機(jī)炸藥分析

2.1.1硝酸銨

硝酸銨的生產(chǎn)有兩種方式,一是轉(zhuǎn)化法,即用硝酸鈣與碳酸銨反應(yīng),產(chǎn)生硝酸銨和碳酸鈣沉淀;另一種是中和法,即在硝酸中加入氨,中和至pH為7,得到硝酸銨,目前常用的是中和法。不同廠家的原料來(lái)源不同,氨由大氣中的氫氣和氮?dú)夥磻?yīng)產(chǎn)生,硝酸由氨氧化形成。不同地區(qū)大氣中氮、氧穩(wěn)定同位素比值不同,故而生產(chǎn)出的硝酸銨氮、氧穩(wěn)定同位素比值亦有區(qū)別,可作為硝酸銨進(jìn)一步區(qū)分與來(lái)源推斷的依據(jù)。硝酸銨中含有氮(N)、氧(O)、氫(H)3種元素,由于硝酸銨易吸潮,銨根離子與大氣中的水易發(fā)生氫交換,因此很難準(zhǔn)確測(cè)定硝酸銨的2H/1H值[21]。氧交換的現(xiàn)象卻很少發(fā)生,即使經(jīng)過(guò)反復(fù)的吸水和脫水,δ18O值也基本不受影響[22],因此氮、氧穩(wěn)定同位素比值是硝酸銨分析的主要內(nèi)容。

依據(jù)穩(wěn)定同位素比值的不同區(qū)分不同硝酸銨樣品是研究的重點(diǎn)。本研究小組采用EA/IRMS方法對(duì)產(chǎn)自北京、鄭州、咸陽(yáng)、長(zhǎng)治、南京、柳州、荊門等不同地區(qū)的硝酸銨樣品進(jìn)行了分析,結(jié)果表明,結(jié)合δ15N、δ18O值可成功區(qū)分不同城市生產(chǎn)的硝酸銨樣品。Brust等[23]對(duì)來(lái)自19個(gè)生產(chǎn)廠家的103個(gè)硝酸銨樣品進(jìn)行了EA/IRMS分析,并采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法對(duì)鎂、鈣、鐵、鍶在內(nèi)的32種元素進(jìn)行測(cè)定,基于線性判別分析(LDA)等統(tǒng)計(jì)方法對(duì)同位素分析結(jié)果和元素分析結(jié)果進(jìn)行研判,成功實(shí)現(xiàn)了不同廠家硝酸銨樣品的區(qū)分(LDA模型評(píng)價(jià)的敏感度和特異度分別為0.998和0.846),但對(duì)同一廠家不同批次的硝酸銨樣品的區(qū)分效果卻不佳。Benson等[24]對(duì)澳大利亞不同廠家生產(chǎn)的硝酸銨進(jìn)行了穩(wěn)定同位素分析,發(fā)現(xiàn)氮同位素對(duì)硝酸銨的區(qū)分能力有限,結(jié)合氧同位素和氫同位素分析結(jié)果可提高區(qū)分能力。

為了進(jìn)一步提高對(duì)不同樣品的區(qū)分能力,還有研究將硝酸銨中的銨根離子和硝酸根離子分離開,分別測(cè)定其同位素比值。Howa等[25]采用四苯硼酸鈉與硝酸銨反應(yīng)生成四苯基硼酸銨沉淀,將銨根離子從硝酸銨中分離開,分別測(cè)定銨根離子和硝酸根離子的氮穩(wěn)定同位素,實(shí)現(xiàn)了42種硝酸銨樣品的區(qū)分。但該文并未比較測(cè)定硝酸銨總氮的同位素比值對(duì)這42種硝酸銨樣品的區(qū)分能力,未能體現(xiàn)分開測(cè)銨根離子和硝酸根離子氮穩(wěn)定同位素的優(yōu)勢(shì)。Grimm等[26]在硝酸銨中加入氫氧化鉀,將硝酸銨的銨根離子轉(zhuǎn)換成氨氣,剩下硝酸鉀固體,從而將硝酸根離子從硝酸銨中分離開,然后分別測(cè)定其δ15N、δ18O值。文章比較了同一廠家2015年6月和11月兩個(gè)時(shí)間生產(chǎn)的硝酸銨的總δ15N、δ18O值、硝酸根的δ15N值,結(jié)果都有顯著差別,分析可能是生產(chǎn)所使用的硝酸原料來(lái)源不同導(dǎo)致的。

硝酸銨樣品的保存對(duì)同位素分餾的影響也引起了關(guān)注。Gentile[27]分析了13份來(lái)自不同廠家不同批次的硝酸銨樣品,發(fā)現(xiàn)樣品在不同環(huán)境下存儲(chǔ)一年對(duì)δ15N、δ18O值幾乎沒(méi)有影響。表1總結(jié)了文獻(xiàn)報(bào)道的硝酸銨穩(wěn)定同位素的分析情況。

表1 文獻(xiàn)報(bào)道的硝酸銨穩(wěn)定同位素分析情況Table 1 Summary of reported results on the isotopic values of ammonium nitrate in literature

2.1.2黑火藥

黑火藥是硝酸鉀、木炭和硫黃的機(jī)械混合物。根據(jù)黑火藥用途的不同,硝酸鉀、木炭、硫黃3種成分的配比也有所不同,一般為75∶15∶10。不同廠家生產(chǎn)黑火藥所用的原材料來(lái)源、配比和加工工藝不同,因此可通過(guò)穩(wěn)定同位素分析實(shí)現(xiàn)區(qū)分。由于硫同位素分析過(guò)程中易殘留、難去除,一般實(shí)驗(yàn)室較少開展相關(guān)檢測(cè),故而黑火藥的穩(wěn)定同位素分析通常包括氮、碳、氧3種元素。

Gentile等[30]對(duì)33個(gè)黑火藥樣品進(jìn)行了EA/IRMS分析,發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)廠家、批次、黑火藥形態(tài)(粉末或粒狀,粒徑大小等)都會(huì)影響穩(wěn)定同位素比值。該研究小組還考察了存儲(chǔ)條件對(duì)同位素比值的影響,發(fā)現(xiàn)黑火藥在正常環(huán)境下儲(chǔ)存一年,其同位素比值不會(huì)發(fā)生明顯改變。將黑火藥暴露在高溫高濕的環(huán)境下,對(duì)碳的同位素比值影響不大,卻會(huì)顯著影響氮的同位素比值。Lock[31]分析了從案件中收集的18種黑火藥的δ15N、δ18O、δ13C值,雖然采用系統(tǒng)聚類和主成分分析方法對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析,但由于樣品本身的來(lái)源不明,很難對(duì)聚類結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。Mizota等[32]從日本6個(gè)不同地區(qū)的博物館中收集了20種陳舊黑火藥并進(jìn)行了穩(wěn)定同位素分析,發(fā)現(xiàn)這20種黑火藥樣品的δ13C值與柳樹等C3植物的δ13C值相近,推斷在日本生產(chǎn)木炭使用的主要為C3植物。表2總結(jié)了文獻(xiàn)報(bào)道的黑火藥穩(wěn)定同位素分析情況,歐洲地區(qū)和日本地區(qū)所生產(chǎn)的黑火藥的δ15N值差異明顯。

表2 文獻(xiàn)報(bào)道的黑火藥穩(wěn)定同位素分析情況Table 2 Summary of reported results on the isotopic values of Black powder in literature

2.2 有機(jī)炸藥分析

2.2.1TNT

IRMS在炸藥分析上最早的應(yīng)用就是TNT[20]。TNT由甲苯與硝酸發(fā)生硝基反應(yīng)而合成。因生產(chǎn)原料來(lái)源不同,或生產(chǎn)工藝的差異導(dǎo)致的同位素分餾效應(yīng)不同,其穩(wěn)定同位素比值亦存在差異。TNT的δ15N值與生產(chǎn)過(guò)程中所使用的硝酸相關(guān),δ13C值與所使用的甲苯相關(guān)。Thermo公司于1995年通過(guò)δ15N、δ13C值實(shí)現(xiàn)了來(lái)自3個(gè)不同國(guó)家的TNT樣品的區(qū)分[33]。Widory等[28]采用EA/IRMS對(duì)TNT、PETN、硝酸銨等炸藥進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)結(jié)合多個(gè)元素的穩(wěn)定同位素比值可以提高不同炸藥區(qū)分的準(zhǔn)確度。該文章對(duì)1952-1992年不同年份生產(chǎn)的TNT穩(wěn)定同位素比值進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)不同年份生產(chǎn)的TNT其穩(wěn)定同位素比值沒(méi)有顯著的差別,但文章沒(méi)有考察儲(chǔ)存條件對(duì)TNT樣品穩(wěn)定同位素比值的影響。表3總結(jié)了文獻(xiàn)報(bào)道的TNT穩(wěn)定同位素分析結(jié)果。

表3 文獻(xiàn)報(bào)道的TNT穩(wěn)定同位素分析情況Table 3 Summary of reported results on the isotopic values of TNT in literature

由于TNT毒性大,難降解,其殘留物會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的不可逆的污染,因此TNT是環(huán)保領(lǐng)域十分關(guān)注的對(duì)象,穩(wěn)定同位素分析同樣是環(huán)保領(lǐng)域TNT污染物來(lái)源推斷的一個(gè)有力手段。由于環(huán)境基質(zhì)的復(fù)雜性,環(huán)保領(lǐng)域一般是采用CSIA法分析TNT,即將色譜與IRMS聯(lián)用,將TNT與環(huán)境基質(zhì)中的其他化合物分離開后特異性地檢測(cè)TNT的同位素比值。而CSIA的不足在于靈敏度不高(對(duì)于單個(gè)化合物的穩(wěn)定同位素分析,至少需要5 nmol C或10 nmol N)[17],因此TNT的有效提取富集成為了關(guān)注的重點(diǎn)。Coffin等[34]通過(guò)固相萃取方法達(dá)到了99.8%的TNT回收率,后采用GC-離子肼-IRMS方法對(duì)TNT的穩(wěn)定同位素進(jìn)行分析,實(shí)現(xiàn)了5種不同來(lái)源的TNT樣品的準(zhǔn)確區(qū)分。作者還考察了固相萃取過(guò)程中TNT樣品的穩(wěn)定同位素分餾情況,結(jié)果并未發(fā)現(xiàn)明顯的穩(wěn)定同位素比值的變化。Berg等[35]采用固相微萃取方法對(duì)TNT進(jìn)行提取富集,后通過(guò)GC-IRMS方法對(duì)δ15N、δ13C值進(jìn)行了分析。文章系統(tǒng)地考察了方法的萃取效率、檢出限、精密度等指標(biāo),并與EA/IRMS分析結(jié)果進(jìn)行比較,兩種方法的結(jié)果高度一致。

2.2.2PETN

PETN是由季戊四醇(PE)與硝酸酯化而成。PETN的δ15N值與生產(chǎn)過(guò)程中所使用的硝酸相關(guān),δ13C值與所使用的季戊四醇相關(guān)。

Benson等[36]對(duì)來(lái)自不同導(dǎo)爆索和助推器的15個(gè)PETN樣品進(jìn)行了初步的EA/IRMS分析,展示了將IRMS應(yīng)用于區(qū)分不同PETN樣品的良好前景。Widory等[28]對(duì)來(lái)自法國(guó)、黑山的12個(gè)PETN進(jìn)行了EA/IRMS分析,結(jié)合ICP-MS元素分析的結(jié)果,實(shí)現(xiàn)了不同樣品的準(zhǔn)確區(qū)分。Howa等[37]對(duì)22個(gè)廠家的175個(gè)PETN樣品進(jìn)行了EA/IRMS分析,能夠準(zhǔn)確區(qū)分不同廠家生產(chǎn)的PETN。文章還研究了PETN與反應(yīng)物PE和硝酸的同位素關(guān)系,結(jié)果表明PETN的δ13C值與反應(yīng)物PE差別不大,而PETN中的δ15N值不僅與硝酸有關(guān),還與反應(yīng)條件有關(guān)。

2.2.3其他有機(jī)炸藥

TATP(三過(guò)氧化三丙酮)是以丙酮和雙氧水為原料合成的。Bezemer等[38]通過(guò)TATP合成機(jī)理推導(dǎo)出TATP中的碳和氫源自丙酮,氧源自雙氧水。通過(guò)EA/IRMS分析,發(fā)現(xiàn)丙酮與TATP的δ13C值之間存在線性關(guān)系。采用GC-IRMS對(duì)TATP進(jìn)行分析,得到與EA/IRMS分析一致的結(jié)果。Benson等[36]比較了不同來(lái)源原料和不同反應(yīng)條件下合成的TATP樣品的δ13C、δ18O、δ2H值,通過(guò)3個(gè)同位素比值實(shí)現(xiàn)了18種不同條件下合成的TATP樣品的區(qū)分。

RDX由六亞甲基四胺硝化合成。Lock等[39]用5種不同來(lái)源的六亞甲基四胺合成了5種RDX,并用EA/IRMS分別分析了六亞甲基四胺和RDX的δ13C、δ15N值,發(fā)現(xiàn)合成過(guò)程中存在同位素分餾效應(yīng),原料和產(chǎn)物RDX之間δ13C、δ15N值存在差異,且δ15N值差異更明顯。Howa等[40]比較了Bachmann process和直接硝基化兩種不同的合成方法下,合成原料和產(chǎn)物RDX穩(wěn)定同位素比值的變化情況。相比直接硝基化,Bachmann process的δ13C、δ15N值變化更小,可能是合成過(guò)程中質(zhì)量相關(guān)的同位素分餾引起的。Bernstein等[41]報(bào)道了在有氧和無(wú)氧生物降解過(guò)程中RDX的穩(wěn)定同位素分餾。生物降解后的RDX經(jīng)薄層色譜法純化,然后進(jìn)行EA/IRMS分析,發(fā)現(xiàn)在有氧環(huán)境下,δ15N、δ18O的富集因子分別為-2.1‰、-1.7‰,而無(wú)氧環(huán)境下分別為-5.0‰、-5.3‰。

六亞甲基三過(guò)氧化二胺(HMTD)也是以六亞甲基四胺為前體合成的。Lock等[42]同樣采用IRMS對(duì)HMTD及其合成前體六亞甲基四胺進(jìn)行了分析。比較了不同來(lái)源的六亞甲基四胺及其合成的HMTD的δ13C、δ15N值,發(fā)現(xiàn)同位素分餾程度受反應(yīng)效率的影響,產(chǎn)率越高,生成的HMTD的穩(wěn)定同位素比值與前體材料更接近。

塞姆汀H型炸藥(Semtex-H),一種塑膠型炸藥,由增塑劑(約20%的聚合物基質(zhì)和脂肪烴)和約80%的不同比例的PETN和RDX組成。Pierrini等[43]采用EA/IRMS測(cè)定了26種Semtex-H的總δ13C、δ15N值,并用似然比的方法對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

赤蘚糖醇四硝酸酯(ETN)由赤蘚糖醇和硝酸鹽合成。Bezemer等[44]通過(guò)IRMS比較了合成前體與產(chǎn)物ETN的穩(wěn)定同位素比值,發(fā)現(xiàn)前體與產(chǎn)物的同位素比值存在線性關(guān)系。文章還發(fā)現(xiàn)熔鑄的ETN樣品與存放了2年的陳舊ETN樣品之間穩(wěn)定同位素比值無(wú)明顯差異,說(shuō)明ETN的穩(wěn)定同位素比值具有很好的穩(wěn)定性。

2.3 爆炸后的炸藥殘留物穩(wěn)定同位素分析

實(shí)際爆炸案事件中遇到的更多的是炸后的殘留物,但目前爆炸殘留物的穩(wěn)定同位素分析開展的較少。原因在于爆炸現(xiàn)場(chǎng)往往較為復(fù)雜,由多種物質(zhì)混合而成,會(huì)干擾穩(wěn)定同位素的分析,且爆炸殘留物的量往往較低,給檢測(cè)帶來(lái)了挑戰(zhàn)。McGuire等[45]率先報(bào)道了爆炸前后TNT、奧克托今(HMX)、三氨基三硝基苯(TATB)和3個(gè)塑膠炸藥的同位素比值變化情況。結(jié)果除了TNT的δ13C值基本沒(méi)變以外,其他炸藥在爆炸過(guò)程中都發(fā)生了同位素分餾,δ2H、δ15N值均發(fā)生改變。Benson等[24]引爆了6種硝酸銨炸藥,研究了爆炸前后的δ15N值的變化,發(fā)現(xiàn)爆炸后存在顯著的δ15N的富集,文章對(duì)同位素富集產(chǎn)生的原因進(jìn)行了探討。但這兩篇文章都是在自己布置的環(huán)境中模擬爆炸實(shí)驗(yàn),爆炸殘留物的收集相對(duì)容易,減少了環(huán)境基質(zhì)的干擾。

2.4 炸藥的溯源

炸藥的穩(wěn)定同位素分析一方面可以增加炸藥分析的維度,實(shí)現(xiàn)種類相同的炸藥的進(jìn)一步比對(duì),另一方面可以為炸藥的溯源奠定基礎(chǔ)。未知來(lái)源炸藥的溯源,對(duì)于案件的偵破具有重要意義,然而,目前并沒(méi)有文獻(xiàn)報(bào)道穩(wěn)定同位素分析在炸藥溯源上的應(yīng)用。其挑戰(zhàn)在于,一是標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范化的炸藥樣品前處理、穩(wěn)定同位素分析方法有待建立,二是大量炸藥樣本的采集與分析,以及在此基礎(chǔ)上的炸藥穩(wěn)定同位素?cái)?shù)據(jù)庫(kù)有待建立。炸藥穩(wěn)定同位素分析技術(shù)的不斷成熟為溯源工作奠定了較好的基礎(chǔ)。

3 結(jié)論

針對(duì)常見無(wú)機(jī)、有機(jī)炸藥的穩(wěn)定同位素分析已經(jīng)開展了大量研究,充分驗(yàn)證了通過(guò)穩(wěn)定同位素比值特征實(shí)現(xiàn)成分相同的炸藥的進(jìn)一步區(qū)分與溯源的可行性。目前的研究主要聚焦在:(1)不同廠家、批次生產(chǎn)的炸藥的區(qū)分;(2)合成原料、炸藥產(chǎn)物的穩(wěn)定同位素比值之間的關(guān)系,合成條件對(duì)炸藥產(chǎn)物的穩(wěn)定同位素比值的影響;(3)儲(chǔ)存條件對(duì)炸藥穩(wěn)定同位素比值的影響;(4)爆炸前后穩(wěn)定同位素比值的變化等。盡管已經(jīng)涉及炸藥生產(chǎn)、存儲(chǔ)、使用的諸多方面,但還存在以下問(wèn)題:(1)樣品來(lái)源問(wèn)題。研究或是涉及的炸藥種類較少,遠(yuǎn)達(dá)不到溯源的要求,相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)還有待建立;或是炸藥來(lái)源不清,無(wú)法對(duì)分析結(jié)果給出進(jìn)一步解釋。(2)目前的研究大多注重不同來(lái)源樣品之間的區(qū)分,缺少對(duì)樣品本身均一性的考察。(3)目前的研究主要聚焦在爆炸前炸藥原藥的分析,爆炸殘留物的穩(wěn)定同位素檢測(cè)仍然是個(gè)挑戰(zhàn)。

針對(duì)炸藥的穩(wěn)定同位素分析,未來(lái)可能的發(fā)展方向有:一是建立復(fù)雜基質(zhì)中微量爆炸殘留物的檢測(cè)方法,爆炸殘留物的有效提取、富集,IRMS與色譜的聯(lián)用以分離爆炸殘留物與其他物質(zhì),是可能的解決辦法;二是建立無(wú)機(jī)、有機(jī)炸藥穩(wěn)定同位素比值分析綜合流程,在實(shí)際案件中有可能碰到無(wú)機(jī)、有機(jī)炸藥混用的情況,有必要建立一套綜合分析流程;三是炸藥的溯源分析,這一方面依賴于大量樣本的分析與數(shù)據(jù)庫(kù)的建立,一方面需充分結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行穩(wěn)定同位素分析數(shù)據(jù)的比較與分析。