《Microchemical Journal》：Gunshot residue analysis of lead extracted from fibrous materials by anodic stripping voltammetry
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枪支残留物提取方法研究：通过阳极 stripping 伏安法（ASV）和电感耦合等离子体质谱法（ICP-OES）比较了擦拭、胶带 lifts 和真空吸尘三种方法提取地毯和 T 恤上的铅离子，发现擦拭法最敏感高效，且染料和贴纸对检测无显著干扰。
Cayla M. See | Riley M. Jensen | Howard D. Dewald
化学与生物化学系，133 University Terrace，俄亥俄大学，Athens, OH 45701，美国
摘要
本文扩展了从纤维材料中提取和定量枪击残留物的知识范围。为此，通过阳极剥离伏安法测量了由枪支发射时弹药底火燃烧产生的无机铅离子在含有弹孔的地毯和T恤样本中的含量。在比较了三种枪击残留物提取方法（擦拭、胶带提取和真空提取）后，发现擦拭方法最为灵敏和高效。同时，研究还表明贴纸和染料中的着色剂在阳极剥离伏安法分析过程中不会对铅离子的检测产生显著干扰。此外，还对T恤进行了电感耦合等离子体-光发射光谱法（ICP-OES）的比较分析，得到了类似的结果。尽管大多数法医实验室使用扫描电子显微镜结合能量分散X射线光谱法或ICP-OES等光谱仪器进行枪击残留物分析，但考虑使用阳极剥离伏安法也可能是一个有益的选择。
引言
根据美国疾病控制与预防中心（CDC）的数据，2023年所有谋杀案中有79%涉及枪支，这是自1968年以来CDC记录的第三高比例[1]。因此，如果一起凶杀案或大规模枪击案的逃犯逃离了犯罪现场，对现场残留的枪击残留物（GSR）进行定量分析将非常有益。这有助于犯罪现场调查人员重建事件经过并更好地理解事件情况[2]。
涉及枪支的案件通常具有时间敏感性，这意味着用于分析GSR的仪器需要易于使用、操作快速且最好是便携式的。Harrison和Gilroy在1959年报道了手部GSR中的金属检测方法[3]。已有专著[4]和多篇综述文章[2, [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11]讨论了GSR分析方法。电感耦合等离子体-光发射光谱法（ICP-OES）、原子吸收光谱法（AAS）和扫描电子显微镜-X射线发射光谱法（SEM-EDX）等实验室技术通常是分析无机GSR的首选方法，因为它们能够准确确定样本的成分和含量[4]。然而，这些光谱仪器体积较大且分析耗时较长，无法在犯罪现场直接使用。近年来，电化学仪器已被设计成便携设备，可以在几分钟内得出结果[12,13]。特别是阳极剥离伏安法（ASV）提供了一种可靠且成本低廉的替代方案，同时不牺牲灵敏度和准确性。
从光滑表面（如皮肤和弹壳）提取GSR相对简单，可以通过擦拭或使用粘合剂实现[14,15]。但对于织物和衣物等纤维材料来说，提取过程要困难得多，因为颗粒可能隐藏在许多微小缝隙中。已有研究探讨了从衣物中提取GSR的方法以及纤维类型对提取过程的影响[16, [17], [18], [19]]。目前尚未有关于从地毯、染色纤维或带有贴纸的衣物中提取GSR的研究，这为研究这些材料的提取特性提供了机会。绝大多数衬衫由棉或聚酯制成，因此量化其他类型的织物对重建现场情况帮助不大[20]。更有可能的是，枪击案中的嫌疑人穿着带有染色纤维或贴纸的衬衫。这些因素可能会影响GSR的收集和提取过程，因为新的分子会被引入样本中。
由于每个犯罪现场的情况都不同，因此制定不同的、但相互协调的GSR提取方案非常重要。因此，本文的主要目标之一是确定从地毯和衣物中提取GSR的方法。地毯样本代表了一个可能积聚空气中的GSR的水平表面。测试的提取方法包括使用稀酸（例如HNO3）擦拭、真空提取和胶带提取[2,11]。为了验证提取方法的可行性，通过ASV分析了GSR中的铅离子含量。根据该物种氧化产生的工作电极电流来确定从GSR中提取的铅离子量。利用找到的最佳衣物提取方法，研究了染料和贴纸对铅离子定量测定的影响。最后，将ASV方法的灵敏度与ICP-OES的结果进行了比较。
样本收集
样本收集
地毯和T恤样本（图1）采集自俄亥俄州New Plymouth的On Guard Defense私人射击场。所有用于分析的弹孔均由Glock 19手枪发射的9毫米Luger弹药造成。T恤样本采集于2023年3月25日，并储存在大号密封袋中。当时天气温度为70华氏度（约21摄氏度），有风且阳光明媚。白色T恤上的六个弹孔是从6英尺（183厘米）的距离发射的，而绿色T恤上的两个弹孔是从6英寸（15厘米）的距离发射的
地毯上的罗丹明钠试测
根据NIJ程序，任何含有铅的物质应迅速变粉并随后变为蓝色[20]。将三种制备好的溶液涂抹在地毯样本表面后，未观察到颜色变化。但由于地毯呈灰色，难以判断是否发生了颜色变化。因此，决定测试地毯的背面。地毯背面在弹孔周围有些磨损，这样更容易观察颜色变化
结论
本文通过确定铅的提取方法、着色剂和贴纸对提取过程的影响，并比较ASV和ICP-OES的灵敏度，扩展了对纤维材料（T恤和地毯）中GSR的分析范围。结果表明，与真空提取和胶带提取相比，擦拭方法是提取枪击残留物最有效的方法。这可能是因为擦拭可以精确控制施加在表面的压力位置和大小。
作者贡献声明
Cayla M. See：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、可视化、资源收集、方法论设计、调查实施、数据分析、概念构思。
Riley M. Jensen：资源收集、方法论设计、调查实施。
Howard D. Dewald：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、可视化、结果验证、监督工作、资源协调、项目管理、资金筹集、概念构思。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
我们感谢俄亥俄州New Plymouth的On Guard Defense的Judi Phelps在射击场提供便利，以及Jeffery McAdoo博士提供的T恤样本和协助样本采集工作。
