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在法医爆炸物调查中，为实现高氯酸钾（KClO?）盐的来源追溯，研究人员利用同位素比质谱（IRMS）和电感耦合等离子体质谱（ICP - MS）分析 41 批次样品，开发基于曼哈顿距离和核密度估计的似然比（LR）系统，其判别力达 94%，为爆炸物溯源提供新方法。
爆炸物的溯源分析在打击非法制造、运输和使用爆炸物的刑事侦查中至关重要。然而，爆炸物本身的高纯度特性使得直接通过主要化学成分进行来源区分面临挑战，尤其是像高氯酸钾（KClO?）这样的强氧化剂，其作为爆炸物前体常以高纯度实验室级材料流通，不同来源批次间的差异微乎其微。传统的分析方法难以捕捉到这些细微的特征差异，导致在法医调查中难以有效建立爆炸物材料与嫌疑人、制造地点之间的关联。因此，寻找一种能够精准识别高氯酸钾盐来源的技术方法，成为法医爆炸物调查领域亟待解决的关键问题。
为了攻克这一难题，荷兰多家研究机构（包括荷兰应用科学研究组织（TNO）、荷兰法医研究所（NFI）等）的研究人员开展了高氯酸钾盐的同位素和元素谱图溯源研究。他们的研究成果发表在《Forensic Chemistry》上，为法医爆炸物调查提供了新的思路和技术支撑。
研究人员主要采用了同位素比质谱（IRMS）和电感耦合等离子体质谱（ICP - MS）两种关键技术。首先，通过 IRMS 测量样品中的氧同位素组成（δ1?O），以分析不同来源样品的同位素差异；同时，利用 ICP - MS 检测样品中的痕量元素杂质，如铷（Rb）、钠（Na）、镁（Mg）、铬（Cr）、铁（Fe）等，这些元素可能来源于原材料或在合成、储存过程中引入。研究选取了 41 个不同的实验室级高氯酸钾批次作为参考样品，这些样品来自 12 家不同的实验室化学品供应商和 1 家烟花供应商，此外还分析了 4 个来自 NFI 案件的实际样品。
3.1 δ1?O 值和痕量元素浓度总结
研究测量的 δ1?O 值范围为?23.30 至?5.63 ‰，显示出较大的源间变异。在检测到的 20 种元素杂质中，铷是唯一在所有参考样品中均被检测到的元素，其浓度范围为 4.55 - 58.05 ppm，这与铷作为钾矿物加工副产物的特性相符。其他元素如铁、铬、钠等也在多数样品中被检测到，但浓度差异较大。
3.2 判别力分析（δ1?O + 铷）
仅使用 δ1?O 和铷浓度进行判别力分析（DP）时，94% 的不同源样品对可通过至少一个特征的差异（大于 2 倍最大源内标准差）区分，显示出这两个特征的重要性。但仍有 6% 的不同源样品对无法区分，说明需要更多特征提升证据力。
3.3 附加特征选择
通过设定检测频率≥65% 和源间变异至少为源内变异 2.5 倍的标准，最终选定 δ1?O、钠、镁、铬、铁、铷共 6 个特征。这些特征在保证检测稳定性的同时，具有显著的源间差异。
3.4 六特征 LR 系统的性能
开发的似然比（LR）系统采用曼哈顿距离评估样品对的相似性，并通过五折交叉验证进行性能评估。结果显示，系统的对数似然比成本（C???）为 0.184，表明性能良好，最大 LR 值可达 74，提供中等强度的证据支持。去除 δ1?O 特征后，系统性能下降，证实了同位素分析的重要性。此外，研究还指出，尽管不参与 LR 计算，偶尔检测到的元素如铝（Al）等可作为辅助证据，增强分析的可靠性。
3.5 适用性
将 LR 系统应用于 4 个 NFI 案件样品时，发现其特征值与参考数据一致，表明系统适用于实际案件。但研究强调，当样品特征值显著偏离参考范围时，需谨慎使用 LR 系统，此时可通过参考数据说明杂质水平的异常，辅助推断样品的来源和历史。
3.6 离子杂质
离子色谱 - 质谱（IC - MS）分析发现，部分参考样品中存在氯酸盐（ClO??）杂质，其浓度在不同子样中保持一致，提示氯酸盐浓度可作为来源比较的额外检查指标，与 ICP - MS 检测的微量元素共同辅助溯源。
3.7 局限性
研究存在样本量有限、样品来源不平衡等局限性，导致 LR 系统的证据强度受限。此外，不同实验室 ICP - MS 系统的检测限（LOD）和定量限（LOQ）差异可能影响结果的一致性，建议各实验室建立专属参考数据。未来研究需进一步探索高氯酸钾与闪光粉等最终产物的溯源关联。
3.8 氯同位素分析的样品制备
尽管面临挑战，研究成功通过高温热分解法将 KClO?转化为 KCl，为氯同位素（δ3?Cl）分析奠定了基础。后续需优化方法以扩大样品处理量，确保 δ3?Cl 测量的重复性和可靠性，这将进一步提升溯源分析的判别力。
这项研究首次系统地将同位素和元素谱图分析应用于高氯酸钾盐的法医溯源，证明了即使是高纯度的实验室级材料，也可通过痕量特征实现有效区分。开发的 LR 系统为法医专家提供了一种定量评估样品相似性和证据强度的工具，显著提升了爆炸物调查的科学性和准确性。尽管存在一定局限性，该研究为建立更完善的爆炸物溯源数据库和方法体系奠定了基础，有望在未来的法医实践中发挥重要作用。同时，针对氯同位素分析的后续研究将进一步拓展该技术的应用前景，为打击爆炸物犯罪提供更全面的技术支持。
