自制爆炸物化学图谱的解密：基于344例中国案件样本的关联规则挖掘法证研究

针对自制爆炸物(HMEs)成分复杂、溯源困难的法证难题，中国研究人员通过关联规则挖掘(ARM)技术，系统分析了2015-2022年间129起案件的344份预爆样本。研究揭示了爆炸物制造者的常用"配方"模式，识别出军用炸药与烟火剂的独特组合特征，为建立案件关联提供了新型化学特征标记。该研究开创了数据挖掘技术在爆炸物法证领域的应用范式。

　　

在全球反恐形势日益严峻的背景下，自制爆炸物(HMEs)和简易爆炸装置(IEDs)已成为公共安全的重大威胁。过去十年间，这类装置已造成超过13.7万平民伤亡，其中62%的袭击发生在人口密集区。中国同样面临严峻挑战——2024年官方数据显示，全国发生229起危化品爆炸事故，警方侦破2.2万起涉爆案件。然而，HMEs的化学成分多样性和制造工艺复杂性，使得传统法证分析方法难以有效追溯其来源。

为破解这一难题，中国国家司法鉴定研究院的研究团队开展了一项开创性研究。通过对2015-2022年间129起真实案件的344份预爆样本进行系统分析，首次将关联规则挖掘(ARM)技术应用于爆炸物法证领域。这项发表在《Science》的研究，揭示了中国境内HMEs的化学组成规律和制造特征。

研究团队采用多维度技术路线：首先通过气相色谱-质谱联用(GC-MS)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)建立化学成分数据库；结合离子色谱(IC)定量分析离子物种；利用直接实时分析质谱(DART-MS)进行痕量检测；最终通过ARM算法挖掘成分间的潜在关联规则。样本队列涵盖100起爆炸物案件、13起原料案件和16起混合案件，代表了中国HMEs的主要类型。

【样本选择】
研究样本来自全国多地区的刑事送检案件，包含烟火剂(48%案件)、军用炸药(18.6%)等类型。通过标准化预处理，将样本按功能分为主装药、起爆剂和前体物质三大类。

【分布规律】
时序分析显示HMEs案件呈波动上升趋势，97.7%涉及刑事犯罪。空间分布呈现东部沿海与西南边境双热点特征，与区域经济发展水平和历史冲突遗留相关。

【化学特征解码】
ARM分析发现三组关键关联规则：1) 氯酸盐与蔗糖的强关联(支持度0.32)，反映简易爆炸装置常见配方；2) 黑索金(RDX)与TNT的共现模式，指示军用炸药改造特征；3) 高氯酸盐与铝粉的组合，对应烟火剂改良配方。这些规则为案件串并提供了新型化学标记。

【制造工艺推断】
通过热分析技术结合成分关联网络，成功重建了三种典型制造工艺：1) 过氧化氢(H₂O₂)氧化法制备的液体炸药；2) 双基推进剂机械粉碎工艺；3) 农用硝酸铵改性技术。这些发现为溯源分析提供了工艺特征库。

研究结论表明，中国HMEs呈现"军民混合"的独特格局，既包含国际通用的烟火剂配方，又具有军用炸药流失改造的特色模式。通过ARM技术建立的成分关联规则，不仅能够补全部分残缺样本的化学信息，还能有效区分不同制造者的技术特征。该研究构建了中国首个HMEs化学特征数据库，其方法论为国际反恐法证提供了新范式。

讨论部分特别指出，传统专家经验法可能遗漏成分间的非线性关系，而数据驱动方法能发现如硝酸酯类与稳定剂的隐性关联。研究也揭示了技术局限性——部分低含量组分(如<5%的燃料油)仍需依赖气相色谱-质谱联用(GC-MS)的精确检测。未来研究将整合同位素特征分析，进一步提升溯源精度。这项研究标志着爆炸物法证分析从经验驱动向数据驱动的范式转变，为全球公共安全治理提供了中国方案。