《Science & Justice》：The flash powder bomb factory: Part II. Danger assessment of full scale IED explosions reconstructed from forensic casework scenarios
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自2020年前后，西北欧洲的有组织犯罪网络发现了利用从专业烟花中提取的闪光粉（flash powder）装药所制备的简易爆炸装置（improvised explosive device, IED）的显著爆炸威力。由于闪光粉具有自限性（self-confinem
自2020年前后，西北欧洲的有组织犯罪网络发现了利用从专业烟花中提取的闪光粉（flash powder）装药所制备的简易爆炸装置（improvised explosive device, IED）的显著爆炸威力。由于闪光粉具有自限性（self-confinement），这种爆炸装药无需坚固的壳体。自限性，或惯性约束（inertial confinement），是指闪光粉的质量在燃烧反应过程中产生足够的惯性，从而在内部形成压力积聚。简单的包装如可重复密封塑料袋或缠有几层增强胶带的纸箱即足够，且在案件工作中经常遇到。由于闪光粉可通过火焰点燃，可使用简单且易于获取的起爆装置如烟花引信或点火药头（squib）来起爆这些IED。在荷兰案件工作中遇到的典型装药量为数百克至超过一千克的净爆炸质量（net explosive mass）。
虽然最初这些闪光粉IED几乎 exclusively 用于攻击西北欧国家的自动取款机（ATM），但如今它们出现在各类刑事和家庭纠纷中（例如对私人住宅、珠宝店、餐饮和文化建筑的攻击）。有时会发现未爆炸的IED，它们可能被故意留下作为警告信号，或因故障或干扰而未起爆，也可能在搜查嫌疑人家中和车辆时发现。仅在荷兰，每年就有数百起闪光粉IED攻击，因此此类发现并不罕见。当回收到完整的IED时，法庭通常希望知道如果装置发生爆炸会产生何种影响。
现有爆炸模型往往预测不准确，因为它们是为更大且不同类型的爆炸装药设计的。尽管来自专业烟花的闪光粉是一种烟火药剂（pyrotechnic composition），其组成包括高氯酸钾和铝（有时还包括硫、镁和/或硝酸钾），但其爆炸性能通常介于发射药（propellant）和高爆炸药（high explosive）之间。含闪光粉的烟花可产生冲击波，因此可作为散装炸药（mass explosive）起作用，但它们通常不引起爆轰效应（brisance，即将邻近材料分解至原子级的能力）。
通常，已发表的爆炸物案件报告旨在根据犯罪现场的爆炸后损坏和/或伤害来重建事件，或聚焦于管道炸弹的爆炸特性。未发现先前研究能够提供评估数百克级闪光粉IED附近人员所面临危险所需的见解。为获得此类见解，研究人员在该研究第一部分关于炸弹工厂中高氯酸盐迁移和持久性的研究中所制备的闪光粉IED，用于基于荷兰案件工作重建一系列全尺寸爆炸场景。鉴于从烟花中提取的含闪光粉装药的IED频繁且国际性地出现，预期这些结果对广泛的国际法医学界有用，为法庭上的“假设性”问题提供科学参考框架。此外，本文提出的实验结果可支持未来闪光粉爆炸模型的设计和优化。无论如何，本文提出的保守危险距离估计绝不应用于安全目的。作为预防措施，建议采用更大的安全距离。
自2020年前后，西北欧有组织犯罪网络发现利用专业烟花中提取的闪光粉（flash powder，由铝粉与强氧化剂组成的烟火混合物）制备的简易爆炸装置（improvised explosive device, IED，利用非传统材料非法组装的爆炸装置）具有显著爆炸威力。闪光粉具有自限性（self-confinement，依靠自身质量惯性在燃烧阶段维持内部压力积聚而无需坚固外壳的特性），即无需金属壳体，仅需可重复密封塑料袋或缠有数层增强胶带的纸箱即可构成有效装药。由于闪光粉可通过火焰点燃，使用烟花引信或点火药头（squib，一种简易的微型起爆元件）等简单装置即可引爆。此类IED装药量通常达数百至上千克，最初主要用于攻击自动取款机（ATM，automatic teller machine），随后广泛应用于针对私人住宅、珠宝店、餐饮及文化建筑的各类刑事与家庭纠纷中。仅在荷兰，每年便发生数百起此类攻击，现场或嫌疑车辆中频繁发现未爆IED。当完整IED被查获时，法庭亟需科学评估其一旦爆炸可能造成的影响。
然而，现有爆炸模型主要针对大型或不同类型装药设计。闪光粉作为介于发射药（propellant，主要产生推进力而非爆轰的药剂）与高爆炸药（high explosive，能发生高速爆轰并产生强冲击波的炸药）之间的烟火药剂（pyrotechnic composition，用于产生光、声、热等效应的化学配方），其爆燃转爆轰（deflagration-detonation transition, DDT，燃烧从爆燃加速转变为爆轰的物理过程）行为难以被传统模型准确预测，导致数百克级闪光粉IED邻近人员的危险评估缺乏可靠数据支持。
为填补这一空白，研究人员开展了基于荷兰真实案件场景的全尺寸爆炸重建研究，旨在建立闪光粉IED法医学危险评估的系统性实验参考框架，为法庭审理中的“假设性”问题提供科学依据，并为未来千克级闪光粉爆炸模型的设计与优化奠定实验基础。系列研究得出以下核心结论：500克级闪光粉裸装药对周围人员与物体的视觉破坏力与数百克级TNT或PETN军用炸药相当；在距人数十厘米范围内，闪光粉IED的冲击波具有潜在致命性；爆炸火球可在数米范围内造成烧伤并引发二次火灾；在自由场25米距离处，500克闪光粉爆炸产生的声压级平均达138.8 dB(AI)，且在至少100米范围内仍超过听力损失阈值；二次破片（secondary fragmentation，爆炸作用下原有结构破碎后形成的抛射物）最远可在数十米外造成潜在致命伤害。该研究为法医学界评估闪光粉IED风险提供了系统性实验参考。
在实验方法上，研究人员从警方没收的专业烟花（主要为Super COBRA 6闪光弹）中提取闪光粉（约30 wt%铝、70 wt%高氯酸钾），制备19个约500克装药单元并构建多种IED。研究设置9项参考实验与8项真实案件场景实验，涵盖运动包背负、信箱、住宅前门、踏板车及汽车后备箱等典型情境，并设置TNT、PETN及成品烟花对照组。所有实验在荷兰国防爆炸物处理服务中心（DEODS）监管下的军事场地完成。主要技术方法包括：利用Blast Gauge传感器测量冲击波超压；采用Bruel & Kjaer声级计测量声压级；通过高速摄像与无人机航拍评估火球及破片分布；对回收破片进行尺寸、质量与材质鉴定，并计算其动能以评估潜在致死性。样本队列来源于警方扣押的烟花产品。
3.1 冲击波（Shock waves）
研究人员通过正迎头Blast Gauge传感器测量发现，该型传感器因冲击波反射会高估最大超压1.5至3倍，遂以250克PETN球形装药自由场（free field，无边界反射的开阔空间）实验为基准进行校正。校正后，500克闪光粉球形装药在2.5米处的冲击波波形、上升时间与冲量均与250克PETN相似，呈现典型Friedlander特征；但在1.5米处，闪光粉因爆燃转爆轰（deflagration-detonation transition, DDT）出现压力渐升段，而PETN无此现象。由于DDT效应，1.5米以内闪光粉爆炸超压无法被现有设备记录。基于校正数据推算，闪光粉对TNT的等效当量（TNT equivalence，爆炸效应等效于TNT质量的换算参数）约为0.63。在1.5米及以远距离，校正后的最大超压不足以造成致命性肺损伤，但在数米距离内可导致耳膜破裂及原发性爆震伤（primary blast injury, PBI，冲击波通过流体传导导致的人体内部损伤）。车内爆炸时，因约束效应促进DDT，闪光粉在驾驶员头枕处产生的未修正超压约为221 kPa，PETN约212 kPa，可造成严重PBI。模型推导500至1500克闪光粉对站立人员的潜在致命距离约为48至70厘米，但该距离仅为指示性。
3.2 声压（Sound pressure）
研究人员利用声级计测量了不同距离下的爆炸声压。在自由场25米处，500克闪光粉爆炸的平均声压级为138.8 dB(AI)，在100米处仍达124.4 dB(AI)，超过引发急性声学创伤及听力损伤的阈值。实测声压衰减未满足开阔空间理论上的“6 dB规则”，前50米内下降10.8 dB(AI)，随后趋缓，可能与地面反射及气象条件有关。车内爆炸因部分能量被碎片吸收，声压相对较低。
3.3 火球（Fireball）
研究人员通过高速摄像图像分析火球直径与持续时间。自由场中500克闪光粉球形装药的火球最大直径约2.4至2.5米，持续时间约11至15毫秒。相较于自由场与踏板车场景，汽车内的火球尺寸显著减小（实验7A约3.0米），表明车内初始约束虽促进DDT，却抑制了火球膨胀。当IED旁放置5升Aspen汽油时，产生了约14米长的闪火（flash fire，一种快速蔓延的扩散火焰），且燃烧时间延长至一分钟以上，显著增加了火灾风险。然而，由于未测量热辐射，火球的实际热危害范围尚无法完全确定。
3.4 二次破片（Secondary fragmentation）
研究人员对实验后回收的破片进行编号、测量与称重。前门场景（实验3A与3B）主要产生木质破片，无潜在致命破片，分布在39.6米与21.8米范围内。踏板车与汽车场景因金属部件破碎，产生高动能破片。实验7A中，距离爆炸中心51.6米处的破片动能高达45,880 J；实验6中，距离71.9米处的破片仍具13,167 J。以400 J为潜在致命阈值，金属或玻璃破片最远可在数十米外造成致命钝器伤。破片分布受IED位置、车辆结构及外部环境强烈影响，仅具有数量级参考价值。
3.5 危险距离估计总结（Summary of danger distance estimates）
研究人员综合上述结果，对各场景给出了指示性且未验证的危险距离估计。500克闪光粉IED在距人数十厘米处冲击波可致命；火球半径数米；潜在致命破片最远达数十米；25米处声压级达138.8 dB(AI)。需要强调的是，这些估计不可用于安全目的，实际评估必须结合具体案件的几何结构与环境条件。
研究结论表明，闪光粉简易爆炸装置在全尺寸爆炸中的破坏效应与同等量级的传统军用炸药可比。500克闪光粉裸装药对周围人员与物体的破坏力与数百克TNT或PETN相当；51个成品烟花组成的约1千克闪光粉装药与提纯IED产生类似的车辆破片效应。闪光粉IED爆炸在距人数十厘米内冲击波可致命，但DDT行为限制了1.5米以内超压的直接测量。数米内火球可致烧伤并引发二次火灾，热辐射危害范围因缺乏温度测量而未能完全评估。自由场25米处声压级约138.8 dB(AI)，至少100米内仍超120 dB(AI)听力损失阈值。前门、踏板车及汽车场景中，二次破片可在数十米外造成潜在致命伤害。研究人员强调，所有危险距离估计均为保守的指示性数据，仅供法医学专家参考，绝不能用于安全防护；实际案件必须考虑建筑物与障碍物对破片飞散及声传播的影响。该研究为法庭应对“假设性”爆炸后果评估提供了首个系统性科学框架，并将为未来千克级闪光粉爆炸数值模型的发展提供关键实验基准。
