《Forensic Science International: Reports》：A Dual-Isotope Approach to Enhancing Isotopic Models for the Identification of Human Remains in North Carolina, USA
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锶（87Sr/86Sr）和氧（δ18O）同位素组成是法医人类学中估算地理起源的重要工具，但其有效性取决于区域精细化、高分辨率的模型。本研究通过整合北卡罗来纳州全州饮用水源中的87Sr/86Sr和δ18O值，开发了一个精细化的双同位素等值线图（isoscape）
锶（87Sr/86Sr）和氧（δ18O）同位素组成是法医人类学中估算地理起源的重要工具，但其有效性取决于区域精细化、高分辨率的模型。本研究通过整合北卡罗来纳州全州饮用水源中的87Sr/86Sr和δ18O值，开发了一个精细化的双同位素等值线图（isoscape）。87Sr/86Sr和δ18O值均与地理变量表现出强相关性。空间插值揭示了与北卡罗来纳州自然地理变量相一致的显著同位素变异。该模型还使用来自北卡罗来纳州法医人类学案例工作中两名已知来源个体进行了测试。结果表明，局部偏差（尤其是饮用水源与农村地区不同的大都市区域）限制了分配准确性。这些发现强调了扩展数据集和开发基于牙釉质的等值线图以提高预测精度的必要性。该双同位素模型是增强北卡罗来纳州法医鉴定工作的关键一步，并展示了综合地球化学方法在法医人类学案例工作中的实用性。
**论文解读：基于锶-氧双同位素模型提升美国北卡罗来纳州人类遗骸地理溯源精度**
**研究背景与问题**
锶（87Sr/86Sr）和氧（δ18O）同位素比值在法医人类学中广泛用于推断未知个体的地理起源和迁移历史。骨组织在生命过程中持续重塑，其同位素组成反映近期生活区域；而牙釉质形成后不再重塑，保留童年早期的同位素信号，可用于追溯出生地。锶主要通过饮水进入人体并替代骨骼和牙齿中的钙，其87Sr/86Sr比值取决于基岩的组成和年龄；氧同位素比值（δ18O）则主要受局部水源和降水-蒸发过程控制，随海拔升高和远离海岸而降低。结合这两种同位素，可分别对应地质和气候/水文模式，从而增强地理溯源能力。尽管北卡罗来纳州横跨大西洋海岸平原至阿巴拉契亚山脉，地质和海拔差异显著，但此前缺乏针对该州的高分辨率双同位素等值线图。现有区域等值线图分辨率不足，难以满足法医案例工作的精细需求。因此，本研究旨在开发一个专门针对北卡罗来纳州的双同位素（87Sr/86Sr和δ18O）等值线图，整合全州水源数据，以提升法医地理定位能力，并探讨同位素变异与自然地理区域的关系，同时利用已知来源个体检验模型预测准确性。
**研究内容与数据来源**
研究人员从Watts等（2019）和Crenshaw（2020）获取了227个北卡罗来纳州水样的87Sr/86Sr数据，从Waterisotopes数据库（2025年3月1日查询）获取了456个δ18O数据点（来自10个项目），涵盖地下水、河流、溪流和自来水等主要饮用水源。所有数据均附有地理坐标。研究人员采用Global Moran's I检验空间自相关，使用Empirical Bayesian Kriging（EBK）进行空间插值生成等值线图，并通过ANOVA和Tukey's HSD检验分析87Sr/86Sr在不同自然地理区域间的差异，用Pearson相关分析δ18O与海拔的关系。模型验证采用贝叶斯似然法，利用两名已知来源个体（MecklenburgID和GastonID）的牙釉质碳酸盐同位素值（转换至饮水δ18O值）计算概率密度，并绘制95%置信区间。
**主要结果**
**数据集的局限性**：87Sr/86Sr数据空间覆盖不均匀，δ18O数据来源多样，可能未完全反映长期消费的水源，但整体覆盖度和采样密度优于多数比较研究。
**锶和氧等值线图**：87Sr/86Sr值范围0.7038–0.7267（均值0.7089），分布符合自然地理趋势：皮埃蒙特地区最低，海岸平原中等，蓝岭山脉最高；δ18O值范围-0.71‰至-8.99‰（均值-4.87‰），总体随海拔升高而降低，但罗利和夏洛特都市区出现异常高值（-2.64‰至-1.64‰；-3.36‰至-0.710‰），源于市政水源的蒸发富集。
**空间统计与相关性**：Moran's I显示87Sr/86Sr（I=0.78）和δ18O（I=0.76）均呈现显著空间聚类（p<0.05）。ANOVA表明五个自然地理区域间87Sr/86Sr存在显著差异（F(4,218)=61.76, p<0.05），Tukey's HSD显示除内、外海岸平原外，其余区域两两间差异显著，提示可将海岸平原合并为一个区域。δ18O与海拔呈显著负相关（r=-0.63, p<0.05）。
**案例验证**：贝叶斯似然分析显示，两名已知个体的95%置信区间均未包含其真实来源地（夏洛特和加斯托尼亚）。排除夏洛特自来水样本后，MecklenburgID的置信区间正确包含其来源地，但GastonID仍被排除。这可能与加斯顿县87Sr/86Sr数据覆盖不足及当地花岗岩侵入体导致的地质差异有关。
**讨论与结论**
研究讨论指出，等值线图整体反映预期的地质和地形模式，但都市区（如罗利和夏洛特）的市政水源因蒸发富集导致δ18O值异常偏高，影响预测准确性。排除自来水样本可改善部分案例，但无法完全解决所有偏差。时间因素（如20世纪市政供水系统变化）可能导致牙釉质信号反映非市政水源。研究人员建议扩展数据集，特别是增加都市区和非都市区的水样，并考虑引入牙釉质同位素数据构建组织基等值线图，以直接反映个体童年期信号，减少饮水-组织转换误差。当前模型虽存在局限，但为北卡罗来纳州法医案例工作提供了区域化基础，双同位素概率模型可作为辅助工具，与其他鉴定方法结合使用，提升未知个体识别效率。
**研究结论**：本研究成功构建了北卡罗来纳州高分辨率双同位素等值线图，验证了其与自然地理变量的相关性，但案例测试揭示都市区水同位素异常对预测精度的限制。未来需通过增加已知来源样本和多源水样、整合牙釉质数据来优化模型，从而增强法医地理溯源能力。该研究为法医人类学中同位素方法的应用提供了重要参考，并展示了双同位素模型在刑事调查中的潜在价值。
