作者：孙千 本文转载自公众号：老千和他的朋友们。原文地址：https://mp.weixin.qq.com/s/4wEVa7jyneCQktdl3GlNeQ
在法医分析中，主要处理三种数据：
- 形态学数据 —— 例如疑似GSR颗粒残留物的形状、汽车油漆横截面中层的数量和厚度
- 定性数据 —— 例如样本中存在的元素
- 定量数据 —— 例如玻璃碎片中元素的浓度
一般而言，不具备化学专业知识的司法行政部门对分析对象的组成等细节并不感兴趣，除非是在诸如驾驶员血样中酒精浓度或药片、体液中非法物质含量等情况。
因此，分析结果应以非专业人员能够理解的形式呈现，但同时所采用的数据评估方法应体现法医专家在案件中的作用。
🤔假设检验：两个可能的真相
法医专家的工作就像侦探小说，总是要在两个假设之间做选择：
-
H₁（控方观点）：嫌疑人有罪
-
H₂（辩方观点）：嫌疑人无罪
然后用科学数据（证据，E）来判断哪个更可能是真的。结果总是以数值方式估算条件概率Pr(E|H₁)和Pr(E|H₂)。
🔬法医要解决的两大问题
1️⃣ 识别问题：这是什么？
枪击残留物（GSR）案例：
- 回收的颗粒是开枪留下的吗（H₁），还是来自射击以外的其他活动（H₂）？
- 为了回答这个问题，需要使用形态学和定性元素组成信息
玻璃碎片案例：
- 在碎片中发现的微量痕迹是否为玻璃物体（H₁）还是不是（H₂）？
- 如果是，那么它是否来自酒瓶（H₁）还是车窗浮法玻璃碎片（H₂）？
- 为了回答这个问题，使用定性和定量元素组成
2️⃣比较问题：是同一来源吗？
这项任务涉及以下问题：
两个样本——回收样本（例如从嫌疑人身上回收的痕迹）和对照样本（例如在犯罪现场收集的样本）——是否可能来自同一物体（H₁），还是来自两个不同的物体（H₂）？
具体应用例子：
- 在嫌疑人衣服上发现的玻璃碎片是否可能来自破碎的汽车挡风玻璃？
- 在GSR案件中，在嫌疑人手上检测到的GSR颗粒是否来自在犯罪现场发现的弹壳？
🎲稀有性：关键的破案线索
想象一下，如果一个人手上发现了很普通的物质（比如铁），这说明不了什么。但如果发现了很稀有的元素组合，那就不同了！
- 稀有性 —— 在代表所分析案例工作的群体中测量的物理化学特性的稀有性，称为相关群体（例如在肇事逃逸事故案例中的汽车车窗群体）
- 变异性 —— 物体间的变异性
举个例子：两块玻璃的成分很相似，但如果这种成分组合在市面上很罕见，那它们来自同一来源的可能性就很大。
📊似然比：科学的“天平“
似然法则（Edwards 1990）告诉我们：
- 如果H₁意味着随机变量X取值x的概率是Pr(X = x|H₁)，而假设H₂意味着概率是Pr(X = x|H₂)
- 那么观察E = x是支持H₁胜过H₂的证据，当且仅当Pr(X = x|H₁) > Pr(X = x|H₂)
- 而似然比LR = Pr(X = x|H₁)/Pr(X = x|H₂)，衡量该证据的强度
似然比（LR）就像一个天平：
- LR > 1：支持嫌疑人有罪
- LR < 1：支持嫌疑人无罪
- LR = 1：没有倾向性
-
LR值越大，E对H₁的支持越强；值越低，对H₂的支持越强。例如，LR = 100意味着观察到的证据支持“来自同一来源“的可能性是“来自不同来源“的100倍。
🔬GSR数据库的重要性
就像DNA数据库一样，法医也需要大量的样本数据库来判断某种元素组合的稀有程度。没有数据库，专家只能依靠经验判断。
牛津仪器EDS的GSR数据库系统以Aztec GSR为核心，基于Aztec Feature平台构建，严格按照ASTM E1588国际标准进行分析。该系统提供标准化颗粒分类、质量控制验证、完整证据链文档记录，建立GSR参考数据库，支持不同弹药类型特征数据存储和历史数据查询比对，为法医实验室提供完整的GSR分析解决方案。
布鲁克EDS的GSR数据库系统以ESPRIT v2软件平台为核心，严格符合ASTM E1588标准。系统支持自动化SEM-EDS分析，建立弹药和GSR来源识别的元素分析数据库，适用于不同规格弹药的GSR分析，提供光谱数据的准量化分析。该系统具备颗粒表征分析、证据文档记录和质量控制验证功能，为法医实验室提供完整的GSR分析解决方案。
🔍真实案例揭秘
这里将介绍SEM-EDX在实际案例中的应用。
🏦案例一：银行抢劫案（GSR）
案情回顾：发生了一起银行抢劫案。抢劫犯用枪威胁银行出纳员。这名受到惊吓的女性试图按下安全警报器时，袭击者开枪射击了她然后逃跑。三小时后，3小时后警方抓获嫌疑人
🏦证据收集
在给嫌疑人戴上手铐之前，警察从其双手收集了微量痕迹：
- 证据1 —— 左手痕迹
- 证据2 —— 右手痕迹
使用SEM样品台，在每只手上按压约100次，主要集中在拇指和食指之间的区域。
同时扣押了嫌疑人在枪击事件中可能穿着的：
- 证据3 —— 衬衫
- 证据4 —— 夹克
所有证据立即送往法医实验室。
嫌疑人供述：警察准备了审讯报告，其中嫌疑人否认在被捕前48小时内开过枪。
检验要求：要求法医专家检验证据以回答以下问题：
- 从嫌疑人双手收集的微量痕迹中是否存在GSR颗粒？
- 嫌疑人的衬衫或夹克上是否存在GSR颗粒？
- 提交的证据是否表明嫌疑人曾开过枪？
🏦检验程序
样品制备：
- 通过在证据外表面按压SEM样品台约100次，从嫌疑人的衬衫上收集了潜在的GSR微量痕迹
- 样品台主要放置在翻边、袖子和口袋区域
- 使用新的SEM样品台对夹克重复相同操作
样品处理：
- 所有样品台进行碳涂层处理
- 然后安装在扫描电镜的样品室中
检验方法：
- 使用自动化系统模式搜索这些颗粒
- 专家手动确认了自动化程序识别为GSR颗粒的所有颗粒的化学成分和形态学特征
检验结果: 基于化学成分的GSR颗粒数量和类型的检验结果列于表1，选定的三组分和二组分GSR残留物的形态学实例如图1所示。
图1在嫌疑人夹克上发现的三组分PbSbBa颗粒
表1 案件检验中识别的颗粒类型和数量
主要发现：
- 特征性颗粒： 在从嫌疑人夹克收集的微量痕迹中发现了五个含有铅、锑和钡的特征性颗粒。这些颗粒是已发射枪支的爆发底火残留物。
- 一致性颗粒： 在从嫌疑人双手和衣物收集的SEM样品台上发现了多个含有锑/钡、铅/钡或铅/锑的颗粒。这些颗粒主要存在于底火残留物中，但也可能来自其他来源。
- 形态学特征： 所有被归类为特征性或与GSR一致的颗粒都呈球形或显示出曾经熔化的特征。
- 颗粒大小： 回收颗粒的大小约在0.5μm到5μm之间。
- 相关颗粒： 除了被归类为特征性或与GSR一致的颗粒外，还从每个分析的证据中发现了大量通常与GSR相关的颗粒。
🏦专家结论：这么多GSR颗粒的存在，强烈支持嫌疑人接触过枪支的假设！GSR颗粒的可能来源。
🚗案例二：肇事逃逸案（玻璃对比和分类问题）
案例背景：12月的一个晚上，在路边发现了一具尸体。警方调查人员怀疑这是一起肇事逃逸事故。受害者的尸体被运送到医学部门，在尸检过程中，死者的衣物被分别装入不同的袋子中。
🚗证据收集
受害者衣物：
- 证据1 —— 牛仔裤
- 证据2 —— T恤
- 证据3 —— 内裤
- 证据4 —— 袜子
- 证据5 —— 鞋子
对照样本：几天后，警方调查人员找到了涉嫌肇事的汽车，从其破碎的挡风玻璃中收集了对照玻璃样本：
- 证据6 —— 汽车挡风玻璃碎片
检验要求
所有证据都被送至法医实验室，以回答以下问题：
- 受害者的衣物和鞋子上是否存在玻璃碎片？
- 如果有，这些碎片是否可能来自收集对照玻璃样本的同一物体？
微量物证收集：
- 对受害者的每件衣物（证据1-5）表面进行了刷拭
- 为每件证据收集的残留物分别放入塑料培养皿中
- 在体视显微镜（40倍放大）下检查收集的微量物证
初步结果：显微镜检查显示，分别在以下证据的残留物中发现了玻璃碎片：
- 牛仔裤（证据1）：2个碎片
- 袜子（证据4）：3个碎片
- 鞋子（证据5）：3个碎片
- 线性尺寸均在0.1-0.5毫米范围内
样品制备：
- 所有潜在的玻璃碎片都直接放置在SEM样品台上
- 来自涉嫌肇事汽车破碎挡风玻璃的3个线性尺寸约0.1毫米的玻璃碎片（证据6）被放在第二个SEM样品台上
- 制备好的样品台进行镀碳处理
SEM-EDX分析证实所有选定的碎片都是玻璃。
元素组成：
- 回收玻璃碎片的平均元素组成（以重量百分比表示）见表2
- 对照样本（证据6）的平均元素组成为：
- O，47.55±0.72；Na，10.30±0.31；Mg，0.16±0.02；Al，0.20±0.03；Si，33.92±0.64；Ca，7.83±0.35
证据分析：
- 受害者衣物上发现8个玻璃碎片
- 其中5个与肇事车辆挡风玻璃成分匹配
- 另外3个来自其他玻璃制品
🏦科学结论：部分玻璃碎片确实来自肇事车辆，为案件提供了关键证据！
💡案例三：车祸中的“罗生门“——事故期间汽车灯泡是否点亮？
案例背景：11月的一个黑暗夜晚，两辆车在十字路口相撞。撞向B车的A车司机解释说，他没有看到第二辆车，因为B车没有开灯。B车司机否认了这一点。
检验目的:为了确定谁的证词是真实的，警方调查人员收集了B车的破碎卤素灯（证据1）并送到法医实验室。检查的目的是回答问题：B车的灯泡在事故期间是否点亮？
判断依据：
- 氧化物涂层： 专家寻找固定在灯丝上的白色或黄色涂层。该涂层与热灯丝与空气中存在的氧气反应形成的特定氧化物有关。
- 熔融玻璃： 当点亮的灯泡破碎时，破碎灯泡的玻璃碎片会熔化到仍然温热的灯丝中。
假设框架：
- H₁ —— 灯泡在碰撞期间点亮
- H₂ —— 灯泡在碰撞期间未点亮
🏦 检验程序
使用体视显微镜检查了破碎灯泡的灯丝
- 在灯丝表面没有发现涂层
- 但观察到固定在灯丝表面的熔融物质区域
样品制备：
- 灯丝从灯泡中分离出来，直接放置在SEM样品台上
- 使用镀膜仪对其表面进行碳涂层
灯丝材料确认：灯丝透明表面的元素分析确定该特定灯丝由钨制成。
熔融物质分析：由于专家没有关于钨与空气中氧气反应产生的涂层类型和数量的参考材料，检查只专注于分析固定在灯丝上的熔融物质。
汽车灯泡灯丝（证据1）在SEM-EDX下观察，并有熔融玻璃痕迹（箭头指示）
元素组成：该物质的元素分析证实这些是熔融的玻璃碎片，平均元素组成（以重量百分比表示）如下：
- O：49.86±0.67
- Na：6.63±0.42
- Mg：1.85±0.14
- Al：1.55±0.67
- Si：34.84±0.86
- K：0.79±0.07
- Ca：3.21±0.15
- Ba：1.19±0.25
组成特征：这种元素组成——特别是相对大量的钾和钡——是具有特殊光学性质的玻璃的特征。
🏦专家结论：在灯丝上发现了熔融玻璃，证明灯泡在事故时是点亮的！
🎯法医学的局限性
⚠️ GSR检测的复杂性
阳性结果不等于一定开枪！
可能的原因：
- 真的开过枪
- 接近刚开火的枪支
- 接触过有GSR的人或物品
阴性结果也不等于没开枪！
可能的原因：
- 检测时间过晚
- 嫌疑人清洗过手部
- 使用了特殊弹药
🎯其他案例
🌟现代法医学虽然不像电视剧里那么神奇，但科学的力量确实能帮助我们接近真相。每一个微小的颗粒、每一块玻璃碎片，都可能成为破案的关键线索。
