引用本文
陈建宏, 余静, 刘明辉. 使用危险化学品实施放火案件的物证检验1例[J].刑事技术, 2021,46(2):215-217
CHEN Jianhong, YU Jing, LIU Minghui. Tactful Utilization of Chemical Analysis to Detect Evidential Substances from an Arson Case of Using Hazardous Chemicals[J]. Forensic Science and Technology,2021,46(2): 215-217  
Doi: 10.16467/j.1008-3650.2021.0053
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使用危险化学品实施放火案件的物证检验1例
陈建宏, 余静, 刘明辉
北京市公安司法鉴定中心,北京100054

第一作者简介：陈建宏,男,陕西宝鸡人,博士研究生,工程师,研究方向为微量物证现场勘查及检验。E-mail: huajian-1985@163.com

摘要

随着科技的发展,分析仪器在刑事技术领域的应用越来越广泛,有时往往会忽视对传统化学分析方法的应用。作为检验无机粉末的常用仪器,扫描电镜/能谱仪（SEM/EDS）和X射线衍射仪（XRD）受检出限的影响,无法准确分析样品中的低含量组分。本文在一起危险化学品放火案件检验中,为确定样品中含S元素的物质种类,利用化学分析法对其进行沉淀富集,再使用SEM/EDS和XRD检验,确认其中含有KMnO4和KHSO4,推测嫌疑人使用KMnO4和浓H2SO4等危险化学品实施放火,这在日常工作中比较罕见。通过总结相关工作经验,可为类似案事件的预防、物证提取和检验提供新的思路。

关键词: 化学分析; 仪器分析; 无机; 富集; 危险化学品
中图分类号:DF794.3 文献标志码:B 文章编号:1008-3650(2021)02-0215-03
Tactful Utilization of Chemical Analysis to Detect Evidential Substances from an Arson Case of Using Hazardous Chemicals
CHEN Jianhong, YU Jing, LIU Minghui
Forensic Science Service of Beijing Public Security Bureau, Beijing 100054, China
Abstract

Advanced analytical instruments and methods have been being widely used into criminal investigation, even sometimes causing the traditional chemical analysis to be ignored. Yet, both the scanning electron microscope/energy dispersive spectrometer (SEM/EDS) and X-ray diffractometer (XRD), those commonly-used instruments for testing inorganic powder, are difficult to accurately analyze the quantity-low substance when their detection limit is not allowable. In order to determine the substance containing element sulfur (S) for an arson case of using hazardous chemicals, the traditional inorganic chemical analysis was tactfully utilized to have the low-content component enriched so that SEM/EDS and XRD were thereby able to carry out their determination. The result showed that the substance has putatively contained potassium permanganate (KMnO4) and potassium bisulfate (KHSO4), suggesting that the suspect likely set the fire through exploiting hazardous chemical substance including potassium permanganate (KMnO4) and concentrated sulfuric acid (H2SO4), a rare way to commit arson. The jobs done here may provide reference for evidential substance extraction and detection of similar cases.

Key words: chemical analysis; instrumental analysis; inorganic; enrichment; hazardous chemicals

微量物证检验工作中, 使用先进的仪器设备对样品进行物理或化学分析, 可快速、准确地获取其外观形态、物理特性和化学组成信息, 为侦查办案提供线索和证据[1]。对于工作中常见的无机粉末, 目前主要采用扫描电镜/能谱仪（SEM/EDS）和X射线衍射仪（XRD）相结合的方法进行检验[2, 3, 4]。随着科技的发展, 仪器设备的分辨率和灵敏度不断提高, 一方面促进了微量物证检验技术的发展, 但另一方面也提高了刑事技术人员对仪器设备的依赖性, 检验中往往会忽视对传统化学分析方法的应用[5, 6]。化学分析方法的灵敏度一般比仪器分析法低, 但化学分析法利用分子中某些基团的特异性反应, 可实现对样品的定性定量分析, 具有操作简单、耗时短、无需特殊设备等优点。因此研究过程中既要重视先进的仪器分析方法, 又要坚持传统的化学分析方法, 两者结合往往会达到事半功倍的效果。

本文使用SEM/EDS和XRD对一起涉嫌放火案件中的深色不明固体进行常规检验, 确认其中含有KMnO4和S元素; 并利用化学分析法对样品中含S元素的物质进行沉淀富集, 再用SEM/EDS和XRD检验, 准确认定了深色不明固体的成分。

1 案例资料
1.1 简要案情

2017年6月, 北京某小区住户门前起火, 火焰呈紫色, 用水扑灭后地面发现紫红色液体及深色不明固体。

1.2 检验情况

1.2.1 实验用品

玻璃试管, 酒精灯, 去离子水, pH试纸, 5%BaCl2, 5%HNO3。

1.2.2 仪器设备

FEI 公司Quanta400型环境扫描电子显微镜/英国牛津仪器公司 IE350型X射线能谱仪; 日本理学株式会社D/max2500/PC型X射线衍射仪。

1.2.3 仪器参数

SEM/EDS条件：高真空模式; 加速电压20 kV; 工作距离10 mm; 电子束流4; 谱图采集时间100 s。

XRD条件：Cu靶Kα 射线, 管电压40 kV, 管电流200 mA; 扫描范围5 ° ~90 ° ; 扫描速度10 ° /min。

1.2.4 检验结果

根据火焰颜色及案发现场的紫红色液体, 初步判断样品中含有KMnO4。用SEM/EDS对样品进行检验, 其中检出K、Mn、O、S元素（如图1）; 用XRD对样品进行检验, 结合SEM/EDS检验结果, 确认其中含有KMnO4。通过谱库检索发现, XRD图谱中除含有KMnO4的特征峰外, 部分衍射峰与单质S和KHSO4的衍射峰相符（如图2, KHSO4与K2SO4的X射线衍射图谱存在明显差异, 可确认样品中无K2SO4）, 说明其中可能含有单质S、KHSO4或二者均有。

图1 深色不明固体的X射线能谱图Fig.1 The X-ray energy spectrum of the unknown dark solid

图2 深色不明固体的X射线衍射图谱Fig.2 The X-ray diffraction spectrum of the unknown dark solid

为确定含S元素的物质种类, 采用化学分析方法对样品进行进一步检验。取适量样品置于玻璃试管中, 用酒精灯加热, 试管壁上未见黄色析出物, 说明其中无单质S。再取适量样品溶于去离子水中, 用pH试纸进行测试, 溶液呈中性。加入适量的BaCl2溶液, 生成白色沉淀; 再加入稀HNO3, 白色沉淀不溶解。将得到的白色沉淀挥干后用SEM/EDS进行检验, 其中检出Ag、Cl、Ba、S、O元素（如图3）; 用XRD对白色沉淀进行检验, 结合SEM/EDS检验结果, 确认白色沉淀中含有AgCl和BaSO4（如图4）。

图3 白色沉淀的X射线能谱图Fig.3 The X-ray energy spectrum of the white precipitate

图4 白色沉淀的X射线衍射图谱Fig.4 The X-ray diffraction spectrum of the white precipitate

本文通过常规检验, 确认样品中含有KMnO4, 但是无法确定含S元素的物质种类。利用单质S的蒸发结晶特性, 确认样品中无单质S。KHSO4在水溶液中会电离出H+和SO42-; 但是由于KHSO4的含量较少, 电离出的H+浓度较低, 所以水溶液呈中性。可利用SO42-与Ba2+的特征反应对其进行沉淀富集, 再用SEM/EDS和XRD检验, 确认白色沉淀中含有BaSO4, 说明样品中含S元素的物质为KHSO4。同时在富集的白色沉淀中也检出AgCl, 说明样品中含有少量的Ag+, 富集后可通过SEM/EDS和XRD检出。综上所述, 本文将化学分析法、扫描电子显微镜/能谱法和X射线衍射法巧妙结合, 对涉案的深色不明固体进行检验, 确认样品中含有KMnO4和KHSO4。

2 案例分析

KMnO4是一种强氧化剂, 与还原剂、过氧化物、强酸、醇类等物质接触, 极易发生化学反应。据此对案件的反应机制进行如下分析：KMnO4与浓H2SO4反应生成Mn2O7和KHSO4; Mn2O7不稳定, 分解成MnO2和O2; O2与乙醇等易燃物质会发生剧烈的氧化还原反应, 进而发生燃烧[7, 8, 9]。本案可能涉及KMnO4和浓H2SO4等危险化学品, 利用其特殊的化学性质实施放火, 说明嫌疑人具有一定的专业知识。据此锁定一名化学实验室工作人员, 成功侦破此案。

3 启示

危险化学品是指具有毒害、腐蚀、爆炸、燃烧、助燃等性质, 对人体、设施、环境具有危害的剧毒化学品和其他化学品。由其引发的火灾爆炸事故时有发生, 如2015年8月12日, 天津市瑞海国际物流有限公司发生的特别重大火灾爆炸事故; 2018年7月12日, 四川省宜宾市宜宾恒达科技有限公司发生的重大爆炸着火事故。如果管理不善, 很可能会被不法分子加以利用, 严重威胁人民的生命财产安全。本案是一起典型的利用KMnO4等危险化学品特殊的化学性质实施放火的案例, 这在日常工作中比较罕见, 必须引起足够的重视。

总结相关工作经验, 可为类似案事件的预防、物证提取和检验提供新的思路。1）在危险化学品的生产、运输、储存、使用过程中, 严格执行相关安全管理制度, 从源头上加强对危险化学品的管控力度。加强对危险化学品从业人员的安全教育和培训, 提高其安全防范意识和技能。随着互联网技术的普及, 各种涉及危险化学品专业知识的视听资料非常容易获取, 因此需要相关部门对此类视听资料进行严格管控。2）加强对现场勘查人员的专业培训, 提升此类案事件的勘查质量。本案中嫌疑人很可能使用了浓H2SO4, 如果能够及时提取案发现场的紫红色液体进行检验, 便可准确推断其作案方式, 同时为后期的案件诉讼提供可靠的证据支持。3）认真梳理其他可引起燃烧的化学反应, 并针对反应前后的物质组成, 开展相应的研究工作, 储备相关技术资料, 从而为类似案事件的处置和侦破提供参考。

参考文献
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