不同城市居民指甲中氢、氧稳定同位素分析研究

作     者：何欣龙 

作者单位：中国人民公安大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王继芬;梅宏成

授予年度：2021年

学科分类：030604[法学-侦查学] 03[法学] 081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070302[理学-分析化学] 0838[工学-公安技术] 0703[理学-化学] 0306[法学-公安学] 030609[法学-涉外警务学] 

主      题：法庭科学 氢、氧稳定同位素 人指甲 化学计量学 地域区分 

摘      要：随着司法鉴定制度的逐步完善和溯源技术的不断发展,稳定同位素分析技术在人生活时空信息推断方面扮演着愈发重要的角色。其中氢、氧稳定同位素作为一类化学示踪物质,在地理科学、环境生态和食品溯源等领域均有应用。在法庭科学研究领域,指甲作为一种记录人在不同时段内摄入氢、氧稳定同位素情况的载体,具有不怕污染、易收集和储藏、检测窗口时限长、样本清洁安全等诸多优点,在推断人的生活时空信息方面具有很大的潜力,应用前景广阔。有鉴于此,研究并建立基于指甲中氢、氧稳定同位素分析的人生活时空信息溯源方法具有十分重要的实践意义。本文采集了我国9座城市280份居民的指甲样本,通过元素分析-稳定同位素比质谱仪测定了指甲样本中的δH值和δO值,同时借助化学计量学方法构建了3种分类模型,对各样本在地域方面存在的差异性进行了分析与解读。本研究从样品量、标准品、前处理方法和检测条件四个方面考察并优化了人指甲中氢、氧稳定同位素比值检验方法。其中前处理方法包含清洗、干燥和贮藏三个方面,检测条件包含燃烧管温度和色谱柱温度两个方面。最终选择样品量为300±10μg,标准品为北美驯鹿蹄角蛋白(CBS),条纹羚角角蛋白(KHS)和西藏人头发粉末(USGS42)。首先采用甲醇/氯仿混合液(2:1,v/v)和去离子水依次清洗各指甲样品,而后烘干各样品(80℃下烘干3.5 h),接着用银杯包裹好标准品与样品,将其一同置于贮藏箱贮藏7天,最后采用Flash2000元素分析仪和253Plus稳定同位素比质谱仪进行检测,选择燃烧管温度为1300℃,色谱柱温度为80℃。结果表明,不同城市间居民指甲样品中的δH值和δO值存在一定差异,这与海拔、纬度、距海岸线远近等因素相关。鉴于通过指甲中δH值和δO值数据直接区分存在一定的困难,本文结合化学计量学分析方法,以指甲中δH值和δO值为基础,通过建立Fisher判别分析、径向基函数神经网络和K近邻分析3种分类模型,开展对不同城市样本间的进一步区分与归类。3种分类模型对各样本的区分能力均有不同,其总体分类准确率、精确率、召回率以及F值各有差异。KNN分类模型对9座城市指甲样品的总体分类准确率最高,F值最为理想,它可作为区分9座城市指甲样品的最佳模型。