扫描电镜/能谱法和离子色谱法检验土制炸药中雄黄、氯酸盐成分

江卓　李婧　刘艳艳　解启文

摘要：目的：建立土制炸药中雄黄、氯酸钾等主要成分的扫描电镜/能谱和离子色谱检验法。方法：用扫描电镜/能谱仪观察土制炸药微观形态，初步分析各微粒所含元素种类，判断土炸药的成分构成，再根据溶解性不同对土制炸药中的雄黄、氯酸盐进行分离，扫描电镜/能谱仪检验雄黄中的舢、s元素，离子色谱仪检测氯酸根离子和钾离子成分。结果：用该法检验土制炸药中的雄黄和氯酸盐成分，两者能够很好分离，与标准物质谱图一致。结论：本法简便、准确，适用于土制炸药中混合成分的分离检测。

涉爆案件中常见为黑火药、烟火药和硝铵类炸药，而使用氯酸钾与雄黄混合自制的土炸药并不常见。氯酸钾与雄黄混合自制的土炸药敏感度极高，火星、碰撞就会引起爆炸，爆炸后产生大量白烟并且伴随剧毒的有刺激性气味的烟雾。常用做发令枪药、摔炮、砸炮，在山区也有常用氯酸钾与雄黄混合制作“天雷”捕兽丸。

爆炸残留物检验分为无机物和有机物的检验。无机物的检验方法通常有化学点滴分析、离子选择电极法、红外光谱法、毛细管电泳分析法、扫描电镜能谱仪（SEM，EDX）法和离子色谱法。有机物的检验方法通常有显色法、薄层色谱法、气相色谱法、色谱一质谱联用分析法、GC/FTllK联用技术和SPMFfFSD联用分析法等。

用扫描电镜能谱仪对爆炸残留物进行形态观察和元素分析，可以有效地确定炸药的成分、种类、特点，从而为侦查工作提供方向，为破案提供证据。本文利用扫描电镜/能谱仪观察土制炸药中雄黄、氯酸盐成分的微观形态，并进行元素分析，再根据溶解性不同对土制炸药中的雄黄、氯酸盐进行分离，扫描电镜/能谱仪检验雄黄中的砷、硫元素，离子色谱仪检测氯酸根离子和钾离子成分。

1简要案情与实验

1.1简要案情

2016年3月，某地公安机关民警工作中发现辖区一住户使用“天雷l十制炸弹猎杀野兽，并从其家中收缴用于制造“天雷”的土制炸药（黄色粉末状可疑物质）。

1.2试剂与仪器：

FEI Quant 600扫描电镜ASK能谱仪，高真空模式，工作电压25 kv，工作距离10tilth，电子束斑5。

DIONEX公司ICS-2000离子色谱仪和Aquion离子色谱仪电导检测器

阳离子分析条件：色谱柱：Dionex IonPac？CSlZA型分析柱（250mmX4mm）及Dionex lonPac？CSl2A型保护柱（50mmX4mm）；淋洗液：20mmol/L甲磺酸。等度淋洗；流速：1.0mL/min；柱温：30℃；抑制器：CSR.S300 4mm阳离子抑制器；抑制电流：59mA。

阴离子分析條件：色谱柱：Dionex IonPac？ASl9-HC型分析柱（250mmX4mm）及Dionex IonPac？AGl9-HC型保护柱（50mmX4mm）；淋洗液：KOH梯度淋洗0-Smin 10mmol/L，5-20min 10-40mmool/L，20-25min40mmool/L，25-30min 10mmol/L；流速：1.0mL/min；柱温：30℃；抑制器：AERS 500阴离子抑制器；抑制电流：99mA。

1.3实验方法

A.初检：取少量检材置于立体显微镜下观察，取部分颗粒于电镜样品台上，进行扫描电镜能谱仪分析。

B.检验：取检材0.5克用超纯水20毫升充分溶解，滤纸过滤，滤液供离子色谱仪检验，滤渣转移至电镜样品台，供扫描电镜/能谱仪检验。

2结果与讨论

2.1经过扫描电镜BSD观察，检材中主要呈现2种微粒形态（见图1），整个面扫描采集为As sKao等元素成分，单点检测发现1种颗粒含Ass元素，另1种为Kclo元素成分。结合案情和检材外观形态，初步判断所送检材可能为雄黄和氯酸盐类。

2.2根据雄黄和氯酸盐溶解性不同，用超纯水对检材充分振荡溶解，雄黄因不溶于水而留在滤纸上，被很好的分离出来。

2.4氯酸盐具有好的溶解性，完全得到溶解，转移至溶液中，经离子色谱仪检测，阴离子检测，检材仅有1个峰与氯酸根离子标准保留时间一致，在高氯酸根及其它常见离子位置未检见出峰；阳离子检测，检材仅有1个峰与钾离子保留时间一致。

2.3讨论

山区农村常用的“天雷”土制炸弹系用氯酸钾和雄黄粉末混和，外加玻璃烂瓦碎片制成中药丸大小，置于食物诱饵内，安装于野兽出没处，待其咬食诱饵时引起振动而致爆。其致爆机理如下：氯酸钾（KCIO5）为强氧化剂，被撞击发热易分解：雄黄（As4S4）为橙黄色固体，受热分解。分解时如有氧存在则被氧化。两物混和后受振动致爆，是因KCl03先分解，同时雄黄（As4S4）也被分解氧化，其反应式主要为：14KCl03+3As4S4=14KCI+6As203+12S02。故非法制作使用兽弹时-极易引起意外爆炸。

本案例中缴获的检材纯度较高，仅有雄黄和氯酸钾成分，使得分离简便，扫描电镜能谱仪对雄黄的检测，仅能得出含As和s元素颗粒成分，并不能确定是雄黄还是雌黄。对于含K Cl O元素颗粒，可能为氯酸钾和高氯酸钾，通过离子色谱确定为氯酸钾成分。雄黄和氯酸钾混合的土炸药在本地非常罕见，本文首先通过扫描电镜能谱仪的检测，发现As和s元素颗粒，通过查阅相关资料，对土炸药成分有了初步判断，然后制定科学合理的检测方案，分而测之，为此类案件的检验提供了很好的借鉴。