论文部分内容阅读
2005年3月的一个夜晚，在爱尔兰都柏林皇家运河边，一群玩耍的男孩发现了部分被肢解的尸体残骸。尸体的躯干被砍成两段，手臂和腿都与躯干分离，头部遗失。警方首先要确定死者的身份，但单凭这些尸体残骸，法医只能说出他是个中年非洲裔男性。警方没有在已报告的失踪人口中找到相符之人，爱尔兰国家指纹库和国际刑警组织数据库中也找不到匹配的指纹。警方只好向英国的环境法医与人类健康实验室求助，通过测算尸体毛发、指甲和骨头中所含水的氢氧同位素比值来定位死者生前大致的活动范围。
与之类似，2006年11月，在英国威尔士县格温特郡，一个被严重殴打的亚裔男性被送进医院的急诊室，然而，还没开口他就不治身亡。警方通过指纹、DNA、入境记录等常规方法都无法查到死者的身份，于是也采用了水分子同位素分析法。
世界上的水各不相同
水分子中的氢元素或氧元素在自然界中以多种形式出现，它们之间互称为同位素，区别在于质子数相同而中子数不同。取某种水样，通过光谱测定法可以测得这一水域的同位素比值，而且全球水域的同位素比值呈规律性分布。在20世纪50年代，当科学家开始在全球范围收集水样测定时首次发现这一规律：海拔越高、纬度越高、离海岸线越远，水的同位素比值越低。
20世纪90年代，美国地质调查局在全美的河流中收集并测定了近5000种水的同位素比值。研究者分析了这些数据后，确定了美国水同位素分布的大致模式，于是根据测量值创建了一张美国同位素地图，于2001年出版，被称为“同位素景观图谱”，详细标识了美国各地的水同位素比值。
从那以后，研究者们开始用电脑分别创建氢氧元素和多种地理区域中的同位素景观图谱，从单个水域到整个地球，同时结合大气环流、降水模式和其他物理过程的已有知识为各水域的同位素比值做出更精确的测量。
用水定位
利用同位素景观图谱可以追踪水分子的地理来源，即使水分子已经被动植物细胞所吸收，或者被蒸馏到酒中，也能追踪到它。
以酒为例，在西方，人们认为地道的威士忌必须用苏格兰的水来酿造，一个敏锐的品酒师甚至可以通过分辨酒中水的来源判断酒的真假，但许多人怀疑水各有别这一说法。在2012年，苏格兰研究者报道，一些号称的“苏格兰威士忌”只是仿品，他们将之与正品中的同位素进行了比对，发现二者的同位素比值确实不相同。
对同位素图谱利用较多的是地理学家，他们以此追踪动物迁徙的路径或行为模式。虽然科学家已经知道了大部分物种迁徙的大致模式，但对于个体或群体迁徙的精确路线还不了解，而获得每个物种的地理信息对于了解物种的进化或者提供动物保护都极其重要。虽然GPS跟踪器也能追踪，但这种方法太昂贵，而且由于要在动物身上配戴相应的设备，这对于小型鸟类和昆虫而言太过笨重。当鸟类在夏天回到栖息地时，拔一根它新长的羽毛并测定其中的同位素，对照同位素景观图谱，就能知道它大致的飞行区域。
科學家还用同位素来区分不同批次的非法药品、来自不同国家的炸药成分。通过对土壤中同位素的分析，还能用来检验食品和药物的来源。
同位素分析在刑侦领域的应用始于本世纪初，用来测定身份不明的尸体生前的活动范围，并根据这些信息来确定死者身份。
揭开尸体身份之谜
当水或食物进入人体之后，头发、指甲或骨头中的各种成分会随着食物的变化而改变，不同地区的水或不同生产地的食品都会呈现出与当地一样的同位素比值。
在爱尔兰这起碎尸案中，英国环境法医与人类健康实验室的研究人员首先对死者的毛发和指甲中氢和氧的同位素比值与爱尔兰自来水中的同位素比值进行对比。人的指甲每月大约生长3毫米，可测的死者的指甲平均长19毫米。可知，他遇害之前在都柏林、北爱尔兰首府贝尔法斯特等地至少生活了7个月。
头发和指甲是生长较快的组织，因此只能存储短时期的信息。人类的股骨则可以用来追踪身体20～25年生活饮食的信息。从死者股骨中提取的同位素显示这起碎尸案中的死者在遇害之前在爱尔兰生活了大概6～8年；然而他的股骨中有一种爱尔兰没有的独特的同位素，根据2001年全球降水同位素监测网发布的全球同位素数据，死者来自于接近赤道的海岸线区域，包括巴西东海岸的一部分、从加勒比海的向风群岛到波多黎各的区域、非洲之角、阿拉伯联合酋长国和部分阿曼，以及印度西海岸的部分区域。根据1999年（与死者进入爱尔兰的时间大致相同）的同位素数据，研究者断定，埃塞俄比亚、索马里、肯尼亚、厄立特里亚、乌干达和苏丹东部为死者最有可能的来源地。
当研究人员向警方提供这一结论时，警方已经得到了几条可能的线索，但都因为信息不足而无法进一步调查。其中一条潜在的线索来自一名混血儿童，警方猜测他可能是死者的儿子，只要将死者与这个儿童的DNA进行比对就可以确定。但由于缺少更多证据而无法获得相关部门的法律授权，只能与其他线索一起搁置。直到同位素比对结果出来，表明这一条线索的较大相关性，警方才得到进一步考证的许可。通过亲子DNA交叉比对，证明死者正是这个孩子的父亲，死者身份就此揭开。
死者名叫法拉·斯瓦内·努尔，死亡时39岁，肯尼亚人，遇害的6年前以难民身份入境爱尔兰。遇害前与女友凯思琳，即孩子的母亲同居，同住的还有凯思琳的两个成年女儿。努尔远非善类，有多个强奸、谋杀罪名嫌疑，并常常殴打女友。2005年3月20日，努尔试图向凯思琳的一个女儿施暴，在凯思琳的策划下，两个女儿将他杀死并肢解，头部和阴茎被单独处理，阴茎被切成碎片，头部至今没有找到。
在2006年11月英国的亚裔被殴打致死案中，警方取了145毫米的死者头发，相当于大约14个月的生长长度，并送往同位素取证实验室，测出在这段时间里，死者先在乌克兰逗留了两三个月，接着去德国呆了六七个月，然后来到英国威尔士，过完他生命中的最后大约两个半月。这成为了关键线索，警方最终查明了他的身份。
死者是一名越南人，经由走私犯偷渡到英国，并为了偿还偷渡费用为走私犯种植大麻。不幸的是，走私犯的敌对匪帮偷走了这些大麻。这个越南人被走私犯逼问敌对匪帮的情况时遭受了严酷的折磨。
警方最终破获了此案，有三名涉案男子被判罪。
同位素图谱定位并不完美，因为同位素比值并不因经线的不同而变化，也很难提供一个绝对的纬度坐标。但是，科学研究就像玩拼图，多一条线索就越接近最终的正确结果，同位素无疑是其中重要的一条。
与之类似，2006年11月，在英国威尔士县格温特郡，一个被严重殴打的亚裔男性被送进医院的急诊室，然而，还没开口他就不治身亡。警方通过指纹、DNA、入境记录等常规方法都无法查到死者的身份，于是也采用了水分子同位素分析法。
世界上的水各不相同
水分子中的氢元素或氧元素在自然界中以多种形式出现，它们之间互称为同位素，区别在于质子数相同而中子数不同。取某种水样，通过光谱测定法可以测得这一水域的同位素比值，而且全球水域的同位素比值呈规律性分布。在20世纪50年代，当科学家开始在全球范围收集水样测定时首次发现这一规律：海拔越高、纬度越高、离海岸线越远，水的同位素比值越低。
20世纪90年代，美国地质调查局在全美的河流中收集并测定了近5000种水的同位素比值。研究者分析了这些数据后，确定了美国水同位素分布的大致模式，于是根据测量值创建了一张美国同位素地图，于2001年出版，被称为“同位素景观图谱”，详细标识了美国各地的水同位素比值。
从那以后，研究者们开始用电脑分别创建氢氧元素和多种地理区域中的同位素景观图谱，从单个水域到整个地球，同时结合大气环流、降水模式和其他物理过程的已有知识为各水域的同位素比值做出更精确的测量。
用水定位
利用同位素景观图谱可以追踪水分子的地理来源，即使水分子已经被动植物细胞所吸收，或者被蒸馏到酒中，也能追踪到它。
以酒为例，在西方，人们认为地道的威士忌必须用苏格兰的水来酿造，一个敏锐的品酒师甚至可以通过分辨酒中水的来源判断酒的真假，但许多人怀疑水各有别这一说法。在2012年，苏格兰研究者报道，一些号称的“苏格兰威士忌”只是仿品，他们将之与正品中的同位素进行了比对，发现二者的同位素比值确实不相同。
对同位素图谱利用较多的是地理学家，他们以此追踪动物迁徙的路径或行为模式。虽然科学家已经知道了大部分物种迁徙的大致模式，但对于个体或群体迁徙的精确路线还不了解，而获得每个物种的地理信息对于了解物种的进化或者提供动物保护都极其重要。虽然GPS跟踪器也能追踪，但这种方法太昂贵，而且由于要在动物身上配戴相应的设备，这对于小型鸟类和昆虫而言太过笨重。当鸟类在夏天回到栖息地时，拔一根它新长的羽毛并测定其中的同位素，对照同位素景观图谱，就能知道它大致的飞行区域。
科學家还用同位素来区分不同批次的非法药品、来自不同国家的炸药成分。通过对土壤中同位素的分析，还能用来检验食品和药物的来源。
同位素分析在刑侦领域的应用始于本世纪初，用来测定身份不明的尸体生前的活动范围，并根据这些信息来确定死者身份。
揭开尸体身份之谜
当水或食物进入人体之后，头发、指甲或骨头中的各种成分会随着食物的变化而改变，不同地区的水或不同生产地的食品都会呈现出与当地一样的同位素比值。
在爱尔兰这起碎尸案中，英国环境法医与人类健康实验室的研究人员首先对死者的毛发和指甲中氢和氧的同位素比值与爱尔兰自来水中的同位素比值进行对比。人的指甲每月大约生长3毫米，可测的死者的指甲平均长19毫米。可知，他遇害之前在都柏林、北爱尔兰首府贝尔法斯特等地至少生活了7个月。
头发和指甲是生长较快的组织，因此只能存储短时期的信息。人类的股骨则可以用来追踪身体20～25年生活饮食的信息。从死者股骨中提取的同位素显示这起碎尸案中的死者在遇害之前在爱尔兰生活了大概6～8年；然而他的股骨中有一种爱尔兰没有的独特的同位素，根据2001年全球降水同位素监测网发布的全球同位素数据，死者来自于接近赤道的海岸线区域，包括巴西东海岸的一部分、从加勒比海的向风群岛到波多黎各的区域、非洲之角、阿拉伯联合酋长国和部分阿曼，以及印度西海岸的部分区域。根据1999年（与死者进入爱尔兰的时间大致相同）的同位素数据，研究者断定，埃塞俄比亚、索马里、肯尼亚、厄立特里亚、乌干达和苏丹东部为死者最有可能的来源地。
当研究人员向警方提供这一结论时，警方已经得到了几条可能的线索，但都因为信息不足而无法进一步调查。其中一条潜在的线索来自一名混血儿童，警方猜测他可能是死者的儿子，只要将死者与这个儿童的DNA进行比对就可以确定。但由于缺少更多证据而无法获得相关部门的法律授权，只能与其他线索一起搁置。直到同位素比对结果出来，表明这一条线索的较大相关性，警方才得到进一步考证的许可。通过亲子DNA交叉比对，证明死者正是这个孩子的父亲，死者身份就此揭开。
死者名叫法拉·斯瓦内·努尔，死亡时39岁，肯尼亚人，遇害的6年前以难民身份入境爱尔兰。遇害前与女友凯思琳，即孩子的母亲同居，同住的还有凯思琳的两个成年女儿。努尔远非善类，有多个强奸、谋杀罪名嫌疑，并常常殴打女友。2005年3月20日，努尔试图向凯思琳的一个女儿施暴，在凯思琳的策划下，两个女儿将他杀死并肢解，头部和阴茎被单独处理，阴茎被切成碎片，头部至今没有找到。
在2006年11月英国的亚裔被殴打致死案中，警方取了145毫米的死者头发，相当于大约14个月的生长长度，并送往同位素取证实验室，测出在这段时间里，死者先在乌克兰逗留了两三个月，接着去德国呆了六七个月，然后来到英国威尔士，过完他生命中的最后大约两个半月。这成为了关键线索，警方最终查明了他的身份。
死者是一名越南人，经由走私犯偷渡到英国，并为了偿还偷渡费用为走私犯种植大麻。不幸的是，走私犯的敌对匪帮偷走了这些大麻。这个越南人被走私犯逼问敌对匪帮的情况时遭受了严酷的折磨。
警方最终破获了此案，有三名涉案男子被判罪。
同位素图谱定位并不完美，因为同位素比值并不因经线的不同而变化，也很难提供一个绝对的纬度坐标。但是，科学研究就像玩拼图，多一条线索就越接近最终的正确结果，同位素无疑是其中重要的一条。