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研究背景与目的: 死亡时间推断一直是法医病理学的重点和难点,对刑事案件的侦破有非常重要的意义。法医昆虫学在腐败尸体死亡时间推断方面有独到的作用,其中尸食性蝇类的发育时间可以直接用于死亡时间的推断。但是,在蝇类成虫羽化后,已有方法仅能根据成虫前发育历期对死后间隔时间作粗略估计。本课题组前期研究发现,大头金蝇蛹壳碳氢化合物的组成随着风化时间的延长有显著的时序性变化规律,表明其在晚期尸体死亡时间推断中有很大的应用潜力。本论文以棕尾别麻蝇为材料开展研究,旨在揭示其蛹壳碳氢化合物在野外自然环境下风化的基本规律,探明碳氢化合物用于其蛹壳风化时间推断的可行性,初步建立碳氢化合物用于其蛹壳风化时间推断及进一步用于高度腐败尸体死亡时间推断的数学模型和方法,为深入阐明尸食性蝇类蛹壳碳氢化合物的风化规律及影响因素提供研究基础。 方法: 棕尾别麻蝇以汕头市区采集的幼虫建立试验种群,于实验室自然环境下续代饲养。幼虫于塑料盆中以新鲜瘦猪肉饲养,并放置在装有干燥锯末的较大塑料盆中供其化蛹。成虫羽化后,收集当日蛹壳置-30℃冰箱保存备用。蛹壳于不同季节置于野外地表进行风化,每隔5 d(0-40 d)或10 d(50-90 d)收集适量蛹壳,置-30℃冰箱保存备用。蛹壳碳氢化合物定性分析采用气相色谱-质谱联用法,定量分析采用气相色谱法。数据的统计分析采用SPSS17.0、Excel2010、SIMCA-P11.5和GraphPad Prism5.0等软件;统计方法包括主成分分析、方差分析、曲线拟合和逐步多元回归分析等。 结果: 1.各季节蛹壳碳氢化合物的组成基本一致,主要为碳链长度在C23-C36之间的烷烃和烯烃,包括直链烷烃、单甲基烷烃、双甲基烷烃、单烯烃以及一些未知成分。其中单甲基烷烃百分含量最高,直链烷烃次之,烯烃含量最少。单甲基烷烃中外部单甲基烷烃百分含量高于内部单甲基烷烃,直链烷烃中奇数碳直链烷烃百分含量远高于偶数碳直链烷烃。 2.野外风化90 d后,各季节各地点蛹壳内部单甲基烷烃、双甲基烷烃、烯烃的百分含量均显著降低(P<0.01),直链烷烃的百分含量显著升高(P<0.01)。除第一批(12月份)地点A外,各批次蛹壳碳氢化合物的质量含量均随时间延长而显著降低(P<0.01),其中以第三批(6月份)变化最为显著,第一批(12月份)变化较小。通过拟合发现,各类碳氢化合物质量含量的变化符合指数函数、对数函数或线性函数规律。 3.蛹壳碳氢化合物的风化速率(以5 d和90 d风化率表示)与季节及化合物的种类相关。6月份各类碳氢化合物5 d的风化率即达50%以上,而3月份各类碳氢化合物5 d的风化率仅20%左右,12月份蛹壳风化5 d后各类碳氢化合物含量无显著变化。奇数碳直链烷烃化学性质较稳定,其90 d的风化率在各类化合物中最小;单甲基烷烃、双甲基烷烃和烯烃化学性质较活泼,其90 d的风化率较大,尤其是在温度较高的6月份达到90%以上。 4.应用SIMCA-P软件对各批次蛹壳碳氢化合物质量含量进行主成分分析,其第1、2主成分分析结果表明:3月份蛹壳各取样时间点的样本(14组)主成分明显分离,提示蛹壳碳氢化合物在90 d的风化过程中发生稳定而显著的变化;12月份蛹壳风化前40 d各组样本相互交叉,而后50 d各组样本明显分离,提示蛹壳风化前40 d碳氢化合物的组成变化不明显,而后50 d有较显著变化;6月份蛹壳风化前10 d的样本明显分离,而后80 d各组样本有较多的交叉,提示风化前10 d蛹壳碳氢化合物的组成变化显著,此后变化较小。最后应用逐步多元回归法,建立基于表皮碳氢化合物质量含量的各批次蛹壳风化时间推断的数学模型。结果发现,各批次蛹壳均可建立较好的拟合数学模型(R2>0.9,P<0.01,其累积概率成线性,标准化残差呈正态分布)。 结论: 野外自然环境下,棕尾别麻蝇蛹壳碳氢化合物的组成随风化时间延长发生显著的规律性变化。蛹壳碳氢化合物的风化速率与季节及化合物的种类显著相关:蛹壳碳氢化合物冬季风化速率最小而夏季风化速率最大,表明其风化速率与环境温度相关性较大;直链烷烃的风化速率较小而单甲基烷烃、双甲基烷烃和烯烃的风化速率较大,表明蛹壳碳氢化合物的风化与碳氢化合物的稳定性相关。本论文研究结果进一步证实,蛹壳碳氢化合物的风化规律在高度腐败尸体死亡时间推断方面有很大的应用潜力,但其风化机制及相关因素的影响尚需要更深入的研究。