木材存放时间对工具痕迹特征的影响

王 震 徐新新

（中国刑事警察学院痕迹检验系 辽宁 沈阳 110035）

1 引言

工具痕迹在刑事案件中应用十分广泛，利用工具痕迹可以对案情及作案人的人身及职业特点进行定性分析，同时可以对作案工具进行同一认定，从而为刑事案件的侦查提供有价值线索[1]。在中国偏远山区，盗窃树木案件时常发生，现场中所涉及的木质客体种类繁多，大多数原木客体密度普遍适中，同时木材含水率较为饱和，因此遗留在木质客体上的工具痕迹有极大几率被保留下来，通过对这类工具痕迹特征进行准确分析研究，对于提高破获案件效率有极大帮助。但由于受木材痕迹物证存放时间的影响，树木中的含水率会发生不同程度的变化，导致对遗留在树木上的工具痕迹产生一定的影响。在实际鉴定中，一方面，由于主观上认为木材存放时间对工具痕迹的特征形态影响不大，导致保存和运输中出现问题，出现矛盾和不够科学的现象；另一方面，虽然认识到木材存放时间会对工具痕迹的特征形态造成一定的影响，但客观上没有系统的理论支撑，造成明知有误差却无从下手的情况[2]。

近年来很多研究学者对木材上的工具痕迹进行了理论研究，其中研究最多的是木材上工具痕迹的具体形象特征，如周玄律从宏观上着重阐述了盗伐林木案件现场中木材上工具痕迹的特征及其利用价值[3]，朱红慧则具体研究了修枝剪剪切树木枝干的痕迹特征[4]。还有部分学者则将研究重心放到了木材固有含水率对工具痕迹特征的影响规律上，如叶林端、张捷等人曾初步探讨了空气中水分对木材制品上工具痕迹的影响规律，即研究说明了木材的平均干缩系数及干缩对木材表面整体特征的影响规律，同时也介绍了木材制品上工具痕迹的正确检验方法流程[5]。任松曾对木质客体所含水分变化与撬压痕迹变化的相关性进行了分析和探讨，得出木质客体水分变化与痕迹长、宽度变化呈正比线性关系[6]。

虽然木质客体上工具痕迹的具体形象特征及木材含水率对工具痕迹特征影响规律的研究很多，但都没有涉及到木质客体上工具痕迹特征随遗留时间的具体变化规律。为了更深入地了解木材存放时间对工具痕迹特征的影响，本文对杨木、硬松木、枫木、皂角木、银杏木5种原木木材上的砍切和打击痕迹在不同存放时间下呈现的形态及变化规律进行比对性研究，并从本质上分析影响痕迹形态的根本原因，从而为以后的公安实际工作提供新的思路。

2 实验材料及方法

2.1 实验器材

Leica M125型立体显微镜（莱卡显微系统）；FD100型高周波木材水分仪（山东桑泽仪器仪表有限公司）；斧具一把（如图1）；锤具一把（如图2）；长约15cm的杨木段、松木段、枫木段、皂角木段、银杏木段各一段。

图1 实验斧具

图2 实验锤具

2.2 实验方法及过程

本实验主要分为3个阶段：工具痕迹样本的制作阶段、木材含水率及木材上痕迹特征的测量阶段、测量数据的统计阶段。

2.2.1 制作工具痕迹样本

选取新鲜杨树、松树、枫树、皂角树、银杏树上粗度适中的枝干，使用机械设备将其加工成长约15cm的木段，沿弦切面加工成平面。模拟盗窃林木案件现场工具痕迹形成条件，使用钢锤、木工斧在不同树种的木材上，分别制作一个打击、砍切痕迹样本。

2.2.2 木材含水率的测量

在室温条件下（14～26℃），实验样本分别保存0h、2h、12h、24h、48h后，使用FD100型高周波木材水分仪实时测量记录各种新鲜木材的含水率，最终数据为弦切面上任意5个区域内所测数据的平均值。

2.2.3 痕迹特征观察及测量

测量木材含水率的同时，需要使用Leica M125型立体显微镜及自带测量分析软件，观察测量打击痕迹中平行于木纤维和垂直于木纤维方向上的痕迹长度（如图3），测量砍切痕迹中两条任意线条痕迹的间距（如图4），每组数据测量5次，求其平均值作为最终数据。

图3 杨木打击痕迹样本

图4 杨木砍切痕迹样本

2.2.4 汇总统计数据

将最终数据结果制作成单一折线图，便于直观分析和体现数据的变化规律。

3 实验结果

3.1 木材含水率随存放时间的变化规律

木材的干湿程度主要取决于木材中水分的含量，含水率就是表示木材中水分含量的一个标准[7]。木材含水率指木材中水分的质量和木材自身的质量的百分比。木材含水率的种类分为绝对含水率和相对含水率，绝对含水率是以全干木材的质量为基准计算的含水率；相对含水率则是以湿木材的质量为基准计算的含水率。本文主要测量的是相对含水率。图5为不同树种木材的含水率随存放时间的变化规律图。

图5 木材含水率随存放时间的变化规律

从图5中可以看出，在室温条件下，随着存放时间的延长，5种不同种类的新鲜木材含水率都呈现整体下降趋势，但在不同时间段内，木材含水率的下降速率存在明显的差异性，基本呈现先快后慢，继而又加快变慢的循环规律。这是由于在实验室室温条件下，新鲜木材所处环境温度和水蒸气含量较新鲜木材本身温度及水份含量较低，使新鲜木材与实验室环境形成温度梯度和水蒸气压力梯度。在干燥初期木材表面水分大量蒸发，继而木材表面含水率下降明显，同时由于木材含水率梯度等因素的影响，木材内部水分以液态和汽态两种方式连续的由木材内部向表面移动，使木材含水率由表及里达到动态平衡，但木材内部水分移动速率低于木材干燥速率，所以在一定时间段内，木材含水率下降趋势减缓，当木材表面水分又达到一定程度时，木材表面水分损耗率又逐渐增大，继而木材含水率形成了周而复始的变化过程。

3.2 木材打击痕迹特征随存放时间的变化规律

图6～7分别为木材上平行及垂直于木纤维打击痕迹特征随存放时间的变化规律图，从图中可以看出，杨木平行于木纤维的打击痕迹呈现增长趋势，最大增长了约0.1mm，而杨木垂直于木纤维打击痕迹呈现缩短趋势，缩短了约0.2mm，因此随存放时间的延长，杨木上打击痕迹整体特征会发生一定的形变，对工具的认定会产生歧义。松木平行于木纤维的打击痕迹长度先增大后减小，最后与初始线条痕迹长度基本相同，而垂直于木纤维打击痕迹则呈现缩短趋势，缩短了约2mm，由于形变较大需要特别注意。枫木平行于木纤维的打击痕迹长度先减小，后基本保持不变，整体缩短了约0.2mm，变化率约13.3%，属于较大形变，垂直于木纤维的打击痕迹长度先减小，后在一定的范围内波动，整体缩短了0.1～0.15mm，变化率为4%～6%，属于较小形变。银杏木平行于木纤维打击痕迹长度先降低后基本保持不变，最大缩短了约0.06mm，属于较小形变，垂直于木纤维的痕迹长度变化规律不太明显，最大缩短了约0.09mm，变化率约为1.7%，属于较小形变。皂角木平面打击痕迹中平行于木纤维的痕迹长度先减小后增大，最大缩短长度约0.08mm，变化率约为4%,属于较小形变，垂直于木纤维的痕迹长度缩短了约2.0%，属于极小形变。

图6 平行于木纤维打击痕迹特征随存放时间的变化规律

图7 垂直于木纤维打击痕迹特征随存放时间的变化规律

3.3 木材砍切痕迹特征随存放时间的变化规律

图8为木材砍切痕迹特征随存放时间的变化规律图，从图中可以看出，杨木砍切痕迹线条间距基本上呈先增长后减小的趋势，因此，对于认定工具及线条对接会产生很大影响。松木斜面砍切痕迹的线条间距，基本没有发生变化。枫木斜面砍切痕迹的线条痕迹间距长度变化率为9.6%，属于较大形变。银杏木和皂角木斜面砍切痕迹线条痕迹间距长度稳定，基本不发生改变。所以，杨木和枫木斜面砍切痕迹需要考虑因木材蒸腾作用散失水分而发生的形变，在储存过程中必须考虑对木材进行保湿处理。

图8 木材砍切痕迹特征随存放时间的变化规律

4 分析与讨论

木材具有干缩与湿胀的固有性质，干缩和湿胀会使木材的尺寸发生变化，由此影响工具痕迹的形态特征。干缩与湿胀现象主要发生在木材含水率与纤维饱和点存在差值的情况下，当木材含水率在纤维饱和状态数值以上时不会发生干缩和湿胀[8]。木材的干缩主要分为两大类，一类称之为线干缩，另一类称之为体积干缩。线干缩又分为平行于木纤维的反向的纵向干缩和垂直于木纤维的横向干缩。在木材的横切面上按照直径方向和年轮的切线方向划分，横向干缩分为径向干缩与弦向干缩。本文主要用横切面上线条痕迹间距来体现木材在横切面上的干缩现象。

木材干缩规律一般是：纵向干缩〈横向干缩中的径向干缩〈横向干缩中的弦向干缩。纵向干缩是沿着木纤维方向的干缩，其收缩率数值一般较小。横向干缩中，径向干缩是横切面上沿着直径方向的干缩，其收缩率数值比纵向干缩略大；弦向干缩是横切面上沿着年轮切线方向的干缩，其收缩率数值高于径向干缩，约是径向干缩的1～2倍。由于木材径向干缩、弦向干缩数值较大，导致木材体积干缩数值大。

木材干缩除了明显的各个方向的异性外，还与木材树种、微纤丝角度、晚材率等因素的影响，如木材树种不同，其内部组织结构存在明显差异，从而不同树种木材的密实程度也不尽相同，同样微纤丝角度也影响木材各个方向的干缩湿胀。但起根本作用的是木材的密实程度。本文选取杨木、松木、枫木、皂角木、银杏木近心粗约45mm低枝干，实验室湿度低于所有原木样本湿度，样本含水率下降明显。但皂角木、银杏木密实程度远大于杨木、松木、枫木，基本无干缩显现，痕迹特征稳定。而杨木、松木、枫木密实程度不及皂角木、银杏木，干缩现象明显，痕迹特征不稳定。

5 结论

实验数据结果表明，随着存放时间的延长，不同树种木材上工具痕迹的特征变化规律存在明显的差异性，即杨木、硬松木及枫木上的工具痕迹特征变化比较明显，而银杏木和皂角木上的工具痕迹特征基本不发生变化；其中杨木及枫木上平面打击痕迹和斜面砍切痕迹特征变化比较明显，在物证保存期间需要作保湿处理，而硬松木除了平面打击痕迹中垂直于木纤维痕迹需要保湿保存外，其他痕迹不用作特殊处理。