Al(OH)3膠體懸浮液對膠帶粘性表面富脂潛指紋的顯現(xiàn)研究

高 峰，張斯儒，馬榮梁，李孝君，胡文鋒，曲會英，趙 越

（1. 公安海警學(xué)院船艇指揮系，浙江 寧波 315801；2. 公安部物證鑒定中心，北京 100038；

3. 河北省公安邊防總隊(duì)唐山邊防支隊(duì)，河北 唐山 063600；4. 北京市公安局西城分局刑警支隊(duì)，北京 100032）

Al(OH)3膠體懸浮液對膠帶粘性表面富脂潛指紋的顯現(xiàn)研究

高 峰1,2，張斯儒3，馬榮梁2,*，李孝君2，胡文鋒2，曲會英2，趙 越4

（1. 公安海警學(xué)院船艇指揮系，浙江 寧波 315801；2. 公安部物證鑒定中心，北京 100038；

3. 河北省公安邊防總隊(duì)唐山邊防支隊(duì)，河北 唐山 063600；4. 北京市公安局西城分局刑警支隊(duì)，北京 100032）

目的 使 用Al(OH)3膠體懸浮液為新型小顆粒（SPR）指紋顯現(xiàn)試劑對膠帶粘面上富脂潛指紋的顯現(xiàn)效果進(jìn)行研究。方法 以Al(OH)3、NaOH、H2C2O4、C18H29NaO3S為原料，制備Al(OH)3膠體SPR指紋顯現(xiàn)試劑，研究C18H29NaO3S濃度及指紋遺留時間對膠帶粘面富脂潛指紋顯現(xiàn)效果的影響，并與兩種市售SPR試劑的指紋顯現(xiàn)效果進(jìn)行比較。結(jié)果 當(dāng)C18H29NaO3S濃度為8.61 mmol/L時，所制Al(OH)3膠體SPR指紋顯現(xiàn)試劑對遺留時間為24 h以內(nèi)的潛指紋顯現(xiàn)效果良好，對1 h的新鮮潛指紋顯現(xiàn)效果優(yōu)于SPR1001 Dark試劑。結(jié)論 膠帶粘面富脂潛指紋可用Al(OH)3膠體懸浮液SPR試劑很好地顯現(xiàn)，紋路清晰、細(xì)節(jié)特征明顯且與背景對比度高。

指紋顯現(xiàn)；膠帶；富脂潛指紋；Al(OH)3膠體懸浮液；小顆粒懸浮液試劑

膠帶粘面指紋的顯現(xiàn)方法主要有光學(xué)顯現(xiàn)法[1]、染料化學(xué)染色法 及小顆粒試劑懸浮液（Small Particle Reagent，SPR）物理吸附顯現(xiàn)法等幾種類型[2-4]。SPR是指溶液中由尺寸介于1～100 μm溶質(zhì)顆粒所形成的膠體溶液或乳濁液，因其材料易得、使用便捷安全故 在膠帶粘面指紋顯現(xiàn)的辦案實(shí)踐中應(yīng)用非常普遍。SPR顯現(xiàn)法最早 由Morris和Wells于1978年提出，通過將固 體小顆粒分散、懸浮于水中制成SPR試劑，再經(jīng)浸泡、涂抹、噴霧等方式使微粒吸附于指紋物質(zhì)上從而顯現(xiàn)指紋[5]。目前，指紋研究人員已研發(fā)了碳素墨水、二氧化鈦、氧化鋅、四氧化三鐵、硫化鎘/聚酰胺、二氧化硅[6-11]及熒光Kπ-03[12]等多種SPR試劑。本文依據(jù)Al(OH)3與AlO2-在水溶液中的可逆反應(yīng)，通過控制溶液的pH值，反應(yīng)生成比表面積較大的Al(OH)3沉淀，并添加陰離子型表面活性 劑十二烷基苯磺酸鈉（C18H29NaO3S）改進(jìn)膠體顆粒的分散性，制備了一種新型 的Al(OH)3膠體懸浮液SPR試劑，并使用該試劑對膠帶粘面富脂潛指紋進(jìn)行了顯現(xiàn)試驗(yàn)。

1 材料與方法

1.1 Al(OH)3膠體懸浮液SPR試劑的制備

稱取10.00g NaOH溶于500 mL純 水配成0.50 mol/L的NaOH溶液，加入20.30 g Al(OH)3持續(xù)攪拌，生成0.50 mol/L NaAlO2澄清溶液（Al(OH)3+ NaOH→ NaAlO2+ 2H2O）。

將11.35 g 草酸（H2C2O4）緩慢加入所制成的NaAlO2溶液，形成白色絮狀沉淀（2NaAlO2+ H2C2O4+ 2H2O → Al(OH)3↓+ Na2C2O4），持續(xù)攪拌5 min待反應(yīng)完全后，即成0.50 mol/L的Al(OH)3膠體溶液。將1.50、2.15、4.30、5.80 g的十二烷基苯磺酸鈉（C18H29NaO3S）分別加 入500 mL已制備的各Al(OH)3膠體溶液，攪拌3 min后，將所制備Al(OH)3膠體懸浮液SPR試劑分別裝入具塞三角瓶待用。本研究所有化學(xué)試劑均為分析純及以上等級。

1.2 膠帶粘面富脂潛指紋樣本的制備

將手洗凈，用手指輕擦面部，在約7 cm長的透明膠帶中部粘面上平面捺印制備富脂潛指紋樣本。使用相同的方法在透明膠帶中部粘面上捺印富脂潛指紋樣本，并從中部裁剪成面積約等的兩部分，用于與市售SPR試劑進(jìn)行顯現(xiàn)比較。

1.3 Al(OH)3膠體懸浮液SPR試 劑對指紋樣本的顯現(xiàn)

將遺留時間不同的指紋樣本分別浸泡于由不同濃度的表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉（C18H29NaO3S）分散的Al(OH)3膠體懸浮液SPR試劑中，持續(xù)攪拌以保證膠體溶液的流動性及溶液中膠體粒子的分散性，5 min后取出膠帶，用純水沖洗，將膠帶粘性表面和光滑表面的多余小顆粒洗凈。最后將膠帶表面所附著的殘留水分陰干，將粘面向上置于黑色襯底上，對所顯出的潛指紋進(jìn)行拍照固定。對不同表面活性劑濃度（0、4.30、8.61、12.3 4、24.68 mmol/L）及指紋遺留時間（1、12、24、36、48 h）對指紋顯現(xiàn)效果的影響進(jìn)行研究。并用濃度為8.61 mmol/L的C18H29NaO3S分散的Al(OH)3膠體懸浮液SPR試劑與兩種市售SPR試劑（粘性表面手印黑色顯現(xiàn)劑，北京Bulant公司 ；SPR1001 Dark，美國Sirchie公司）對膠帶粘面新鮮（1 h）皮脂腺潛指紋進(jìn)行顯現(xiàn)效果比較。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同表面活性劑濃度 的Al(OH)3膠體懸浮液SPR試劑對新鮮指紋的顯現(xiàn)

因Al(OH)3溶液中的膠體顆粒較大易發(fā)生團(tuán)聚沉淀，使試劑的分散性和穩(wěn)定性降低。因此，本文使用陰離子型表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉C18H29NaO3S對SPR試劑中的Al(OH)3膠體顆粒進(jìn)行表面改性，形成表面活性劑C18H29NaO3S包裹的Al(OH)3膠束懸浮液[14]（圖1），以抑制Al(OH)3膠粒的團(tuán)聚沉淀，增強(qiáng)膠體懸浮液的穩(wěn)定性及對潛指紋的顯現(xiàn)能力。

圖1 Al(OH)3膠體懸浮液SPR試劑顯現(xiàn)指紋機(jī)理Fig.1 Illustration on fi ngerprint image enhanced by the SPR reagent of Al(OH)3colloidal suspension

分別用C18H29NaO3S濃度為0.00、4.30、8.61、12.34、24.68 mmol/L的Al(OH)3膠體懸浮液對新鮮（1 h）膠帶粘面皮脂腺潛指紋樣本進(jìn)行顯現(xiàn)（圖2）。可見，當(dāng)表面活性劑C18H29NaO3S濃度為0時，所顯現(xiàn)的指紋顏色雖然較淡并與背景反差較低，但細(xì)節(jié)特征仍可見；隨著C18H29NaO3S濃度從0至8.61 mmol/ L不斷升高，指紋的顯現(xiàn)清晰度與對比度也逐漸提高；當(dāng)C18H29NaO3S濃度為8.61 mmol/L時，顯現(xiàn)效果最好；而后過高的C18H29NaO3S濃度則會使指紋顯現(xiàn)效果趨差；而當(dāng)C18H29NaO3S的濃度達(dá)24.68 mmol/L時，指紋紋線與背景難于區(qū)分，指紋圖像模糊至難以看見。

造成以上現(xiàn)象的原因主要是：

（1）當(dāng)Al(OH)3膠體懸浮液SPR試劑不含C18H29NaO3S時，溶液中的微粒以Al(OH)3膠體粒子為主，其結(jié)構(gòu)如圖1中膠體顆粒結(jié)構(gòu)所示。因指紋物質(zhì)與膠帶表面通常存在一定的電位差，帶正電的Al(OH)3膠體粒子會產(chǎn)生差異性靜電吸附而使?jié)撝讣y在膠帶表面得以顯現(xiàn)。但由于Al(OH)3膠粒在指紋上的靜電吸附能力較弱，與膠帶表面的吸附差異較小，所以顯現(xiàn)的指紋顏色較淡且與背景反差較低。

（2）隨著表面活性劑C18H29NaO3S的加入，溶液中的Al(OH)3膠體粒子被C18H29NaO3S包裹形成Al(OH)3膠束，其結(jié)構(gòu)如圖1中膠束形成所示。Al(OH)3膠束外部為非極性烷基疏水基，膠束粒子通過疏水基（烷基）與非極性指紋殘留物和膠帶粘合劑發(fā)生極性吸附，指紋物質(zhì)與試劑微粒的吸附能力獲得增強(qiáng)。當(dāng)C18H29NaO3S濃度≤8.61 mmol/L時，Al(OH)3膠束濃度適中，所顯現(xiàn)的指紋清晰度、對比度最好，指紋圖像清晰、細(xì)節(jié)特征明顯；而當(dāng)C18H29NaO3S濃度＞8.61 mmol/L時，由于表面活性劑濃度過高，除形成Al(OH)3膠束的表面活性劑外，還有大量的游離態(tài)表面活性劑，使得指紋殘留物質(zhì)受表面活性劑的溶蝕而被破壞，導(dǎo)致指紋顯現(xiàn)效果迅速變差。

2.2 Al(O H)3膠體懸浮液SPR試劑對不同遺留時間富脂潛指紋的顯現(xiàn)

使用C18H29NaO3S濃度為8.61 mmol/L的Al(OH)3膠體懸浮液SPR試劑分別對遺留時間為1、12、24、36、48 h的膠帶粘面富脂指紋樣本進(jìn)行顯現(xiàn)（圖3）。

從圖3可見，存留1、12和24 h的新鮮指紋顯現(xiàn)效果良好，所顯指紋紋線清晰、連貫、對比度高；存留36 h的指紋顯現(xiàn)效果減弱，顏色較淺、小顆粒吸附不均勻；而48 h的指紋顯現(xiàn)圖像已較模糊、小顆粒吸附少。即Al(OH)3膠體SPR指紋顯現(xiàn)試劑對遺留時間為24 h以內(nèi)的潛指紋顯現(xiàn)效果良好，而隨著指紋存留時間的延長Al(OH)3膠體懸浮液SPR試劑對指紋的顯現(xiàn)效果開始變差。出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因可能是，指紋長時間暴露在空氣中使其物質(zhì)揮發(fā)及變質(zhì)，從而影響了顯現(xiàn)效果。

2.3 Al(OH)3膠體懸浮液SPR試劑與兩種市售SPR試劑的顯現(xiàn)效果比對

分別使用北京Bulant公司粘性表面手印黑色顯現(xiàn)劑、美國Sirchie公司SPR1001 Dark試劑及本文C18H29NaO3S濃度為8.61 mmol/L的Al(OH)3膠體懸浮液SPR試劑對遺留時間為1 h的膠帶粘面指紋樣本進(jìn)行顯現(xiàn)（圖4）?？梢姳疚腃18H29NaO3S濃度為8.61 mmol/L的Al(OH)3膠體懸浮液SPR試劑對潛指紋顯現(xiàn)效果良好，優(yōu)于美國Sirchie公司SPR1001 Dark試劑，近似于北京Bulant公司粘性表面手印黑色顯現(xiàn)劑的顯現(xiàn)效果。

圖2 不同C18H29NaO3S濃度的Al(OH)3膠體懸浮液SPR試劑對新鮮指紋的顯現(xiàn)效果圖Fig.2 The fi ngerprints developed by the Al(OH)3reagent added with different concentration of C18H29NaO3to enhance latent sebaceous fi ngerprint on adhesive tape within 12 hours

圖3 最優(yōu)Al(OH)3膠體懸浮液SPR試劑對不同遺留時間潛指紋的顯現(xiàn)效果圖Fig.3 The development of fi ngerprints with different remaining time by optimal Al(OH)3reagent

圖4 Al(OH)3膠體懸浮液SPR試劑與兩種市售SPR試劑顯現(xiàn)效果比較Fig.4 The comparison of fresh fi ngerprints developed by this study's Al(OH)3reagent and two commercial SPR reagents

3 結(jié)論

小顆粒懸浮 液法，是目前刑事科技人員對殺人、綁架、強(qiáng)奸等嚴(yán)重暴力犯罪中犯罪分子捆綁束縛被害人所用膠帶粘面上潛指紋顯現(xiàn)的重要方法。本文對使用Al(OH)3膠體懸浮液顯現(xiàn)平面膠帶粘面富脂潛指紋的方法進(jìn)行了初步研究，發(fā)現(xiàn)Al(OH)3膠體懸浮液SPR試劑，對遺留時間為24 h以內(nèi)的膠帶粘面潛指紋具有良好顯現(xiàn)效果，對遺留時間為1 h的膠帶粘面指紋的顯現(xiàn)效果優(yōu)于進(jìn)口SPR1001 Dark試劑，近似于國產(chǎn)Bulant粘性表面手印黑色顯現(xiàn)試劑，所顯指紋呈白色，具有紋線清晰、細(xì)節(jié)特征明顯、與背景對比度高等優(yōu)點(diǎn)。使用Al(OH)3膠體懸浮液對平面膠帶粘面富脂潛指紋顯現(xiàn)具有效果優(yōu)良、價格便宜、穩(wěn)定性高及安全性好等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用前景良好。

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Visualization of Latent Fingerprints on Adhesive Tape by New Small Particle Reagent of Al(OH)3Colloidal Suspension

GAO Feng1,2, ZHANG Siru3, MA Rongliang2,*, LI Xiaojun2，HU Wenfeng2，QU Huiying2, ZHAO Yue4
（1. Department of Vessel Command, Maritime Police Academy, Ningbo, Zhejiang 315801, China; 2. Institute of Forensic Science, Ministry of Public Security, Beijing 100038, China; 3. Tangshan Frontier Detachment, Public Security Border Control Corps of Hebei Province, Tangshan, Hebei 063600, China; 4. Criminal Investigation Detachment of Xicheng Branch of Beijing Public Security Bureau, Beijing 100032, China）

Objective This study aims to develop a new-type small particle reagent (SPR) of Al(OH)3colloidal suspension for enhancing the visualization of latent sebaceous fi ngerprints on adhesive tape. Methods The SPR of Al(OH)3colloidal suspension (0.50 mol/L) was made from aluminum hydroxide (Al(OH)3), sodium hydroxide (NaOH), oxalic acid (H2C2O4), and sodium dodecyl benzene sulfonate (C18H29NaO3S). The effect of both the concentration of C18H29NaO3S and fi ngerprint remaining time on enhancement was tested. The performance of two commercial SPR reagents was compared with that of the SPR of Al(OH)3colloidal suspension. Results With the concentration of C18H29NaO3S at 8.61 mmol/L, the new SPR of Al(OH)3colloidal suspension shows good effect on enhancing the visualization of latent sebaceous fi ngerprint that has been remained on adhesive tape within 24 hours, and its performance of latent fi ngerprint enhancement is better than that of SPR1001 Dark reagents for the fresh (1h) latent sebaceous fi ngerprint. Conclusions The method, enhancing the visualization of latent sebaceous fi ngerprints on adhesive tape by the new-type SPR of Al(OH)3colloidal suspension, has advantages of clear fi ngerprint image, obvious minutiae and high contrast to the background of the tape.

fi ngerprint enhancement; latent sebaceous fi ngerprint; adhesive tape; Al(OH)3colloidal suspension; small particle reagent (SPR)

DF794.1

A

1008-3650(2016)05-0383-04

2016-02-26

格式：高峰，張斯儒，馬榮梁，等. Al(OH)3膠體懸浮液對膠帶粘性表面富脂潛指紋的顯現(xiàn)研究[J]. 刑事技術(shù)，2016,41(5):383-386.

10.16467/j.1008-3650.2016.05.009

公安部應(yīng)用創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目(2013YYCYHJXY124)；公安部物證鑒定中心基科費(fèi)項(xiàng)目(2014JB007)

高峰（1978—），男，甘肅天水人，博士，講師，研究方向?yàn)闊o機(jī)化學(xué)及痕跡檢驗(yàn)。E-mail：gfeng405@163.com

* 通訊作者：馬榮梁（1975—），男，吉林舒蘭人，博士，副研究員，研究方向?yàn)樯锘瘜W(xué)及指紋檢驗(yàn)。E-mail：marl2013@163.com