502膠顯現(xiàn)潛在手印后陽離子熒光黃染色研究

韓國(guó)強(qiáng) 羅亞平

(1.棗莊市公安局， 山東棗莊 277100； 2.中國(guó)人民公安大學(xué)刑事科學(xué)技術(shù)學(xué)院， 北京 100038)

502膠顯現(xiàn)潛在手印后陽離子熒光黃染色研究

韓國(guó)強(qiáng)1，2羅亞平2

(1.棗莊市公安局， 山東棗莊 277100； 2.中國(guó)人民公安大學(xué)刑事科學(xué)技術(shù)學(xué)院， 北京 100038)

探究一種安全無毒的新型陽離子熒光黃用于502膠熏顯手印后續(xù)染色的新方法。通過熒光光譜儀測(cè)量了其吸收光譜和發(fā)射光譜，以色彩模式(Lab)值作為顯現(xiàn)效果的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，通過對(duì)溶劑、試劑濃度、不同客體顯現(xiàn)效果等影響因素的考察，初步建立了陽離子熒光黃用于502膠熏顯手印后染色的操作方法，并與傳統(tǒng)的染料羅丹明6G、BBD做了比較。結(jié)果表明:陽離子熒光黃的最大吸收波長(zhǎng)為445 nm，最大發(fā)射波長(zhǎng)為495 nm，試劑濃度為0.1 g/L的乙醇溶液，就能達(dá)到很好的增強(qiáng)效果，并能產(chǎn)生鮮亮的黃綠色熒光，在實(shí)際辦案中有很好的應(yīng)用前景。

陽離子熒光黃； 502膠； 潛在手??； 增強(qiáng)處理； 熒光現(xiàn)象

0 引言

502膠應(yīng)用于手印顯現(xiàn)已有30多年的歷史，在其應(yīng)用過程中，顯現(xiàn)方法不斷改進(jìn)，手印的顯出率及顯出效果大幅度提升，但是502膠處理手印的方法很少單獨(dú)使用，特別是在對(duì)于一些復(fù)雜背景或淺色背景的客體上，由于顯出的白色手印不便于觀察拍照提取，為了增大反差便于拍照，502處理手印后的二次增強(qiáng)處理方法主要有：光學(xué)加強(qiáng)法、彩色粉末刷顯法、化學(xué)試劑染色法等[1]。但實(shí)踐證明效果比較理想的是熒光染料染色的方法，1979美國(guó)科學(xué)家Menzel E R等首次報(bào)導(dǎo)了羅丹明6G(basic red 1)用于502膠顯現(xiàn)手印的染色方法[2]，從20世紀(jì)80年代至今，羅丹明6G依然是502膠處理手印后染色處理最常用的方法之一，可是許多報(bào)道稱羅丹明6G毒性很大，并懷疑有致癌的危害[3]。此外，在我國(guó)由公安部物證鑒定中心第二研究所研制的BBD(7-苯甲氨基-4-硝基苯-2氧雜-1,3二唑)也是比較常用的熒光染料[4]。近些年來，國(guó)內(nèi)外法庭科學(xué)家致力于研究改變502單體的結(jié)構(gòu)，想辦法引入熒光基團(tuán)，或者通過502膠與易升華的熒光染料進(jìn)行混合，從而實(shí)現(xiàn)502熒光手印同步熏顯[5]，雖經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)，但所有的嘗試可以說都沒有取得真正意義上的成功，熏顯的手印熒光效果不強(qiáng)，還需要繼續(xù)進(jìn)行二次染色，不能達(dá)到普及和推廣的目的[3]。

基于以上各方面的限制，本文重點(diǎn)介紹一種新型的陽離子熒光黃染料,在我們國(guó)家常被用來紡織品的染色，來源比較廣泛，價(jià)格便宜，最突出的優(yōu)點(diǎn)是安全無毒，熒光強(qiáng)度高，附著力強(qiáng)[3]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

FYFC-Ⅲ微電腦502熏顯柜(無錫市帆鷹警用器材新技術(shù)有限公司)、半導(dǎo)體激光器(江蘇曉松科技有限公司)、電子天平、尼康數(shù)碼照相機(jī)D7000 、RF-5301PC熒光分光光度計(jì)(日本島津公司)

主要試劑：陽離子熒光黃 、羅丹明6G、BBD、502膠、無水乙醇、丙酮等。

1.2 理化性質(zhì)及染色原理

陽離子熒光黃,分子式：C20H20N3O2CI,分子量：369.5,易溶于水、甲醇、乙醇、丙酮等有機(jī)溶劑，亮黃色粉末，屬于香豆素類化合物，化學(xué)結(jié)構(gòu)式如圖1所示。

圖1 陽離子熒光黃的化學(xué)結(jié)構(gòu)式

從結(jié)構(gòu)上可以看出具有平面剛性結(jié)構(gòu)，具有大π鍵的共軛體系，因此能產(chǎn)生熒光，陽離子染料在溶液中可以電離出帶正單的色素陽離子，染料離子主要借助于502膠聚合物上的極性基團(tuán)(氰基)以離子鍵的作用上染，致使陽離子熒光黃對(duì)502膠聚合物有較好的親和力，從而被吸附。

1.3 光譜分析

為了技術(shù)人員提供有效的數(shù)據(jù)，正確的選擇光源和濾光鏡，本實(shí)驗(yàn)采用熒光光譜儀測(cè)量了陽離子熒光黃乙醇溶液的熒光光譜如圖2所示，黑色的代表激發(fā)光譜，紅色的代表發(fā)射光譜。測(cè)量結(jié)果顯示在波長(zhǎng)445 nm左右有一個(gè)最大的吸收峰，在波長(zhǎng)495 nm左右有一個(gè)最大的發(fā)射峰。因此，為了得到最佳的觀察效果，建議選擇激光器藍(lán)光波段進(jìn)行激發(fā)，并在黃色或橙色濾光鏡下進(jìn)行觀察拍照。

圖2 陽離子熒光黃的熒光光譜

1.4 實(shí)驗(yàn)操作步驟

1.4.1 客體選取及樣本制作

主要選擇一些常見的淺色背景或者復(fù)雜性背景的非滲透性客體：錫箔紙、載玻片、礦泉水瓶、花塑料袋。

在作對(duì)比實(shí)驗(yàn)時(shí)都采用控制變量的方法，制作樣本時(shí)，用microsoft visio 2010軟件繪制如圖3的示意圖。都需經(jīng)過捺手印→從中間剪開→分別處理→比較效果4個(gè)步驟。為了更加真實(shí)地模擬現(xiàn)場(chǎng)條件，要求志愿者在捺手印時(shí)雙手不做任何處理，直接在客體上輕輕捺手印大約持續(xù)2 s。

圖3 對(duì)比實(shí)驗(yàn)操作示意圖

1.4.2 熏顯操作

本實(shí)驗(yàn)中使用的是FYFC-III微電腦502熏顯柜(無錫市帆鷹警用器材新技術(shù)有限公司)，稱取0.4 g(大約5～7滴)502膠放在制作的錫箔碗中，另一個(gè)錫箔碗盛放一定量的水，將樣本懸掛在熏顯柜內(nèi)，其自動(dòng)程序過程是將柜內(nèi)空氣加濕到相對(duì)濕度80%，再將502加熱至揮發(fā)然后啟動(dòng)循環(huán)程序，讓手印熏顯，最后排氣。即：502膠加熱器加濕10 min→502膠加熱20 min→循環(huán)熏顯手印10 min→排氣10 min。

1.4.3 染色處理

為了增強(qiáng)染色效果，熏顯后的樣本最好放置24小時(shí)之后等到502膠完全風(fēng)干固化再進(jìn)行染色處理，本文主要涉及陽離子熒光黃溶液、羅丹明6G溶液、BBD溶液。用滴管吸取少許染色液滴在有手印的部位，等陰干后用蒸餾水輕輕漂洗，洗去背景多余的染色液，最后在室溫下晾干。

1.4.4 觀察與拍照

對(duì)于熒光物質(zhì)，選擇合適的光源和濾光鏡進(jìn)行激發(fā)和拍照非常關(guān)鍵，本實(shí)驗(yàn)使用的是由江蘇曉松科技有限公司生產(chǎn)的半導(dǎo)體激光器，主要有兩個(gè)波段，藍(lán)光波段波長(zhǎng)是440 nm，綠光波段波長(zhǎng)是532 nm，配套的黃色、橙色和紅色護(hù)目鏡，打光時(shí)距離客體大約25 cm，角度大約45度。拍照時(shí)采用尼康D7000數(shù)碼相機(jī)及配套微距鏡頭進(jìn)行操作。經(jīng)陽離子熒光黃溶液染色后使用激光器440 nm藍(lán)光波段和黃色濾光鏡進(jìn)行觀察和拍照。經(jīng)羅丹明6G染色后使用激光器532 nm綠光波段和紅色濾光鏡進(jìn)行觀察和拍照。經(jīng)BBD染色后使用激光器440 nm藍(lán)光波段和橙色護(hù)目鏡進(jìn)行觀察和拍照。

1.5 Lab值的測(cè)定

Lab色彩模型有亮度(L)和有關(guān)色彩(a，b)3個(gè)要素組成，是基于人對(duì)顏色的感覺，描述正常視力的人能看到的所有顏色， 所有的顏色就以這3個(gè)值交互變化所組成?！癓”表示光暗變化，L的值域由0到100 ；“a”表示紅色到綠色的變化，其值域由+127至-128，“+a”是紅色方向，“-a”是綠色方向；“b”表示從黃色至藍(lán)色的變化，其值域是由+127至-128，“+b”是黃色方向，“-b”是藍(lán)色方向。實(shí)驗(yàn)中通過photoshop軟件測(cè)量Lab值來衡量顯現(xiàn)效果。為了減少實(shí)驗(yàn)誤差，借助Photoshop軟件測(cè)量其Lab值，分別選取3個(gè)點(diǎn)，分別記錄其L值，a值，b值，然后計(jì)算其平均值。在選取點(diǎn)的時(shí)候盡量選取顏色均勻能代表整體顯現(xiàn)效果的點(diǎn)。

1.6 應(yīng)用條件的考察

1.6.1 溶劑的考察

陽離子熒光黃易溶于水、甲醇、乙醇等，但考慮到甲醇毒性比較大，因此重點(diǎn)研究以水和乙醇作為溶劑顯現(xiàn)效果的比較。基于乙醇溶液的配制：稱取1 g陽離子熒光黃放入燒杯中，然后加入1 L的乙醇，玻璃棒攪拌至完全溶解。基于水溶液的配制：稱取1 g的陽離子熒光黃放入燒杯中，然后量取1 L蒸餾水，混合攪拌均勻至完全溶解。

要求志愿者在錫箔紙上用同一手指連續(xù)捺印手印，然后放在502自動(dòng)熏顯柜內(nèi)熏顯，熏顯結(jié)束后，將樣本從中間剪開，一半用滴管吸取 熒光黃乙醇溶液進(jìn)行染色處理，等待大約兩分鐘，用蒸餾水漂洗，在室溫下陰干后，用激光器440 nm的藍(lán)光下進(jìn)行激發(fā)，用黃色濾光鏡進(jìn)行觀察拍照。另一半用 熒光黃水溶液染色處理，操作方法不變。

1.6.2 試劑最佳濃度確定

分別配制0.1、1、10 g/L的陽離子熒光黃乙醇溶液，讓志愿者在錫箔紙上每個(gè)手指連續(xù)捺印3個(gè)手印，共30個(gè)。對(duì)于同一個(gè)手指的3枚手印分別用不同濃度的染色液進(jìn)行染色處理，然后拍照提取，比較顯現(xiàn)效果，篩選出最佳濃度。

1.6.3 常見客體顯現(xiàn)效果

為了評(píng)估陽離子熒光黃在不同客體上的顯現(xiàn)效果和靈敏度，分別對(duì)在錫箔紙、載玻片、礦泉水瓶、花塑料袋等客體上手印進(jìn)行處理，然后用1 g/L的 熒光黃乙醇溶液進(jìn)行染色處理，拍照提取，比較不同客體上的顯現(xiàn)情況。

1.7 與羅丹明6G、BBD的比較[6]

羅丹明6G溶液配制：稱取0.1 g羅丹明6G于燒杯中，然后加入100 mL的乙醇攪拌至完全溶解。BBD溶液的配制：稱取0.2 g BBD溶于100 mL丙酮中，充分?jǐn)嚢柚镣耆芙狻?/p>

在制作樣本時(shí)為了控制變量，用同一手指在錫箔紙上連續(xù)捺印手印，經(jīng)過502熏顯后，將樣本從中間剪開，分別用3種不同的試劑進(jìn)行染色處理，然后拍照提取，比較3種不同試劑的染色效果。

2 結(jié)果與討論

主要從3個(gè)方面評(píng)估染料的顯現(xiàn)效果和靈敏度:第一，著色效果與客體背景之間的反差；第二，顯現(xiàn)的紋線是否連貫；第三，細(xì)節(jié)特征顯現(xiàn)的清晰度；第四，包括三級(jí)特征毛孔的特征等。

2.1 溶劑的考察

從實(shí)際應(yīng)用的角度考慮，不管是藥品還是溶劑都應(yīng)該盡量減少對(duì)人體對(duì)環(huán)境的危害，國(guó)外有關(guān)文獻(xiàn)已經(jīng)報(bào)導(dǎo)陽離子熒光黃毒性很小對(duì)人體比較安全，圖4左半部分是乙醇為溶劑，右半部分是水為溶劑的效果圖。

圖4 不同溶劑顯現(xiàn)效果

圖5 不同溶劑顯現(xiàn)效果Lab值

從圖中可以看出熒光黃的乙醇溶液和熒光黃的水溶液都能對(duì)502膠熏顯后的手印有一定的增強(qiáng)作用，但在實(shí)際的操作中 熒光黃的乙醇溶液吸附性非常好，滴在手印上的液體很快擴(kuò)散開，染色時(shí)間比較短，但對(duì)于 熒光黃的水溶液，由于水的表面張力比較大，導(dǎo)致溶液浸潤(rùn)性不太好，滴在手印上的溶液呈水珠狀，在同等時(shí)間下染色效果并不理想。 借助Photoshop軟件測(cè)量了Lab值，并做柱形圖5，分別選取3個(gè)點(diǎn)，分別記錄其L值，a值，b值，然后計(jì)算其平均值。測(cè)量結(jié)果顯示 熒光黃乙醇溶液處理過的手印L=82,a=-67,b=70;而 熒光黃水溶液處理過的手印L=47,a=-44,b=45。 根據(jù)色彩模式(Lab)定義可界定為鮮亮的黃綠色，與目測(cè)顏色一致，由于人對(duì)黃綠色的光比較敏感，看起來非常舒服。數(shù)據(jù)分析L乙醇>L水，可得 熒光黃乙醇溶液處理過的手印亮度要明顯超過 熒光黃水溶液處理的手印，并且 熒光黃乙醇溶液顯現(xiàn)手印紋線的連貫性好，細(xì)節(jié)特征清晰，汗孔特征很明顯，與背景反差比較大。但是在實(shí)際案件中如果遇到客體表面涂有油漆或者筆跡時(shí)就不能采取熒光黃乙醇溶液進(jìn)行處理，因?yàn)橛袡C(jī)溶劑會(huì)導(dǎo)致筆跡擴(kuò)散，改變了客體表面性質(zhì)，所以得采取熒光黃的水溶液進(jìn)行處理，雖然效果不太理想，但依然具有檢驗(yàn)鑒定價(jià)值。

2.2 試劑最佳濃度確定

3組不同濃度的顯現(xiàn)效果如圖6所示，從顯現(xiàn)效果來分析，即使很低的濃度都能達(dá)到增強(qiáng)的目的，與背景反差很大，顯現(xiàn)的紋線連貫性好、細(xì)節(jié)特征突出，熒光強(qiáng)度基本一致，通過Photoshop軟件測(cè)量，其亮度L值相差也不大，可見 熒光黃溶液靈敏度很高，吸附性很強(qiáng)，但在配制溶液的過程中發(fā)現(xiàn)濃度為10 g/L的溶液 熒光黃不能完全溶解，達(dá)到了過飽和狀態(tài)，從節(jié)省原料的角度采用濃度為0.1 g/L的溶液染色都能產(chǎn)生非常理想的效果。

從左至右濃度依次是0.1 g/L,1 g/L,10 g/L的熒光黃乙醇溶液圖6 不同濃度的顯現(xiàn)效果

2.3 常見客體顯現(xiàn)效果

本實(shí)驗(yàn)主要選取一些常見的客體(錫箔紙、載玻片、礦泉水瓶、花塑料紙)，主要是一些淺色客體和背景比較復(fù)雜的客體。如圖7所示，是用濃度為1 g/L的熒光黃乙醇溶液的顯現(xiàn)效果，整體分析來說， 熒光黃染色后的手印熒光效率比較高，上染特異性非常強(qiáng)，只有乳突紋線被染上色而小犁溝比較分明，紋線的細(xì)節(jié)特征包括3級(jí)特征非常清晰，鑒定價(jià)值很高，在常見客體上可以普遍使用。但對(duì)于塑料瓶、玻璃等透明客體在拍照的時(shí)候最好在下面放一張黑色的襯紙，對(duì)于背景比較復(fù)雜的要避免不同顏色的反光造成的干擾。

圖7 不同客體顯現(xiàn)效果

2.4 比較實(shí)驗(yàn)

圖8(a)為熒光黃與羅丹明6G溶液的顯現(xiàn)效果，圖8(b)是熒光黃與BBD溶液的顯現(xiàn)效果，3種熒光材料顯現(xiàn)的手印細(xì)節(jié)特征都十分明顯，在激光器的激發(fā)下都能產(chǎn)生強(qiáng)烈的的熒光，與客體背景反差很大，靈敏度很高，但國(guó)外已有資料表明羅丹明6G溶液對(duì)人體傷害很大，甚至有致癌的危害，因此 熒光黃的使用是一個(gè)很好的選擇，其熒光效率高，吸附性好，安全無毒，本著經(jīng)濟(jì)環(huán)保的原則， 熒光黃可以在實(shí)際工作中推廣和使用。

3 結(jié)語

本實(shí)驗(yàn)主要介紹了熒光材料陽離子熒光黃的理化性質(zhì)及其用于502膠熏顯手印后染色的應(yīng)用條件。通過實(shí)驗(yàn)確定了陽離子熒光黃以乙醇作為溶劑，濃度為1 g/L的溶液，可以適用于大部分非滲透性客體上502膠熏顯的手印染色，效果非常理想。但對(duì)于一些表面有筆跡或油漆的客體， 熒光黃的水溶液也可以作為補(bǔ)充使用。在激光器藍(lán)光波段用黃色濾光鏡進(jìn)行觀察和拍照可以產(chǎn)生強(qiáng)烈的黃綠色熒光。由于502膠熏顯手印后染色處理在實(shí)際辦案中比較常用，因此對(duì)陽離子熒光黃的應(yīng)用條件和方法還需要進(jìn)一步研究，包括502膠熏顯手印染色后能否繼續(xù)提取DNA，是否對(duì)DNA產(chǎn)生破壞等問題有待進(jìn)一步探討。

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(責(zé)任編輯 陳小明)

公安部技術(shù)研究計(jì)劃項(xiàng)目“高質(zhì)量提取現(xiàn)場(chǎng)手印多元信息關(guān)鍵技術(shù)研究”(2014JSYJB018)。

韓國(guó)強(qiáng)(1989—)，男，山東棗莊人，碩士。研究方向?yàn)楹圹E檢驗(yàn)。

D918.91