犯罪現(xiàn)場四種常見人體體液固有熒光光譜響應(yīng)

柳 超 龔桂雄（中國人民公安大學(xué) 研究生院，北京100038）

犯罪現(xiàn)場四種常見人體體液固有熒光光譜響應(yīng)

柳 超 龔桂雄（中國人民公安大學(xué) 研究生院，北京100038）

在犯罪現(xiàn)場靠肉眼發(fā)現(xiàn)潛在生物物證比較困難，特別是那些現(xiàn)場清洗過的血跡、精斑、唾液、汗液肉眼更是難以發(fā)現(xiàn)，而現(xiàn)有的刑偵光源在便攜性、準(zhǔn)確性上存在不足。而使用熒光分光光度計(jì)200nm—850nm激發(fā)光，以上4種體液能夠發(fā)生固有熒光光譜響應(yīng)，將其應(yīng)用于現(xiàn)場勘查可有助于發(fā)現(xiàn)潛在物證。

現(xiàn)場勘查；體液；固有熒光

引言

生物發(fā)光法目前廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)中的抗癌、疾病診斷等，其原理是生物分子吸收了激發(fā)光的輻射能，從基態(tài)躍遷到某一激發(fā)態(tài)，發(fā)射一定波長的輻射，產(chǎn)生生物熒光。[1]在犯罪現(xiàn)場靠肉眼發(fā)現(xiàn)潛在生物物證比較困難，稍有疏漏就易導(dǎo)致犯罪嫌疑人DNA證據(jù)的丟失；特別是現(xiàn)場清洗過后，血跡、精斑、唾液、汗液通過肉眼幾乎看不見，而國內(nèi)對(duì)此類物證的勘查方法卻又遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。因此，將生物熒光與犯罪現(xiàn)場勘查結(jié)合，可使?jié)撛谏镂镒C的可視化成為可能。

犯罪現(xiàn)場勘查的基本要求是迅速、準(zhǔn)確和細(xì)致。目前國內(nèi)用于刑偵的光源主要有激光器多波段和氙燈多波段光源兩種。激光器因?yàn)轶w積大不便于攜帶，所以無法廣泛應(yīng)用于犯罪現(xiàn)場勘查；而氙燈則由于光強(qiáng)不足難以激發(fā)生物物證熒光，致實(shí)用性較小。因而研發(fā)體積小、光強(qiáng)高、單色性強(qiáng)的便攜、高效特性的LED光源具有深遠(yuǎn)的意義[2]，并結(jié)合熒光分光光度計(jì)測出的人體體液熒光譜，對(duì)光致發(fā)光的激發(fā)與發(fā)射光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以有助于更快速、準(zhǔn)確地勘查現(xiàn)場物證。

一、人體體液固有熒光原理

目前犯罪現(xiàn)場血痕勘查的主要方法是氙燈多波段光源觀察法、四甲基聯(lián)苯胺顯現(xiàn)法和魯米諾顯現(xiàn)法等[3]；汗?jié)撌钟】辈橐攒岫@現(xiàn)法、DFO顯現(xiàn)法等為主；精斑、唾液斑則仍然依靠肉眼觀察。觀察法與顯現(xiàn)法最大的區(qū)別在于是否使用化學(xué)試劑對(duì)物證進(jìn)行處理。而勘查物證的順序是發(fā)現(xiàn)——顯現(xiàn)——提取——鑒定，因此，發(fā)現(xiàn)是顯現(xiàn)的前提，也是無損檢驗(yàn)的關(guān)鍵。通過體液的固有熒光發(fā)現(xiàn)人體體液等生物物證，勘查人員可以提取到準(zhǔn)確率高達(dá)99%的DNA物證，從而提高現(xiàn)場物證勘查的準(zhǔn)確性、完整性。

人體體液的成分復(fù)雜，其中存在大量能夠發(fā)出熒光的因子，具有共軛雙鍵結(jié)構(gòu)，如內(nèi)源性蛋白、芳香氨基酸等[4]，還有血液中的核黃素，汗液中的色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸，唾液中的兒茶酚胺，精液中的黃素腺嘌呤二核苷酸等，其共軛度越大，發(fā)光強(qiáng)度越強(qiáng)，一般具有高度共軛穩(wěn)定性的芳香族化合物發(fā)光強(qiáng)。人體體液固有熒光遵循光致發(fā)光的斯托克斯定律[5]：“物質(zhì)發(fā)光輻射的光量子能量小于或等于激發(fā)光輻射的光量子能量?！币蚨鵁晒夥止夤舛扔?jì)的激發(fā)光照射石英熒光池里帶的體液產(chǎn)生波長比激發(fā)光更長的發(fā)射光，經(jīng)過接收器得到發(fā)射光譜。

激發(fā)光是照射樣本的光源，發(fā)射光是在激發(fā)光作用下樣本中所新產(chǎn)生波長的光。由于犯罪現(xiàn)場的體液常常被清洗掉，濃度往往發(fā)生變化，本研究利用熒光分光光度計(jì)分別測試的不同濃度的4種體液激發(fā)光譜和發(fā)射光譜，分析其光譜特征，可以為發(fā)現(xiàn)物證提供依據(jù)。

二、熒光光譜測試實(shí)驗(yàn)材料與方法

（一）實(shí)驗(yàn)樣品：正常人精液、血液、唾液、汗液各5份，生理鹽水若干。

（二）實(shí)驗(yàn)儀器：石英熒光池、最小刻度為1ul的微量移液槍、日立Hitachi、F-7000型熒光分光光度計(jì)（掃描速度60000nm/min，標(biāo)準(zhǔn)波長范圍200-850nm）。

（三）實(shí)驗(yàn)方法：

樣本編號(hào)：用生理鹽水分別稀釋100%、10%、4%、1%、0.3%的 精 液 為 1-5號(hào)，100%、10%、4%、1%、0.3%的血液為6-10號(hào)，100%、10%、4%、1%、0.3%的唾液為11-15號(hào)和100%、10%、4%、1%、0.3%的汗液為16-20號(hào)，空白對(duì)照的生理鹽水為21號(hào)。

溫度24℃，濕度55%。取0.6ml配置好的樣品放入石英熒光池，按編號(hào)逐個(gè)光譜掃描。首先，200nm-850nm激發(fā)光下進(jìn)行三維掃描（3-Dscan），根據(jù)三維掃描結(jié)果，大致地確定激發(fā)或者發(fā)射波長，再用WavelengthScan（光譜掃描）功能進(jìn)行激發(fā)和發(fā)射光譜掃描，從而確定最佳激發(fā)和發(fā)射波長，最后通過OriginLab制圖分析。

三、固有熒光光譜分析

（一）不同濃度的熒光光譜圖

經(jīng)過200nm—850nm的三維掃描結(jié)果，100%純樣品中血樣并無發(fā)射光譜響應(yīng)，100%精液、唾液、汗液均具有較強(qiáng)發(fā)射光譜響應(yīng)。

經(jīng)過生理鹽水稀釋：1號(hào)-5號(hào)不同濃度的精液均具有較強(qiáng)的熒光效果，其中100%精液熒光效果最強(qiáng)，隨著濃度降低，其固有熒光效果減弱（如圖1），圖中橫坐標(biāo)代表光波長，縱坐標(biāo)代表光強(qiáng)度，峰值越高，熒光效果越強(qiáng)。

圖1 不同濃度的精液

實(shí)驗(yàn)中6號(hào)樣本（100%血液）在220-850nm的3-DScan圖未發(fā)現(xiàn)明顯的發(fā)射光譜，7號(hào)、8號(hào)樣本結(jié)果一樣，但9號(hào)（1%血液）和10號(hào)（0.3%血液）呈現(xiàn)較好的結(jié)果，其中0.3%血樣熒光效果明顯優(yōu)于1%血樣（如圖2）。

圖2 不同濃度的血液

與1—5號(hào)精液光譜結(jié)果相類似的還有11—15號(hào)的唾液與16—20號(hào)的汗液，后兩種物質(zhì)均在100%呈現(xiàn)出發(fā)射光譜響應(yīng)最強(qiáng)，與濃度呈正比關(guān)系。將4種人體體液按濃度梯度進(jìn)行熒光效果對(duì)比分析得出表1。

表1 不同濃度的4種人體體液熒光效果對(duì)比表

（二）激發(fā)與發(fā)射光譜圖

根據(jù)上述不同濃度下的4種人體體液的熒光效果對(duì)比表，選擇100%精液、0.3%血液、100%唾液、100%汗液熒光光譜響應(yīng)最佳的3-Dscan圖，得出最佳激發(fā)光波段均在290nm。相應(yīng)地從4種人體體液的最佳發(fā)射光譜圖可看出均具有兩個(gè)峰值，最大峰值均在300nm—400nm之間和第二個(gè)峰值均在600nm—700nm之間（如圖3）。

圖3 290nm激發(fā)光的4種人體體液發(fā)射光譜圖

對(duì)不同濃度的四種體液進(jìn)行OriginLab的歸一化處理，在不考慮濃度的情況下，將縱坐標(biāo)歸一到0-1，得出四者的熒光效果對(duì)比圖（如圖4）。由圖可知，不考慮濃度的這一影響因子，四種體液的最大峰值較為接近，均在300nm-400nm之間，其中血液固有熒光峰值靠前，依次增大的是唾液、精液、汗液。除了最大峰值之外，均具有第二個(gè)峰值，精液在390nm左右，血液、唾液、汗液則為550nm、580nm、610nm。

圖4 歸一化后發(fā)射光譜對(duì)比圖

（三）討論

在醫(yī)學(xué)上，可以利用4種人體體液熒光光譜進(jìn)行疾病診斷和治療。在刑事科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域里，檢材送至理化實(shí)驗(yàn)室根據(jù)熒光光譜定性、定量分析的亦有不少，如毒品種類的確定、現(xiàn)場體液的定性分析等，但關(guān)于犯罪現(xiàn)場物證發(fā)現(xiàn)的應(yīng)用則比較少見。本實(shí)驗(yàn)以犯罪現(xiàn)場常見4種人體體液為研究對(duì)象，通過研究其固有熒光光譜響應(yīng)實(shí)現(xiàn)迅速、準(zhǔn)確地尋找到利于破案的生物檢材，提取DNA物證。通過熒光分光光度計(jì)測試不同濃度的血液、精液、唾液、汗液的熒光光譜響應(yīng)和最佳激發(fā)、發(fā)射光譜，為多波段光源的改進(jìn)提供技術(shù)支撐。

本實(shí)驗(yàn)在保證溫度與濕度最佳的情況下，空白對(duì)照的生理鹽水并無熒光光譜響應(yīng)，保證后續(xù)的實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)射光譜確實(shí)由4種常見的人體體液所產(chǎn)生。結(jié)合犯罪現(xiàn)場純體液出現(xiàn)概率高、現(xiàn)場血痕可能被清洗的特點(diǎn)，將濃度梯度設(shè)計(jì)為100%、10%、4%、1%、0.3%。

精斑、唾液斑、汗液斑物證為無色透明的斑跡，肉眼難以觀察，特別是在深色客體上易被忽視，在290nm激發(fā)光下，其100%純樣品熒光效果最佳，為犯罪現(xiàn)場此類物證的發(fā)現(xiàn)提供了條件。血痕相對(duì)于精斑、唾液斑、汗液斑而言，顏色多為紅色或暗紅色，濃度較高的血痕通過肉眼便可以發(fā)現(xiàn)，故被清洗的犯罪現(xiàn)場的血痕才是現(xiàn)場勘查的難題。但從熒光光譜圖可得出血跡稀釋到1%時(shí)，在290nm激發(fā)光下，便可以發(fā)射出肉眼可見的固有熒光。根據(jù)光致發(fā)光的斯托克斯定律，激發(fā)光的波長短于發(fā)射波長，背景是否具有熒光，可能影響人體體液的觀察結(jié)果，故犯罪現(xiàn)場人體體液與背景熒光差決定能否發(fā)現(xiàn)物證。

290nm激發(fā)光下，0.3%血液與100%精液、唾液、汗液的發(fā)射光譜圖中可以明顯看出其具有兩個(gè)明顯峰值，最大峰值在300nm-400nm之間；紫外區(qū)間，肉眼不可見，這對(duì)于犯罪現(xiàn)場勘查物證來說意義不大，但其第二個(gè)峰值，精液的400nm、血液的550nm、唾液的580nm和汗液610nm，通過藍(lán)光、黃光和紅光濾光鏡便可實(shí)現(xiàn)4種人體體液物證的無損檢驗(yàn)。

四、結(jié)論

第一，犯罪現(xiàn)場常見的4種人體體液，在紫外光激發(fā)下，除了100%血液，100%精液、唾液、汗液均產(chǎn)生較明顯熒光光譜響應(yīng)；第二，人體體液的固有熒光與濃度有關(guān)，血液稀釋至1%可發(fā)光，精液、唾液、汗液的發(fā)射光譜與濃度成正比，濃度越低，熒光效果越弱；第三，290nm激發(fā)光下，樣本中的4種體液的發(fā)射光譜均具有兩個(gè)明顯峰值，最大峰值集中在300nm-400nm之間，一般肉眼不可見，第二個(gè)峰值在500nm-600nm之間，肉眼可見；第四，空白對(duì)照的生理鹽水并無熒光光譜響應(yīng)，所以此次實(shí)驗(yàn)中的發(fā)射光譜均為4種人體體液所產(chǎn)生；第五，利用紫外激發(fā)光，發(fā)現(xiàn)4種生物檢材，對(duì)于快速、準(zhǔn)確地提取到可信度高的DNA物證對(duì)于犯罪現(xiàn)場勘查具有重大的意義。

[1]D.M.Amundson,M.Zhou.Fluorometricmethodforthee nzymaticdeterminationofcholesterol[J]J.Biochem.Biophys. Methods,1999.

[2]趙雅彬，郭威，羅亞平.新型LED光源在刑事科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用與研究展望[J].中國人民公安大學(xué)學(xué)報(bào).No.32015.

[3]劉耀.物證鑒定科學(xué)[M].北京：群眾出版社，1998.

[4]ZHAOZhimin,CHENYuming,YUXiaolei.Characteristic AnalysisandApplicationofBloodFluorescenceSpectra.Spectrosc opyandSpectralAnalysis,2003.

[5]駱曉森,倪曉武,陸建,等.不同波長光照射血液誘發(fā)的熒光光譜研究[J].中國激光,2003,30(1).

責(zé)任編輯：楊 蔚

Intrinsic Fluorescence Spectral Response on Four Types of Common Human Body Fluids at Crime Scene

LIU Chao, GONG Gui-xiong
（People’s Public Security Unviersity of China ,Beijing 100038,China）

It is difficult to identify potential biological material evidence by the naked eyes at crime scene, especially those cleaned blood or semen stains, saliva, sweat. There are some shortcomings, however, in the existing forensic light on portability and accuracy.Using fluorescence spectrophotometer by 200 nm - 850 nm excitation light, the above four types of body fluids can occur intrinsic fluorescence spectral response, with application to site investigation to contribute to find potential material evidence.

site investigation; body fluids; intrinsic fluorescence

D918.93

A

1671-5195（2016）06-0084-04]

10.13310/j.cnki.gzjy.2016.06.012

2016-04-01

北京市科技計(jì)劃項(xiàng)目；中國人民公安大學(xué)基本科研項(xiàng)目（2014JKF01102）。

柳 超（1992-），女，湖南長沙人，中國人民公安大學(xué)碩士研究生，研究方向?yàn)樾淌驴茖W(xué)技術(shù)；

龔桂雄（1987-），男，福建福州人，中國人民公安大學(xué)碩士研究生，研究方向?yàn)榻煌ò踩珗?zhí)法技術(shù)。