多種小顆粒試劑在手印顯現(xiàn)中的可行性探究

解海永 劉 麗 奚居仁 王亓鵬

（1 安徽公安職業(yè)學(xué)院公安科技系 安徽 合肥 230031 ；2 中國刑事警察學(xué)院痕跡檢驗技術(shù)系 遼寧 沈陽 110035；3 濰坊市公安局奎文分局 山東 濰坊 261041）

1 引言

手印顯現(xiàn)方法多種多樣，但是常用的一些顯現(xiàn)方法存在粉塵漂浮或者刺激性氣味嚴(yán)重的問題，給技術(shù)人員和環(huán)境帶來了一定的傷害，因此，無毒無味、快速高效的手印顯現(xiàn)方法一直是一線技術(shù)人員追求的目標(biāo)，更是科研院所和高等院校研究的重點方向。小顆粒試劑法具有顯現(xiàn)快、適用廣、無浮塵等優(yōu)點，同時對水浸客體及南方潮濕環(huán)境中潛在手印的顯現(xiàn)具有不可替代的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的小顆粒試劑種類較少，主要有氧化鋅、氧化鐵、二硫化鉬等有限的幾種，而公安實戰(zhàn)部門使用的小顆粒試劑大部分是買來的成品，其中很多是進(jìn)口產(chǎn)品，不僅購置成本高、工作時效短，而且顯現(xiàn)效果也并不理想，不利于在犯罪現(xiàn)場廣泛普及使用。

近年來，對小顆粒試劑法的研究越來越成熟，很多新的化學(xué)分析技術(shù)應(yīng)用到手印顯現(xiàn)中，表面活性劑和小顆粒的種類越來越豐富。隨著納米技術(shù)的成熟，更多的納米材料應(yīng)用到手印顯現(xiàn)中。Matthew Benton等人用親水性的SiO2納米粒子顯現(xiàn)吸煙者遺留在金屬和玻璃表面灰塵上的潛在指紋，對縮小偵查范圍和鎖定犯罪嫌疑人起到了重要作用[1]。2005年姚超等用硅烷偶聯(lián)劑對TiO2表面進(jìn)行改性研究，制得了兩性TiO2粉末[2]。李海軍等在2006對納米氧化物表面修飾國內(nèi)外研究現(xiàn)狀做了詳細(xì)介紹，可以看出分子表面修飾的方法在化學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)相當(dāng)成熟，為小顆粒試劑法中表面活性劑的選用提供了理論基礎(chǔ)[3]。2008年楊瑞琴等使用納米氧化物用于手印的顯現(xiàn)[4]，李孝君等2014年利用雙極性納米二氧化硅懸浮液對手印進(jìn)行顯現(xiàn)，取得了一定的顯現(xiàn)效果，將納米氧化物應(yīng)用于手印顯現(xiàn)，豐富了小顆粒試劑種類[5]。2014年王猛等人對上轉(zhuǎn)化納米熒光粉末懸浮液顯現(xiàn)手印進(jìn)行了研究，將生物化學(xué)上的熒光粉末成功應(yīng)用到手印顯現(xiàn)，并取得了較好的顯現(xiàn)效果[6]。許林茹將電化學(xué)顯現(xiàn)法應(yīng)用到手印顯現(xiàn)，采用魯米諾電化學(xué)發(fā)光的方法，讓手印顯現(xiàn)更加精確[7]。但這些方法大多工藝復(fù)雜，操作難度及成本較高，不利于普及使用。

本文對多種無機化合物進(jìn)行篩選，制得更加方便、易獲得的小顆粒試劑，擴(kuò)大了小顆粒試劑種類，并用表面活性劑進(jìn)行分子修飾。表面活性劑分子一般是由非極性的碳?xì)滏湶糠趾蜆O性基團(tuán)共同構(gòu)成的，無數(shù)個表面活性劑分子包圍在固體微粒周圍，分散在水中形成懸浮液，吸附有表面活性離子的小顆粒，通過表面活性劑親油基與手印遺留物質(zhì)中油脂分子的吸附作用吸附在手印紋線上，從而將手印顯現(xiàn)出來[8-10]。本實驗中選用十二烷基硫酸鈉、聚丙烯酸鈉、羧甲基纖維素鈉3種表面活性劑對小顆粒分別進(jìn)行表面修飾，選出最適表面活性劑，提高其對手印紋線的附著力。制得的新型小顆粒試劑，相比于其他小顆粒試劑更加易制得、易獲得，顯現(xiàn)效果明顯，同時不需要復(fù)雜設(shè)備，可以應(yīng)用于手印顯現(xiàn)。

2 實驗部分

2.1 實驗器材與藥品

器材：電子天平（賽多利斯科學(xué)儀器有限公司BS223S）、數(shù)碼照相機（柯達(dá)Easy Share Z650）、多用途翻拍架、磁力攪拌器（江蘇曉陽電子儀器廠）等。

實驗所用主要藥品如表1所示,均由國藥集團(tuán)生產(chǎn)，且均為分析純。

表1 主要實驗藥品

2.2 樣本制作

客體：玻璃片、塑料片、油漆木、瓷磚片、地板革、鋁箔等。

手印樣本制作：汗?jié)撝讣y，實驗者將手用肥皂洗凈、晾干，待20min后在客體上依次捺印手印，重復(fù)以上操作盡量保證汗液遺留量相同。

小顆粒試劑配制：分別配制濃度為5wt%、10wt%、15wt%、20wt%、25wt%的氧化銅、二氧化錳、二氧化硅、二氧化鈦、氫氧化銅、氫氧化鐵、氫氧化鋁、氫氧化鎂、碳酸鈣、硫酸鋇、碳酸鋇、堿式碳酸鋅小顆粒試劑50mL。

2.3 操作步驟

此次實驗選取滴管滴顯的方式進(jìn)行顯現(xiàn)。將小顆粒試劑用磁力攪拌機攪拌5min，用一次性塑料吸管吸液體滴到待顯客體上進(jìn)行顯現(xiàn)，適當(dāng)時間后用清水沖洗客體，晾干后進(jìn)行拍照。

3 實驗結(jié)果與討論

3.1 不同濃度小顆粒試劑顯現(xiàn)結(jié)果

將不同濃度的氧化銅、二氧化錳、二氧化硅、二氧化鈦、氫氧化銅、氫氧化鐵、氫氧化鋁、氫氧化鎂、碳酸鈣、硫酸鋇、碳酸鋇、堿式碳酸鋅小顆粒試劑分別顯現(xiàn)12枚鋁箔上的新鮮汗?jié)撌钟。瑢@現(xiàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計，如表2所示。

表2 不同濃度小顆粒試劑在鋁箔上顯現(xiàn)結(jié)果

通過實驗可得，氧化銅、二氧化錳、氫氧化銅、氫氧化鐵、碳酸鈣、硫酸鋇、碳酸鋇、堿式碳酸鋅可以適用于手印顯現(xiàn)。隨著氧化銅、二氧化錳、氫氧化銅、氫氧化鐵濃度的增加顯現(xiàn)效果不斷增強，濃度在20wt%時顯現(xiàn)效果優(yōu)于濃度在10wt%、15wt%時的效果，而濃度在20wt%與25wt%時顯現(xiàn)效果基本相同，因此氧化銅、二氧化錳、氫氧化銅、氫氧化鐵的最佳濃度選用20wt%。4種難溶性鹽類對鋁箔上的汗?jié)撌钟《加休^好的顯現(xiàn)效果，濃度在5wt%時顯現(xiàn)效果較差，需要多次顯現(xiàn)才有一定顯現(xiàn)效果；濃度超過25wt%時，出現(xiàn)過度熏顯使紋線無法清晰識別，濃度在10wt%、15wt%、20wt%時對手印顯現(xiàn)效果較好，其中碳酸鋇的效果最為穩(wěn)定，因此碳酸鈣、硫酸鋇、堿式碳酸鋅最佳濃度選為10wt%，碳酸鋇小顆粒試劑的最佳顯現(xiàn)濃度選為15wt%。同時不同濃度的二氧化鈦、二氧化硅小顆粒試劑在鋁箔上的顯現(xiàn)發(fā)現(xiàn)對客體背景的吸附力較大，導(dǎo)致手印糊成一片，無法用于鑒定，因此二氧化鈦、二氧化硅小顆粒試劑相比于二氧化錳、氧化銅顯現(xiàn)效果差。氫氧化鋁、氫氧化鎂的小顆粒試劑在鋁箔上的顯現(xiàn)效果較差，對手印紋線基本沒有吸附能力，即使在顯現(xiàn)過程中有一定的吸附作用，但在水漂洗過程中也會被水沖洗掉。氧化銅、氫氧化銅、碳酸鋇不同濃度顯現(xiàn)結(jié)果對比圖如圖1～3所示。

圖1 不同濃度氧化銅小顆粒試劑顯現(xiàn)結(jié)果對比圖

圖2 不同濃度氫氧化銅小顆粒試劑顯現(xiàn)結(jié)果對比圖

圖3 不同濃度碳酸鋇小顆粒試劑顯現(xiàn)結(jié)果對比圖

3.2 最佳濃度小顆粒試劑在不同客體上的顯現(xiàn)結(jié)果

用最佳濃度的氧化銅、二氧化錳、氫氧化銅、氫氧化鐵、碳酸鈣、硫酸鋇、碳酸鋇、堿式碳酸鋅小顆粒試劑分別對玻璃片、塑料片、油漆木、瓷磚片、地板革、鋁箔6種客體上的新鮮汗?jié)撌钟∵M(jìn)行顯現(xiàn)，對顯現(xiàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計，如表3所示。

表3 最佳濃度氧化物小顆粒試劑對不同客體上新鮮汗?jié)撌钟〉娘@現(xiàn)結(jié)果

通過實驗發(fā)現(xiàn)氧化銅小顆粒試劑對鋁箔、瓷磚、玻璃上的手印具有良好的顯現(xiàn)效果，顯出率較高，但由于對地板革、塑料片、油漆木等客體表面的吸附力較強，很難清晰的顯出手印，顯出率不高，因此，在現(xiàn)實應(yīng)用中要注意氧化銅小顆粒試劑適用客體。二氧化錳對玻璃片、瓷磚片上的顯現(xiàn)效果較好，但效果較氧化銅差。20wt%的氫氧化銅、氫氧化鐵小顆粒試劑對玻璃片、塑料片、油漆木、瓷磚片、地板革、鋁箔等客體上都有一定的顯現(xiàn)效果，但氫氧化鐵小顆粒試劑對手印紋線的吸附力較弱，與背景的反差不夠明顯，氫氧化銅顯現(xiàn)效果優(yōu)于氫氧化鐵。15wt%的碳酸鈣、硫酸鋇、碳酸鋇、堿式碳酸鋅小顆粒試劑對玻璃片、塑料片、油漆木、瓷磚片、地板革、鋁箔等客體上都有較好的顯現(xiàn)效果，顯出率較高，可以用于手印的顯現(xiàn)，其中碳酸鋇的顯現(xiàn)效果明顯優(yōu)于其他3種小顆粒試劑的顯現(xiàn)效果?？紤]到碳酸鈣、硫酸鋇、碳酸鋇、堿式碳酸鋅小顆粒試劑均為白色，氫氧化銅優(yōu)于氫氧化鐵，氧化銅優(yōu)于二氧化錳，因此選取碳酸鋇、氫氧化銅、氧化銅進(jìn)行研究。

3.3 不同表面活性劑顯現(xiàn)結(jié)果

選用十二烷基硫酸鈉（SDS）、聚丙烯酸鈉（PAAS）、羧甲基纖維素鈉（CMC-Na）3種表面活性劑分別與最佳濃度的氧化銅、氫氧化銅、碳酸鋇小顆粒試劑混合，比較其用于手印顯現(xiàn)結(jié)果的不同，顯現(xiàn)結(jié)果如表4所示。

表4 不同表面活性劑顯現(xiàn)結(jié)果

實驗結(jié)果表明，CMC-Na的顯現(xiàn)效果略好于SDS，SDS的顯現(xiàn)效果明顯要好于PAAS，且PAAS不易完全溶解，容易使小顆粒試劑出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，同時SDS的發(fā)泡現(xiàn)象嚴(yán)重，顯現(xiàn)效果較CMC-Na差，因此，選用0.02%的CMC-Na作為氧化銅小顆粒試劑的表面活性劑，選用0.03wt%的CMC-Na作為氫氧化銅小顆粒試劑的表面活性劑，選用0.03wt%的CMC-Na作為碳酸鋇的表面活性劑。其中碳酸鋇小顆粒試劑不同表面活性劑的顯現(xiàn)效果如圖4，不同客體上的顯現(xiàn)結(jié)果如圖5所示。

圖4 碳酸鋇小顆粒試劑不同表面活性劑的顯現(xiàn)效果

圖5 碳酸鋇小顆粒試劑在不同客體上的顯現(xiàn)結(jié)果

2.4 穩(wěn)定性研究

將氧化銅、氫氧化銅、碳酸鋇小顆粒試劑放在磁力攪拌器下攪拌5min，對不同客體上的手印進(jìn)行顯現(xiàn)，顯現(xiàn)時間設(shè)置為0、1d、2d、3d、7d、15d、30d、60d，每次顯現(xiàn)時都將小顆粒試劑搖勻，將顯現(xiàn)效果進(jìn)行統(tǒng)計，其中氧化銅顯現(xiàn)結(jié)果如表5所示。

表5 氧化銅小顆粒試劑隨放置時間增長的顯現(xiàn)結(jié)果（單位d）

實驗結(jié)果表明，隨著小顆粒試劑放置時間的增長，3種小顆粒試劑的顯現(xiàn)效果越來越差，3天之后效果基本趨于穩(wěn)定，對手印顯現(xiàn)仍有較好的顯現(xiàn)效果；同時放置一段時間的3種小顆粒試劑再用磁力攪拌器攪拌一段時間，顯現(xiàn)效果仍能達(dá)到開始時的效果。

2.5 小顆粒試劑在潮濕客體手印上的顯現(xiàn)結(jié)果

將不同種客體浸泡在水中2h后取出，放置一段時間待未干燥時捺印汗?jié)撌钟《嗝?，?種新型小顆粒試劑進(jìn)行顯現(xiàn)，觀察并記錄顯現(xiàn)效果，其中氫氧化銅的顯現(xiàn)結(jié)果如圖6所示。

圖6 氫氧化銅小顆粒試劑在潮濕客體上捺印手印顯現(xiàn)結(jié)果

實驗結(jié)果表明，3種新型小顆粒試劑對浸泡客體上捺印的手印亦有較好的顯現(xiàn)效果，顯出率較高，紋線清晰，可以用于手印的鑒定，但顯現(xiàn)效果較干燥客體上的效果明顯減弱，容易出現(xiàn)紋線確實現(xiàn)象，但總體顯現(xiàn)效果較好，3種新型小顆粒試劑具有較好的使用價值。

3 結(jié)論

通過實驗，氧化銅、氫氧化銅、碳酸鋇等8種小顆粒試劑可以適用于手印顯現(xiàn)，難溶鹽類的顯現(xiàn)效果要好于氧化物、氫氧化物，其中碳酸鋇小顆粒試劑的顯現(xiàn)效果最佳；羧甲基纖維素鈉對小顆粒試劑的改性效果好于十二烷基硫酸鈉、聚丙烯酸鈉。3種新型小顆粒試劑最佳配比分別為100mL水中加入20g的氧化銅、0.02g的羧甲基纖維素鈉；100mL水中加入20g的氫氧化銅、0.03g的羧甲基纖維素鈉；100mL水中加入15g的碳酸鋇、0.03g的羧甲基纖維素鈉。制得的新型小顆粒試劑具有較好的穩(wěn)定性，放置一段時間充分?jǐn)嚢杌驌u勻后對不同客體上的手印同樣有一定的顯現(xiàn)效果；對浸泡一段時間客體上留有的汗?jié)撌钟∫嘤休^好的效果。