Аналитические инструментальные методы исследования вещественных доказательств

Классификация аналитических инструментальных методов. В современной криминалистике применяется широкий круг аналитических инструментальных методов, позволяющих с разных сторон подойти к изучению структуры и состава вещественных доказательств. Данные методы отличаются по объему и виду информации, чувствительности, а некоторые из них ведут к уничтожению вещественного доказательства, в результате чего оказывается невозможным дальнейшее его исследование.

quest9В связи с этим большое значение имеет правильное определение круга методов и последовательности их использования. При незначительном количестве исследуемого вещества, в первую очередь должны быть применены так называемые неразрушающие методы, которые не вызывают каких-либо изменений вещества при подготовке проб и в процессе самого анализа или приводят к самым незначительным изменениям, не препятствующим применению других методов. Большое значение имеет информативность методов, их чувствительность и т.д.

Поэтому помимо принятой вестественных науках классификации аналитических методов по природе информации (например, различают методы исследования состава вещества: элементный, изотопный, молекулярный, фазовый, фракционный) следует подразделить применяемые в криминалистике аналитические методы по ряду и других оснований, что позволит с разных сторон оценить возможности того или иного метода. Так, по степени сохранения вещества при анализе можно выделить следующие группы методов: 1) полностью сохраняющие целостность микровещественного доказательства (отражательные оптическая, электронная микроскопия и молекулярная спектроскопия, люминесцентный и рентгеновский спектральный анализ, радиоспектроскопия, нейтронно-активационный анализ16); 2) нарушающие целостность вещественного доказательства, но вещество при анализе не уничтожается и может быть использовано для исследования другими методами (абсорбционная молекулярная спектроскопия); 3) вещество не уничтожается, но имеются большие его потери при извлечении после анализа (газо-жидкостная хроматография и др.); 4) вещество частично уничтожается в процессе анализа (лазерный микроспектральный анализ); 5) вещество уничтожается полностью (эмиссионный спектральный и структурный рентгеновский анализ, масс-спектрометрия); по степени информативности (универсальности): 1) позволяющие одновременно изучать разные характеристики объекта, например, структуру и состав (электронная микроскопия, люминесцентный микроспектральный анализ); 2) анализировать разные по своей природе объекты, например, органические и неорганические (люминесцентный анализ, радиоспектроскопия, рентгеновский спектральный анализ, масс-спектрометрия, нейтронно-активационный анализ); 3) исследовать только неорганические объекты (эмиссионный спектральный анализ); по быстроте (оперативности) анализа: 1) не требующие какого-либо приготовления образца для анализа (отражательные микроскопия и спектроскопия, радиоспектроскопия, нейтронно-активационный анализ); 2) за короткий промежуток времени записывается очень большой объем информации (фурье-спектроскопия, газожидкостная хроматография); 3) быстрая обработка результатов анализа (все виды анализа, если приборы снабжены компьютерами); по степени чувствительности17: 1) наивысшая чувствительность современных аналитических методов - 0,01 мкг - 0,00000001 мкг (абсорбционный атомный спектральный анализ, микроспектральный эмиссионный анализ); 2) очень высокая чувствительность - 0,1 - 0,0001 мкг (радиоспектроскопия, масс-спектрометрия, нейтронно-активационный анализ); 3) высокая чувствительность - 0,01 мкг -0,001 мг (люминесцентный и эмиссионный спектральный анализ); 4) средняя чувствительность -0,1- 0,001 мг (анализ в видимой и УФ-области, микроспектральный молекулярный анализ в ИК-области); 5) низкая чувствительность - 1-0,1 мг (молекулярный анализ в ИК-области).

Спектральный анализ. Данный вид анализа представляет собой физический метод определения качественного и количественного химического состава вещества. Он основан на использовании закономерной связи между спектрами излучения, поглощения, отражения электромагнитной энергии исследуемым веществом и его химическим строением и составом. Это наиболее распространенный вид анализа в судебно-экспертной практике, что объясняется его быстротой, автоматизированностью большинства операций, универсальностью многих методов, высокой чувствительностью, большой степенью избирательности, а некоторых из методов - неразрушающим действием.

Многообразные его методы в естественных науках классифицируются по разным основаниям. Например, в зависимости от того, какое строение вещества исследуется, различают атомный (элементный) и молекулярный анализы. Применительно к методу получения спектра выделяют эмиссионный (испускание), абсорбционный (поглощение), люминесцентный и другие виды спектрального анализа. В зависимости от того, какая область электромагнитного спектра используется для изучения химического состава вещества, различают спектральный анализ в гамма-, рентгеновской, УФ-, видимой, ИК-, микроволновой и радиоволновой областях (спектральный анализ в УФ-, видимой и ИК-областях называется оптическим).

Все перечисленные виды спектрального анализа находят применение в криминалистике для решения сложных идентификационных и других задач. Как правило, они применяются в комплексе. Поскольку в состав большинства криминалистических объектов входят компоненты органического и неорганического происхождения, то в комплекс должны быть включены как минимум два метода: молекулярный и атомный.

Молекулярный анализ, позволяющий устанавливать состав и структуру молекул, используется при исследовании органических соединений, имеющих сложное строение молекул. Наиболее распространенным методом получения спектров молекул является абсорбционный (поглощение электромагнитной энергии), при этом анализу данным методом могут быть подвергнуты вещества в любом агрегатном состоянии. С его помощью в комплексе с другими методами устанавливают конкретные единичные объекты (объемы, массы) или максимально узкие группы лакокрасочных покрытий, горюче-смазочных материалов, наркотиков и т.д. Поскольку этот анализ является неразрушающим, именно с него начинается исследование внутренней структуры и состава объектов при применении комплексной методики.

Спектры молекул могут быть получены и методом отражения. Отражательная спектроскопия имеет наибольшее значение для криминалистических исследований, так как она позволяет анализировать вещество непосредственно на предмете-носителе и обнаруживать изменения в структуре и составе его поверхностных слоев, наиболее подверженных воздействию внешней среды. Именно на основе такого метода в Петербургской лаборатории судебных экспертиз была разработана методика установления давности записей по процессам старения поверхностного слоя красителя в штрихах, выполненных сине-фиолетовыми пастами для шариковых ручек.

Наиболее перспективным методом молекулярного анализа в настоящее время является фурье-спектроскопия, которая позволяет на интероферограмме фиксировать всю информацию о структуре и составе исследуемого объекта одновременно, а не последовательно, как в традиционных методах спектроскопии. Это во много раз увеличивает скорость анализа. Так, для регистрации того объема информации, который содержится в одной интероферограмме, получаемой за 40 мин., традиционным методам спектроскопии требуется 50 суток. Обладая высокой разрешающей способностью, фурье-спектроскопия позволяет выявлять очень тонкие различия близких по структуре и составу объектов.

Спектры молекул могут быть получены также с помощью люминесцентного анализа путем спектрального разложения свечения, вызванного облучением вещества R-, УФ- или видимыми лучами.18

Атомный (элементный) состав неорганических веществ, особенно металлов и их солей, в экспертной практике чаще исследуется с помощью эмиссионного спектрального анализа, где изучаемое вещество нагревается с помощью высокой температуры до парообразного состояния, что позволяет записать спектры испускания (эмиссии). В комплексе с другими методами он позволяет решать задачи идентификации конкретных единичных объектов или их узких групп (например, завода-изготовителя, марку, партию дроби, стекла, автоэмали и т.д.); применяется также для исследования и органических объектов, в том числе биологического происхождения, если в их составе имеются металлы (например, микроэлементы); для исследования продуктов выстрела с целью установления дистанции и последовательности выстрелов; продуктов выстрела на стрелявшем и т.д. Применение микроспектральных методов эмиссионного анализа (например, лазерного) позволяет исследовать микроколичества этих веществ.

Для исследования микроколичеств неорганических объектов без применения специальных микроустройств в криминалистической практике исполь зуется абсорбционный атомный анализ, при этом для записи спектров анализируемое вещество должно быть переведено в раствор. Однако одновременно можно проанализировать один-два элемента, а не весь элементный состав вещественного доказательства, в этом ограниченность данного метода.

К числу неразрушающих методов анализа неорганических объектов относится рентгеновский спектральный анализ19 (например, для исследования неорганических компонентов в почвах, пигментов в лакокрасочных покрытиях и др.). Микрорентгеноспектральный анализ (так называемый локальный микрозондовый метод) позволяет исследовать микрочастицы неорганических веществ, имеющиеся в виде пыли на поверхности различных объектов. Однако в силу дефицитности оборудования рентгеновский спектральный анализ пока не получил распространения в экспертной практике.

Сравнительно новым для экспертной практики видом неоптического спектрального анализа является радиоспектроскопия. Ее методы - электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) и ядерный магнитный резонанс (ЯМР) -позволяют исследовать как неорганические, так и органические вещества, причем исследование органических веществ более перспективно, так как с помощью данных методов удается выявлять очень тонкую структуру молекул и, следовательно, различать близкие по строению сложные соединения, чего не всегда можно достичь с помощью методов оптической спектроскопии. Перспективно применение этих методов и для исследования сложных многокомпонентных смесей веществ, поскольку взаимное влияние компонентов смесей в спектрах ЭПР и ЯМР почти не проявляется. Однако интерпретация спектров неизвестных веществ возможна только при сравнении со спектрами-эталонами, которых накоплено еще недостаточное количество. Широкому внедрению в экспертную практику данных методов препятствует и дефицитность оборудования.

Другие аналитические методы исследования вещественных доказательств. Для исследования органических и неорганических веществ (как атомного, так и молекулярного состава) в ведущих экспертных учреждениях используется масс-спектрометрия. Этот вид анализа обычно не относят к спектральному, так как масс-спектры получаются не в результате поглощения или излучения электромагнитной энергии исследуемым веществом, а путем непосредственного разделения частиц вещества (молекулярных и атомных ионов) по их массам (атомным весам) с помощью электрических и магнитных полей. Преимуществом масс-спектрометрии по сравнению со спектральными методами является возможность различать очень близкие по строению вещества даже в многокомпонентных смесях как органического, так и неорганического происхождения. В криминалистической практике методы масс-спектрометрии (главным образом, молекулярные) находят применение в комплексе с другими методами при исследовании близких по строению красителей, наркотических веществ, нефтепродуктов с целью установления их конкретных единичных объемов (масс) или максимально узких групп.

Масс-спектрометрия часто сочетается с другими аналитическими методами, например, газо-жидкостной хроматографией (ГЖХ)20, которая служит для разделения многокомпонентных смесей на отдельные компоненты и последующего их качественного и количественного анализа (с помощью масс-спектроскопии, ИК-спектроскопии, путем сравнения с эталонами или табличными данными), что позволяет разделять очень близкие по своим свойствам вещества любой природы. Современные хроматографы (так же как и масс-спектрометры) снабжены компьютерами, которые позволяют быстро обрабатывать и интерпретировать результаты анализа. В криминалистике ГЖХ находят применение при исследовании горюче-смазочных материалов (в методиках, устанавливающих конкретные группы и единичные объемы), для обнаружения тех или иных веществ в биологических жидкостях (например, алкоголя, наркотиков, яда в крови), для исследования состава запахов (запаха различных сортов сигарет, парфюмерных изделий, производственных запахов и т.д.).

Для исследования материалов и веществ может быть применен и такой аналитический метод, как нейтронно-активациопнып анализ, который основан на изучении наведенной (искусственной) радиоактивности, возникающей в объекте при его облучении в ядерном реакторе. Образующиеся при облучении радиоактивные изотопы имеют определенный период распада и специфическое излучение, по которым и могут быть обнаружены. В криминалистике этот метод применяется для обнаружения следов близкого выстрела на преградах, следов выстрела на стрелявшем, ядов в биологических объектах, микроэлементов в биологических тканях (например, волосах), материалах документов и т.д.22

Все современные аналитические приборы снабжены компьютерной техникой и программами, обеспечивающими автоматизацию процесса обработки результатов анализа, расшифровку спектров, определение количественного содержания компонентов и др.