Metode cromatografice și alte metode de investigare criminalistică

1. Ce este cromatografia?

Cromatografia este o metodă fizico-chimică folosită pentru identificarea unor substanțe formând amestecuri complexe, în urma separării lor selective pe un absorbant. Metoda cromato-grafică își găsește o largă aplicare în cercetările criminalistice de laborator, în identificarea diferitelor resturi de materie în formă de pete, în identificarea cernelurilor. Avantajele prezentate de folosirea acestei metode constau în: marea ei simplitate, rapiditatea de execuție, cerința unor cantităti foarte mici de substanță cercetată și nereclamării unui aparataj special.

Metodele cromatografice s-au impus datorită avantajelor pe care le prezintă în efectuarea analizelor de mare sensibilitate și specificitate, cum este cazul urmelor aflate în cantități foarte mici sau având o complexitate chimică ridicată, frecvent fiind utilizate în investigațiile bio-criminalistice ale produselor alimentare, toxicelor sau stupefiantelor, materialelor de scriere (cerneală, tuș ), dar și în cazul unor urme de sol.

Metodele analitice destinate unor determinări de ordin calitativ și cantitativ beneficiază de avantajele cromatografiei, în sensul că aceasta permite separarea sau fracționarea unor amestecuri complexe de substanțe în părțile lor componente, ceea ce face mai sigură identificarea lor, chiar și în condițiile în care acestea sunt de natură chimică foarte apropiată. Separarea componente-

lor unui amestec se realizează prin atingerea unui echilibru între solventul cu care se irigă hârtia suport și vaporii aceluiași solvent. Identificarea fiecăreia dintre substanțele separate dintr-un amestec cu ajutorul cromatografiei se face pe baza diferenței de culoare, prin determinarea factorului Rf specific, prin analiza spectrofotometrică sau prin reactivii chimici adecvați.

2. Cromatografia în strat subțire

Această metodă constă în separarea amestecului pe o placă de sticlă, acoperită cu un strat subțire de absorbant (silicagel, alumină, silice ș.a.), care absoarbe prin capilaritate componenții probei, transportați de solvenți (faza mobilă) și repartizați direct pe suprafața fazei staționare. Identificarea elementelor componente se realizează, printre altele, prin stabilirea valorii unui parametru determinat de diferența dintre distanța străbătută pe suprafața absorbantă de către solvent, comparativ cu distanța parcursă de fiecare dintre constituenți. Cromatografia în strat subțire prezintă avantajul unei relative simplități tehnice, fiind folosită în cercetarea cernelurilor de pe documentele presupuse a fi falsificate sau contrafăcute.

Factorul Rf este o constantă caracteristică pentru o anumită substanță, antrenată prin dizolvare de către un anumit solvent în aceleași condiții de lucru, ca: temperatură, presiune atmosferică, saturație cu apă a suportului, luminozitate. Astfel, un criteriu rapid pentru diferențierea cantitativă și uneori calitativă a diferiților compuși ai cernelii este stabilirea factorului Rf, care rezultă din raportul dintre drumul parcurs de substanța antrenată în absorbție de către un solvent și drumul parcurs de solventul însuși. Analiza directă cu ochiul liber a substanțelor dislocate numai după culoare și factorul Rf nu este întotdeauna suficient de concludentă la substanțele în cantităti foarte mici, ai căror culoare și factor Rf sunt foarte sensibili la condițiile procesului. Pentru intensificarea colorației și astfel pentru depistarea exactă a poziției, hârtia de filtru uscată va fi colorată.

3. Cromatografia în fază groasă (gazcromatografia)

Una dintre cele mai modeme și valoroase metode de separare întâlnite în practica laboratoarelor de specialitate este gazcromatografia. Procedeul este destul de laborios, el presupunând transformarea componentelor probei în gaze sau vapori, care sunt transportați de un gaz inert printr-o coloană cromato-grafică. Identificarea lor se face la ieșirea din coloană, prin intermediul unui detector, rezultatul apărând sub forma unei croma-tograme. O multitudine de urme cu un conținut complex, cum ar fi, de exemplu, vopselele, hidrocarburile, cosmeticele, produsele alimentare și vinurile, toxicele, pesticidele, stupefiantele sunt astăzi analizate prin gazcromatografie. Menționăm că aparatele modeme sunt cuplate cu un spectrometru de masă, ceea ce sporește eficiența calitativă a analizei.

4. Alte metode cromatografice

Cromatografia de lichid de înaltă performanță este caracterizată printr-o sensibilitate superioară cromatografiei în strat subțire. Aceasta s-a dovedit utilă în identificarea urmelor de absorbant (silice sau alumină), în care sunt injectate preparatele din urmele prelevate la locul exploziei. La ieșirea din coloană, elementele specifice explozibilului sunt detectate prin diverse procedee fizico-chimice de genul spectrofotometriei în radiații ultraviolete sau refractometriei.

O metodă de separare, folosită independent, iar, mai recent, și în combinație cu cromatografia, este electroforeza. Electrofo-reza este o metodă fizico-chimică folosită pentru identificarea particulelor coloidale, a emulsiilor sau a particulelor în suspensie, cu ajutorul electrolizei. Electroforeza se bazează pe migrarea acestor particule sub acțiunea unui câmp electric, spre polul opus al încărcăturii lor proprii. Electroforeza nu este o metodă deosebit de selectivă, rezultatele acesteia fiind adeseori aproximative. Cu toate acestea, în criminalistică își găsește totuși o largă aplicare în cercetarea cernelurilor cu care au fost executate diferite înscrisuri, în cercetarea petelor organice și anorganice, a resturilor de vopsele și lacuri, în cercetarea proteinelor.

5. Alte metode fizico-chimice de examinare

5.1. Analiza prin luminescență

Luminescența constă într-o emisie de radiații luminoase a unor corpuri, datorită unor alte cauze decât acelea de incan

descență. Ea poate fi determinată de radiații vizibile sau invizibile (Roentgen, ultravioletă sau infraroșie) și se datorează unei absorbții și emiteri de energie absorbită. Absorbția și emiterea de radiații nu se fac într-un proces continuu, ci prin întreruperi, prin emitere sau absorbție de cuante de energie sau fotoni. Utilitatea metodei rezidă și în faptul că necesită cantități sau concentrații foarte mici de substanță.

Dintre cele două variante de fotoluminescentă, fluorescenta și fosforescența, criminalistica folosește cu precădere fenomenul de fluorescență. Paralel cu fenomenul de fluorescență ca atare, în cercetare se apelează și la fenomenul de stingere a fluores-cenței, care poate fi determinat de acțiunea unui anumit corp sau substanță sau de acțiunea radiațiilor infraroșii. Pentru examinările sau identificările prin fluorescență se folosesc aparatele numite fluorometre.

Pentru fenomenul de stingere a luminescenței corpurilor, putem avea două variante: stingerea luminescenței caracteristice unui corp, fie datorită acoperirii lui cu un alt corp care are proprietatea de a stinge luminescența, fie prin proiectarea radiațiilor infraroșii pe stratul fluorescent. Cu ajutorul primei variante de stingere a fluorescenței pot fi descoperite pe suprafața înscrisurilor resturile substanțelor folosite la corodarea textului sau pot fi refăcute textele înlăturate prin stingerea fluorescenței de către resturile de acizi infiltrati în hârtie din cerneala textului inițial.

Examinarea directă a fenomenului de luminescență a anumitor corpuri o întâlnim în cercetarea falsurilor, a materialului înscrisurilor (hârtia și cerneala), a urmelor biologice (sânge, spermă, salivă), pentru a stabili natura pigmenților, în diferențierea sorturilor de hârtie, în evidențierea resturilor de lubrifianti, a reziduurilor de tragere cu armele de foc, în analiza resturilor sau a petelor de vopsele, în evidențierea acțiunii unor substanțe sau a căldurii asupra țesăturilor textile.

5.2. Analiza prin activare cu neutroni

Aplicarea metodei de analiză prin activare în cercetările criminalistice de laborator prezintă următoarele avantaje: o mai mare sensibilitate în depistarea microelementelor decât a celorlalte metode fizice; constituie un mijloc nedistructiv al probelor cercetate și deci asigură posibilitatea reluării examinărilor și asigură posibilitatea reprezentării cifrice și grafice a rezultatelor obținute. Deși aparent simplă, ea se pune în practică destul de dificil, necesitând folosirea unor tehnici de vârf. Metoda constă în iradierea probei sau a substanțelor cercetate, de regulă, cu neutroni. În urma acestei „bombardări nucleare", componentele chimice care alcătuiesc proba, dacă au avut atomi stabili, devin radioactive. Identificarea probei se efectuează în reactori nucleari și acceleratoare de particule.

Contoarele Geiger-Muller se folosesc pentru detectarea și numărarea particulelor ionizate emise de elementele radioactive. Ele amplifică de mai multe milioane de ori intensitatea particulelor ce intră în contor, iar cu ajutorul unui rezistor legat în serie cu contorul, se produc impulsuri de tensiune, care, din nou amplificate, sunt înregistrate de un numărător electronic ce indică fiecare particulă. Detectoarele cu scintilație funcționează pe baza unui cristal, format dintr-o substanță fluorescentă, care de câte ori va fi lovit de o particulă nucleară va emite radiații luminoase. Scintilațiile produse sunt înregistrate printr-un efect fotoelectric și amplificate de un fotomultiplicator.

Analiza prin activare își găsește în criminalistică numeroase întrebuințări, ca: identificarea urmelor suplimentare lăsate de tragerile cu armele de foc, a resturilor de sol, de praf, a petelor organice sau anorganice, a peliculelor de vopsea de pe instrumentele de spargere sau a celor produse de accidentele de circulație, a firelor de păr, a cioburilor de sticlă, a materialelor înscrisurilor.

5.3. Alte metode științifice criminalistice de investigare a urmelor materie

Din categoria metodelor optice de analiză mai sunt folosite, în examinările de laborator: colorimetria (constă în măsurarea optică a culorii diferitelor substanțe, fie prin comparare cu o soluție-etalon, fie prin măsurarea absorbției luminii de către substanța respectivă), refractometria (necesară măsurării unor constante fizice pe baza stabilirii indicelui de refracție al unor substanțe).

Dintre metodele electrochimice de analiză pot fi aplicate în expertiza urmelor: electroliza (folosită în efectuarea de separări și determinări chimice, dar și cu aplicații specifice criminalistice, de genul refacerii inscripțiilor ștanțate pe obiecte metalice), culo-

metria și polarografia (folosite în dozarea de ioni metalici sau ioni din unele combinații halogen-organice, precum și în analiza chimică a unor substanțe care conțin elemente radioactive).

Folosind proprietatea electrolizei de a acoperi cu un strat de metal suprafața unor obiecte conducătoare de electricitate sau făcute conducătoare prin acoperirea cu un strat de grafit, crimi-naliștii își confecționează mulajele de pe proiectilele trase, de pe monedele falsificate sau acoperă cu un strat de metal mulajele în ghips ridicate de pe diferite urme. O altă aplicare a electrolizei în cercetările criminalistice o întâlnim la refacerea inscripțiilor răzuite de pe obiectele de metal, ca serii de fabricație, denumirea obiectului, marca fabricii. Refacerea inscripțiilor ștanțate (înlăturate prin răzuire) se poate face prin electroliză, datorită reacției diferite a părților ecruisate cu ocazia ștanțării față de părțile rămase libere ale metalului.

Metode de stabilire a caracteristicilor obiectului supus procesului de identificare, dintre care cele mai utilizate sunt: metodele de măsurare a dimensiunilor liniare, metodele de măsurare a masei corpurilor (cu ajutorul balanțelor analitice și microbalanțe-lor), metodele de măsurare a greutății specifice a corpurilor (prin cântăriri hidrostatice), metoda flotației, metodele de analiză termică (necesară stabilirii punctelor de fierbere la lichidele neidentificate sau a punctului de topire, la diverse materiale solide; ex.: micrometoda lui Emich).

Metode de studiere a caracteristicilor suprafeței unor obiecte (metode de palpare a suprafețelor), cum ar fi: striagrafia opti-comecanică (prin care se determină caracteristicile microreliefu-lui), profilometria (prin care microrelieful este cercetat în condiții asemănătoare, înălțimile microreliefului sunt indicate direct de un dispozitiv de citire).

5.4. Metode combinate moderne de analiză

Accelerator circular de particule (ciclotron) masspectrome-tric (ICR-MS). Primele acceleratoare circulare au fost ciclotro-nii, inventati în 1929 de Ernest O. Lawrence la Universitatea din California, Berkeley. Ciclotronii au o singură pereche de plăci adâncite în formă de „D” pentru a accelera particulele și un singur magnet mare dipolar pentru a devia deplasarea într-o orbită circulară. Sunt o proprietate caracteristică particulele încărcate într-un câmp magnetic constant și uniform, B, pe care orbitează cu o perioadă constată, la o frecvență numită „frecvență ciclotro-nică”, atât timp cât viteza lor este mică în comparație cu viteza luminii. Acest lucru înseamnă că D-urile accelerate ale unui ciclotron pot fi conduse către o frecvență radio constantă (RF), accelerând puterea sursei, pe când raza face o spirală încontinuu. Particulele sunt inserate în centrul magnetului și sunt extrase la margine când ajung la energie maximă. Sistemul presupune introducerea ionilor din urmă (proba de analizat) într-o cameră cu electrozi. Ionii sunt dispuși într-o formă circulară care servește unor determinări spectrale mai precise și mai sigure. Sistemul este portabil și poate fi utilizat chiar în momentul cercetării scenei infracțiunii, aparatul acționând chiar și în cazul cantităților foarte mici de substanță.

Gazcromatograf-masspectrometrul miniatural (GC-MS)-sistemul permite detectarea și analiza de microurme, indiferent de starea de agregare (solidă, lichidă sau gazoasă). Analiza se realizează în urma fragmentării moleculelor în ioni, ceea ce permite determinarea certă a naturii substanțelor din urme. Vaporizarea și separarea microurmelor este efectuată în pirolizorul gazcro-matografului, după care se efectuează determinarea spectrome-trică propriu-zisă.

Spectrometrul de masă cu laser - cuplarea spectrometrului de masă cu tehnica laser servește la iradierea substanțelor de probă, ceea ce facilitează determinări speciale mai precise și mai rapide. Sistemul permite de la analiza de microurme la analize de urme de genul firului de păr.

5.5. Sisteme moderne de detectare și identificare a agenților biochimici

Microlaboratorul chimic pentru detectarea gazelor - acesta este capabil să identifice simultan sute de lichide și gaze. Coloana cromatografică a unui CD miniatural (de mărimea unui bob de mazăre) este capabilă să colecteze, să concentreze și să analizeze o mostră chimică cu greutate mai mică decât o singură bacterie.

Folosirea roboticii și a sistemelor inteligente - sistemul este destinat detectării explozibililor (inclusiv a celor plasați sub apă), a narcoticelor și agenților biochimici, precum și neutralizării acestora;

Sistemele microcomputerizate și chip-urile de încrip-tare - acestea sunt de 10 ori mai rapide decât cele folosite în prezent, având la suprafață senzori pentru detectarea agenților biologici, inclusiv pentru depistarea rapidă a naturii lor.

Dezvoltarea nano-tehnologiei - se preconizează producerea unor senzori (clustere) moleculari cu dimensiuni cuprinse între 1 și 100 de nanometri (un fir de păr uman are grosimea de 10.000 de nanometri). În sens larg, nanotehnologia reprezintă orice tehnologie al cărei rezultat finit e de ordin nanome-tric: particule fine, sinteză chimică, microlitografie avansată . Într-un sens restrâns, nanotehnologia reprezintă orice tehnologie ce se bazează pe abilitatea de a construi structuri complexe respectând specificații la nivel atomic folosindu-se de sinteza mecanică. Structurile nanometrice nu numai că sunt foarte mici, ajungându-se chiar până la scara atomică, dar ele posedă unele proprietăți total deosebite și neașteptate, în comparație cu aceeași substanță luată la nivel macroscopic. Biosenzorii, care folosesc elemente moleculare similare cu cele găsite în celulele vii, sunt creați special pentru a avertiza asupra urmelor de arme chimice sau biologice.