502膠顯現潛在手印后陽離子熒光黃染色研究

韓國強 羅亞平

(1.棗莊市公安局， 山東棗莊 277100； 2.中國人民公安大學刑事科學技術學院， 北京 100038)

502膠顯現潛在手印后陽離子熒光黃染色研究

韓國強1，2羅亞平2

(1.棗莊市公安局， 山東棗莊 277100； 2.中國人民公安大學刑事科學技術學院， 北京 100038)

探究一種安全無毒的新型陽離子熒光黃用于502膠熏顯手印后續染色的新方法。通過熒光光譜儀測量了其吸收光譜和發射光譜，以色彩模式(Lab)值作為顯現效果的評價標準，通過對溶劑、試劑濃度、不同客體顯現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，并與傳統的染料羅丹明6G、BBD做了比較。結果表明:陽離子熒光黃的最大吸收波長為445 nm，最大發射波長為495 nm，試劑濃度為0.1 g/L的乙醇溶液，就能達到很好的增強效果，并能產生鮮亮的黃綠色熒光，在實際辦案中有很好的應用前景。

陽離子熒光黃； 502膠； 潛在手??； 增強處理； 熒光現象

0 引言

502膠應用于手印顯現已有30多年的歷史，在其應用過程中，顯現方法不斷改進，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使用，特別是在對于一些復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處理方法主要有：光學加強法、彩色粉末刷顯法、化學試劑染色法等[1]。但實踐證明效果比較理想的是熒光染料染色的方法，1979美國科學家Menzel E R等首次報導了羅丹明6G(basic red 1)用于502膠顯現手印的染色方法[2]，從20世紀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，國內外法庭科學家致力于研究改變502單體的結構，想辦法引入熒光基團，或者通過502膠與易升華的熒光染料進行混合，從而實現502熒光手印同步熏顯[5]，雖經過大量的實驗，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，還需要繼續進行二次染色，不能達到普及和推廣的目的[3]。

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

1 實驗部分

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有限公司)、半導體激光器(江蘇曉松科技有限公司)、電子天平、尼康數碼照相機D7000 、RF-5301PC熒光分光光度計(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、丙酮等有機溶劑，亮黃色粉末，屬于香豆素類化合物，化學結構式如圖1所示。

圖1 陽離子熒光黃的化學結構式

從結構上可以看出具有平面剛性結構，具有大π鍵的共軛體系，因此能產生熒光，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(氰基)以離子鍵的作用上染，致使陽離子熒光黃對502膠聚合物有較好的親和力，從而被吸附。

1.3 光譜分析

為了技術人員提供有效的數據，正確的選擇光源和濾光鏡，本實驗采用熒光光譜儀測量了陽離子熒光黃乙醇溶液的熒光光譜如圖2所示，黑色的代表激發光譜，紅色的代表發射光譜。測量結果顯示在波長445 nm左右有一個最大的吸收峰，在波長495 nm左右有一個最大的發射峰。因此，為了得到最佳的觀察效果，建議選擇激光器藍光波段進行激發，并在黃色或橙色濾光鏡下進行觀察拍照。

圖2 陽離子熒光黃的熒光光譜

1.4 實驗操作步驟

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。

在作對比實驗時都采用控制變量的方法，制作樣本時，用microsoft visio 2010軟件繪制如圖3的示意圖。都需經過捺手印→從中間剪開→分別處理→比較效果4個步驟。為了更加真實地模擬現場條件，要求志愿者在捺手印時雙手不做任何處理，直接在客體上輕輕捺手印大約持續2 s。

圖3 對比實驗操作示意圖

1.4.2 熏顯操作

本實驗中使用的是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，另一個錫箔碗盛放一定量的水，將樣本懸掛在熏顯柜內，其自動程序過程是將柜內空氣加濕到相對濕度80%，再將502加熱至揮發然后啟動循環程序，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→循環熏顯手印10 min→排氣10 min。

1.4.3 染色處理

為了增強染色效果，熏顯后的樣本最好放置24小時之后等到502膠完全風干固化再進行染色處理，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

對于熒光物質，選擇合適的光源和濾光鏡進行激發和拍照非常關鍵，本實驗使用的是由江蘇曉松科技有限公司生產的半導體激光器，主要有兩個波段，藍光波段波長是440 nm，綠光波段波長是532 nm，配套的黃色、橙色和紅色護目鏡，打光時距離客體大約25 cm，角度大約45度。拍照時采用尼康D7000數碼相機及配套微距鏡頭進行操作。經陽離子熒光黃溶液染色后使用激光器440 nm藍光波段和黃色濾光鏡進行觀察和拍照。經羅丹明6G染色后使用激光器532 nm綠光波段和紅色濾光鏡進行觀察和拍照。經BBD染色后使用激光器440 nm藍光波段和橙色護目鏡進行觀察和拍照。

1.5 Lab值的測定

Lab色彩模型有亮度(L)和有關色彩(a，b)3個要素組成，是基于人對顏色的感覺，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”表示從黃色至藍色的變化，其值域是由+127至-128，“+b”是黃色方向，“-b”是藍色方向。實驗中通過photoshop軟件測量Lab值來衡量顯現效果。為了減少實驗誤差，借助Photoshop軟件測量其Lab值，分別選取3個點，分別記錄其L值，a值，b值，然后計算其平均值。在選取點的時候盡量選取顏色均勻能代表整體顯現效果的點。

1.6 應用條件的考察

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，因此重點研究以水和乙醇作為溶劑顯現效果的比較?；谝掖既芤旱呐渲疲悍Q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?；谒芤旱呐渲疲悍Q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捺印手印，然后放在502自動熏顯柜內熏顯，熏顯結束后，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的藍光下進行激發，用黃色濾光鏡進行觀察拍照。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手指連續捺印3個手印，共30個。對于同一個手指的3枚手印分別用不同濃度的染色液進行染色處理，然后拍照提取，比較顯現效果，篩選出最佳濃度。

1.6.3 常見客體顯現效果

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

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，充分攪拌至完全溶解。

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

2 結果與討論

主要從3個方面評估染料的顯現效果和靈敏度:第一，著色效果與客體背景之間的反差；第二，顯現的紋線是否連貫；第三，細節特征顯現的清晰度；第四，包括三級特征毛孔的特征等。

2.1 溶劑的考察

從實際應用的角度考慮，不管是藥品還是溶劑都應該盡量減少對人體對環境的危害，國外有關文獻已經報導陽離子熒光黃毒性很小對人體比較安全，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 不同溶劑顯現效果

圖5 不同溶劑顯現效果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502膠熏顯后的手印有一定的增強作用，但在實際的操作中 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散開，染色時間比較短，但對于 熒光黃的水溶液，由于水的表面張力比較大，導致溶液浸潤性不太好，滴在手印上的溶液呈水珠狀，在同等時間下染色效果并不理想。 借助Photoshop軟件測量了Lab值，并做柱形圖5，分別選取3個點，分別記錄其L值，a值，b值，然后計算其平均值。測量結果顯示 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。 根據色彩模式(Lab)定義可界定為鮮亮的黃綠色，與目測顏色一致，由于人對黃綠色的光比較敏感，看起來非常舒服。數據分析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手印紋線的連貫性好，細節特征清晰，汗孔特征很明顯，與背景反差比較大。但是在實際案件中如果遇到客體表面涂有油漆或者筆跡時就不能采取熒光黃乙醇溶液進行處理，因為有機溶劑會導致筆跡擴散，改變了客體表面性質，所以得采取熒光黃的水溶液進行處理，雖然效果不太理想，但依然具有檢驗鑒定價值。

2.2 試劑最佳濃度確定

3組不同濃度的顯現效果如圖6所示，從顯現效果來分析，即使很低的濃度都能達到增強的目的，與背景反差很大，顯現的紋線連貫性好、細節特征突出，熒光強度基本一致，通過Photoshop軟件測量，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，但在配制溶液的過程中發現濃度為10 g/L的溶液 熒光黃不能完全溶解，達到了過飽和狀態，從節省原料的角度采用濃度為0.1 g/L的溶液染色都能產生非常理想的效果。

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 不同濃度的顯現效果

2.3 常見客體顯現效果

本實驗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，只有乳突紋線被染上色而小犁溝比較分明，紋線的細節特征包括3級特征非常清晰，鑒定價值很高，在常見客體上可以普遍使用。但對于塑料瓶、玻璃等透明客體在拍照的時候最好在下面放一張黑色的襯紙，對于背景比較復雜的要避免不同顏色的反光造成的干擾。

圖7 不同客體顯現效果

2.4 比較實驗

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

3 結語

本實驗主要介紹了熒光材料陽離子熒光黃的理化性質及其用于502膠熏顯手印后染色的應用條件。通過實驗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充使用。在激光器藍光波段用黃色濾光鏡進行觀察和拍照可以產生強烈的黃綠色熒光。由于502膠熏顯手印后染色處理在實際辦案中比較常用，因此對陽離子熒光黃的應用條件和方法還需要進一步研究，包括502膠熏顯手印染色后能否繼續提取DNA，是否對DNA產生破壞等問題有待進一步探討。

[1] 羅亞平,郭威.指紋學教程[M].北京：中國人民公安大學出版社，2010:110-114.

[2] MENZEL E R，DUFF J M. Laser detection of latent fingerprints-treatment with fluorescers[J]. Journal of Forensic Sciences，1979， 24(1)：96-100.

[3] BLEAY S M，SEARS V G，BANDEY H L，et al. Fingerprint source book[M]. Home Office Center for Applied Science Technology (CAST)，2012.

[4] 汪京津，等. BBD- 1種用于潛指紋檢測的新型熒光染料[J].刑事技術，1995(6)：

[5] RAMOTOWSKI R. Lee and Gaensslen’s advances in fingerprint technology[M]. CRC Press，2012.

[6] 趙向欣.中華指紋學[M].北京：群眾出版社，1997:245-247.

(責任編輯 陳小明)

公安部技術研究計劃項目“高質量提取現場手印多元信息關鍵技術研究”(2014JSYJB018)。

韓國強(1989—)，男，山東棗莊人，碩士。研究方向為痕跡檢驗。

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