Метод ИК-Фурье спектроскопии в судебной экспертизе и перспективы его использования

И.Н. Баранникова, сотрудник ФБУ Российский федеральный центр судебной экспертизы при Министерстве юстиции Российской Федерации.

В современной практике судебной экспертизы широко используются передовые научно-технические средства. При оценке допустимости и значимости заключения эксперта в качестве доказательства следователь и суд анализируют как соблюдение процессуальной формы назначения и производства экспертизы, так и используемую экспертом методику исследования с точки зрения оптимального выбора и корректности методов анализа, обоснованности выводов, сделанных на основании полученных результатов.

Возможности науки и техники постоянно расширяются, что находит применение в судебной экспертизе; создаются новые и совершенствуются уже имеющиеся методики исследования. При их разработке эксперты могут использовать фундаментальные достижения науки, модернизированные инструментальные методы, наиболее полно соответствующее специфике решаемых экспертных задач и объектам исследования Метод инфракрасной (ИК) спектроскопии является одним из наиболее широко применяемых при экспертном исследовании разнообразных объектов.

ИК-спектроскопия с Фурье-преобразованием (ИК-Фурье спектроскопия) наряду со многими другими инструментальнымиметодами позволяет наиболее однозначно интерпретировать результаты, полученные в ходе судебной экспертизы, в процессе судопроизводства. Данный метод помогает решать идентификационные, классификационные и диагностические задачи. ИК- Фурье спектроскопия достаточно давно и успешно применяется при работе с самыми разными объектами судебной экспертизы, не является разрушающим методом и, при достаточной технической оснащенности, дает возможность работать с микроколичествами веществ. Результаты анализа понятны всем участникам процесса, что удовлетворяет требованиям, предъявляемым к методам исследования при производстве судебных экспертиз [1]. По мере развития науки и техники появляются новые задачи и возможности применения метода ИК-Фурье спектроскопии в судебно-экспертной практике.

Применение метода ИК-Фурье спектроскопии

Сегодня метод ИК-Фурье спектроскопии применяется при проведении экспертизы следующих объектов:

• наркотических средств и психотропных веществ (НСПВ), сильнодействующих и ядовитых веществ;

• косметических, лекарственных средств, веществ неустановленной природы;

• лакокрасочных и полимерных материалов;

• тонеров в штрихах документов, паст ручек;

• волокон.

Существует множество методических рекомендаций по применению данного метода при проведении судебной экспертизы вышеперечисленных объектов, и в большинстве из них ИК-Фурье спектроскопия признана качественным методом исследования [2–8]. Ниже приведен краткий обзор экспертных задач, решаемых с использованием методов ИК-Фурье спектроскопии.

В экспертизе НСПВ, сильнодействующих и ядовитых веществ ИК-Фурье спектроскопия решает одну из актуальных задач – идентификацию состава смесей, содержащих вещества, оборот которых законодательно запрещен или ограничен. Для этого необходимо идентифицировать каждый из компонентов смеси, как правило, состоящей из действующего вещества и наполнителя. При исследовании компонентов наполнителя, который в подавляющем большинстве случаев невозможно идентифицировать другими приборными методами, например хроматографическими, применяют ИК-микроскоп, совмещенный с ИК-спектрометром, или же приставку нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО) [9, 10].

При проведении экспертизы косметических средств, лекарственных препаратов и веществ неустановленной природы данный метод применяется как индивидуально, так и в комплексе с рентгенофлуоресцентным методом анализа, газовой хроматографией, газовой хроматографией с масс-спектрометрическим детектированием или высокоэффективной жидкостной хромато- графией. При проведении анализа веществ неустановленной природы преимущественно используется ИК-спектроскопия, так как в этом случае требуется минимум расходных материалов и можно идентифицировать широкий круг веществ: органических и многих неорганических соединений [11– 13].

К часто встречающимся объектам криминалистической экспертизы материалов, веществ и изделий относятся микронаслоения лакокрасочных материалов на предметах-носителях. При расследовании дел о дорожно-транспортных происшествиях необходимо установить принадлежность микронаслоений лакокрасочных покрытий к проверяемым автомобилям. Сложность данных исследований связана с анализом микроколичеств объектов, а также с многослойностью и многокомпонентностью каждого из слоев. Для исследования лакокрасочных покрытий требуется применение комплекса различных методов [1, 6], наиболее информативным из которых является ИК-спектроскопия. Она позволяет установить тип связующего (основного компонента лакокрасочных материалов), наполнителей, а иногда состав пигментов. Для этих целей используют ИК-Фурье спектрометры и специальные приставки (ИК-микроскоп и НПВО), что позволяет получить необходимую информацию при исследовании микрочастиц и микронаслоений [1].

ИК-спектроскопия является эффективным методом анализа при проведении экспертизы синтетических клеев. Метод используется для установления вида и марки клея, а также для идентификации других по- лимеров. Возможности ИК-спектроскопии позволяют определить полимерную основусинтетических клеевых материалов, а в некоторых случаях дополнительные компоненты: отвердители, пластификаторы, наполнители [5, 14].

Одними из наиболее часто встречающихся объектов судебно-технических экспертиз документов являются печатные тексты, выполненные на принтерах, копировальных аппаратах, многофункциональных устройствах. Для решения широкого спектра задач экспертам необходима информация о химическом составе тонеров в штрихах документа [4, 15, 16]. Химический состав тонеров как в отечественной, так и в зарубежной практике исследуют методом ИК-Фурье спектроскопии [4, 16, 17]. Метод применяется также для решения широкого спектра задач при исследовании паст для шариковых ручек [2].

Метод ИК-Фурье спектроскопии с использованием ИК-микроскопа и приставки НПВО применяется в экспертизе волокон для установления групповой принадлежности и их идентификации, для чего созданы и пополняются спектральные базы данных [7, 18].

Перспективы применения метода

При совершенствовании приборной базы, программного обеспечения и появлении более высокоточных спектрометров у экспертов появляется возможность использовать метод в новых областях. Для решения задач судебной экспертизы может быть эффективен количественный метод анализа с помощью ИК-Фурье спектрометра, который уже нашел применение в других областях науки и техники. Также могут быть изучены «неклассические» для ИК-Фурье спектроскопии области спектра, а именно дальняя волновая и ближняя волновая, причем как в качественном, так и в количественном анализе.

Исследования в дальней волновой области спектра. Метод ИК-Фурье спектроскопии в дальней волновой области широко применяется при количественном анализе продукции на фармацевтическом производстве. В 2014 году этот метод был включен в XII Государственную фармакопею Российской Федерации [19].

Анализ нефтепродуктов в почвах, грунтах, воде и донных отложениях. Очень перспективным является использование метода ИК-Фурье спектроскопии в судебно-экологической экспертизе при определении суммарного содержания нефтепродуктов в объектах окружающей среды: почвах, грунтах, воде и донных отложениях [20–23]. Его широкое применение обусловлено достаточно высокой чувствительностью, точностью и быстротой. Метод заключается в предварительной экстракции нефтепродуктов из объектов с последую- щей регистрацией ИК-спектра экстракта и позволяет определять суммарную концентрацию нефтяных углеводородов (преимущественно алифатических).

Спектральные методы применяются также для контроля группового состава нефтепродуктов – в частности, для определения общего содержания жирных спиртов и эфиров жирных кислот в промышленных маслах используют ИК-спектроскопию [20– 23].

В настоящее время в судебно-экспертных подразделениях системы Минюста России при экспертизе нефтепродуктов и горюче-смазочных материалов используют хроматографические методы [1], но на проведение этого анализа методом ИК- спектроскопии требуется меньше времени и, как уже отмечалось выше, минимум расходных материалов. Таким образом, применение ИК-спектроскопии позволит сократить сроки и стоимость производства экспертиз.

Весьма востребована экспертиза документов, и в частности исследование тонеров в штрихах. Известно, что тонеры имеют сложный многокомпонентный состав, представленный полимерной основой и множеством неорганических компонен- тов, вследствие чего анализ полимерной части тонеров крайне затруднителен или невозможен [16]. Имеется также тенденция к унификации качественного состава полимерной части тонеров, поэтому возникает необходимость их количественного анализа. Преодолеть эти трудности позволяет использование количественного метода ИК-Фурье спектроскопии для анализа тонеров при проведении судебно-технической экспертизы документов.

Исследования в ближней волновой области спектра могут быть пригодны для анализа различных функциональных групп или типов органических соединений. Благодаря меньшему удельному поглощению в области обертонов, исследования в этой части спектра являются хорошим дополнением к обычной инфракрасной области в тех случаях, когда требуется существенно лучшее разрешение или, когда необходимо избежать наложения, наблюдающегося в более длинноволновой части спектра. Анализы в ближней инфракрасной области спектра являются важным аналитическим инструментом в различных отраслях науки и техники (сельском хозяйстве, химической промышленности, фармацевтике и пр.). В частности, они проводятся при установлении количественного содержания казеина в сухом молоке или для дистанционного обнаружения частиц взрывчатых веществ [24–26].

Приведен далеко не полный перечень использования возможностей ИК-Фурье спектроскопии для решения различных экспертных задач.

Применение количественного анализа методом ИК-спектроскопии позволит сократить сроки производства экспертиз, а анализ спектра ближней и дальней волновых областях в дополнение к спектру основной области – более точно определять химический состав исследуемых объектов и, следовательно, уменьшить количество вероятностных выводов и выводов по форме НПВ (не представляется возможным) по отношению к категоричным.

Список литературы:

1. Павилова Г.В., Бежанишвили Г.С. Аналитическая химия в судебной экспертизе // Российский химический журнал. – 2002. – Т. XLVI. – № 4. – С. 76–80.

2. Тимофеева В.И., Панферова Т.Ф. Ис- следование паст для шариковых ручек в штрихах методом ИК-Фурье спектроскопии // Экспертная практика и новые методы исследования. – Вып. 12. – М.: ВНИИСЭ, 1989. – 273 с.

3. Сорокин В.И., Любецкий Г.В., Мака- ров М.А., Дроздов М.А. и др. Экспертное исследование наркотических средств, получаемых из фенилпропаноламина: Методические рекомендации // Новые лекарственные препараты. – Вып. 4. – М., 2003. – 52 с.

4. Лобанов Н.Н., Черткова Т.Б., Тросман Э.А., Тимофеева В.И. и др. Возмож- ности комплексного криминалистического исследования текстов, выполнен- ных электрофотографическим способом // Теория и практика судебной экспертизы. – 2009. – № 2 (14). – С. 179–185.

5. Леонтьева Л.О., Халиков Т.Х., Трофименко Г.А., Ауров Н.А. и др. Анализ лаковых и пластмассовых изоляций методами ИК-спектроскопии и пиролитической газовой хроматографии: Методические рекомендации / под ред. Л.Д. Беляева. – М.: ВНИИСЭ, 1986. – 46 с.

6. Карабач М.Л., Кузнецов А.С., Кузовкин Б.И., Леонтьева Л.О. и др. Криминалистическое исследование лакокрасочных материалов и покрытий: Методическое пособие для экспертов, следователей и судей. – Вып. 3 / под ред. М.Л. Карабач, Л.Д. Беляевой. – М.: ВНИИСЭ, 1988. – 208 с.

7. Пучков В.А., Пучкова Т.М., Пчелицев А.М., Воскречан Г.П. Криминалистическое исследование волокнистых материалов и изделий из них: Методическое пособие для экспертов. – М.: ВНИИСЭ, 1983. – Вып. 3. – 275 с.

8. Гладырев В.В., Дроздов М.А., Кедыс Д.Н., Латыгин В.Н. и др. Экспертное исследование курительных смесей, содержащих наиболее распространенные синтетические каннабиноиды: Методи- ческие рекомендации. – М.: ФСКН РФ, 2010. – 61 с.

9. Фицев И.М., Власова О.В., Ризванов И.Х., Фицева Н.А. и др. Аналитические профили бета-кетоамфетаминов. II. Идентификация методами тонкослойной газовой хромотографии, ИК- и УФ-спектрометрии // Ученые записки Казан. гос. ун-та. Сер. Естественные на- уки. – 2011. – Т. 153. – № 1. – С. 71–79.

10. Кимстач Т.Б., Понкратов К.В. Способы подготовки проб для исследования методом ИК-Фурье спектроскопии. Методические рекомендации – М.: ЭКЦ МВД России, 1997. – 8 с.

11. Сайдов Г.В., Свердлова О.В. Методы молекулярной спектроскопии. Учебное пособие. – С.-Петербург: НПО «Профес- сионал», 2008. – 337 с.

12. Storme-Paris I., Rebiere H., Matoga M., Civade C. et al. Challenging Near InfraRed Spectroscopy discriminating ability for counterfeit pharmaceuticals detection // Analitica Сhimica Acta. – 2010. – V. 658. – No 2. – P. 163–174.

13. Зинюк Р.Ю., Балыков А.Г., Гаврилен- ко И.Б., Шевяков А.М. ИК-спектроскопия в неорганической технологии. Учебное пособие – Л.: Химия, 1983. – 160 с.

14. Худяков В.З., Галяшин В.Н., Горше- нин Ю.А., Савлучинская Т.Р. Экспертное исследование синтетических клеящих материалов. Учебное пособие. – М.: ЭКЦ МВД СССР, 1991. – 393 с.

15. Ryland S., Bishea G., Brun-Conti L., Eyring M., et al. Discrimination of 1990s original automotive paint systems: a collaborative study of black nonmetallic base coat/clear coat finishes using infrared spectroscopy // J. Forensic Sci. – 2001. – V. 46. – No 1. – pp. 31–45.

16. Скоромникова О.А., Малинский С.В., Лобанов Н.Н. Вопросы судебно-технической экспертизы документов для документов, изготовленных на монохромных лазерных принтерах. Модельный ряд принтеров. Численные оценки количества изготовленных документов // Теория и практика судебной экспертизы. – 2009. – № 2 (14). – С. 142–160.

17. Tănase I.Gh., Udriştioiu E.G., Bunaciu A.A., Aboul-Enein H.Y. Infrared spectroscopy in qualitative analysis of laser printer and photocopy toner on questioned documents // Instrumentation Science and Technology. – 2009. – No 37. – pp. 30–39.

18. Tungol M.W., Bartric E.G., Montaser A. The development of a spectral data base for the identification of fibers by infrared microscopy // Applied Spectroscopy. – 1990. – V. 44. – No 4. – pp. 543–549.

19. Государственная фармакопея Российской Федерации. XIII изд. – M.: Медицина, 2014. – 684 c.

20. Марютина Т.А., Савонина Е.Ю., Катасонова О.Н., Хасыкова В.В. Динамическое экстрагирование нефтепродуктов из почв во вращающихся спиральных колонках // VI Всероссийская конференция по анализу объектов окружающей среды «Экоаналитика-2006», Самара, 26–30 сентября 2006: тезисы докладов. – Самара, 2006. – С. 203.

21. Леоненко И.И., Антонович В.П., Андранов А.М., Безлуцкая И.В. и др. Методы определения нефтепродуктов в водах и других объектах окружающей среды (обзор) // Методы и объекты химического анализа. – 2010. – Т. 5. – № 2. – С. 58– 72.

22. Малышева А.Г., Козлова Н.Ю., Беззубов А.А., Карцева Н.Ю. Определение концентрации нефти в почве методом инфракрасной спектроскопии. МУК 4.1.1956.

23. Margalith E., Nguyen L.K., Klunder G. Near infrared spectral imaging of explosives using a tunable laser source // Proc. SPIE 7680, Next-Generation Spectroscopic Technologies III, 76800H (April 27, 2010); doi:10.1117/12.852659.

24. Vähäoja P., Närhi J., Kuokkanen T., Naatus O. et al. An infrared spectroscopic method for quantitative analysis of fatty alcohols and fatty acid esters in machinery oils // Analytical and Bioanalitycal Chemisrty. – 2005. – V. 383. – No 2. – pp. 305–311.

25. Баюнов А.П. Воспроизводимость спектров диффузного отражения в ближнем ИК-диапазоне при анализе сырья для производства комбикормов / Автореферат дис. на соискание ученой степени канд. хим. наук – 2013. – 16 с.

26. Anderssen R.S., De Hoog F.R, Wesley I.J., Zwart A.B. How much of a near infrared spectrum is useful? Sparse regularization – let the data decide! // ANZIAM Journal. – 2014. – V. 54 (CTAC2012). – C788–C808.