О некоторых вопросах выявления следов рук и механизма следообразования на пористых поверхностях

Васильев В.А., Ермакова Т.А., Дружинин Ю.А., Афанасьев И.Б., Юдина Т.Ю., Русанов Е.Ю. О некоторых вопросах выявления следов рук и механизма следообразования на пористых поверхностях // Теория и практика судебной экспертизы. 2020. Т. 15. № 3. С. 34–43. https://doi.org/10.30764/1819-2785-2020-3-34-43

Введение

Для выявления латентных следов рук на пористых поверхностях, таких как бумага, картон, ткань, дерево и т. п., эксперты-криминалисты уже около 50 лет используют методы так называемых цветных реакций, основанные на взаимодействии химических реагентов с потожировым веществом следа. Несмотря на накопленный эмпирический и теоретический материал по использованию химических методов выявления следов рук, вопрос качества их выявления остается весьма актуальным для экспертной практики и в наше время. Особый интерес при этом вызывает проблематика выявления следов с поро- и эджеоскопическими признаками, наличие которых позволяет использовать при расследовании преступлений часть «непригодных» следов, при том что их доля в экспертных подразделениях доходит до 20 % от количества всех изъятых следов рук [1].

Как известно, на механизм следообразования в основном влияют следообразующее вещество (потожировое), объект-следоноситель и следовоспринимающая поверхность. Многокомпонентность и непостоянство химического состава потожирового вещества, рельефность (шероховатость), пористость, смачиваемость следовоспринимающей поверхности потожировым веществом следа являются взаимозависимыми факторами [2]. Подобной многофакторностью, возможно, можно объяснить встречающиеся в криминалистической литературе противоречия по вопросу выявления латентных следов рук с отобразившимися микропризнаками [1, 3]. Вызывает интерес и вопрос выявления на пористых поверхностях следов с поро- и эджеоскопическими признаками в зависимости от сроков их хранения и влажности окружающей среды.

Многочисленные эксперименты в совокупности с изучением характеристик некоторых пористых материалов, анализом теоретических аспектов взаимодействия средств выявления с компонентами потожирового вещества позволили получить, на наш взгляд, дополнительную объективную информацию о возможности выявления на пористых (бумажных) поверхностях следов рук с качественными микропризнаками.

Материалы и методы

С целью изучения влияния внешних условий и свойств следовоспринимающей поверхности на отображение микропризнаков были выбраны наиболее часто используемые сорта бумаг: писчая (ГОСТ 18510-87), офсетная (ГОСТ 9094-89) и мелованная глянцевая (ГОСТ 21444-2016).

При подготовке экспериментальных следов в качестве «доноров» были отобраны 25 человек в возрасте от 20 до 45 лет, на руках которых имелись хорошо выраженные папиллярные узоры и линии (папиллярные линии – четкие, достаточной ширины, с хорошо просматриваемыми порами), а на коже рук было достаточное количество потожирового вещества (руки «доноров» не сухие, но без избытка потожирового вещества).

В качестве следовоспринимающих поверхностей использовали листы разлинованной в клетку (сторона квадрата 3 см) бумаги формата А4. В каждой такой клетке «донор» оставлял потожировые следы рук с различной степенью нажима. Объекты со следами помещали в бумажные конверты и выдерживали при повышенной, естественной и пониженной влажности в течение 1 дня, 1 недели, 2 недель, 1 месяца, 6 месяцев, 1 года, 2 лет.

Условия хранения объектов:

• повышенная влажность: объекты помещали в климатическую камеру «Тепло-Влага» серии КТВ; влажность задавали циклично, в интервале от 75 до 85 % (без конденсации), температура 18–35 оС (имитация условий в помещениях с повышенной влажностью – ванной комнаты);

• естественная влажность: бумажные конверты с объектами находились в ящике письменного стола в офисном помещении; влажность изменялась от 40 до 70 %, температура 18–35 оС;

• пониженная влажность: объекты упаковывали в герметичный пластиковый контейнер, в который предварительно помещали прокаленный при температуре 120 °C силикагель (ГОСТ 3956-76), влажность изменялась от 20 до 30 %, температура 18–35 оС.

Влажность контролировали с помощью гигрометра (ГОСТ Р 8.708-2010).

По истечении заданного срока хранения объекты обрабатывали предназначенными для выявления следов рук растворами реактивов производства компании Sirchie1 (США), имеющих, согласно MSDS, следующие составы:

• нингидрин спрей No. 201C: нингидрин 0,01 %, этилацетат 10–15 %, этанол 10–15 %, петролейный эфир 20–25 %, ксилол, смесь изомеров 20–25 %;

• нингидрин No. NSI609: этилацетат < 1 %, этанол < 1 %, нингидрин < 1 %, уксусная кислота < 1 %, перфторбутилметиловый эфир 30–50 %, перфторизобутилметиловый эфир 50–70 %;

• ДФО No. DFS200P: 1,8-диазофлоурен-9-он < 1 %, уксусная кислота > 5 %, бутан < 1,125 %, этилмеркаптан 0–50 ppm, этилацетат 25 %, метанол 25 %, пропан > 40,5 %, пропилен < 2,25 %.

Обработанные объекты выдерживали при комнатной температуре до проявления следов. Качество следов оценивали по наличию групп признаков, исходя из следующих критериев:

• «5» – следы (либо фрагменты в следах) отличного качества с отобразившимися поро- и эджеоскопическими признаками;

• «4» – следы хорошего качества, в которых хорошо различимы тип и вид папиллярного узора, а также присутствует достаточное количество частных признаков, позволяющих признать их пригодными для идентификации личности;

• «3» – следы удовлетворительного качества, в которых плохо различимы тип и вид папиллярного узора, или фрагменты следов (папиллярные линии смазанные, отобразились нечетко), однако можно выделить достаточное количество частных признаков, позволяющих признать их пригодными для идентификации личности;

• «2» – следы, непригодные для идентификации личности;

• «1» – следы выявлены не были.

Выявленные следы оценивали в два этапа. Первоначально учитывали следы наилучшего качества от каждого из «доноров», хранившиеся в одинаковых условиях. В дальнейшем анализировали сформированную выборку следов, в которой также учитывался наилучший результат, но полученный не менее чем от 3 «доноров» при условии неоднократного воспроизведения результатов эксперимента.

Выявленные следы рук фиксировали при помощи растворов различных реактивов на видеоспектральном компараторе (Projectina Docucenter Nirvis) в видимой зоне спектра (в случае нингидрина спрея No. 201C, нингидрина No. NSI609), а также в режиме настраиваемой люминесценции (ДФО No. DFS200P).

Структуру поверхности бумаги исследовали методом сканирующей электронной микроскопии (микроскоп Tescan Vega II XMU с вольфрамовым катодом с термоэмиссией, оснащенный детектором вторичных и детектором отраженных электронов, с системой рентгеновского энергодиспер-сионного микроанализа с безазотным детектором фирмы Oxford Nanoanalysis, INCA Energy 450).

Результаты исследований и их обсуждение

Для получения более точных представлений о механизме взаимодействия потожирового вещества следа с пористыми поверхностями (поверхностью бумаги) [4] необходимо учитывать как физические свойства бумаг (смачиваемость, пористость и капиллярность), так и влияние внешних условий (влажность окружающей среды).

Как известно, технология получения писчих и газетных бумаг не предусматривает применение проклейки, что приводит к получению гидрофильных материалов [5, 6], поверхность и внутренняя структура которых неограниченно смачивается водой. При гидрофобизации в процессе поверхностной проклейки офсетных и мелованных бумаг получают ограниченно смачиваемые водой материалы с регулируемыми гидрофобными свойствами.

Пористые поверхности бумаг относят к губчатым набухающим разнороднопористым структурам, в которых системы пустот и каналов образуются сплошной сеткой твердой фазы – волокном (в отсутствие наполнителя). На рисунке 1 показаны увеличенные изображения поверхности различных сортов бумаги, полученные с использованием сканирующего микроскопа. Общий объем пор для различных видов бумаги различается в широких пределах – от 30 до 70 %. В частности, в писчей бумаге (ГОСТ 18510-87) (рис. 1 а) преобладают макропоры или просто поры размером 0,15–0,17 мкм (объем которых достигает 60–70 %) и заметно выделяются волокна. У материалов, подвергающихся гидрофобизации – мелованная (ГОСТ 21444-2016) и офсетная (ГОСТ 9094-89) бумаги, – объем пор находится в пределах 30–60 %, средний радиус пор 0,02–0,3 мкм и 0,07–0,09 мкм соответственно (рис. 1 b, c).

Результаты экспериментов по выявлению следов рук на различных пористых (бумажных) поверхностях с использованием растворов нингидрина (спрея No. 201C, нингидрина No. NSI609 и ДФО No. DFS200P) при различных условиях хранения объектов сведены в таблицу 1.

Результаты исследований показывают, что на отображение микропризнаков в выявленных следах рук в значительной мере оказывают влияние характер следовоспринимающей поверхности и условия хранения объектов со следами.

В массивах выявленных следов, оставленных практически всеми «донорами» на самом гидрофобном объекте (мелованной бумаге), можно выделить следы (фрагменты следов), в которых хорошо различимы поро- и эджеоскопические признаки. При увеличении срока хранения и влажности воздуха качество отображения микропризнаков в таких следах изменяется незначительно. Так, в ходе эксперимента нами были выявлены следы с хорошо просматриваемыми поро- и эджеоскопическими признаками и после двух лет хранения образцов (рис. 2).

При увеличении срока хранения объектов на офсетной и писчей бумагах наблюдается ухудшение качества выявленных следов: становятся плохо различимы тип и вид папиллярного узора, не просматриваются крутизна и потоки папиллярных линий, детали строения папиллярного узора, не отображаются микропризнаки. Отметим, что изменение качества отображения деталей папиллярных линий в следах на разных видах объектов-следоносителей происходит с разной скоростью. Так, на офсетной бумаге микропризнаки неразличимы при сроке хранения свыше двух суток. На писчей бумаге, имеющей высокую пористость поверхности, поро- и эджеоскопические признаки в следах обнаружены не были.

Влияние окружающей среды на отображение микропризнаков в следах проиллюстрировано на рисунке 2. После длительного хранения образцов при пониженной влажности (рис. 2 а) поро- и эджеоскопические признаки различимы четко, без значительных изменений конфигурационных характеристик. С изменением влажности качество следов начинает изменяться. Так, при хранении следов в условиях естественной влажности наблюдается незначительное изменение конфигурации пор и искажение части эджеоскопических признаков (рис. 2 b). В условиях повышенной влажности утрачивается конфигурация некоторых пор, а края папиллярных линий размываются (рис. 2 c).

По-видимому, увеличение влажности воздуха приводит к ускорению диффузии водорастворимых компонентов пота (аминокислот, солей и др.) в поверхностном слое бумаги. С уменьшением гидрофобных свойств бумаги (и ростом гидрофильности) утрата микропризнаков убыстряется, что в свою очередь приводит к ухудшению качества выявляемого следа.

Отдельного внимания заслуживает вопрос о роли химического состава средств выявления. К основным рассматриваемым приемам модификации этих средств относят следующие:

• оптимизацию состава растворителя;

• синтез химических аналогов нингидрина;

• введение добавок, изменяющих люминесцентные свойства [7–9].

Как показали проведенные исследования, при выявлении следов рук растворами реактивов влияние растворителя и химического состава средств выявления (растворов нингидрина: спрея No. 201C, нингидрина No. NSI609 и ДФО No. DFS200P) на отображение поро- и эджеоскопических признаков незначительно, что не всегда сопоставимо с результатами, получаемыми другими экспертами. Описанный результат [10] позволяет предположить возникновение ошибок как при подготовке объектов (отборе следов), так и оценке получаемых результатов.

Приведем предполагаемую схему механизма реакции нингидрина с аминокислотами (рис. 3). Данная схема актуальна и для других структурных аналогов нингидрина.

На первой стадии реакции α-аминокислот с нингидрином образуются диоксид углерода, альдегид и устойчивое промежуточное соединение 2-аминоиндандион (I), которое в дальнейшем, конденсируясь с молекулой нингидрина, образует дикетогидринденкетогидринамин (II). Показано [11, 12], что характерная для большинства α-аминокислот пурпурная окраска обусловлена образованием дикетогидринденкетогидринамина.

Поскольку данная реакция проходит на поверхности бумаги (в отсутствие растворителя), а окрашенный продукт образуется через достаточно длительный промежуток времени, все это позволяет предположить, что лимитирующей стадией является взаимодействие 2-иминоиндандиона со второй молекулой нингидрина [13–15].

Как известно [11], аминокислоты и их производные, присутствующие в потожировом веществе, в полярных и слабополярных растворителях, применяющихся при разработке средств выявления (например, метаноле, этаноле, ацетоне), растворяются незначительно, что позволяет исключить массоперенос при воздействии растворителя. То есть химическая реакция с нингидрином и его производными будет происходить на месте следа.

Таким образом, механизм взаимодействия потожирового вещества и пористых поверхностей [15] проходит через ряд промежуточных стадий.

1 стадия. Непосредственно после контакта пальцев с поверхностью потожировое вещество, представляющее собой эмульсию из водорастворимых и водонерастворимых соединений, проникает в приповерхностный слой (рис. 4 а). На данном этапе наибольшее влияние на отображения микропризнаков следов рук оказывают сила нажима в момент контакта со следово-спринимающим объектом, шероховатость поверхности, ее капиллярность и смачиваемость.

2 стадия. В случае успешного следообразования, спустя небольшой промежуток времени (минуты, часы), за счет капиллярного эффекта на объектах в процессе сорбции (и десорбции) происходит разделение потожирового вещества следа. На поверхности бумаги остаются водонерастворимые компоненты (жировая часть), а водорастворимые проникают в приповерхностный слой (рис. 4 b).

3 стадия. В дальнейшем (спустя недели, месяцы) на поверхности так и остается водонерастворимая (жировая) компонента следа. Однако в приповерхностном слое происходит распределение компонентов смеси веществ, содержащихся в водорастворимой части потожирового следа, внутри объекта, имеющего развитую поверхность (рис. 4 c).

Бумага с адсорбированным в поверхностном слое потожировым веществом проявляет свойства, характерные для абсорбционной бумажной хроматографии. Носителем неподвижной фазы является целлюлоза в виде листов бумаги, которая даже в высушенном виде содержит значительное количество связанной воды [6, 15]. В то же время вода является хорошим растворителем аминокислот, содержащихся в потожировом веществе следов, оставленных на бумажных носителях, и перемещается с растворенным веществом по волокнам вглубь бумаги под действием капиллярных сил (рис. 4 с).

На поверхности гидрофобных материалов аминокислоты с течением времени распределяются не так широко, что позволяет выявлять следы хорошего качества, пригодные для поро- и эджеоскопического исследования.

Таким образом, чем выше влажность окружающей среды и гидрофильность бумаги, на которой находится потожировое вещество, тем быстрее будет происходить массоперенос водорастворимых компонент потожирового вещества вглубь бумаги, что негативно сказывается на качестве отображения микропризнаков.

Заключение

1. По результатам экспериментальных и аналитических исследований процессов выявления латентных потожировых следов на бумажных поверхностях с использованием химических методов на основе нингидриновых реактивов установлено следующее:

• на мелованной бумаге возможно отображение поро- и эджеоскопических признаков следов в количестве, достаточном для их идентификации при сроке хранения объекта до двух лет;

• на офсетной и писчей бумаге сохранение микропризнаков следов рук возможно лишь при хранении объектов до двух суток, при более длительном хранении объектов идентификация человека по данным признакам становится невозможной;

• влияние растворителя и химического состава растворов средств выявления, применяемых в ходе исследования, на отображение признаков в следах, образованных на различных видах пористых (бумажных) поверхностей, незначительно;

• повышенная влажность окружающей среды негативно сказывается на качестве отображения поро- и эджеоскопических признаков.

2. Показан механизм взаимодействия потожирового вещества и пористых поверхностей, позволяющий уточнить механизм следообразования латентных следов рук на пористых поверхностях.

Список литературы:

1. Дружинин Ю.А., Матов О.Р. Возможности проведения поро- и эджеоскопических исследований при использовании современных средств выявления следов рук. Метод. рекомендации. М.: ЭКЦ МВД России, 2010. 40 с.

2. Моисеева Т.Ф. Комплексное криминалистическое исследование потожировых следов человека. Монография / Под ред. Н.П. Майлис. М.: Городец, 2000. 223 c.

3. Донцова Ю.А., Ивашкова А.В., Рыжова Т.М., Черницын Л.А. Современные методы и средства выявления, изъятия и исследования следов рук. Учеб. пособие. М.: ЭКЦ МВД России, 2010. 176 с.

4. Афанасьев И.Б., Дружинин Ю.А., Юдина Т.Ю., Васильев В.А., Ермакова Т.А., Запороцкова И.В., Русанов Е.Ю. О некоторых вопросах механизма следообразования латентных следов рук на пористых поверхностях / «Судебная экспертиза: российский и международный опыт». Мат-лы III Междунар. науч.-практ. конф. (Волгоград, 27–28 апреля 2016 г.). Волгоград: ВА МВД России, 2016. С. 117–122.

5. Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость / Пер. с англ. В.А. Эльтекова и Ю.А. Эльтекова; под ред. К.В. Чмутова. М.: Мир, 1970. 407 с.

6. Иванов С.Н. Технология бумаги. 3-е изд. М.: Школа бумаги, 2006. 696 с.

7. Menzel E.R. Recent Advances in Photoluminescence Detection of Fingerprints // The Scientific World Journal. 2001. Vol. 1. P. 498–509. https://doi.org/10.1100/tsw.2001.76

8. Liang S., Cui S., Wang G., Zhou Y. Synthesis of Benzimidazole Sweat Fingerprint Fluorescent Developer and Fluorescent Effect // Chemical Engineering Transactions. 2018. Vol. 66. P. 157–162. https://doi.org/10.3303/CET1866027

9. Almog J., Levinton-Shamuilov G., Cohen Y., Azoury M. Fingerprint Reagents with Dual Action: Color and Fluorescence // Journal of Forensic Sciences. 2007. Vol. 52. No. 2. P. 330–334. https://doi.org/10.1111/j.1556-4029.2007.00383.x

10. Jelly R., Patton E.L., Lennard C., Lewis S.W., Lim K.F. The Detection of Latent Fingermarks on Porous Surfaces Using Amino Acid Sensitive Reagents: A Review // Analitica Chimica Acta. 2009. Vol. 652. No. 1–2. P. 128–142. https://doi.org/10.1016/j.aca.2009.06.023

11. Якубке Х.-Д., Ешкайт Х. Аминокислоты. Пептиды. Белки / Пер. с нем. Н.П. Запеваловой и Е.Е. Максимова; под ред. Ю.В. Митина. М.: Мир, 1985. 455 с.

12. Симонян А.В., Саламатов А.А., Покровская Ю.С., Аванесян А.А. Использование нингидриновой реакции для количественного определения α-аминокислот в различных объектах. Метод. рекомендации. Волгоград: ВолгГМУ. 2007. 106 с.

13. Hansen D.B., Joullie M.M. The Development of Novel Ninhydrin Analogues // Chemical Society Reviews. 2005. Vol. 34. No. 5. P. 408–417. https://doi.org/10.1039/b315496n

14. Petraco N.D.K., Proni G., Jackiw J.J., Sapse A.-M. Amino Acid Alanine Reactivity with the Fingerprint Reagent Ninhydrin. A Detailed Ab Initio Computational Study // Journal of Forensic Sciences. 2006. Vol. 51. No. 6. P. 1267–1275. https://doi.org/10.1111/j.1556-4029.2006.00271.x

15. Almog J., Azoury M., Elmaliah Y., Berenstein L., Zaban A. Fingerprint’s Third Dimension: The Depth and Shape of Fingerprints Penetration into Paper – Cross Section Examination by Fluorescence Microscopy // Journal of Forensic Sciences. 2004. Vol. 49. No. 5. P. 1–5. https:// doi.org/10.1520/JFS2004009