Применение спектроскопии комбинационного рассеяния при судебно-медицинских баллистических исследованиях следов выстрела

В последние годы появилось много зарубежных публикаций, описывающих судебно-медицинские баллистические исследования с применением спектроскопии комбинационного рассеяния (КР).

КР-спектроскопия, называемая также рамановской спектроскопией, – это один из видов вибрационной спектроскопии, универсальный бесконтактный аналитический метод, не требующий специальной подготовки проб, способный к неразрушающему и почти мгновенному анализу широкого спектра судебных доказательств, сочетающий в себе приемы оптической микроскопии, инфракрасной микроспектроскопии и микроспектрофотометрии в видимом и УФдиапазоне.

В настоящее время КР-спектроскопия применяется в криминалистической практике при идентификации наркотиков, взрывчатых веществ, твердых и жидких образцов неизвестного состава, анализе красок, волокон и во многих других направлениях. На этапе судебно-медицинских исследований находятся работы по экспертизе следов выстрела, а также определению наличия, видовой и расовой принадлежности биологических жидкостей, тканей, волос, костей, следов кожного покрова человека [2, 11].

Следы выстрела, возникающие при стрельбе из огнестрельного оружия, состоят из неорганических и органических элементов, которые идентифицируются по размерам и химическому составу. Современные методы анализа следов продуктов выстрела (GSR) включают в себя обнаружение триады неорганических элементов Pb, Ba и Sb с помощью контактно-диффузионного метода. Применяют эмиссионный спектральный анализ, рентгенофлюоресцентный спектральный анализ и сканирующую электронную микроскопию, сканирующую электронную микроскопию в сочетании с энергодисперсионной рентгеновской спектроскопией (SEM-EDX) [1]. Тем не менее, несмотря на высокую надежность, спектроскопия SEM-EDX не может обнаружить органические частицы продукта выстрела (OGSR). Кроме того, использование SEM-EDX неэффективно для идентификации боеприпасов, не содержащих свинец (так называемых «зеленых» боеприпасов).

Традиционные методы анализа огнестрельных следов, нацеленные на обнаружение неорганических частиц, таких как Pb, Ba и Sb, могут дать ложноположительные выводы, потому что эти металлы, обнаруженные на руках и (или) одежде подозреваемого, часто встречаются при работе на некоторых производственных предприятиях, применяются при производстве автомобильных тормозов и шин. Способность рамановской спектроскопии дифференцировать органическую составляющую огнестрельных следов определяет перспективы применения этого метода при судебно-медицинском обследовании подозреваемых в совершении преступлений с применением огнестрельного оружия [9, 12]. В 2012 году Bueno и др. с помощью КР-спектроскопии и статистическо-

го анализа исследовали возможность дифференциации следов выстрела (GSR) боеприпасами калибров 9 мм и 0,38 дюйма от разных производителей [5]. Авторы указали, что дифференциация связана с изменениями химического состава боеприпасов, а также с условиями горения, которые зависят, в частности, от типа огнестрельного оружия и калибра. Было показано, что спектроскопия КР позволяет исследовать как органические, так и неорганические компоненты GSR, независимо от калибра боеприпасов. Позже авторы сочетали КР-спектроскопию с инфракрасной спектроскопией (FT-IR) для улучшения способности различать образцы боеприпасов калибра 9 мм, 0,38 дюйма и 0,40 дюйма с точностью 93,3 %. Ими были получены спектры как неорганических, так и органических продуктов выстрела (OGSR), включая пропеллент для боеприпасов [3, 4].

Испанские исследователи под руководством López-López [7, 8] сообщили об использовании КР-спектроскопии с длиной волны возбуждения 455 нм при исследовании частиц GSR на различных типах мишеней. Были произведены выстрелы с шестью различными типами боеприпасов (содержащих и не содержащих свинец) на коротких дистанциях по различным тканевым мишеням и подложкам. КР спектры полученных GSR сравнивали со спектрами боеприпасов, не использовавшихся при стрельбе. Спектр GSR демонстрирует высокое сходство со спектром необожженных боеприпасов, что позволяет отслеживать огнестрельные следы по используемым боеприпасам. Для проверки возможностей метода КР-спектроскопии дополнительно исследовали другие вещества, которые могут быть обнаружены на одежде жертвы, стрелка или подозреваемого и могут быть перепутаны с GSR (например, песок, засохшая кровь или черные чернила из обычной шариковой ручки). Полученные результаты показали, что рамановская спектроскопия является полезным инструментом скрининга, когда требуется быстрый анализ, и что для анализа данных GSR требуется небольшая подготовка образца. В 2016 году эти же авторы спектроскопию поверхностно-усиленного КР применили с наночастицами золота для анализа 21 вида бездымного пороха, а также для обнаружения макроскопических частиц продуктов выстрелов на тканевых мишенях [10].

Lucena M.A. и соавторы проанализировали взаимодействие патронов, содержащих люминесцентный маркер, с комплексами боеприпасов после выстрела с применением сканирующего электронного микроскопа SEM-EDX и рамановского спектроскопа. Было доказано, что маркеры часто сливаются с частицами пороха. Это улучшает сбор проб и увеличивает возможность нахождения огнестрельных следов с помощью визуализации люминесцентных частиц под УФ-светом [6].

Преимуществами КР-спектроскопии являются простота подготовки проб, большой объем получаемой информации, способность к неконтактному и не разрушающему образцы анализу, возможность применения портативных систем на месте происшествия, дифференциация органических и неорганических продуктов выстрела. Анализ зарубежных публикаций демонстрирует широкие возможности и значительный потенциал использования спектроскопии комбинационного рассеяния в судебно-медицинских баллистических исследованиях.

Список литературы

1. Некоторые современные методы диагностики огнестрельных повреждений / И.Ю. Макаров, Д.В. Богомолов, Н.Д. Гюльмамедова, А.Н. Шай. – Текст : непосредственный // Судеб.-мед. экспертиза. – 2019. – № 62 (2). – С. 55–60.
2. Bloodstains, paintings, and drugs: Raman spectroscopy applications in forensic science / S.R. Khandasammy, M.A. Fikiet, E. Mistek et al. – Text: immediate // Forensic Chemistry. – 2018. – № 8. – P. 111–133.
3. Bueno, J. Advanced statistical analysis and discrimination of gunshot residue implementing combined Raman and FT-IR data / J. Bueno, I.K. Lednev. – Text: immediate // Analytical Methods. – 2013. – № 5. – P. 6292–6296.
4. Bueno, J. Raman microspectroscopic chemical mapping and chemometric classification for the identification of gunshot residue on adhesive tape / J. Bueno, I.K. Lednev. – Text: immediate // Analytical and Bioanalytical Chemistry. – 2014. – № 406. – P. 4595–4599.
5. Bueno, J. Raman spectroscopic analysis of gunshot residue offering great potential for caliber differentiation / J. Bueno, V. Sikirzhytski, I.K. Lednev. – Text: immediate // Analytical Chemistry. – 2012. – № 84. – P. 4334–4339.
6. Investigation of the use of luminescent markers as gunshot residue indicators / M.A.M. Lucena, C. Ordoñez, I.T. Weber et al. – Text : immediate // Forensic Science Intern. – 2017. – № 280: Nov. – P. 95–102.
7. López-López, М. Ammunition identification by means of the organic analysis of gunshot residues using Raman spectroscopy / M. López-López, J.J. Delgado, C. García-Ruiz. – Text: immediate // Analytical Chemistry. – 2012. – № 84. – P. 3581–3585. DOI: 10.1021/ac203237w.
8. López-López, M. Fast Analysis of complete macroscopic gunshot residues on substrates using Raman imaging / M. López-López, M.A. Fernández de la Ossa, C. García-Ruiz. – Text: immediate // J. of Applied Spectroscopy. – 2015. – № 69. – P. 889–893.
9. Raman microspectroscopic mapping as a tool for detection of gunshot residue on adhesive tape / J. Bueno, L. Halảmkova, A. Rzhevskiz, I.K. Lednev. – Text: immediate // Analytical and Bioanalytical Chemistry. – 2018. – № 410. – P. 7295– 7303. DOI: 10.1007s00216-018-1359-1.
10. Surface-enhanced Raman spectroscopy for the analysis of smokeless gunpowders and macroscopic gunshot residues / M. López-López, V. Merk, C. García-Ruiz, J. Kneipp. – Text : immediate // Analytical and Bioanalytical Chemistry. – 2016. – № 408. – P. 4965–4973.
11. Suzuki, E.M. Applications of Raman spectroscopy in forensic science. I: Principles, comparison to infrared / E.M. Suzuki, P. Buzzing. – Text: immediate // Forensic Science Review. – 2018 – № 30 (2) : Jul. – P. 111–135.
12. What Can Raman Spectroscopy Do for Criminalistics? / K.C. Doty, C.K. Muro, J. Bueno et al. – Text: immediate // J. of Raman Spectroscopy. – 2016. – № 47 (1) : Jan. – P. 39–50.