指紋化學(xué)

文/阿碧

在大多數(shù)刑事案件的偵破工作中，提取案發(fā)現(xiàn)場的指紋是一項常規(guī)性工作。然而，指紋鑒定有一定的局限性。如果指紋殘缺或遭到有意破壞，則很難將提取到的指紋進行比對，而且指紋鑒定往往需要有能比對的數(shù)據(jù)才有用。能不能用指紋直接尋找嫌疑人的相關(guān)線索呢？英國法醫(yī)學(xué)家表示，很難用指紋本身去追蹤身份不明的嫌疑人；然而，分析指紋中隱藏的一些化學(xué)物質(zhì)，則可以尋找到嫌疑人的有關(guān)線索。

指尖留痕

為什么可以通過查找指紋中的化學(xué)物質(zhì)來獲得線索呢？這得從留下指紋的原因說起。人們之所以會在接觸過的物體上留下指紋，那是因為在人的手指、手掌面的皮膚上，存在有大量的汗腺和皮脂腺，只要生命活動存在，就不斷地有汗液、皮脂液排出，有點像印章不斷有油墨滲到印文表面，因此，只要手指、手掌接觸到物體表面，這些汗液和皮脂液就像印泥一樣，令在人們所接觸的物體上留下印痕。

如果人們中途接觸過其他化學(xué)物質(zhì)沒有洗手，或是長期接觸某類化學(xué)物質(zhì)（如香煙、毒品等），指紋中也會殘留這些化學(xué)物質(zhì)。通過分析這些化學(xué)物質(zhì)，就可以找到犯罪嫌疑人的相關(guān)線索。對皮膚分泌的脂酸和其他化學(xué)成分的分析可以揭示個人生活的細節(jié)。倫敦國王學(xué)院法醫(yī)與毒品監(jiān)控學(xué)系的蘇·金克爾博士舉了一個例子：“我們在一個人的指紋中發(fā)現(xiàn)了一種從未見過的物質(zhì)，通過詢問，我們發(fā)現(xiàn)，那人正在使用一種獨特的從蓖麻油中提取的洗發(fā)水成分。正是這種少見的洗發(fā)水，導(dǎo)致了蓖麻油的衍生物出現(xiàn)在皮膚分泌的脂酸中?！?/p>

以往，法醫(yī)們并不分析指紋中的化學(xué)物質(zhì)，那是因為指紋中有多種化學(xué)物質(zhì)，而這些化學(xué)物質(zhì)的含量十分微小，有時少到只有幾個分子。按照傳統(tǒng)的化學(xué)分析方法，很難分析出這些微量化學(xué)物質(zhì)的成分。隨著新的化學(xué)分析方法的出現(xiàn)，以及化學(xué)儀器的逐漸精密化，分析隱藏在指紋中的化學(xué)物質(zhì)已經(jīng)不再有技術(shù)上的障礙了。需要解決的問題是，如何進一步提高精度，簡化儀器操作的程序和讀取數(shù)據(jù)的便捷性，以及降低儀器的制造成本，以便這些化學(xué)儀器能夠在各地的警局或?qū)I(yè)的法醫(yī)鑒定部門中得以普及?，F(xiàn)在，分析指紋中的化學(xué)物質(zhì)已經(jīng)成為一門新的法醫(yī)分支學(xué)科，那就是指紋化學(xué)。

辨識基本特征

在一些沒有確定嫌疑人的刑事案件中，確定犯罪嫌疑人的基本特征（如性別）有利于縮小查找范圍。如何通過指紋中殘留的化學(xué)物質(zhì)來確定性別呢？這與男女的生活習(xí)慣有關(guān)，一般來說，男性指紋中的汗液濃度比女性大，而女性指紋中的化妝品成分相對比男性多。

汗液是由汗腺分泌的液體。每個人身上約有200萬～400萬個汗腺。發(fā)汗區(qū)域分布廣，全身各部位皮膚，尤以前額、頸部、軀干前后、腰部、手背及前臂等部位最多；其次為頸、軀干側(cè)面及四肢大部分；再次為股內(nèi)側(cè)面及腋下；最少是手掌和足。雖然手指上汗腺很少，但是人在緊張時手指也容易出汗。在刑事案件中，罪犯會不由自主地感到特別緊張，所以手指上的汗液也相對較多，留下的指紋可能比平時更加清晰。

如何來識別指紋中汗液的多寡呢？可通過分析指紋中的尿素含量來進行分析。通常來說，汗液中的尿素含量為1%左右。英國法醫(yī)專家通過多個案發(fā)現(xiàn)場的指紋進行分析，建立一個包含指紋尿素含量、氣溫、環(huán)境、性別等因素的一個關(guān)聯(lián)性方程式。當(dāng)在新的案發(fā)現(xiàn)場出現(xiàn)指紋時，利用這個方程式進行計算，就可以發(fā)現(xiàn)指紋主人的性別。

通過指紋中的化妝品成分來辨別嫌疑人的性別也較為有效。如果指紋中能查找出剃須膏的化學(xué)成分，則表明嫌疑人很可能是位男性。研究表明，剃須膏在指紋中的黏附性很強，即使刮臉后洗手了，在刮臉過后五個小時內(nèi)接觸過某物體，物體表面的指紋中還是會殘留足夠檢測量的剃須膏微粒。如果指紋中化妝品的含量較高，則嫌疑人是女性的可能性較大。如果能夠檢測出化妝品的品牌，甚至檢測出一些使用人數(shù)較少的一些化妝品的成分，則可以通過相應(yīng)的經(jīng)銷商進一步縮小嫌疑人的追查范圍。如果檢測出的化妝品在本地沒有銷售，那么嫌疑人為外地流竄犯的可能性較大。

在某些情況下，法醫(yī)還能幸運地從指紋中提取出DNA物質(zhì)，這樣嫌疑人性別、種族、膚色、毛發(fā)顏色等身體特征就可以通過DNA來進行分析。加拿大渥太華大學(xué)的研究人員馬里亞·維亞尼科娃等人研發(fā)出一種新技術(shù)，可以從一些指紋中很快分離出足夠的DNA用于身份確認。據(jù)悉，該項創(chuàng)新技術(shù)僅花15分鐘就分離出DNA，即便指紋已儲存達一年之久。維亞尼科娃表示，新方法可以從一枚指紋中提取1納克（十億分之一克）DNA，盡管這1納克DNA聽起來很少，但對于DNA分析而言，即使是1納克DNA也已經(jīng)足夠了。由于上述技術(shù)如此簡便而且成本低廉，專家表示這一技術(shù)將有助于使得DNA收集工作變得普通。

辨識特殊人群

如果指紋中殘留著一些特殊的化合物，則可以確定嫌疑人為特殊人群，從而減小查找范圍。如果指紋中殘留香煙成分，則嫌疑人可能是煙民。英國國王學(xué)院的化學(xué)家休·吉克爾斯表示：“我們已經(jīng)查明，在指紋中可以找到在加工尼古丁過程中所產(chǎn)生的生物堿。這可以告訴我們一個人是否吸煙——在找不到明確的懷疑對象時，這一點將會對偵查工作帶來非常有益的影響?！被诩藸査拱l(fā)明的這種檢測方法，來自東英格蘭大學(xué)的科學(xué)家大衛(wèi)·羅塞爾已研制出了一種通過指紋快速識別一個人是否為煙民的技術(shù)。據(jù)介紹，羅塞爾配制出了一種遇到煙草中所包含的生物堿便會發(fā)出輝光的液體。在使用時，只需滴少量液體到指紋上便可迅速得到結(jié)果。

與此同時，專家們還在開發(fā)類似的快速檢測方法，以便及時確定犯罪分子是否曾接觸過生物堿含量更高的劇毒物質(zhì)。化學(xué)檢測還能檢測出其他特殊化學(xué)物質(zhì)。如果指紋中殘留毒品，則嫌疑人可能是吸毒者；如果指紋中殘留火藥，則嫌疑人曾經(jīng)持有武器或爆炸物。不過，酗酒者則很難通過指紋中的化合物來進行推斷，因為酒精是小分子化合物，揮發(fā)性很強，很難殘留在指紋中。

對指紋中殘留的汗液進行化學(xué)分析，不僅可以識別性別，還可以識別一些特殊疾病患者。如果指紋汗液中檢測出膽紅素，可以在肝膽疾病患者中追查嫌疑人，比如急慢性肝炎、膽囊炎、肝硬化等疾病的患者。如果指紋中檢測出紅細胞，則有兩種可能性，一種是嫌疑人的指尖受傷，檢測出來的紅細胞含量會大一些；另一種是嫌疑人有內(nèi)分泌系統(tǒng)紊亂的病癥，導(dǎo)致血液穿透毛細血管進入汗液中。如果指紋中檢測出葡萄糖，則嫌疑人可能是糖尿病患者。

通過對指紋中氨基酸含量的測定，能推定其嫌疑人是素食主義者還是肉食主義者。首先，肉食比素食的蛋白質(zhì)含量高，而人體攝入蛋白質(zhì)后會轉(zhuǎn)化為氨基酸進入血液循環(huán)系統(tǒng)，因此肉食者的指紋中的氨基酸含量要比素食者高一些。另外，肉食者體內(nèi)一些特定的氨基酸含量相對高一些，因為肉食中的一些特殊蛋白質(zhì)是素食所沒有的。

化學(xué)快照

傳統(tǒng)的偵探一般是用毛刷和膠布來收集、研究指紋，但現(xiàn)在科學(xué)家用更先進的技術(shù)來研究指紋。英國倫敦國王學(xué)院的研究人員通過“指紋化學(xué)”的方法發(fā)現(xiàn)，指紋會因年齡的增長、吸煙、吸毒甚至使用化妝品而發(fā)生改變。目前，這一項目正由金克爾博士負責(zé)。他們正研究一項名為“化學(xué)快照”的指紋呈像技術(shù)。

在最近的一次測試中，金克爾等人使用特殊的凝膠帶，從門把手、杯子、玻璃和電腦屏幕表面提取指紋，并且不破壞其中保留的汗液、油脂和其他體液。而傳統(tǒng)的指紋提取技術(shù)通常采用粉末、化學(xué)物和膠帶，無法保留指紋中的殘余物。而這項新技術(shù)不會破壞或扭曲原始指紋，能讓現(xiàn)場收集的指紋更好的保持完整且可利用。

研究人員將指紋和殘余物轉(zhuǎn)移到實驗室后，將其放置在一個敏感度很高的儀器中，用紅外線照射，生成一種化學(xué)快照，在30秒之內(nèi)就可以分析出指紋中含有的所有化學(xué)成分。這種紅外技術(shù)原本是美軍用在智能武器上的。隨后，研究者對指紋中的化學(xué)成分進行分析，就可以揭示嫌疑人的某些特征。

雖然這項技術(shù)才剛剛起步，但是金克爾認為，隨著技術(shù)的進一步完善，幾年內(nèi)它就可以應(yīng)用到犯罪現(xiàn)場的證據(jù)采集上。法醫(yī)專家通過多次實驗，建立了指紋中微量有機化合物的含量、變質(zhì)程度、環(huán)境、變質(zhì)時間之間的數(shù)學(xué)方程式。因此，根據(jù)指紋化學(xué)殘留物的變質(zhì)程度，法醫(yī)還能推測出罪犯作案的時間。參與這項研究的塞爾蓋伊·卡扎林恩教授說：“執(zhí)法機構(gòu)現(xiàn)在應(yīng)該投入資金購買設(shè)備并組織培訓(xùn)。在不久之后的法庭上，指紋的化學(xué)快照將成為一項重要證據(jù)。我們希望能協(xié)助執(zhí)法機關(guān)將危險犯罪分子繩之以法?！?/p>

儀器分析

而美國法醫(yī)學(xué)家也在指紋化學(xué)方面有所突破。來自美國普度大學(xué)的研究人員格雷漢姆·庫克斯教授開發(fā)出一種新的技術(shù)分析指紋，使用這一最新成果不僅可以識別出犯罪嫌疑人，還能識別出犯罪嫌疑人手指接觸過的物體，如藥品，爆炸物等。專家還透露，未來幾年該技術(shù)還將進一步發(fā)展，那時它還能夠快速而有效地檢測出人體的癌癥細胞，具有極高的醫(yī)學(xué)應(yīng)用價值。這一研究成果公布在美國出版的《科學(xué)》雜志上。

庫克斯發(fā)明的新技術(shù)名為解吸附電噴電離 (英文簡稱DESI)。在測定一枚指紋的過程中，庫克斯首先將少量噴灑式液體充滿電荷，而該液體或者是酒精或水均可。之后，他將該液體噴灑至指紋表面，在這一過程中，液體迅速溶解指紋表面的混合物質(zhì)。緊接著，他將含有指紋混合物質(zhì)成分的液體放置于分析儀器中，分析儀器將液體迅速加熱蒸發(fā)。由于液體中的電荷早已附著于指紋的化學(xué)分子當(dāng)中，因此，庫克斯教授利用質(zhì)譜儀便可以將指紋的化學(xué)成分進行清晰的識別出來。反復(fù)操作這一過程，直至把整個指紋表面識別完，產(chǎn)生一個完整二維分析圖像，這被稱為“指紋化學(xué)物質(zhì)分布圖”。

這種技術(shù)可以剝離指紋中的痕量化合物，以很精細的程度顯示組成該指紋的化合物，向人們提供的一種具有比其他技術(shù)分辨率都要高的指紋——“化學(xué)肖像”。而且，通過特殊的分析程序，還能將交疊在一起的指紋辨別開來。

在整個實驗過程中，當(dāng)測試者接觸過上述化學(xué)物質(zhì)，又再接觸例如玻璃杯，紙張以及塑料制品后，分析儀器無一例外地將毒品與爆炸物成分成功識別出來。此外，由于該識別技術(shù)是基于實物為標(biāo)準(zhǔn)，即分析儀器不僅僅只是探測出毒品或爆炸物的痕跡，而且還能夠準(zhǔn)確地將毒品或爆炸物成分圖像在指紋中清晰地進行表達。