Войти
Судебная химия - это приложение химия и его подполе судебная токсикология в юридической среде. Судебно-химик может помочь в идентификации неизвестных материалов, обнаруженных на месте преступления. Специалисты в этой области обладают широким набором методов и инструментов, помогающих идентифицировать неизвестные вещества. К ним относятся высокоэффективная жидкостная хроматография, газовая хроматография-масс-спектрометрия, атомно-абсорбционная спектроскопия, инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье и тонкослойная хроматография. Набор различных методов важен из-за разрушительного характера некоторых инструментов и количества возможных неизвестных веществ, которые можно найти на месте происшествия. Химики-криминалисты предпочитают сначала использовать неразрушающие методы, чтобы сохранить доказательства и определить, какие разрушающие методы дадут наилучшие результаты.
Наряду с другими судебными экспертами, судебные химики обычно дают показания в суде в качестве свидетелей-экспертов относительно своих выводов. Судебные химики следуют набору стандартов, которые были предложены различными агентствами и руководящими органами, включая Научную рабочую группу по анализу изъятых наркотиков. В дополнение к стандартным рабочим процедурам, предложенным группой, у конкретных агентств есть свои собственные стандарты в отношении обеспечения качества и контроля качества своих результатов и инструментов. Чтобы гарантировать точность сообщаемых данных, судебные химики регулярно проверяют и проверяют, что их инструменты работают правильно и могут обнаруживать и измерять различные количества различных веществ.
Химики смогли идентифицировать взрывчатое вещество ANFO на месте происшествия в Оклахоме Бомбардировки города.Анализ судебных химиков может дать следователям зацепки, а также подтвердить или опровергнуть свои подозрения. Идентификация различных веществ, обнаруженных на месте происшествия, может подсказать следователям, что следует искать во время поиска. Во время расследования пожара судебные химики могут определить, был ли использован ускоритель, например бензин или керосин ; если да, это говорит о том, что пожар был намеренно поджог. Судебные химики также могут сузить список подозреваемых до людей, у которых есть доступ к веществу, используемому в преступлении. Например, при расследовании взрывных устройств идентификация RDX или C-4 будет указывать на военную связь, поскольку эти вещества являются взрывчатыми веществами военного класса. С другой стороны, идентификация TNT создаст более широкий список подозреваемых, поскольку он используется подрывными компаниями, а также в вооруженных силах. Во время расследования случаев отравления обнаружение конкретных ядов может дать сыщикам представление о том, на что обращать внимание при допросе потенциальных подозреваемых. Например, расследование, связанное с рицином, предложило бы следователям искать предшественники рицина, семена касторового масла.
Судебные химики также помогают подтвердить или опровергнуть подозрения следователей в отношении наркотиков или случаи алкоголя. Инструменты, используемые химиками-криминалистами, могут обнаруживать незначительные количества, и точное измерение может иметь важное значение в таких преступлениях, как вождение в нетрезвом виде, поскольку существуют определенные уровни содержания алкоголя в крови, при которых начинается или увеличивается наказание.. В случаях подозрения на передозировку количество препарата, обнаруженное в организме человека, может подтвердить или исключить передозировку как причину смерти.
Бутылка экстракта стрихнина когда-то была легко доступна в аптекарях.На протяжении всей истории для совершения убийств использовались различные яды, в том числе мышьяк, паслен, болиголов, стрихнин и кураре. До начала 19 века не существовало методов, позволяющих точно определить присутствие того или иного химического вещества, а отравители редко наказывались за свои преступления. В 1836 году один из первых крупных вкладов в судебную химию был внесен британским химиком Джеймсом Маршем. Он создал тест Марша для обнаружения мышьяка, который впоследствии был успешно использован в судебном процессе по делу об убийстве. В то же время судебная токсикология стала признаваться отдельной областью. Матье Орфила, «отец токсикологии», добился больших успехов в этой области в начале 19 века. Компания Orfila, пионер в разработке судебной микроскопии, внесла свой вклад в развитие этого метода обнаружения крови и спермы. Орфила также был первым химиком, успешно классифицировавшим различные химические вещества по таким категориям, как коррозионные вещества, наркотики и вяжущие вещества.
Следующее достижение в обнаружении ядов произошло в 1850 году. когда химик Жан Стас создал действующий метод обнаружения растительных алкалоидов в тканях человека. Метод Стаса был быстро принят и успешно использован в суде, чтобы осудить графа Ипполита Визарта де Бокарме в убийстве своего шурина с помощью отравления никотином. Стасу удалось успешно выделить алкалоид из органов жертвы. Впоследствии протокол Стаса был изменен и в него были включены тесты на кофеин, хинин, морфин, стрихнин, атропин и опий <275.>Широкий спектр инструментов для судебно-химического анализа также начал разрабатываться в этот период времени. В начале 19 века Йозеф фон Фраунгофер изобрел спектроскоп. В 1859 году химик Роберт Бунзен и физик Густав Кирхгоф расширили изобретение Фраунгофера. Их эксперименты со спектроскопией показали, что определенные вещества создают уникальный спектр при воздействии света определенной длины волны. Используя спектроскопию, два ученых смогли идентифицировать вещества на основе их спектра, предоставив метод идентификации неизвестных материалов. В 1906 году ботаник Михаил Цвет изобрел бумажную хроматографию, раннюю предшественницу тонкослойной хроматографии, и использовал ее для разделения и исследования растительных белков, составляющих хлорофилл. Способность разделять смеси на отдельные компоненты позволяет химикам-криминалистам исследовать части неизвестного материала по базе данных известных продуктов. Сопоставив коэффициенты удерживания для отдельных компонентов с известными значениями, можно идентифицировать материалы.
ГХ-МС с открытыми дверцами. Газовый хроматограф находится справа, а масс-спектрометр - слева. Современные химики-криминалисты используют множество инструментов для идентификации неизвестных материалов, обнаруженных на месте преступления. В 20-м веке произошло множество технологических достижений, которые позволили химикам более точно обнаруживать меньшие количества материала. Первое крупное достижение в этом столетии произошло в 1930-х годах с изобретением спектрометра, который мог измерять сигнал, производимый инфракрасным (ИК) светом. Ранние ИК-спектрометры использовали монохроматор и могли измерять поглощение света только в очень узком диапазоне длин волн. Только после того, как в 1949 году Питер Феллгетт соединил интерферометр с ИК-спектрометром, полный инфракрасный спектр можно было измерить сразу. Феллгетт также использовал преобразование Фурье, математический метод, который может разбить сигнал на его отдельные частоты, чтобы разобраться в огромном количестве данных, полученных в результате полного инфракрасного анализа материала. С тех пор инструменты инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR) стали критически важными для судебно-медицинской экспертизы неизвестного материала, поскольку они неразрушающие и чрезвычайно быстрые в использовании. Спектроскопия получила дальнейшее развитие в 1955 году с изобретением Аланом Уолшем современного атомно-абсорбционного (АА) спектрофотометра. Анализ АК позволяет обнаруживать определенные элементы, составляющие образец, вместе с их концентрациями, что позволяет легко обнаруживать тяжелые металлы, такие как мышьяк и кадмий.
. Достижения в области хроматографии появились в 1953 году с изобретением 73>газовый хроматограф и Archer John Porter Martin, позволяющий разделить летучие жидкие смеси с компонентами, имеющими схожие точки кипения. Смеси нелетучих жидких веществ можно было разделить с помощью жидкостной хроматографии, но вещества с аналогичным временем удерживания нельзя было разделить до изобретения Чаба Хорват в 1970 году высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Современные приборы для ВЭЖХ способны обнаруживать и разделять вещества, концентрация которых составляет всего частей на триллион.
Одно из самых важных достижений в судебной химии произошло в 1955 году с изобретением газовой хроматографии-масс-спектрометрии (ГХ-МС) Фред Маклафферти и. Соединение газового хроматографа с масс-спектрометром позволило идентифицировать широкий спектр веществ. Анализ ГХ-МС широко считается «золотым стандартом» судебно-медицинской экспертизы из-за его чувствительности и универсальности, а также способности определять количество присутствующего вещества. Повышение чувствительности приборов достигло такой степени, что могут быть обнаружены мельчайшие примеси в составе соединений, что потенциально позволяет исследователям отслеживать химические вещества до определенной партии и партии от производителя.
Судебно-медицинская экспертиза. химики используют множество инструментов для идентификации неизвестных веществ, обнаруженных на месте происшествия. Для определения идентичности одного и того же вещества могут использоваться разные методы, и экзаменатор должен определить, какой метод даст наилучшие результаты. Факторы, которые судебные химики могут учитывать при проведении экспертизы, - это продолжительность времени, которое потребуется конкретному инструменту для исследования вещества, и разрушительный характер этого инструмента. Они предпочитают сначала использовать неразрушающие методы, чтобы сохранить доказательства для дальнейшего изучения. Неразрушающие методы также могут использоваться для сужения возможностей, повышая вероятность того, что правильный метод будет использован в первый раз, когда будет использован деструктивный метод.
НПВО FTIR-спектр для гексан показывает процент пропускания (% T) по сравнению с волновым числом (см). Двумя основными независимыми методами спектроскопии для судебной химии являются FTIR и AA-спектроскопия. FTIR - это неразрушающий процесс, в котором для идентификации вещества используется инфракрасный свет. Метод отбора проб с ослабленным общим коэффициентом отражения устраняет необходимость приготовления веществ перед анализом. Комбинация неразрушающей способности и нулевой подготовки делает анализ НПВО и ИК-Фурье быстрым и простым первым шагом в анализе неизвестных веществ. Для облегчения точной идентификации вещества в приборы FTIR загружены базы данных, в которых можно искать известные спектры, которые соответствуют неизвестным спектрам. FTIR-анализ смесей, хотя и возможен, представляет определенные трудности из-за кумулятивного характера отклика. При анализе неизвестного, содержащего более одного вещества, результирующие спектры будут представлять собой комбинацию индивидуальных спектров каждого компонента. В то время как обычные смеси имеют известные спектры в файле, новые смеси могут быть трудными для разрешения, что делает FTIR неприемлемым средством идентификации. Однако прибор можно использовать для определения общей химической структуры, что позволяет судебным химикам определять лучший метод для анализа с помощью других инструментов. Например, метоксигруппа приведет к пику между 3030 и 2950 волновыми числами (см).
Атомно-абсорбционная спектроскопия (ААС) - это деструктивный метод, который способен определять элементы, составляющие анализируемый образец. AAS выполняет этот анализ, подвергая образец воздействию чрезвычайно сильного источника тепла, разрывая атомные связи вещества, оставляя свободные атомы. Затем излучение в форме света проходит через образец, заставляя атомы перейти в более высокое энергетическое состояние. Судебные химики могут проверить каждый элемент, используя соответствующую длину волны света, которая переводит атомы этого элемента в более высокое энергетическое состояние во время анализа. По этой причине, а также из-за деструктивного характера этого метода, ААС обычно используется в качестве подтверждающего метода после того, как предварительные испытания показали наличие определенного элемента в образце. Концентрация элемента в образце пропорциональна количеству поглощенного света по сравнению с холостым образцом. ААС полезен при подозрении на отравление тяжелыми металлами, например, мышьяком, свинцом, ртутью и кадмием. Концентрация вещества в образце может указывать на то, были ли тяжелые металлы причиной смерти.
Показания ВЭЖХ таблетки Экседрина. Пики слева направо: ацетаминофен, аспирин и кофеин.Спектроскопические методы полезны, когда тестируемый образец является чистым или очень распространенной смесью. Когда неизвестная смесь анализируется, ее необходимо разбить на отдельные части. Для разделения смесей на компоненты могут использоваться методы хроматографии, что позволяет анализировать каждую часть отдельно.
Тонкослойная хроматография (ТСХ) является быстрой альтернативой более сложным методам хроматографии. ТСХ может использоваться для анализа чернил и красителей путем извлечения отдельных компонентов. Это можно использовать для исследования заметок или волокон, оставленных на месте происшествия, поскольку продукция каждой компании немного отличается, и эти различия можно увидеть с помощью TLC. Единственным ограничивающим фактором при анализе ТСХ является необходимость того, чтобы компоненты были растворимы в любом растворе, который используется для переноса компонентов на аналитическую пластину. Это решение называется подвижной фазой. Химик-криминалист может сравнить неизвестное с известными стандартами, посмотрев на расстояние, пройденное каждым компонентом. Это расстояние по сравнению с начальной точкой известно как коэффициент удерживания (R f) для каждого извлеченного компонента. Если каждое значение R f соответствует известному образцу, это указывает на идентичность неизвестного.
Высокоэффективная жидкостная хроматография может использоваться для извлечения индивидуальных компонентов из смеси, растворенной в решение. ВЭЖХ используется для нелетучих смесей, которые не подходят для газовой хроматографии. Это полезно при анализе лекарственных средств, когда лекарственное средство представляет собой комбинированное лекарственное средство, поскольку компоненты будут разделяться или элюироваться в разное время, что позволяет проверить каждый компонент. Затем элюаты из колонки ВЭЖХ подают в различные детекторы, которые дают пик на графике относительно его концентрации по мере его элюирования из колонки. Наиболее распространенным типом детектора является спектрометр ультрафиолетового и видимого диапазонов, поскольку наиболее часто представляющий интерес предмет, проверяемый с помощью ВЭЖХ, фармацевтические препараты, имеют УФ-поглощение.
Газовая хроматография (ГХ) выполняет ту же функцию как жидкостная хроматография, но используется для летучих смесей. В судебной химии в качестве детектора наиболее распространенных приборов ГХ используется масс-спектрометрия. ГХ-МС можно использовать при расследовании поджогов, отравлений и взрывов, чтобы точно определить, что было использовано. Теоретически приборы ГХ-МС могут обнаруживать вещества, концентрации которых находятся в диапазоне фемтограммы (10). Однако на практике из-за отношения сигнал / шум и других ограничивающих факторов, таких как возраст отдельных частей прибора, практический предел обнаружения для ГХ-МС находится в диапазоне пикограмм (10). ГХ-МС также может определять количество обнаруживаемых веществ; химики могут использовать эту информацию, чтобы определить эффект, который вещество может оказать на человека. Инструментам ГХ-МС требуется примерно в 1000 раз больше вещества для количественного определения количества, чем просто для его обнаружения; предел количественной оценки обычно находится в диапазоне нанограмм (10).
Судебная токсикология - это исследование фармакодинамики, или что вещество делает с организмом, и фармакокинетика, или что организм делает с веществом. Чтобы точно определить влияние того или иного препарата на организм человека, судебно-токсикологи должны знать о различных уровнях толерантности к лекарствам, которые может создать человек, а также о терапевтическом индексе для различные фармацевтические препараты. Токсикологам поручено определить, был ли какой-либо токсин, обнаруженный в организме, причиной или способствовал происшествию, или же его уровень был слишком низким, чтобы оказать влияние. Хотя определение конкретного токсина может занять много времени из-за большого количества различных веществ, которые могут вызвать травму или смерть, некоторые подсказки могут сузить возможности. Например, отравление угарным газом приведет к ярко-красной крови, в то время как смерть от отравления сероводородом вызовет зеленый оттенок мозга.
Токсикологам также известно. различных метаболитов, на которые конкретное лекарство может расщепляться внутри организма. Например, токсиколог может подтвердить, что человек принимал героин, по наличию в образце 6-моноацетилморфина, который возникает только в результате распада героина. Постоянное создание новых лекарств, как легальных, так и незаконных, заставляет токсикологов постоянно быть в курсе новых исследований и методов тестирования этих новых веществ. Поток новых рецептур означает, что отрицательный результат теста не обязательно исключает лекарство. Чтобы избежать обнаружения, производители запрещенных наркотиков часто слегка меняют структуру химикатов. Эти соединения часто не обнаруживаются обычными токсикологическими тестами и могут быть замаскированы присутствием известного соединения в том же образце. По мере открытия новых соединений известные спектры определяются и вводятся в базы данных, которые можно загрузить и использовать в качестве эталонов. Лаборатории также, как правило, ведут внутренние базы данных по веществам, которые они находят на месте.
| Категория A | Категория B | Категория C |
|---|---|---|
|
Различные руководящие органы разработали руководящие принципы в отношении стандартов, которым следуют практикующие судебные эксперты. Для судебных химиков международная Научная рабочая группа по анализу изъятых наркотиков (SWGDRUG) представляет рекомендации по обеспечению качества и контролю качества исследуемых материалов. При идентификации неизвестных образцов протоколы были сгруппированы в три категории в зависимости от вероятности ложноположительных результатов. Инструменты и протоколы в категории A считаются лучшими для однозначной идентификации неизвестного материала, за которыми следуют категории B и затем C. Для обеспечения точности идентификации SWGDRUG рекомендует проводить несколько тестов с использованием разных инструментов для каждого образца и чтобы одна категория A технику и хотя бы одну другую технику. Если метод категории A недоступен или судебный химик решает не использовать его, SWGDRUG рекомендует использовать по крайней мере три метода, два из которых должны быть из категории B. Комбинированные инструменты, такие как GC-MS, считаются двумя отдельные тесты, если результаты сравниваются с известными значениями по отдельности. Например, время элюирования ГХ может сравниваться с известными значениями вместе со спектрами МС. Если оба они соответствуют известному веществу, дальнейшие испытания не требуются.
Стандарты и контроли необходимы для контроля качества различных инструментов, используемых для тестирования образцов. Из-за характера своей работы в правовой системе химики должны гарантировать, что их инструменты работают точно. Для этого известные контроли тестируются последовательно с неизвестными образцами. Сравнивая показания элементов управления с их известными профилями, можно подтвердить, что прибор работал правильно на момент тестирования неизвестных значений. Стандарты также используются для определения предела обнаружения прибором и предела количественного определения для различных распространенных веществ. Расчетные количества должны быть выше предела обнаружения, чтобы подтвердить его наличие, и выше предела количественного определения, подлежащего количественной оценке. Если значение ниже предела, оно не считается надежным.
Стандартные процедуры дачи показаний судебными химиками предоставляются различными агентствами, в которых работают ученые, а также SWGDRUG. Судебные химики этически обязаны давать показания нейтрально и быть открытыми для пересмотра своих заявлений в случае обнаружения новой информации. Химики также должны ограничивать свои показания областями, в которых они имеют квалификацию, независимо от вопросов во время прямого или перекрестного допроса.
Лица, вызываемые для дачи показаний, должны иметь возможность передавать научную информацию и процессы в манере это могут понять непрофессионалы. Получив квалификацию эксперта, химики могут высказывать свое мнение относительно доказательств, а не просто констатировать факты. Это может привести к разногласиям во мнениях экспертов, нанятых противоположной стороной. Этические нормы для судебных химиков требуют, чтобы показания давались объективно, независимо от того, от какой стороны дает свидетельские показания эксперт. Ожидается, что судебно-медицинские эксперты, которые будут давать показания, будут работать с юристом, выдавшим повестку, и помогать им разбираться в материалах, по которым они будут задавать вопросы.
Должности в области судебной химии требуется степень бакалавра или аналогичная в области естественных или физических наук, а также лабораторный опыт в области общей, органической и аналитической химии. Оказавшись в должности, люди обучаются протоколам, которые выполняются в этой конкретной лаборатории, до тех пор, пока они не докажут, что они компетентны проводить все эксперименты без присмотра. Ожидается, что практикующие химики, уже работающие в этой области, будут иметь непрерывное образование для поддержания своей квалификации.
