CC BY
18УДК 543.612.2:543.42.061: 343.983.4
С.В. Нехорошев, Г.Б. Слепченко, Т.М. Гиндуллина, И.О. Максимчук, М.Н. Вторушин, И.В. Рамусь
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ НА СРЕЗЕ БУМАГИ МЕТОДАМИ АТОМНО-ЭМИССИОННОЙ СПЕКТРОМЕТРИИ И ИНВЕРСИОННОЙ ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИИ ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА
(Национальный исследовательский Томский политехнический университет)
e-mail: [email protected]
В работе приводятся результаты исследования состава бумаги после ее разрезания металлическим режущим инструментом. Методом сканирующей электронной микроскопии показано, что в процессе разрезания бумаги на поверхности ее разрезов остаются следы металлизации, элементный состав которых соответствует рабочей поверхности примененного режущего инструмента. Используя методы инверсионной вольтамперометрии или атомно-эмиссионной спектрометрии для определения железа, никеля и хрома, можно судить об элементном составе рабочей поверхности режущего инструмента.
Ключевые слова: судебная химия, вольтамперометрия, электронная микроскопия, анализ бумаги, следы металлизации
ВВЕДЕНИЕ
Техническая экспертиза документов относится к традиционным криминалистическим экспертизам. Одним из типичных объектов технической экспертизы являются следы - отображения технических средств, предназначенных для изготовления документов (штрихи пишущих приборов, оттиски печатных форм, отображения брошюровальных, резальных средств). В некоторых случаях, по разрезам на бумаге требуется получить информацию о химическом составе режущего инструмента, с помощью которого были выполнены эти разрезы, а также идентифицировать конкретный экземпляр такого инструмента. Такая задача в редких случаях может быть решена в результате трасологического исследования, заключающегося в сопоставлении неровностей на разрезе бумажного листа с дефектами на рабочей поверхности режущего инструмента, а методы количественного физико-химического анализа для решения подобных задач не применялись. Для получения информации об орудии травмы, о механизме его действия и об обстоятельствах образования огнестрельного повреждения, следы металлизации на коже и тканях одежды вокруг колото-резаных и огнестрельных повреждений исследовались методом качественных цветных реакций, а также электрографическим, контактно-диффузионным или спектрографическим методами анализа [1 -3].
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Для разработки способа физико-химической идентификации режущего инструмента по разрезам на бумаге был выполнен ряд модельных
экспериментов с листами белой офисной бумаги торговой марки «Айсберг» (2009 года выпуска формата А3, плотностью 80 г/м2). В качестве режущего инструмента в экспериментах использовали 8 экземпляров канцелярских ножниц импортного производства различных торговых марок, 2 экземпляра ножниц отечественного производства торговой марки «Горизонт» 1988 и 2008 годов выпуска, резак канцелярский роликовый и нож канцелярский импортного производства.
На начальном этапе эксперимента полученные срезы бумаги были исследованы при помощи сканирующего электронного микроскопа «VEGA II LMU TESCAN» с детектором обратно-отраженных электронов (режим BSE), оснащенного рентгеноспектральным микроанализатором «INCA X-act Oxford Instruments».
Для определения содержания металлов в бумаге использовали:
- компьютеризированный вольтамперометри-ческий комплекс типа «СТА» (ООО «ИТМ» г. Томск), который включает три электрохимических датчика, позволяющих одновременно проводить измерение в трех пробах, а также систему ультрафиолетового облучения, применяемую в процессе предварительной подготовки проб к измерениям. Пробоподготовка бумаги для определения следов металлов методом инверсионной вольтамперометрии проводилась с использованием автоматического комплекса «Тэмос-экспресс»;
- атомно-эмиссионный спектрометр с индуктивно-связанной плазмой «Optima 2000 DV» (Perkin Elmer Instruments, США) с системой микроволновой подготовки «Multiwave 3000» (Anton Paar Company, Австрия) и автоклавами марки «XF-100».
Для исследования рабочей поверхности режущего инструмента использовали аппарат рентгеновский для спектрального анализа «Спек-троскан Макс-GV» с обработкой полученных результатов методом фундаментальных параметров.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Метод электронной микроскопии показал, что на 1 см линии разреза бумаги может быть обнаружено примерно 5-10 металлических частиц с линейным размером от 1 до 10 мкм. Так, на разрезах бумаги, выполненных ножницами импортного производства, были обнаружены металлические частицы, состоящие из железа и хрома; на разрезах бумаги, выполненных ножницами отечественного производства, были обнаружены частицы, состоящие из железа и никеля, а на разрезах бумаги, выполненных резаком и ножом, были обнаружены частицы, состоящие только из железа.
Кроме этого, показано расположение точек элементного анализа. Для учета влияния химического состава бумаги на результаты точечного анализа металлических частиц (точки 1-3, 7 и 911) приведен состав фоновой поверхности в нескольких произвольно выбранных точках (4-6, 8 и 12-18). Результаты рентгенофлуоресцентного анализа позволили дифференцировать примененные режущие инструменты на 3 группы : резак и нож (образцы 11,12); ножницы импортного производства (образцы 1-8); ножницы отечественного производства (образцы 9,10) (таблица).
Нами проведены исследования содержания микроэлементов в экспериментальных образцах бумаги методами атомно-эмиссионной спектрометрии и инверсионной вольтамперометрии. Определение элементов проводили на эмиссионном спектрометре «Optima 2000 DV» при следующих условиях: мощность 1300 Вт, время промывки и накопления пробы в горелке - 30 с, скорость подачи пробы - 1,50 мл/мин, время промывки - 40 с, плазмообразующий поток - аргон (15,0 л/мин), вспомогательный поток - азот (0,20 л/мин), поток через распылитель - воздух (0,80 л/мин), температура пробы 30 °С. Результаты анализа обрабатывались с использование программного обеспечения «WinLab 32-for ICP».
Пробоподготовка бумаги для определения никеля, железа и хрома методом ИВ, проводилась с использованием комплекса пробоподготовки «Тэмос-экспресс». К обработанной пробе добавляли фоновый электролит (хлоридно-аммиачный буферный раствор с рН 9,2 для определения никеля и 0,02 Н раствор трилона Б для определения железа). Для определения хрома добавляли 0,0002 М раствора дифенилкарбозида. Для определения же-
леза использовали индикаторный золото-графитовый электрод и вспомогательный хлорсеребряный электрод, заполненный 1,0 моль/л раствором хлорида калия. Определение никеля проводили на рабочем ртутно-пленочном электроде со вспомогательным хлорсеребряным при потенциале накопления минус 0,7 В в течение 30 с. Для вольтампе-рометрического определения хрома использовали графитовый электрод, пропитанный эпоксидной смолой, электродом сравнения также послужил хлорсеребряный электрод, потенциал накопления 0,35 В.
Таблица
Содержание микроэлементов в экспериментальных образцах бумаги, оставленных различными режу-
щими инструментами Table. The content of microelements in experimental samples of paper left with various cutting tools
Образец Содержание элемента, мг/кг
Железо Никель Хром
АЭС ИВ АЭС ИВ АЭС ИВ
Фон 184 ± 33 166 ± 35 1,1 ± 0,2 1,0 ± 0,3 2,7 ± 0,5 2,5 ± 0,6
1-8 228 ± 41 216 ± 47 1,1 ± 0,2 1,0 ± 0,3 3,5 ± 0,7 3,4 ± 0,9
9, 10 232 ± 46 224 ± 46 1,4 ± 0,3 1,3 ± 0,3 2,8 ± 0,6 2,6 ± 0,7
11- 12 235 ± 47 217 ± 54 1,2 ± 0,2 1,1 ± 0,3 2,6 ± 0,5 2,5 ± 0,6
Сравнение фонового содержания элементов и результатов количественного анализа бумаги, полученных методами инверсионной вольтам-перометрии и атомно-эмиссионной спектрометрии (таблица), позволило установить:
- повышенное содержание железа в образцах с разрезами, выполненными резаком и ножом (образцы 11,12);
- повышенное содержание железа и хрома в образцах с разрезами, выполненными ножницами импортного производства (образцы 1-8);
- повышенное содержание железа и никеля в образцах с разрезами, выполненными ножницами отечественного производства (образцы 9,10) .
Экспериментально доказано, что в процессе разрезания бумаги при помощи металлического режущего инструмента на поверхности разрезов остаются следы, представляющие собой микрочастицы, элементный состав которых соответствует составу рабочей поверхности примененного режущего инструмента.
Таким образом, определяя в бумаге микроэлементы: железо, никель и хром методами инверсионной вольтамперометрии и атомно-эмиссионной спектрометрии, можно с высокой долей вероятности судить об элементном составе рабочей поверхности режущего инструмента, примененного для ее разрезания, что позволит решать идентификационные задачи в ходе технической экспертизы документов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Солоцкая Л.В. Физико-химические методы исследования вещественных доказательств. Материалы теоретического семинара. М.: Изд-во ВНИИСЭ. 1966. С. 14-15; Solotskaya L.V. Physico-chemical methods of investigation of evidence. Proceedings of theoretical seminar. М.: VNIISE. 1966. P. 14-15. (in Russian).
2. Загрядская А.П. // Сб. статей. Ученые записки. Вып. XII. Горьков. мед. ин-т. 1961. № 2. С. 417-420;
Zagryadskaya A.P. // Paper collection. Uchenye. zapiski gor'kovskogo gos. med. instituta im. S.M. Kirova. 1961. V. XII. N 2. P. 417-420 (in Russian). 3. Балаган И. С. // Судебно-медицинская экспертиза. 1958. № 3.С. 9-14;
Balagan I.S. // Forensic-medical examination. 1958. N 3. P. 9-14 (in Russian).
Кафедра физической и аналитической химии
УДК 543.3+546.28
М.Г. Камбалина, Н.П. Пикула, Н.В. Гусева
ВЫБОР МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ КРЕМНИЯ В ПРИРОДНЫХ ВОДАХ
РАЗНЫХ ТИПОВ
(Национальный исследовательский Томский политехнический университет) e-mail: [email protected]
Рассмотрены основные методы количественного определения соединений кремния в природной воде и его формы нахождения. Предложены рекомендации по выбору метода определения концентрации соединений кремния в природных водах в зависимости от кислотно-основных свойств и типов вод. Установлено, что для пресных околонейтральных вод следует использовать метод атомно-абсорбционной спектрометрии; для щелочных солоноватых и соленых вод - как спектрофотометрический, так и атом-но-абсорбционный методы анализа.
Ключевые слова: кремний, определение, природные воды, формы кремния
Соединения кремния в природной воде могут находиться как в истинно растворенной, так и во взвешенной форме (аморфное и кристаллическое состояние) [1]. Преобладающей формой соединений кремния в природной воде является истинно растворенная недиссоциированная мономолекулярная кремнекислота; доля же продуктов диссоциации составляет лишь около 5 % и представлена, в основном, анионами Н28Ю4 [2]. Во взвеси соединения кремния представлены, в основном, аморфным (8Ю2) и кристаллическим (силикаты и кварц) кремнеземом [1].
Определение растворенной кремнекисло-ты в виде желтого кремнемолибденового комплекса (КМК) было предложено еще в 1898 г. и нашло практическое применение для анализа природных вод с 1923 г. [3,4]. Позднее [5] была пред-
ложена более чувствительная методика, основанная на восстановлении желтого КМК до голубого в присутствии хлористого олова.
Для определения концентрации соединений кремния в природных водах (поверхностных и подземных) в лабораториях наиболее часто используют следующие физико-химические методы анализа: спектрофотометрический метод определения кремния в виде желтого КМК (СФ) [6], метод атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой [7] и гравиметрический метод (для больших концентраций) [8].
Используя перечисленные выше методики анализа, не всегда возможно определить концентрацию кремния (и его форм) с достаточной точностью и достоверностью ввиду ряда причин, обусловленных различным составом природных вод. Поэтому нами разработана методика прямого
