韩国强 罗亚平

(1.枣庄市公安局， 山东枣庄 277100； 2.中国人民公安大学刑事科学技术学院， 北京 100038)

502胶显现潜在手印后阳离子荧光黄染色研究

韩国强1，2罗亚平2

(1.枣庄市公安局， 山东枣庄 277100； 2.中国人民公安大学刑事科学技术学院， 北京 100038)

探究一种安全无毒的新型阳离子荧光黄用于502胶熏显手印后续染色的新方法。通过荧光光谱仪测量了其吸收光谱和发射光谱，以色彩模式(Lab)值作为显现效果的评价标准，通过对溶剂、试剂浓度、不同客体显现效果等影响因素的考察，初步建立了阳离子荧光黄用于502胶熏显手印后染色的操作方法，并与传统的染料罗丹明6G、BBD做了比较。结果表明:阳离子荧光黄的最大吸收波长为445 nm，最大发射波长为495 nm，试剂浓度为0.1 g/L的乙醇溶液，就能达到很好的增强效果，并能产生鲜亮的黄绿色荧光，在实际办案中有很好的应用前景。

阳离子荧光黄； 502胶； 潜在手印； 增强处理； 荧光现象

0 引言

502胶应用于手印显现已有30多年的历史，在其应用过程中，显现方法不断改进，手印的显出率及显出效果大幅度提升，但是502胶处理手印的方法很少单独使用，特别是在对于一些复杂背景或浅色背景的客体上，由于显出的白色手印不便于观察拍照提取，为了增大反差便于拍照，502处理手印后的二次增强处理方法主要有：光学加强法、彩色粉末刷显法、化学试剂染色法等[1]。但实践证明效果比较理想的是荧光染料染色的方法，1979美国科学家Menzel E R等首次报导了罗丹明6G(basic red 1)用于502胶显现手印的染色方法[2]，从20世纪80年代至今，罗丹明6G依然是502胶处理手印后染色处理最常用的方法之一，可是许多报道称罗丹明6G毒性很大，并怀疑有致癌的危害[3]。此外，在我国由公安部物证鉴定中心第二研究所研制的BBD(7-苯甲氨基-4-硝基苯-2氧杂-1,3二唑)也是比较常用的荧光染料[4]。近些年来，国内外法庭科学家致力于研究改变502单体的结构，想办法引入荧光基团，或者通过502胶与易升华的荧光染料进行混合，从而实现502荧光手印同步熏显[5]，虽经过大量的实验，但所有的尝试可以说都没有取得真正意义上的成功，熏显的手印荧光效果不强，还需要继续进行二次染色，不能达到普及和推广的目的[3]。

基于以上各方面的限制，本文重点介绍一种新型的阳离子荧光黄染料,在我们国家常被用来纺织品的染色，来源比较广泛，价格便宜，最突出的优点是安全无毒，荧光强度高，附着力强[3]。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

FYFC-Ⅲ微电脑502熏显柜(无锡市帆鹰警用器材新技术有限公司)、半导体激光器(江苏晓松科技有限公司)、电子天平、尼康数码照相机D7000 、RF-5301PC荧光分光光度计(日本岛津公司)

主要试剂：阳离子荧光黄 、罗丹明6G、BBD、502胶、无水乙醇、丙酮等。

1.2 理化性质及染色原理

阳离子荧光黄,分子式：C20H20N3O2CI,分子量：369.5,易溶于水、甲醇、乙醇、丙酮等有机溶剂，亮黄色粉末，属于香豆素类化合物，化学结构式如图1所示。

图1 阳离子荧光黄的化学结构式

从结构上可以看出具有平面刚性结构，具有大π键的共轭体系，因此能产生荧光，阳离子染料在溶液中可以电离出带正单的色素阳离子，染料离子主要借助于502胶聚合物上的极性基团(氰基)以离子键的作用上染，致使阳离子荧光黄对502胶聚合物有较好的亲和力，从而被吸附。

1.3 光谱分析

为了技术人员提供有效的数据，正确的选择光源和滤光镜，本实验采用荧光光谱仪测量了阳离子荧光黄乙醇溶液的荧光光谱如图2所示，黑色的代表激发光谱，红色的代表发射光谱。测量结果显示在波长445 nm左右有一个最大的吸收峰，在波长495 nm左右有一个最大的发射峰。因此，为了得到最佳的观察效果，建议选择激光器蓝光波段进行激发，并在黄色或橙色滤光镜下进行观察拍照。

图2 阳离子荧光黄的荧光光谱

1.4 实验操作步骤

1.4.1 客体选取及样本制作

主要选择一些常见的浅色背景或者复杂性背景的非渗透性客体：锡箔纸、载玻片、矿泉水瓶、花塑料袋。

在作对比实验时都采用控制变量的方法，制作样本时，用microsoft visio 2010软件绘制如图3的示意图。都需经过捺手印→从中间剪开→分别处理→比较效果4个步骤。为了更加真实地模拟现场条件，要求志愿者在捺手印时双手不做任何处理，直接在客体上轻轻捺手印大约持续2 s。

图3 对比实验操作示意图

1.4.2 熏显操作

本实验中使用的是FYFC-III微电脑502熏显柜(无锡市帆鹰警用器材新技术有限公司)，称取0.4 g(大约5～7滴)502胶放在制作的锡箔碗中，另一个锡箔碗盛放一定量的水，将样本悬挂在熏显柜内，其自动程序过程是将柜内空气加湿到相对湿度80%，再将502加热至挥发然后启动循环程序，让手印熏显，最后排气。即：502胶加热器加湿10 min→502胶加热20 min→循环熏显手印10 min→排气10 min。

1.4.3 染色处理

为了增强染色效果，熏显后的样本最好放置24小时之后等到502胶完全风干固化再进行染色处理，本文主要涉及阳离子荧光黄溶液、罗丹明6G溶液、BBD溶液。用滴管吸取少许染色液滴在有手印的部位，等阴干后用蒸馏水轻轻漂洗，洗去背景多余的染色液，最后在室温下晾干。

1.4.4 观察与拍照

对于荧光物质，选择合适的光源和滤光镜进行激发和拍照非常关键，本实验使用的是由江苏晓松科技有限公司生产的半导体激光器，主要有两个波段，蓝光波段波长是440 nm，绿光波段波长是532 nm，配套的黄色、橙色和红色护目镜，打光时距离客体大约25 cm，角度大约45度。拍照时采用尼康D7000数码相机及配套微距镜头进行操作。经阳离子荧光黄溶液染色后使用激光器440 nm蓝光波段和黄色滤光镜进行观察和拍照。经罗丹明6G染色后使用激光器532 nm绿光波段和红色滤光镜进行观察和拍照。经BBD染色后使用激光器440 nm蓝光波段和橙色护目镜进行观察和拍照。

1.5 Lab值的测定

Lab色彩模型有亮度(L)和有关色彩(a，b)3个要素组成，是基于人对颜色的感觉，描述正常视力的人能看到的所有颜色， 所有的颜色就以这3个值交互变化所组成。“L”表示光暗变化，L的值域由0到100 ；“a”表示红色到绿色的变化，其值域由+127至-128，“+a”是红色方向，“-a”是绿色方向；“b”表示从黄色至蓝色的变化，其值域是由+127至-128，“+b”是黄色方向，“-b”是蓝色方向。实验中通过photoshop软件测量Lab值来衡量显现效果。为了减少实验误差，借助Photoshop软件测量其Lab值，分别选取3个点，分别记录其L值，a值，b值，然后计算其平均值。在选取点的时候尽量选取颜色均匀能代表整体显现效果的点。

1.6 应用条件的考察

1.6.1 溶剂的考察

阳离子荧光黄易溶于水、甲醇、乙醇等，但考虑到甲醇毒性比较大，因此重点研究以水和乙醇作为溶剂显现效果的比较。基于乙醇溶液的配制：称取1 g阳离子荧光黄放入烧杯中，然后加入1 L的乙醇，玻璃棒搅拌至完全溶解。基于水溶液的配制：称取1 g的阳离子荧光黄放入烧杯中，然后量取1 L蒸馏水，混合搅拌均匀至完全溶解。

要求志愿者在锡箔纸上用同一手指连续捺印手印，然后放在502自动熏显柜内熏显，熏显结束后，将样本从中间剪开，一半用滴管吸取 荧光黄乙醇溶液进行染色处理，等待大约两分钟，用蒸馏水漂洗，在室温下阴干后，用激光器440 nm的蓝光下进行激发，用黄色滤光镜进行观察拍照。另一半用 荧光黄水溶液染色处理，操作方法不变。

1.6.2 试剂最佳浓度确定

分别配制0.1、1、10 g/L的阳离子荧光黄乙醇溶液，让志愿者在锡箔纸上每个手指连续捺印3个手印，共30个。对于同一个手指的3枚手印分别用不同浓度的染色液进行染色处理，然后拍照提取，比较显现效果，筛选出最佳浓度。

1.6.3 常见客体显现效果

为了评估阳离子荧光黄在不同客体上的显现效果和灵敏度，分别对在锡箔纸、载玻片、矿泉水瓶、花塑料袋等客体上手印进行处理，然后用1 g/L的 荧光黄乙醇溶液进行染色处理，拍照提取，比较不同客体上的显现情况。

1.7 与罗丹明6G、BBD的比较[6]

罗丹明6G溶液配制：称取0.1 g罗丹明6G于烧杯中，然后加入100 mL的乙醇搅拌至完全溶解。BBD溶液的配制：称取0.2 g BBD溶于100 mL丙酮中，充分搅拌至完全溶解。

在制作样本时为了控制变量，用同一手指在锡箔纸上连续捺印手印，经过502熏显后，将样本从中间剪开，分别用3种不同的试剂进行染色处理，然后拍照提取，比较3种不同试剂的染色效果。

2 结果与讨论

主要从3个方面评估染料的显现效果和灵敏度:第一，着色效果与客体背景之间的反差；第二，显现的纹线是否连贯；第三，细节特征显现的清晰度；第四，包括三级特征毛孔的特征等。

2.1 溶剂的考察

从实际应用的角度考虑，不管是药品还是溶剂都应该尽量减少对人体对环境的危害，国外有关文献已经报导阳离子荧光黄毒性很小对人体比较安全，图4左半部分是乙醇为溶剂，右半部分是水为溶剂的效果图。

图4 不同溶剂显现效果

图5 不同溶剂显现效果Lab值

从图中可以看出荧光黄的乙醇溶液和荧光黄的水溶液都能对502胶熏显后的手印有一定的增强作用，但在实际的操作中 荧光黄的乙醇溶液吸附性非常好，滴在手印上的液体很快扩散开，染色时间比较短，但对于 荧光黄的水溶液，由于水的表面张力比较大，导致溶液浸润性不太好，滴在手印上的溶液呈水珠状，在同等时间下染色效果并不理想。 借助Photoshop软件测量了Lab值，并做柱形图5，分别选取3个点，分别记录其L值，a值，b值，然后计算其平均值。测量结果显示 荧光黄乙醇溶液处理过的手印L=82,a=-67,b=70;而 荧光黄水溶液处理过的手印L=47,a=-44,b=45。 根据色彩模式(Lab)定义可界定为鲜亮的黄绿色，与目测颜色一致，由于人对黄绿色的光比较敏感，看起来非常舒服。数据分析L乙醇>L水，可得 荧光黄乙醇溶液处理过的手印亮度要明显超过 荧光黄水溶液处理的手印，并且 荧光黄乙醇溶液显现手印纹线的连贯性好，细节特征清晰，汗孔特征很明显，与背景反差比较大。但是在实际案件中如果遇到客体表面涂有油漆或者笔迹时就不能采取荧光黄乙醇溶液进行处理，因为有机溶剂会导致笔迹扩散，改变了客体表面性质，所以得采取荧光黄的水溶液进行处理，虽然效果不太理想，但依然具有检验鉴定价值。

2.2 试剂最佳浓度确定

3组不同浓度的显现效果如图6所示，从显现效果来分析，即使很低的浓度都能达到增强的目的，与背景反差很大，显现的纹线连贯性好、细节特征突出，荧光强度基本一致，通过Photoshop软件测量，其亮度L值相差也不大，可见 荧光黄溶液灵敏度很高，吸附性很强，但在配制溶液的过程中发现浓度为10 g/L的溶液 荧光黄不能完全溶解，达到了过饱和状态，从节省原料的角度采用浓度为0.1 g/L的溶液染色都能产生非常理想的效果。

从左至右浓度依次是0.1 g/L,1 g/L,10 g/L的荧光黄乙醇溶液图6 不同浓度的显现效果

2.3 常见客体显现效果

本实验主要选取一些常见的客体(锡箔纸、载玻片、矿泉水瓶、花塑料纸)，主要是一些浅色客体和背景比较复杂的客体。如图7所示，是用浓度为1 g/L的荧光黄乙醇溶液的显现效果，整体分析来说， 荧光黄染色后的手印荧光效率比较高，上染特异性非常强，只有乳突纹线被染上色而小犁沟比较分明，纹线的细节特征包括3级特征非常清晰，鉴定价值很高，在常见客体上可以普遍使用。但对于塑料瓶、玻璃等透明客体在拍照的时候最好在下面放一张黑色的衬纸，对于背景比较复杂的要避免不同颜色的反光造成的干扰。

图7 不同客体显现效果

2.4 比较实验

图8(a)为荧光黄与罗丹明6G溶液的显现效果，图8(b)是荧光黄与BBD溶液的显现效果，3种荧光材料显现的手印细节特征都十分明显，在激光器的激发下都能产生强烈的的荧光，与客体背景反差很大，灵敏度很高，但国外已有资料表明罗丹明6G溶液对人体伤害很大，甚至有致癌的危害，因此 荧光黄的使用是一个很好的选择，其荧光效率高，吸附性好，安全无毒，本着经济环保的原则， 荧光黄可以在实际工作中推广和使用。

3 结语

本实验主要介绍了荧光材料阳离子荧光黄的理化性质及其用于502胶熏显手印后染色的应用条件。通过实验确定了阳离子荧光黄以乙醇作为溶剂，浓度为1 g/L的溶液，可以适用于大部分非渗透性客体上502胶熏显的手印染色，效果非常理想。但对于一些表面有笔迹或油漆的客体， 荧光黄的水溶液也可以作为补充使用。在激光器蓝光波段用黄色滤光镜进行观察和拍照可以产生强烈的黄绿色荧光。由于502胶熏显手印后染色处理在实际办案中比较常用，因此对阳离子荧光黄的应用条件和方法还需要进一步研究，包括502胶熏显手印染色后能否继续提取DNA，是否对DNA产生破坏等问题有待进一步探讨。

[1] 罗亚平,郭威.指纹学教程[M].北京：中国人民公安大学出版社，2010:110-114.

[2] MENZEL E R，DUFF J M. Laser detection of latent fingerprints-treatment with fluorescers[J]. Journal of Forensic Sciences，1979， 24(1)：96-100.

[3] BLEAY S M，SEARS V G，BANDEY H L，et al. Fingerprint source book[M]. Home Office Center for Applied Science Technology (CAST)，2012.

[4] 汪京津，等. BBD- 1种用于潜指纹检测的新型荧光染料[J].刑事技术，1995(6)：

[5] RAMOTOWSKI R. Lee and Gaensslen’s advances in fingerprint technology[M]. CRC Press，2012.

[6] 赵向欣.中华指纹学[M].北京：群众出版社，1997:245-247.

(责任编辑 陈小明)

公安部技术研究计划项目“高质量提取现场手印多元信息关键技术研究”(2014JSYJB018)。

韩国强(1989—)，男，山东枣庄人，硕士。研究方向为痕迹检验。

D918.91