Chuyên mục
Hóa phân tích

Hóa học pháp y

Bạn có bao giờ tự hỏi làm sao các nhân viên pháp y có thể xác định được những bằng chứng tội phạm, để trừng trị những kẻ thủ ác? Hay khi xem những bộ phim CSI của Mỹ làm sao họ phát hiện ra được những bằng chứng!

Chắc bạn và tôi ai cũng ít nhất một lần xem phim “bằng chứng thép” đúng không nào? Nếu chưa xem thì xem đi nhé! Khi xem ai trong số chúng ta cũng thấy được sự kỳ bí, thú vị của những phương pháp xác định bằng chứng trong phim. Sự thật thú vị đằng sau những phương pháp này là sử dụng những phương pháp trong ngành hóa học của pháp y đó các bạn ạ! Hôm nay tôi và các bạn sẽ mổ xẻ vấn đề này nha!

Tổng quan

Chúng ta điều biết rằng có một vài quá trình quan trọng hơn đối với xã hội là giải quyết các tội ác, để bảo vệ mọi người khỏi bọn tội phạm và để bảo vệ những người vô tội khỏi bị trừng phạt bất công. Thông thường, sức mạnh của việc truy tố dựa trên khả năng của nhân viên thực thi pháp luật, để kết nối bị can với nạn nhân. Bằng cách kết hợp các bằng chứng vật chất từ ​​hiện trường hoặc với các dấu vết tìm thấy trên nạn nhân hoặc về người bị buộc tội.

Các nhà điều tra pháp y tham khảo ý kiến ​​của nhiều chuyên gia phân tích chứng cứ thu thập được tại các hiện trường tội phạm và đưa đến phòng kiểm nghiệm để kiểm tra. Còn các nhà hóa học pháp y thực hiện các phân tích chuyên biệt để xác định vật liệu và tìm hiểu bản chất của những bằng chứng đó.

Nhà nghiên cứu pháp y được đào tạo có trình độ cao có thể xác định thành phần và tính chất của vật liệu và dự đoán nguồn tự nhiên của những bằng chứng. Hóa học hiện đại sử dụng một loạt các kỹ thuật phân tích cùng với phương pháp phân tích truyền thống.

Bằng chứng vật lý thu thập được tại các hiện trường vụ án được đóng dấu trong các thùng chứa đặc biệt, được liệt kê cẩn thận để ngăn ngừa ô nhiễm và phân hủy. Một chuỗi những quyền quản lý được thành lập và ghi nhận, xem như là bằng chứng được gửi đến một phòng thí nghiệm pháp y.

Tại phòng thí nghiệm, các bằng chứng được kiểm tra bởi các nhân viên được đào tạo ở một số lĩnh vực: các nhà nghiên cứu bệnh tâm thần pháp học kiểm tra chất dịch cơ thể, các nhà nghiên cứu bệnh học kiểm tra vết của con người, kỹ thuật viên vũ khí xếp loại và kiểm tra súng và chất nổ, và các nhà nghiên cứu pháp y xác định thành phần và nhận dạng của vật liệu.

Lịch sử hóa học pháp y

Những chất độc đã được sử dụng bởi người Ai Cập thời kỳ đầu, người Hy Lạp và người La Mã cổ đại. Democritus có lẽ là nhà nghiên cứu hóa học đầu tiên nghiên cứu độc tố, và ông đã truyền đạt một số phát hiện của mình cho Hippocrates. Bên cạnh đó, chất độc đã được sử dụng cho cả giết người và như một phương tiện để thực hiện, thí dụ như triết gia Socrates đã bị lên án tử hình bằng cách uống chất độc lấy ra từ cây độc cần. Vì thế, nền văn minh La Mã cổ đại đã có luật chống ngộ độc vào năm 82 TCN.

Trước khi phát triển điều tra khoa học hình sự có hệ thống, tội lỗi hầu như được xác định chủ yếu bằng bằng chứng và lời thỉnh cầu. Arsenic là chất độc phổ biến trong thời La Mã. Nó được gọi là bột “di sản” trong thời kỳ đầu ở Pháp. Cuộc thử nghiệm của Blandy năm 1752 là lần đầu tiên thử nghiệm hóa học thực chất đối với chất độc. Tiếp đó là bài kiểm tra Marsh, được phát triển năm 1836, là phân tích đáng tin cậy đầu tiên có thể cho thấy một cách khoa học rằng arsenic có mặt trong cơ thể nạn nhân.

Tất cả các nhà hóa học đều được học về hóa học nói chung, hóa hữu cơ và phân tích nói riêng, nhưng các nhà hóa học về pháp y cũng chuyên về các lĩnh vực chuyên môn cụ thể. Ví dụ, một nhà hóa học vô cơ có thể kiểm tra các dấu vết của bụi bằng cách sử dụng hóa vi lượng để xác định thành phần hóa học của các hạt nhỏ.

Một nhà hóa học khác có thể sử dụng sắc ký lớp mỏng (TLC) trong suốt quá trình phân tích máu hoặc nước tiểu để cho dấu vết của thuốc. Ngoài ra, họ cũng có thể sử dụng phản ứng hóa học trong ống nghiệm để xác định các mẫu hợp chất lớn hơn.

Vậy Nhà Hóa học Pháp y làm gì?

Hoá học pháp y bao gồm phân tích hữu cơ và vô cơ, độc tính, điều tra và kiểm tra huyết thanh học. Mỗi phương pháp phân tích sử dụng các kỹ thuật và thiết bị chuyên dụng. Quá trình này có thể đơn giản bằng cách thiết lập một cột gradient mật độ để so sánh các mẫu đất hoặc phức tạp hơn như sử dụng một quang phổ khối hoặc phân tích kích hoạt neutron để mô tả một chất không rõ.

Một loạt các kỹ thuật phòng thí nghiệm và dụng cụ được sử dụng trong các nghiên cứu pháp y. Điều này bao gồm quang phổ tử ngoại (UV), hồng ngoại và quang phổ nhìn thấy; phân tích kích hoạt neutron; sắc ký khí và quang phổ khối; sắc ký lỏng cao áp; và quang phổ hấp thụ nguyên tử.

Các kỹ thuật và thiết bị đo được lựa chọn phụ thuộc vào loại mẫu hoặc chất cần kiểm tra. Thực tế là hầu hết các mẫu được kiểm tra không phải là các chất tinh khiết, nhưng thường bị lẫn với bụi bẩn hoặc mảnh vụn. Điều này là một thách thức lớn đối với các nhà hóa học pháp y. Nhưng đây cũng có thể là một thuận lợi, vì mọi chất thu thập được tại hiện trường vụ án là một hỗn hợp độc đáo của các hợp chất hóa học cuối cùng có thể được xác định.

Thí dụ như những người theo chủ nghĩa khủng bố thường sử dụng các chất gia tốc như xăng hoặc dầu hỏa để tăng tốc độ đốt cháy và lan truyền lửa trong nội thất của tòa nhà. Một nhà nghiên cứu pháp y có thể thu thập các mẫu vật liệu cháy và không cháy, trích các hydrocarbon dễ bay hơi, và tách các thành phần để phân tích bằng sắc ký khí.

Các kỹ thuật và thiết bị phân tích

Các loại sắc ký

Kỹ thuật sắc ký khí (GC) tách những chất dễ bay hơi thành các thành phần riêng biệt bằng cách cho các vật liệu dễ bay hơi đi qua một cột hấp phụ dài. Kỹ thuật này có thể được tái sản xuất và đáng tin cậy; vì mỗi mẫu có thể chứa một số lượng nhất định và những loại tạp chất, nên chúng có thể cung cấp sự kết hợp của các chất gia tốc từ nguồn không biết đến một nguồn được biết đến như một thùng xăng hoặc cửa hàng kim khí.

Để phân tích một mẫu vật nhỏ, chúng ta cần phải làm bốc hơi chúng để tạo ra các khí dễ bay hơi. Các thành phần của hơi sau đó được truyền qua cột và tách ra thành một số thành phần, mỗi phần có thể bị bắt lại và phân tích. Trong hầu hết các trường hợp, chất gia tốc sẽ được trộn lẫn với các phần của sơn bị cháy hoặc vật liệu xây dựng, làm cho việc xác định đơn giản bằng kiểm tra là không thể, nhưng khả năng của GC để tách các phần nhỏ bé sẽ giúp xác định được.

Các GC thường được kết nối với một quang phổ khối. Phép đo khối lượng (còn gọi là khối phổ viết tắt là MS) phá vỡ các mẫu phân tách và tách các mảnh ion hóa theo khối lượng và điện tích. Các thư viện lớn của các mảnh so sánh dưới sự trợ giúp của máy tính giúp cho việc nhận diện các vật liệu có thể ngay cả khi mẫu rất nhỏ. Hầu hết các phòng thí nghiệm pháp y đều có thể sử dụng một máy kết hợp đo sắc ký khí / khối phổ (GC / MS). Phép sắc ký lỏng áp suất cao (HPLC) tách nhiều loại thuốc và cũng có thể kết hợp với MS.

Các loại quang phổ

Các nhà phân tích có thể sử dụng một số loại quang phổ. Một quang phổ điển hình chứa một nguồn sáng cung cấp ánh sáng của một bước sóng đã biết; vật chứa giữ vị trí mẫu rắn, lỏng, khí; và một hệ thống ống kính và đèn quang điện so sánh ánh sáng trên mẫu với ánh sáng đi qua. Sự giảm cường độ ánh sáng đi qua chất cho thấy sự có mặt của vật liệu hấp thụ ánh sáng ở bước sóng đó; độ hấp thụ là định lượng và đo nồng độ của vật liệu, và bước sóng hấp thụ tối đa là đặc tính của loại vật liệu.

Phổ hồng ngoại đặc biệt hữu ích cho việc xác định các hợp chất hữu cơ, vì các liên kết giữa các nguyên tử nhất định dễ dàng hấp thụ bức xạ hồng ngoại (IR). Phổ hồng ngoại cực tím (UV) giúp phân biệt giữa các mẫu protein và các acid nucleic như acid deoxyribonucleic (ADN).

Quang phổ hấp thụ nguyên tử cung cấp phương pháp xác định phổ hấp thụ và phát xạ, đây là công cụ hữu ích trong việc phân tích các kim loại thí dụ như các mảnh đạn.

Phép quang phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) sử dụng hạt nhân của một số phân tử hấp thụ bức xạ tần số vô tuyến điện trong từ trường mạnh. Hạt nhân trong một số phân tử hấp thụ bức xạ ở các tần số đặc trưng, ​​làm cho việc xác định các mẫu thậm chí rất nhỏ hoặc không tinh khiết.

Phân tích X-quang cho phép các nhà điều tra pháp y hình dung các vật lạ trong cơ thể.

Trong phân tích kích hoạt neutron, một chùm neutron từ lò phản ứng hạt nhân được định hướng vào một mẫu vật liệu thử. Vật liệu này trở nên phóng xạ tạm thời, phát ra tia γ đặc trưng của thành phần; phân tích sự phân huỷ tia γ cung cấp sự xác định chính xác và có khả năng tái tạo nội dung của mẫu. Kỹ thuật này có thể xác định arsen trong tóc của xác chết bị chôn vùi trong hàng trăm năm.

Tôi sẽ đưa cho bạn một thí dụ như sau: trong một trường hợp, thân thể của một nhà thám hiểm vùng Bắc cực đã chết trong những tình huống đáng ngờ vào những năm 1870 được tìm thấy chôn trong một quan tài bị bao quanh bởi băng. Phân tích kích hoạt neutron của tóc từ cơ thể cho thấy tóc dài vài centimét có ít arsen, nhưng tóc ngắn hơn gần da đầu (đã phát triển trong vài ngày trước khi chết) chứa hàm lượng arsen cao, cho thấy cái chết có lẽ gây ra do ngộ độc arsen.

Thông thường, sự hiện diện của các tạp chất rất nhỏ làm cho so sánh có thể. Thí dụ: ô tô được sơn bằng những loại sơn chuẩn bị với một số chi tiết về màu sắc và thành phần, và các chất nhuộm và chất kết dính được sử dụng khác nhau từ nhà sản xuất này sang nhà sản xuất khác và thậm chí giữa các mô hình từ cùng một nhà phân phối.

Một mẫu nhỏ sơn còn lại tại hiện trường của một vụ tai nạn có thể được kiểm tra màu sắc bằng phương pháp quang phổ và sau đó phân tích thành phần. Những kẻ phạm tội của nhiều vụ tai nạn “đâm xe bỏ chạy” đã được kết án trên cơ sở phân tích kết hợp GC / MS của các vụn sơn.

Phần còn sót lại do bột cháy từ súng cầm tay gồm các mẫu của các hạt có cả đặc tính vật lý và hóa học. Thí dụ, bột bị cháy thường có chứa các chất nitrit là sản phẩm của phản ứng hóa học và các vết kim loại như bari thường có trong các “mồi”. Cả những phản ứng hóa học và phân tích vi mô (kể cả kính hiển vi điện tử) được sử dụng để xác định dư lượng bột trên quần áo và da. Một phương pháp đầu tiên để phát hiện dư lượng súng ống trên bàn tay của các nghi phạm liên quan đến việc phủ lớp sơn dầu bằng parafin nóng chảy, cho phép parafin nguội lại và sau đó tẩy đi.

Các chất cặn bã của thuốc súng chuyển từ da sang đến parafin chuyển màu xanh hoặc xanh lá cây với sự hiện diện của diphenylamine, nhưng nhiều chất thông thường như nước tiểu đã cho kết quả dương tính giả. Các xét nghiệm Greiss (là phương pháp xác định sự hiện diện ion nitrit trong dung dịch), và các xét nghiệm bổ sung có thể xác định dấu vết của chì xung quanh lỗ đạn. Ngay cả các hạt cực nhỏ cũng được tìm thấy có thành phần xác định và có thể được xác định rõ ràng.

Độc tính

Các nhà nghiên cứu về độc tính học khảo sát nhiều loại vật liệu khác nhau như vết bẩn trong máu, nước tiểu, và máu để lấy các chất độc hoặc thuốc. Nhiều doanh nghiệp hiện nay yêu cầu sàng lọc thuốc của nhân viên; kỹ thuật viên có trách nhiệm phải phân biệt giữa sự hiện diện của thuốc bất hợp pháp và các chất chuyển hóa từ thực phẩm như hạt cây anh túc. Các xét nghiệm như vậy có thể đơn giản như là phép sắc ký bằng giấy hoặc lớp mỏng hoặc phức tạp như phép sắc ký khí hoặc điện di và phân tích huyết thanh học của một mẫu máu.

Trong trường hợp sau khi chết không rõ nguyên nhân, mẫu phổi của người bị bệnh, máu, nước tiểu, dịch thủy tinh và những thành phần trong dạ dày được kiểm tra chất độc hoặc thuốc men. Những côn trùng tìm thấy trên hoặc gần xác chết cũng được thu thập và kiểm tra; chúng thực sự có thể hấp thụ các chất ma túy hoặc các chất độc từ cơ thể. Và thực tế, các dấu vết chất độc đôi khi được tìm thấy trong côn trùng xung quanh thời gian sau khi những nồng độ trong cơ thể đã rơi xuống dưới mức giới hạn phát hiện.

Các nhà sinh hóa học pháp y thực hiện việc đánh giá máu và các xét nghiệm enzym đối với chất dịch cơ thể trong các trường hợp liên quan đến hành hung, và trong trường hợp cha con. Thậm chí cả những mẫu máu, nước bọt, hoặc tinh dịch nhỏ có thể được phân tách bằng điện di và phân tích enzym. Trong trường hợp bị hãm hiếp, dấu vết tinh dịch tìm thấy trên quần áo hoặc trên người trở thành bằng chứng quan trọng; bởi vì thành phần tinh dịch thay đổi từ người này sang người khác.

Một số cá nhân bài tiết các enzym như acid phosphatase và các protein khác mà hiếm khi tìm thấy bên ngoài nước tinh dịch, và các chất hóa học này là đặc tính của mẫu tinh của chúng. Sự có mặt của tinh dịch có thể được thể hiện qua phân tích vi mô cho sự hiện diện của tinh trùng hoặc bằng một xét nghiệm dương tính với kháng nguyên đặc hiệu tuyến tiền liệt.

Trong trường hợp bị hãm hiếp, các mẫu ADN nhỏ trong máu, tinh dịch, da hoặc tóc của nạn nhân có thể được làm sạch và lượng ADN tăng lên nhờ sử dụng phản ứng chuỗi polymerase để tạo ra số lượng đủ lớn để phân tích. Vì ADN có đặc điểm riêng biệt đối với một người như là dấu vân tay nên việc kết hợp ADN của người gây bạo lực với một mẫu được tìm thấy trên nạn nhân được coi là bằng chứng của tiếp xúc.

Cục Điều tra Liên bang (FBI) hiện đang trong quá trình thiết lập hệ thống chỉ số kết hợp quốc gia (CODIS) để thu thập dữ liệu từ nhiều bang và các cơ quan thực thi pháp luật và lập chỉ mục các mẫu ADN cụ thể từ các bằng chứng thu thập được tại nhiều địa điểm tội phạm có thể được so sánh và kết hợp. Nhiều tội phạm đã bị kết án và nhiều người vô tội được thả tự do sau nhiều năm tù giam do phân tích ADN.

Kiểm tra rượu

Tai nạn do các lái xe say rượu giết chết gần 15.000 người một năm chỉ tính riêng ở Hoa Kỳ (gần một nửa số tai nạn gây tử vong tự động là liên quan đến rượu), do đó, bộ Breathalyzer là thiết bị tiêu chuẩn trong hầu hết các xe cảnh sát hoặc các xe tuần tra của nhà nước. Breathalyzer được sử dụng để ước lượng hàm lượng cồn trong máu của người lái xe bị nghi là say rượu; lái xe có thể xuất hiện tỉnh táo, nhưng vẫn có nồng độ cồn trong máu vượt quá giới hạn pháp lý.

Mặc dù việc lấy mẫu máu trên đường cao tốc là không thực tế, nhưng nghiên cứu cho thấy nồng độ ethanol trong hơi thở có mối quan hệ rõ ràng với nồng độ trong máu. Nhiều cộng đồng hiện tại đã đặt ra một giới hạn pháp lý là 0,08% (có nghĩa là 100 ml máu sẽ chứa 0,08 gam ethanol). Trên thực tế, các nhà chức trách hiện nay cho rằng khả năng lái xe của một người có thể bị suy giảm ở mức ethanol trong máu là 0,05%.

Một số loại thiết bị phân tích có sẵn để quản lý xét nghiệm Breathalyzer. Một thử nghiệm sử dụng một máy quang phổ hồng ngoại xách tay, một pin khác sử dụng pin nhiên liệu và thử nghiệm phổ biến nhất sử dụng nhiều ống thủy tinh hoặc nhựa và một số thuốc thử hoá học thông thường. Người được thử nghiệm thổi qua một ống, bọt khít qua một dung dịch chứa acid sunfuric, kali dichromat, nước và bạc nitrat. Quá trình oxy hóa rượu làm khử ion dichromat thành ion chromic với sự thay đổi màu sắc từ màu cam sang màu xanh lá cây.

Một thiết bị điện sử dụng một đèn điện quang so sánh màu sắc của dung dịch thử với một dung dịch chuẩn, đưa ra định lượng hàm lượng cồn. Bài kiểm tra cung cấp một sự xác định nhanh chóng và có thể tái sản xuất lượng cồn trong hơi thở của một người và là một phép đo số lượng lượng cồn trong máu. Việc sử dụng một bài kiểm tra hóa học giúp tránh những ý kiến ​​chủ quan về sự tỉnh táo và cung cấp bằng chứng đáng tin cậy cho thủ tục tố tụng tại tòa án.

Việc kiểm tra có thể được thực hiện dễ dàng và nhanh chóng bởi các nhân viên thực thi pháp luật được đào tạo, nhưng các nhà nghiên cứu pháp y đã kiểm tra và hiệu chỉnh thiết bị dể bảo đảm tính chính xác của nó.

Dấu vân tay

Dấu vân tay trên bề mặt nhẵn thường có thể được nhìn thấy bằng cách áp dụng bột “sáng” hoặc “tối”, nhưng dấu vân tay trên những hóa đơn hoặc các tài liệu khác, thường bị che dấu. Đôi khi dấu vân tay được nhìn thấy bằng cách sử dụng ninhydrin, chuyển màu tím do phản ứng với các acid amin có trong mồ hôi.

Dấu vân tay hoặc các dấu hiệu khác cũng đôi khi được nhìn thấy bằng cách tiếp xúc với ánh sáng laser công suất cao. Một số dấu vân tay có thể được xử lý bằng các chất hóa học, kết quả là phát huỳnh quang khi tiếp xúc với ánh sáng từ laser. Hơi cyanoacrylate este từ keo được sử dụng với thuốc nhuộm huỳnh quang để làm cho dấu vân tay có thể nhìn thấy được.

Các nhà hóa học pháp y thường được các phòng thí nghiệm sử dụng trong các cơ quan thực thi pháp luật hoặc các phòng thí nghiệm thử nghiệm tư nhân và thường được gọi là cung cấp lời khai trong tố tụng tòa án với tư cách là nhân chứng chuyên môn.

Trong những trường hợp này, nhà hoá học có thể so sánh các bằng chứng trong trường hợp đang nói đến một số lượng lớn các trường hợp tương tự mà họ đã kiểm tra, và thường được yêu cầu đưa ra ý kiến ​​chuyên gia về chất lượng bằng chứng. Vì các nhà nghiên cứu pháp y thường có cả bằng cử nhân hóa học và bằng cấp cao về khoa học pháp y đây là chứng chỉ học tập của họ, cùng với nhiều năm kinh nghiệm và khả năng so sánh vụ việc với nhiều trường hợp khác, làm cho lời khai có giá trị và đáng tin cậy.

Tham khảo Chemistryexplained và tổng hợp.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *