法医与化学

法医与化学

一、法医学

1.1我国法医学的源起

法医学 (Forensic m edicine)主要是应用医学、生物学和其他自然科学理论与科学方法，研究尸体、活体以及人的组织、体液斑等，用来解决法律上有关人身伤亡问题的一门应用科学，是联结医学与法学的一门交叉科学法医学作为一门应用科学。其诞生和发展，与社会经济的发展、以及医学和其他自然科学的进步有着密切的联系。

1.2化学对法医学的贡献

化学对推动法医科学的不断发展做出了重大的贡献。公元8世纪。中国出现的指纹鉴别方法是最早的利用科学原理来确定和鉴别物证的法医学技术。之后在长达七个世纪的时间里。除了其中典型的检测人体内尼古丁的斯塔斯一奥托测试法发明之外，法医学化学科学方法取得相对较少的进展。一直到l9世纪中期，由于解剖尸体的开展、显微镜技术的出现和化学分析方法的应用。法医学取得了迅速的发展，特别是在法医病理学和中毒学的进展尤其显著。这一时期，用来鉴别犯罪现场血液的舒贝因发明的过氧化氢测试和范·迪恩的愈创木脂测试是最早用于法医学的化学实验方法；1832年发明的第一种毒药化学测试方法——测试砷的马什检测法是法医科学历史上的第一个转折点；l9世纪80年代研究子弹的“指纹分析”也开始出现。随后，研究人员开始利用大量化学技术来分析血液、指纹、DNA技术、文件、军火炸药、药品、土壤、细菌、和其他微生物、燃烧残留物，甚至声波指纹。法医学理论日益科学化，法医学检验也由主要通过体表检查而发展到主要依赖于解剖和实验方法检验。第二次世界大战后，科学技术的发展不断促进法医学的发展。20世纪60年代大量现代化学分析仪器的运用，新的检验技术的开发，使法医学得到突飞猛进的发展。《法医化学》等法医学分支科学纷纷诞生。化学科学日趋成为现代法医学的重要基础理论。

二、法医诊断的化学方法

化学的研究方法包括应用化学分析方法对毒物进行定性和定量，对排泄物、呕吐物进行毒物检验，用化学反应方法确定是否有血迹，以及用生物化学方法检查人体酶型和遗传指纹(DNA技术)，以进行个人识别等。

2.1血迹检验

鲁米诺(luminol)，又名发光氨。化学名称为3-氨基邻苯二甲酰肼。常温下是一种黄色晶体或者米黄色粉末，是一种比较稳定的人工合成的有机化合物。化学式为C8H7N3O2，溶液显强酸性，对眼睛、皮肤、呼吸道有一定刺激作用。我们常说

的鲁米诺试剂是鲁米诺与过氧化氢（双氧水的主要成分）的混合物，主要用于现代刑侦的的血液检测。

实验室中常以铁氰化钾作为催化剂铁的来源，而法医学上的催化剂则恰好是血红蛋白中的铁。在检验血痕时，鲁米诺与血红素（血红蛋白中负责运输氧的一种蛋白质）发生反应，显出蓝绿色的荧光。这种检测方法极为灵敏，能检测只有百万分之一含量的血，即使滴一小滴血到一大缸水中也能被检测出来，由此可知犯罪分子是多么难以把现场清洗干净了。

2.2指纹检测

指纹是指手上皮肤花纹的形态。当人用手接触某物体表面，手中汗腺形成的少量分泌物会残留在物体表面，即指印。现代化学分析表明：汗腺中分泌物的成分98．5 ％是由水组成，其中溶解有少量(约1．5 ％) 但是种类繁多的固体物质。这些固体溶解物中大约2／3为氨基酸等有机物质，1／3为氯化钠等无机物质。对指纹技术人员来说，其中最重要的是氨基酸。这些物质在指纹中含量虽少却非常重要，它们可能是用来探测指纹存在的某些化学反应的基础物质，因而指纹是揭露和证实犯罪最有力的证据之一。

（1）硝酸银显现法

硝酸银(AgNO3)法是最古老的潜在指纹探测方法。这种方法的原理是硝酸银能够与汗腺分泌物中的氯离子发生反应，生成氯化银固体。在光线照射下，固体氯化银很容易分解形成氯气和固态灰黑色金属银粒子。银粒子沉积于汗液指纹印上，从而显出纹线。

硝酸银显现法中，探测指纹常用浓度为1％一3％的硝酸银无水乙醇溶液。将少量溶液喷洒或用棉球蘸取轻轻涂在待测表面后，放置阴暗处晾干，然后在紫外线下曝光，控制好时间，指纹一旦显现出来要抓住最好时机立即拍照。该方法成本低。操作简便，主要用于显现普通浅色纸张、较新的本色木和单色纸张上的汗液指纹印。但其形成的指纹图案在较短一段时间后很容易变得模糊不清。故不能用来测试留存时间长于几周的指纹。

（2）碘熏法

是通过指印物质中油脂对碘的粘附和吸收作用，利用碘蒸气的熏染来显现潜在指印的方法。一般将带有指纹的物面悬挂在封闭容器中，然后在一个名为碘熏枪的孤立容器中加热碘晶体，并将生成的碘蒸气导入到正面透明的封闭测试容器。碘晶体受热升华，当有汗腺分泌物存在时，碘会与其中的脂肪酸发生反应，生成一种十分明显的褐色配合物，由于生成的配合物极易分解。指纹在表面形成的褐色证据会很快消失。因此，进行这种测试时可以在容器中引入第二种试剂：淀粉溶液。淀粉溶液与指纹上沉积的碘单质发生反应形成更持久的蓝色图案。也可在碘蒸气生成指纹图案上喷洒浓度为0_3 ％的7，8一苯并黄酮(也称为萘黄酮) 溶剂或涂抹1％氯化钯溶液。使指纹印呈深紫色或棕褐色被很好地固定下来并保留更长时间。碘熏法适用于显现光滑纸张、蜡纸、复写纸、竹器、本色木、石灰墙、塑料、细纱纺织品等表面上的新鲜或较陈旧的指纹印，由于碘具有一定的氧化性，所以不适于检验易被其氧化的金属物表面的纹印。

2.3提取DNA

（1）发丝检验

事实上，头发是角质蛋白,而不是细胞是“死的”，所以法医是提取了发根毛囊的

DNA。大家会想到，蛋白质是可以解链反转RNA合成DNA的,那么是否可以用发丝蛋白质反转录合成DNA？但由于发丝是角质蛋白质，是一种“死亡的”蛋白质，所以也是行不通的。

（2）指甲提取DNA

指甲由排列致密的多层角化上皮细胞组成，其结构可分甲根、甲体（甲盖）、甲游离缘三部分。从甲根的甲母基质细胞分化、迁移形成角化细胞的角化过程中，细胞核降解消失是一个逐步的过程，即使是指甲游离缘，仍可残存未完全破坏的细胞核或ＤNＡ片段。

然而，指甲内含有大量的角蛋白（角蛋白富含二硫键）。提取指甲中的ＤＮＡ首先要破坏角蛋白中的二硫键，使细胞充分被蛋白酶Ｋ消化，释放ＤＮＡ。实验证实，经过高浓度ＤＴＴ处理后，ＤＮＡ提取量可增加。同时，指甲中的ＤＮＡ属降解ＤＮＡ，其抗高温能力明显下降，因而在处理指甲时，应使用较低的温度。在３７℃时，ＤＴＴ与蛋白酶Ｋ都处于最大活性状态，利于消化指甲。

2.4 砒霜检测

单质砷无毒，而砷的氧化物则有剧毒，最常见的是三氧化二砷(A s203)，即砒霜。砒霜又名信石，为白色粉末，无臭、无味、易溶于酸、碱，微溶于水，易升华。口服中毒量为0.005 g~0.05 g。致死量为0.1 g-0.2 g。其混于食物中不易察觉，可经口服吸收而中毒，故是古今中外投毒杀人或服毒自杀、食物污染和医疗不当等的常用毒物。砒霜的毒性作用，主要是与人体细胞酶蛋白的琉基相结合，使细胞酶失去活性，引起糖代谢停止，蛋白分解，促使细胞死亡。尤其对神经细胞危害最大。它还能通过血液循环，作用于毛细管壁，麻痹毛细血管，造成营养组织障碍。对于砒霜的检测最具影响的方法是1832年发明的第一种毒药化学测试方法——马什检测法，至今仍被广泛使用：

向待测样品中加入纯金属锌和硫酸溶液。如果样品中含有砷元素(以砷的氧化物形式存在)，它会被金属锌还原。

A s203+6Z n+ 6H+ = 2A s 3-+ 6Z n2+ + 3H 2O

酸性条件下，得到的A s3-离子与硫酸中的H +离

子组成一种砷化三氢(A sH3)气体。

A s3- + 3H+ = A sH 3

然后将砷化三氢气体通过一个被加热的长管道，气体受热后发生分解，生成的单质砷会形成银状的黑色薄膜，同时产生氢气。

2A sH 3 = 2A s+ 3H 2

这层砷薄膜被称为砷镜。砷镜的面积直接正比于检测品中砷元素的含量，因此，这种方法可以定量测试体内砷的中毒量。

三、柯南中的化学应用

3.1硬币与氰化物

在TV219 被召集的名侦探！工藤新一VS怪盗基德中，大侦探用一枚铜币沾了茶水之后就看出了茶水中含有剧毒的氰化物，很多人觉得这一点很神奇，其实原因很简单：氰化物具有很强的配位能力，尤其与铜离子等过渡金属离子，当铜币上沾有含有氰化物的茶水时，铜会被空气氧化并与氰根离子结合生成暗灰色的氰化亚铜，在光亮的铜币上产生黑色的阴影，所以侦探们看出了茶水中含有氰化物。

3.2氟利昂（CF2Cl2）

前期“花香杀人事件”中凶手用来冷藏花卉使用的冷冻剂，台湾翻译版将其称为“氟化氯”，这个大家都很熟悉，并向以及空调当中使用的冷冻剂，它价格低廉，易储存运输，不会燃烧，但由于对臭氧层破坏严重，现在已经限制使用。

3.3 氰化钾（KCN）

多数人看完台湾翻译版之后会认为它叫做“氰酸钾”，其实它与氰化钾是两种完全不同的物质，毒性很弱。氰化钾是73经常使用的一种毒药，纯净的氰化钾为白色晶体，易潮解，易溶于水，毒性很强，成年人致死量仅为0.1g，它遇酸产更毒性更为强烈的氰化氢（HCN）气体，所以一般要求在碱性环境下使用。氰化钾会发出一股类似于苦杏仁味的气味，常用此来简易鉴别氰化钾。另外，氰化钾为国际一级控制级别剧毒化学物品，将其适用于任何生产，科研，教学之外的用途都是违法的。

3.4氯化钾（KCl)

青山曾经用氯化钾到演出一场绝妙的谋杀手段，氯化钾本身为无色结晶，无毒，12%的氯化钾溶液还可用于治疗低钾症。但高浓度的氯化钾被注射到人体之内后会是细胞因为内外平衡压的失衡而大量脱水而死，并且由于钾离子是人体神经系统传输的主要调节离子，过多的钾离子会扰乱神经系统，使人神志不清，并且引发突发性心肌梗塞。

3.5二氯甲烷（CH2Cl2）和乙醚（C2H5OC2H5)

这两种物质在柯南中出现频率不大，但作为昏迷剂还是非常有效的。二氯甲烷和乙醚都是无色有特殊气味的易挥发液体，沸点很低，很容易进入环境，主要生理作用是麻醉神经系统，使人精神涣散，麻痹，甚至昏厥，对人体具有一定的伤害作用（尤其二氯甲烷的毒性不小，而且还属于致癌物质）。另外这两种物质在工业和实验室中是常用有机溶剂。

3.6酚酞

在TV274，275 幽灵屋的真相一集中，抽水马桶中的水变成了红色。其实这是因为凶手在马桶中放入了少许酸碱指示剂---酚酞，这种物质在酸性以及中性的情况下是无色的，但在碱性条件下会显示出特殊的紫红色，凶手在厕所中放入的难闻的碱性物质为氨水（NH3），从而导演了一场好戏。另外人体代谢排出的尿液中含有尿素，水解之后就会产生氨气，所以厕所中有氨水的味道并不会引起大家的怀疑。

四、展望

随着纳米技术、新型复合材料、光谱分析等现代化学新科学技术研究的不断发展和加深，化学在法医学领域的分析能力会越来越强，鉴定范围也会越来越广。将为法庭提供更加精确真实的证据，用自己独特的技术服务于社会，并在新技术应用、毒(药)物基因组学、生物标记物、D N A分析等法医学方面有更新的发现和突破。