陳明星，蘇佳利，潘 偉，鄒 洪

（1.北京大學(xué) 化學(xué)與分子工程學(xué)院，北京 100871；2.中國科學(xué)院大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院，北京 100043；3.首都師范大學(xué) 化學(xué)系，北京 100048）

在當(dāng)今的法庭科學(xué)中，涉及到文件書寫時間檢驗(yàn)的案件越來越多，在這種情況下，鑒定圓珠筆、鋼筆、簽字筆油墨字跡的真?zhèn)?，尤其是?zhǔn)確確定書寫時間的工作顯得極其重要和迫切。當(dāng)前的檢測手段中，主要有光譜法［1－3］和色譜法［4－10］，大都是通過觀察墨水中的成分的不同來確定墨水種類的不同，最后確定筆跡是否相同。當(dāng)通過觀察墨水的成分類別不能解決問題時，就要通過對墨水中的主要成分隨時間的變化規(guī)律來確定字跡的形成時間，即墨水老化的研究［11－12］。染料是圓珠筆的油墨中主要成分之一，與溶劑成分相比，染料更為穩(wěn)定［13］，通過對染料在各種條件下隨時間的變化，對相對書寫時間的研究有很大的幫助。染料受到濕度、溫度以及染料結(jié)構(gòu)等因素的影響會發(fā)生光敏反應(yīng)而老化［14］。此外，照射光的波長和能量大小也會影響染料的老化速度［15］。Andrasko等［16］通過研究圓珠筆墨水的老化，提出當(dāng)紙張上的圓珠筆墨水暴露在陽光下時，其中的結(jié)晶紫和甲基紫會失去甲基而發(fā)生分解，分解產(chǎn)物可以在540nm處用HPLC法檢測到。高效液相色譜在分離分析三苯甲烷類染料方面有著很好的應(yīng)用前景。本文用高效液相色譜檢測，考察了圓珠筆中的堿性艷藍(lán)B和堿性艷藍(lán)BO 2種染料物質(zhì)在不同光源照射下隨時間的變化情況，并繪制了歸一化老化曲線對老化規(guī)律進(jìn)行分析研究。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 儀器與試劑

儀器：Waters 600E型高效液相色譜儀，ODS C18色譜柱，Waters2996型PDA二極管陣列檢測器，7725i手動進(jìn)樣器。

主要試劑與材料：甲醇、乙腈（均為色譜純），乙醇、正丁醇、冰醋酸、雙蒸水、丁酮、N，N－二甲基甲酰胺（DMF）、堿性艷藍(lán)B、堿性艷藍(lán)BO（均為分析純）；編號F1藍(lán)色圓珠筆（汕頭市潮南區(qū)峽山多好文具廠）

1.2 實(shí)驗(yàn)條件

（1）色譜條件：流速為0.8min／L，流動相為乙腈與NH4HCO3（體積比為60∶40）緩沖液（pH＝8.0），進(jìn)樣10μL，檢測波長為580nm。

（2）標(biāo)準(zhǔn)品的制備：分別取0.2g堿性艷藍(lán)B和堿性艷藍(lán)BO用甲醇定容至10mL，并分別配成標(biāo)準(zhǔn)溶液，用鋼筆沾取標(biāo)準(zhǔn)溶液在紙上劃線。

（3）純?nèi)玖献舟E的紅外光人工老化：將制得的堿性艷藍(lán)B和堿性艷藍(lán)BO筆道置于500W紅外燈下照射，樣品與燈之間的距離為25cm，照射時間分別為0、0.5、1、1.5、2、4、6、8h，用提取劑提取后進(jìn)行 HPLC分析。

（4）圓珠筆油墨字跡的紅外光人工老化：用編號為F1藍(lán)色圓珠筆在紙上劃線后，放入密閉的紅外箱中，用500W紅外燈進(jìn)行照射，照射時間為0～10h，每隔1h取1次樣，用提取劑提取后，進(jìn)行 HPLC分析。

（5）圓珠筆油墨字跡的紫外光老化：同上制樣后，在250nm紫外燈下照射進(jìn)行老化，燈距12cm，照射時間0～10h，每隔1h取樣1次，用提取劑提取后進(jìn)行HPLC分析。

（6）圓珠筆油墨字跡的烘箱加熱老化：同上制樣后放入100°C的烘箱內(nèi)，加熱時間分別為0、1、2、4、5、6、8、10h，用提取劑提取后，進(jìn)行HPLC分析。

（7）圓珠筆油墨字跡的室內(nèi)自然光老化：同上制樣后，將樣品放在室內(nèi)窗臺上，存放時間分別為1個月、2個月和3個月，間隔一定時間取樣后進(jìn)行分析。

2 結(jié)果和討論

圓珠筆油墨中的染料是相對比較穩(wěn)定的，在一般情況下每年可分解大約1%，即隨字跡形成時間的變化而發(fā)生變化。

在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時，可利用峰的峰面積比或通過歸一化法進(jìn)行處理以消除取樣量、書寫力度和書寫筆畫輕重等影響。對于堿性艷藍(lán)B隨時間變化的幾個峰（設(shè)有2個峰），歸一化可分別表示為：

對于堿性艷藍(lán)BO：

2.1 紅外光老化

2.1.1 堿性艷藍(lán)B

從圖1和圖2（圖2中BX表示分解產(chǎn)生的新物質(zhì)）中可看出，堿性艷藍(lán)B（圖中簡記為B）隨著光照的時間增加不斷減少，從而生成的脫甲基產(chǎn)物不斷增加。但當(dāng)紅外光照射7h后，各組分的變化開始減緩。說明當(dāng)分解反應(yīng)達(dá)到一定程度后，物質(zhì)不再分解。紙張上的油墨隨著溶劑的揮發(fā)，樹脂發(fā)生交聯(lián)成膜對字跡起到了一定的保護(hù)作用，所以光照時間越長，其提取率也越低。

圖1 堿性艷藍(lán)B的紅外光老化液相色譜圖

2.1.2 堿性艷藍(lán)BO紅外光老化

紅外光老化歸一化曲線見圖3。

由圖3可以看出，堿性艷藍(lán)BO在紅外光照射不同時間下，有新的物質(zhì)生成，但是變化趨勢不如堿性艷藍(lán)B明顯，堿性艷藍(lán)BO也會緩慢地減少。在4h內(nèi)，堿性艷藍(lán)BO緩慢下降，產(chǎn)生的新物質(zhì)的含量緩慢遞增，當(dāng)紅外光繼續(xù)照射時，堿性艷藍(lán)BO的百分含量不再變化。

圖2 堿性艷藍(lán)B的紅外光老化的歸一化曲線

圖3 堿性艷藍(lán)BO紅外光老化歸一化曲線

2.2 圓珠筆的紫外光老化

F1的紫外光老化曲線見圖4。

圖4 F1圓珠筆紫外光老化曲線

F1號藍(lán)色圓珠筆油中既含有堿性艷藍(lán)B又含有堿性艷藍(lán)BO，因此選取此種筆作為分析。實(shí)驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)紫外光線較弱時，對于這兩種染料的分解起不到催化作用，只有光的能量達(dá)到一定的強(qiáng)度時，才可以促使其進(jìn)行分解。由此說明光的能量對于圓珠筆油墨所含成分的分解起決定性的作用。由于弱光的老化不激烈，所以染料變化較慢，這與文件在暗處保存下字跡的變化規(guī)律相以，因此，這種老化更接近實(shí)際情況。

2.3 圓珠筆烘箱加熱老化

由加熱處理后所得出的曲線如圖5所示，可知加熱對堿性艷藍(lán)B分解的影響作用不大。但隨著加熱時間的增加，樣品的萃取量越來越低，萃取液的顏色漸漸變淺，這是因?yàn)榧訜岽偈箞A珠筆油墨中溶劑的揮發(fā)，樹脂發(fā)生交聯(lián)成膜對字跡起到了一定的保護(hù)作用，所以加熱時間越長，其提取率也越低。由此可知，溫度對染料的作用與光線的作用效果是相同的，即各峰的變化趨勢相同。這反映了油墨中兩種染料的變化規(guī)律；但是兩種作用的程度卻不同，熱的作用遠(yuǎn)小于光線的作用，因此保存在室溫下的字痕由于溫度波動而產(chǎn)生的影響是很弱的。

圖5 F1圓珠筆加熱老化曲線

2.4 圓珠筆的自然老化

將保存在避光的抽屜中的樣品進(jìn)行分析，由老化的色譜圖（見圖6）可知，保存了200d的樣品，沒有新的物質(zhì)產(chǎn)生。在自然避光條件下，物質(zhì)分解的反應(yīng)非常緩慢，幾乎不變，可見光是影響老化的重要因素。在室內(nèi)避光的自然老化條件下，堿性艷藍(lán)B在100d內(nèi)緩慢遞減，它的分解物緩慢增加，變化的趨勢比較大，說明堿性艷藍(lán)B在避光自然老化條件下可作為書寫時間鑒定的優(yōu)選峰。

圖6 F1圓珠筆自然老化曲線

3 結(jié)論

通過研究染料在各種老化條件下的變化情況發(fā)現(xiàn)，紅外光對染料的影響是最大的，而紫外光相對影響就弱很多，烘箱加熱對于染料的影響也很小，掌握了這些變化，通過比對，就可以鑒別文件中筆跡的真?zhèn)巍?/p>

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［1］Adam C D，Sherratt S L，Zholobenko V L.Classification andindividualisation of black ballpoint pen inks using principal component analysis of UV－Vis absorption spectra［J］.Forensic Science International，2008，174（1）：16－25.

［2］Causin V，Casamassima R，Marega C，et al.The discrimination potential of ultraviolet－visible spectrophotometry，thin layer chromatography，and fourier transform infrared spectr－oscopy for the forensic analysis of black and blue ballpoint inks［J］.Journal of Forensic Sciences，2008，53（6）：1468－1473.

［3］Geiman I，Leona M，Lombardi J R.Application of raman spectroscopy and surface－enhanced raman scattering to the analysis of synthetic dyes found in ballpoint pen inks［J］.Journal of Forensic Sciences，2009，54（4）：947－952.

［4］李繼民.薄層色譜及其掃描法鑒別藍(lán)圓珠筆油墨的種類［J］.中國人民公安大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2003，38（6）：22－24.

［5］李繼民.常見黑色簽字筆油墨種類鑒別研究［J］.廣東公安科技，2002（3）：21－24.

［6］任玲.薄層色譜鑒定黑色圓珠筆墨水［J］.中國人民公安大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，1999（3）：21－25.

［7］Neumann C，Ramotowski R，Genessay T.Forensic examination of ink by high－performance thin layer chromatography－The United States Secret Service Digital Ink Library［J］.Journal of Chromatography A，2011，1218（19）：2793－2811.

［8］王儉，王彥吉，羅國安，等.藍(lán)色圓珠筆油墨紫外光照射變化的研究［J］.分析化學(xué)，2000，28（9）：1107－1109.

［9］李繼民.高效液相色譜法鑒定藍(lán)圓珠筆油墨的種類［J］.廣東公安科技，2001（2）：11－13.

［10］李繼民.反相HPLC法鑒別藍(lán)圓珠筆油墨的種類［J］.江西公安?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2001（1）：64－67.

［11］Xu Y，Wang J，Yao L.Dating the writing age of black roller and gel inks by gas chromatography and UV－Vis spectrophotometer［J］.Forensic Science International，2006，162（1／2／3）：140－143.

［12］Wang X F，Yu J，Xie MX，et al.Identification and dating of the fountain pen ink entries on documents by ion－pairing high－performance liquid chromatography［J］.Forensic Science International，2008，180（1）：43－49.

［13］Peters A T，F(xiàn)reeman H S.Physico－chemical principles of color chemistry［M］.London：Blackie Academic and Professional，1996.

［14］Waring D R，Hallas G.The Chemistry and Application of Dyes［M］.New York：Plenum Press，1990.

［15］Cantu A A.Comments on accelerated aging of ink［J］.J Forensic Sci，1988，33（3）：744－750.

［16］Andrasko J.HPLC analysis of ballpoint pen inks stored at different light condition［J］.J Forensic Sci，2001，46（1）：21－30.