陳 壯， 郝丁成

(1.甘肅政法大學， 甘肅蘭州 730070; 2.甘肅省蘭州市公安局西固分局， 甘肅蘭州 730060)

0 引言

尿斑是一種含有DNA信息的常見物證之一[1-2]，常附著于衣褲、紙張等客體上，尿斑的發(fā)現(xiàn)將對偵查破案有著極為重要的影響。在公安工作中，對精液、血液、唾液、汗液等人體體液的尋找與發(fā)現(xiàn)有著較為系統(tǒng)的研究[3-5]，但利用光學無損方法有效快速地檢驗有色布料上的尿斑尚缺乏較為深入的研究。

激光具有激發(fā)照明強度大，光輻射方向和能量高度集中的特點，能夠輸出不含雜光的單一波長高強度色光。在現(xiàn)場勘查和檢驗鑒定中，激光能夠有效地提高物質(zhì)探測靈敏度，常被用于尋找難以發(fā)現(xiàn)的物證，如唾液、精斑、血液、書寫文字等[6-10]。

日常生活中，服飾、毛巾等家居用品主要由有色布料制作而成，常見的布料原材料有棉、麻、絲、毛、皮、化纖等[11]，在布質(zhì)家居用品的穿著或使用中，尿液往往會附著在這些布料上形成尿斑。在前期實驗研究中，筆者發(fā)現(xiàn)使用光輻射能量相對較弱的多波段光源作為激發(fā)光很難顯現(xiàn)有色布料上的尿斑痕跡，因此改用能量更高的激光進行檢驗，使用波長為405 nm紫光、445 nm藍光和520 nm綠光的LD02電筒式激光物證發(fā)現(xiàn)儀，結(jié)合ST- 2999EMUVR超寬光譜現(xiàn)場物證搜索攝錄系統(tǒng)，選擇490 nm、515 nm等8種不同波段的吸收濾光鏡，對遺留有尿斑的棉布、麻布、滌綸、人造絲綢和絨布這5種類型多種顏色的布料進行激光檢驗，證明了激光檢驗?zāi)虬叩目尚行裕⒎治鲇绊懠す鈾z驗效果的因素。

1 實驗部分

1.1 實驗原理

尿液由多種成分組成，除了含有大量的水之外，還含有微量的上皮細胞、蛋白質(zhì)、尿素、尿酸、核黃素、糞卟啉、辛卟啉等物質(zhì)，其中核黃素、糞卟啉、辛卟啉等物質(zhì)在藍光、紫光等光源照射下都會激發(fā)出不同波段的黃綠熒光，借助熒光光譜分析技術(shù)發(fā)現(xiàn)，實際測得的尿液熒光數(shù)據(jù)正是這些熒光疊加的結(jié)果[12-13]。

與材質(zhì)的布料吸水性、著色性、光澤度、織物結(jié)構(gòu)疏散性等特性不同，經(jīng)過漂白、染色、熱壓等特殊工藝制成家居日用品，布料制作中往往也會添加熒光增白劑或者其他熒光染料，在某些波段光源的激發(fā)照射下，添加有熒光物質(zhì)的布料往往也會激發(fā)出不同波段的熒光。

有色布料上尿漬痕跡干燥后形成尿斑，在不同激發(fā)光的照射下，尿斑與布料產(chǎn)生的熒光強度不同。當選擇不同的吸收濾光鏡濾去不發(fā)光的干擾波長后，照相機記錄的熒光強度也不同。當布料與尿布二者間有一定的熒光亮度差時，便可以拍攝固定有色布料上的尿斑痕跡。

1.2 實驗器材及條件

1.2.1 實驗器材

波長為405 nm紫光、445 nm藍光和520 nm綠光的LD02電筒式激光物證發(fā)現(xiàn)儀；裝有35 mmF3.0復(fù)消色差微距超寬光譜物鏡的ST- 2999EMUVR超寬光譜現(xiàn)場物證搜索攝錄系統(tǒng)；EL3imaging全光譜20波段接收濾光鏡，如圖1所示。

圖1 主要實驗器材

1.2.2 實驗條件

本文所有的實驗均在黑暗、無外界雜光干擾的暗環(huán)境條件下進行，且實驗室室溫維持25 ℃，相對濕度48%左右。

1.3 實驗樣本的制作

(1)收集5種類型的布料，分別是棉布、麻布(粗厚型)、滌綸、人造絲綢和絨布，如圖2所示。其中棉布20種顏色，麻布22種顏色，滌綸24種顏色，人造絲綢23種顏色、絨布13種顏色，如表1所示。

圖2 5種不同類型的布料

表1 5種布料的顏色匯總表

(2)收集健康男性新鮮尿液，用膠頭滴管滴一滴約0.5 mL尿液至布料上并將布料放于溫度25 ℃相對濕度48%左右的密閉空間內(nèi)讓其自然晾干，形成干燥的有色布料上的尿斑痕跡。制作百余個遺留有尿斑痕跡的有色布料樣本，分別是20種顏色的棉布、22種顏色的麻布、24種顏色的滌綸、23種顏色的人造絲綢、13種顏色的絨布。

1.4 實驗方法

1.4.1 有色布料上尿斑的激光檢驗

將ST- 2999EMUVR超寬光譜現(xiàn)場物證搜索攝錄系統(tǒng)與35 mmF3.0復(fù)消色差微距超寬光譜物鏡組裝好并固定在翻拍架上，并將實驗樣本置于鏡頭下。在可見光下，對樣本進行調(diào)焦，調(diào)焦清晰后，在黑暗無雜光的實驗條件下分別選擇405 nm紫光、445 nm藍光和520 nm綠光以45°照射方向進行配光[14-16]。其中，在405 nm紫光和445 nm藍光激發(fā)下，分別選擇EL3imaging全光譜20波段中490 nm、515 nm、530 nm、550 nm、570 nm、600 nm、630 nm、650 nm濾光鏡作為吸收濾光鏡，進行有色布料上尿斑的激光檢驗；在520 nm綠光激發(fā)下，分別選擇550 nm、570 nm、600 nm、630 nm、650 nm濾光鏡作為吸收濾光鏡進行有色布料上尿斑的激光光致發(fā)光檢驗。

1.4.2 尿液濃度與尿斑遺留時間對尿斑激光檢驗的影響

在激發(fā)藍光445 nm激發(fā)光和570 nm吸收濾光鏡條件下：(1)將新鮮尿液分別稀釋5倍、10倍、15倍、20倍，并分別滴落一滴約0.5 mL尿液至20種不同顏色的棉布上，共制作出80個不同尿液濃度的有色棉布上尿斑痕跡實驗樣本，探究尿液濃度對激光檢驗結(jié)果的影響；(2)探究尿斑遺留時間對檢驗結(jié)果的影響，分別在20種棉布上按照尿斑遺留時間為0 min、5 min、15 min、1 h、24 h、72 h、7 d、10 d滴落尿液，制作160個實驗樣本。

1.5 檢驗效果評價

在不同激發(fā)光的照射下，尿斑與布料產(chǎn)生的熒光強度不同，選擇不同的吸收濾光鏡，攝錄系統(tǒng)記錄熒光強度也有差異，當二者有一定的熒光亮度差時，便可以顯現(xiàn)有色布料上的尿斑。根據(jù)尿斑激光光致發(fā)光顯現(xiàn)效果和與布料熒光強度差異，將激光檢驗結(jié)果分為5個等級，如表2示。其中，一至四級均能顯現(xiàn)有色布料上的尿斑。一至五級尿斑檢驗效果如圖3所示。在不同激發(fā)光波段和吸收濾光鏡波段的組合下，統(tǒng)計顯現(xiàn)尿斑的個數(shù)，可以確定最佳的激發(fā)光波段和吸收濾光鏡波段組合。

表2 有色布料上尿斑激光檢驗評價表

圖3 尿斑檢驗效果區(qū)分標準示意圖

2 實驗結(jié)果和討論

2.1 有色棉布上尿斑的激光檢驗

20個有色棉布實驗樣本，在激光波段405 nm紫光、445 nm藍光和520 nm綠光激發(fā)照射下，選擇不同波段接收濾光鏡時，統(tǒng)計不同激發(fā)光、不同吸收濾光鏡組合條件下有色布料上尿斑的顯現(xiàn)個數(shù)(即尿斑一至四級顯現(xiàn)效果總數(shù))，如圖4所示。

圖4 有色棉布上尿斑的顯現(xiàn)個數(shù)匯總圖

實驗主要有如下發(fā)現(xiàn)：

(1)對于有色棉布上的尿斑，激發(fā)光選用445 nm藍光和520 nm綠光檢驗效果最好，顯現(xiàn)尿斑的實驗樣本相對較多，激發(fā)光為405 nm紫光時，相對較少，檢驗效果最差；統(tǒng)計激發(fā)光為445 nm藍光和520 nm綠光時，不同吸收濾光鏡的尿斑一至五級顯現(xiàn)效果個數(shù)，分別如表3、表4所示。由表3可知，當激發(fā)光為445 nm藍光，吸收濾光鏡選擇570 nm、600 nm或630 nm時，顯現(xiàn)出一至四級尿斑的有色布料總塊數(shù)相對更多，該3種組合波段下的尿斑激光檢驗效果相對更好；由表4可知，當激發(fā)光為520 nm綠光，吸收濾光鏡選擇570 nm或600 nm 時，有色棉布上尿斑的激光檢驗顯現(xiàn)一至四級效果的數(shù)目相對更多，這兩種組合波段下的尿斑激光檢驗效果相對更好。

表3 445 nm藍光照射下不同吸收濾光鏡時尿斑顯現(xiàn)效果統(tǒng)計表

表4 520 nm綠光照射下不同吸收濾光鏡時尿斑顯現(xiàn)效果統(tǒng)計表

(2)同一激發(fā)光同一吸收濾光鏡條件下，不同顏色的棉布上尿斑顯現(xiàn)效果有一定的區(qū)別，絕大多數(shù)情況下，棉布顏色越淺，尿斑顯現(xiàn)效果越好；棉布顏色越深，尿斑顯現(xiàn)效果相對越差；當棉布顏色為純黑色時，無論何種激發(fā)光尿斑均無法顯現(xiàn)。以6種顏色深淺不同的紅色棉布為例，6種棉布顏色由深至淺依次為暗紅、鐵銹紅、大紅、玫紅、藕紅、粉紅，在藍光445 nm激發(fā)光和570 nm吸收濾光鏡條件下，尿斑的激光檢驗效果隨著布料顏色的減淡而逐漸變好，如圖5所示。

圖5 6種顏色深淺不同紅色棉布上尿斑檢驗結(jié)果示意圖

(3)同一個實驗樣本，選擇不同波段的激發(fā)光和吸收濾光鏡組合時，尿斑的顯現(xiàn)效果也不相同。對于棉布來說，選擇445 nm藍光和570 nm吸收濾光鏡組合、445 nm藍光和600 nm吸收濾光鏡組合或者445 nm藍光和630 nm吸收濾光鏡組合時，尿斑的顯現(xiàn)效果相對較好。以漂白棉布樣本為例，分別在405 nm紫光、445 nm藍光和520 nm綠光激發(fā)下，選擇600 nm吸收濾光鏡，漂白棉布上的尿斑顯現(xiàn)效果各不相同，結(jié)果如圖6所示。在實際公安工作中，為了更好地顯現(xiàn)有色棉布上尿斑，技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)實際情況盡可能多地比較不同激發(fā)光和吸收濾光鏡的檢驗結(jié)果，以便選擇最佳檢驗條件。

圖6 不同波段激發(fā)光下漂白棉布上尿斑檢驗結(jié)果

2.2 有色滌綸和人造絲綢上尿斑的激光檢驗

在合成纖維中，滌綸被大量用于制造衣著面料，人造絲綢的主要成分也是滌綸，本實驗收集了24種顏色的滌綸布料，23種顏色的人造絲綢布料，共制作實驗樣本47個。在激發(fā)光405 nm紫光、445 nm藍光和520 nm綠光照射下，選擇不同波段吸收濾光鏡，實驗結(jié)果顯示所有布料上的尿斑均無法顯現(xiàn)。分析認為，由于滌綸布料和人造絲綢吸濕性、透氣性差，光澤不柔和，尿液滴在布料上的洇散性極差，尿液當中的熒光物質(zhì)很難附著在滌綸和人造絲綢布料上，因此激光檢驗效果極差。

2.3 有色麻布和絨布上尿斑的激光檢驗

本實驗收集22種顏色的麻布和13種顏色的絨布，經(jīng)激光檢驗，所有樣本均無法顯現(xiàn)尿斑痕跡。麻布是主要以亞麻、苧麻等植物纖維制成一種布料，吸濕性和透氣性很強，本實驗收集的麻布為粗厚型麻布，制造稀疏，質(zhì)地非常粗糙，吸濕性和透氣性強于普通細密麻布。本實驗收集的絨布是經(jīng)過拉絨后表面呈現(xiàn)絨毛狀的棉織物，質(zhì)地柔軟，表面粗糙，吸濕性強。

當較少尿液(1滴，約0.5 mL)滴至麻布和絨布時，因瞬間洇散，尿液物質(zhì)很難留存在布料粗糙的表面，因此激光檢驗效果極差；當較多尿液(若干滴)遺留在粗厚型麻布和絨布上時，此時激光檢驗效果較好，以米白色麻布為例，滴一滴尿液與若干滴尿液形成的尿斑，在激發(fā)光445 nm藍光和570 nm吸收濾光鏡組合條件下，尿斑顯現(xiàn)結(jié)果不同，如圖7所示。因此，當遺留尿液微量，粗厚型有色麻布和有色絨布上尿斑的激光檢驗效果極差。當尿液遺留量較大，尿斑熒光物質(zhì)較多，此時激光檢驗效果相對較好。

圖7 米白麻布上尿液不同遺留量的尿斑檢驗結(jié)果

2.4 尿液濃度與尿斑遺留時間對尿斑激光檢驗的影響

2.4.1 尿液濃度對尿斑激光檢驗的影響

在激發(fā)光445 nm藍光和570 nm吸收濾光鏡組合條件下，分別對尿液稀釋濃度為5倍、10倍、15倍、20倍時制作的80個有色棉布上實驗樣本進行檢驗，探究尿液稀釋濃度對尿斑激光檢驗的影響，實驗結(jié)果表明隨著尿液濃度的變低，有色棉布上尿斑的顯現(xiàn)效果逐漸變差。但即使稀釋濃度為20倍時，尿斑有微弱熒光產(chǎn)生，尿斑與有色棉布仍有微弱熒光強度差異。以淺藍棉布為例，不同稀釋濃度的尿液，其激光檢驗結(jié)果各不相同，如圖8所示。

圖8 淺藍棉布上不同稀釋濃度尿液的尿斑檢驗結(jié)果

2.4.2 尿斑遺留時間對尿斑激光檢驗的影響

在激發(fā)光445 nm藍光和570 nm吸收濾光鏡組合條件下，對1.4.2中的160個實驗樣本進行檢驗，探究尿斑遺留時間0 min、5 min、15 min、1 h、24 h、72 h、7 d、10 d對尿斑激光檢驗的影響。實驗發(fā)現(xiàn)：尿斑完全干燥之前，隨著尿斑遺留時間的增長，尿斑的熒光強度逐漸增強，當尿斑完全干燥之后，隨著時間的推移，有色布料上尿斑仍有較好地檢驗結(jié)果。以粉色棉布上尿斑為例，檢驗結(jié)果如圖9所示。

圖9 不同遺留時間的尿斑檢驗結(jié)果

3 結(jié)論

基于光致發(fā)光原理，使用能量更高的激光作為激發(fā)光源，借助405 nm紫光、445 nm藍光和520 nm綠光LD02電筒式激光物證發(fā)現(xiàn)儀和 ST- 2999EMUVR超寬光譜現(xiàn)場物證搜索攝錄系統(tǒng)，選擇490 nm、515 nm等8種不同波段的吸收濾光鏡，可以有效檢測出有色棉布上的尿斑，檢驗結(jié)果受激光波段、吸收濾光鏡波段、布料種類和顏色、尿液濃度、尿斑遺留時間的影響。

不同種類的布料上尿斑檢驗結(jié)果不同：棉布檢驗結(jié)果最好，滌綸和人造絲綢最差，麻布和絨布受遺留尿量影響，遺留的尿量越大效果越好。

對于有色棉布上的尿斑，選擇445 nm藍光或520 nm綠光的激光作為激發(fā)光與570 nm或600 nm接收濾光鏡組合，尿斑檢驗結(jié)果相對最好。同一激發(fā)光和吸收濾光鏡組合下，不同顏色的棉布上尿斑顯現(xiàn)效果有一定的區(qū)別：布料顏色越淺顯現(xiàn)效果相對越好。

不同濃度和遺留時間的尿液對尿斑的激光檢驗效果有一定影響：濃度越高，顯現(xiàn)效果越好。尿斑完全干燥前，遺留時間越長檢驗效果越好；尿斑干燥后，遺留時間對檢驗效果影響較小。

本文作為尿斑物證激光檢驗的一個初步探究，研究范圍相對較小，還有許多問題有待探究，如更多類型的布料或尿斑承痕客體、其他影響因素的研究等等，在未來的公安工作中，有色布料上尿斑的激光檢驗仍有很大的研究空間。