化学与医学论文 化学对法医学的贡献

化学与医学论文：

化学对法医学的贡献

摘要：扼要介绍了我国法医学的源起及其发展过程中化学的贡献，并对法医诊断的化学方法，如犯罪物证中指纹、砒霜的化学检验方法以及DNA指纹图技术中的化学原理作了比较详细的介绍。

关键词：法医学；化学检验方法；指纹；砒霜；DNA分型技术

化学原理作为法医学家检测犯罪物证的重要理论之一，一直以来与法医学具有重要的联系。本文将主要介绍法医学中所使用的与化学原理有关的法医诊断方法。

1对法医学源起的化学贡献

1.1我国法医学的源起

法医学（Forensic medicine）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[1]。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、法的出现以及医学和其他自然科学的进步有着密切的联系。我国是世界上最早出现法医学的国家。最早的法医学检验可以追溯到战国时代(公元前475—221年)，那时就有“令史”从事法医检验工作。到了秦代，法医检验已有发展。1975年12月在湖北云梦出土的“睡虎地秦墓竹简”中的《法律答问》、《封诊式》是我国最早的与法医学有关的刑法条文及法医检验案例文字记载。其中《封诊式》对活体检验、尸体检验和现场勘验方面均有明确、详细的记载，已经形成法医学的雏形。汉唐时期（公元前206年~公元907年）法律制得到进一步完善，相应的法医检验日趋进步，提出了诈死诈伤的概念及检验方法。我国最早的一部法典《唐律》对损伤程度、确定致命伤则提出了明确的法医学检验鉴定标准。其中，我国宋代被誉为“世界法医学之父”的宋慈编著的《洗冤集录》，是中国也是世界上第一部系统记录利用科学原理破案的法医学专著。其广泛总结了宋代以前法医学尸体检验的经验，内容涉及现代法医学中心内容的大部分，对于尸体现象、窒息、损伤、现场检查、尸体检查等方面，作了大量的科学的观察和归纳。其范围之广、内容之深入，成为以后各时期以及西方国家法医学迅速发展的一块重要奠基石[2]。

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-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19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；19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[3]。

2法医诊断的化学方法

法医学中有关诊断的化学方法主要有：应用化学分析方法对毒物、排泄物、呕吐物等进行定性和定量分析；利用化学反应方法鉴别物证是否有血迹以及用生物化学方法识别人体酶型和遗传指纹（DNA技术）等。

2.1指纹鉴定

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约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（见表1所示）。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。

指纹鉴定中，使用最广泛的化学测试方法包括硝酸银显现法、碘熏法和“502”黏合剂显现法。

（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。

AgNO3(溶液)+Cl-(溶液)→AgCl(固体)+NO3-(溶液)

2AgCl(溶液)+hv→2Ag(固体)+Cl2(气体)

硝酸银显现法中，探测指纹常用浓度为1 %~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

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，其化学反应是

CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH+I2→

CH3-(CH2)7-CH-CH-(CH2)7-COOH

二碘硬脂酸

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，将探测得到的指纹“固定”并长时间保存。常用的物质是淀粉溶液。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-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。

（3）“502”黏合剂显现法[6]

“502”黏合剂以α—氰基丙烯酸乙酯为主体，由于强吸电子基团—CN和—COOC2H6的存在，α-氰基丙烯酸乙酯单体很容易在水或弱碱的引发下进行阴离子型聚合，形成白色的固状物，基于潜指印本身具有或处理后具有的湿度或弱碱条件，从而显现出潜指印。这种方法试验很容易进行，首先将待测物悬挂在至少一面透明的容器中，向容器中加入几滴“502”黏合剂，密封后将容器加热至100 ℃左右。容器中的α—氰基丙烯酸乙酯受热挥发后，遇物体表面有汗渍的部位，引发α—氰基丙烯酸乙酯单体聚合，形成固状聚合物，从而显出白色或灰白色指纹印。整个过程一般需要两个多小时就可以完成。“502”黏合剂显现法设备简单，费用低廉，操作方便，灵敏度高，已成为检测无孔物体如玻璃、塑料、橡胶和皮革上的潜在指纹的标准方法。

2.2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（As2O3），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（193 ℃）。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（—SH)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。砒霜中毒主要表现有胃肠炎症状和神经中毒症状。感觉异常、眩晕、气短、心悸、食欲不振，严重的上吐下泻，酷似霍乱，四肢疼痛性痉挛，呼吸麻痹而死亡。严重中毒者，虽抢救未死，其后遗症也很严重。历史上武大郎在体质极弱的状态下，就是被潘金莲用一包砒霜调在药内灌下，当时“腹痛”、“气闷”，而很快死亡[7]。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。其测定原理如下：

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。

As2O3+6Zn+6H+2As3-+6Zn2++3H2O