Идентификация веществ раздражающего действия cs и cn в следах выстрела из газового оружия

ИДЕНТИФИКАЦИЯ ВЕЩЕСТВ РАЗДРАЖАЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ CS И CN В СЛЕДАХ ВЫСТРЕЛА ИЗ ГАЗОВОГО ОРУЖИЯ

ТЕТЮЕВ А.М.. ФАДЕЕВ В.И.

УО «Витебский государственный ордена Дружбы народов медицинский

университет»

Резюме. Цель работы - разработка методики определения веществ раздражающего действия CN и CS на коже человека и фрагментах одежды в следах выстрела из газового ствольного оружия. Предложена методика идентификации CS и CN методом тонкослойной хроматографии (ТСХ) на пластинках «Сорбфил ПТСХ-П-А», методики количественного определения CS и CN методами газовой хроматографии (ГХ) на капиллярной колонке с детектором электронного захвата и методом хроматомасс-спектрометрии (ГХ-МС). В качестве методики предварительного определения CS и CN на долабораторном этапе предложено использовать капельные реакции. Предел обнаружения CS и CN для методики ГХ составил 0.07 мкг/мл и 0.02 мкг/мл; для методики ГХ-МС

- 0.1 мкг/мл; для методики ТСХ - 1 мкг/мл.

Ключевые слова: газовое оружие. CS. CN. газовая хроматография. хро-матомасс-спектрометрия.

Abstract. The goal of the work is to develop procedure of irritants CS and CN determination on human skin and fragments of clothing after gas barrel weapon shot. The techniques of the CN and CS identification were proposed including layer chromatography (LCh) on the “Sorbfil” plates. techniques of the CN and CS quantitative analysis using gas chromatography (GCh) on the capillary column with electron capture detector. and chromatomass-spectrometry. Spot reactions were proposed as CS and CN preliminary identification techniques for the prelaboratory identificatoin. Thresholds of CS and CN detectability were 0.07 ц/ml for the GCh technique. 0.02 ц/ml for the ChM technique and 1 ц/ml for the LCh technique.

Адрес для корреспонденции: Республика

Беларусь. 210029. г. Витебск. ул. Правды. 583-25; тел. 368-18-01. - Тетюев А.М.

Введение

Идентификация и количественное определение веществ раздражающего действия в следах выстрела из газового оружия служит одним из важных доказательств факта выстрела, позволяет установить вид примененных боеприпасов, высказать мнение о расстоянии, с которого был произведен выстрел.

1

Для снаряжения газовых патронов в настоящее время широко применяются такие вещества раздражающего действия (ирританты), как динитрил-о-хлорбензилиденмалоновой кислоты (CS) и хлорацетофенон (CN).

Обнаружение веществ CS и CN производят путем тонкослойной хроматографии. спектрофотометрии, газовой хроматографии [1-8].

Качественное обнаружение веществ CS и CN методом тонкослойной хроматографии основано на их способности изменять окраску при смешивании с раствором м-динитробензола с последующим нагреванием. При высоких концентрациях ирританта появляется красно-коричневое окрашивание. при низких

— вначале красно-фиолетовое. переходящее затем в оранжевое [6].

Вещество CS можно идентифицировать по спектрам в ультрафиолетовой области [7].

Высокочувствительным методом определения CS и CN является газохроматографический анализ. Р.В. Бабаханян и соавт. [4] показали принципиальную возможность использования для обнаружения ирритантов газовой хроматографии с пламенно-ионизационным детектором (ПИД) и детектором теплопроводности (ДПР). Для идентификации CN и CS авторы предлагали использовать хроматомасс-спектрометрию.

А.А. Иванов [5] предложил методику газохроматографического определения CS в тканях животных. смывах с кожи и образцах одежды с использованием пламенно-ионизационного детектора и насадочной колонки в режиме программирования температуры. Предел обнаружения CS составил 6 мкг на 1 г высушенного образца.

Е.С. Бушуев и соавт. [1. 2] предложили методику спектрофотометрического определения CS и CN в 95% этаноле. растворах 0.1 моль/л соляной кислоты и в 0.1 моль/л едкого натра.

Цель нашей работы - разработка относительно простой чувствительной и высокоселективной методики определения веществ раздражающего действия CN и CS на коже человека и фрагментах одежды в случаях применения газового ствольного оружия.

Методы

Нами были произведены экспериментальные выстрелы из газового револьвера «МЕ-38 COMPACT» калибра 9 мм по однослойным мишеням из белой хлопчатобумажной ткани и биоманекенам (трупам людей) с различных расстояний (в упор. 5. 10. 20. 30. 40. 50. 75. 100. 150. 200 см).

Отбор проб производили следующим образом:

А) С имитаторов одежды вырезали отдельные фрагменты площадью 1 см2 из зоны отложения дополнительных факторов выстрела (пороха. копоти). Каждый фрагмент помещали в отдельный флакон из стеклодрота. который укупоривали и маркировали. При выстреле с расстояния более 50 см изымали по 2030 фрагментов по 1 см из различных участков мишени. Изъятые фрагменты помещали в один флакон из стеклодрота. который закрывали пластиковой пробкой и маркировали.

Б) Отбор образцов с кожи производили влажной марлевой салфеткой. смоченной этиловым спиртом (95-97%). Вес тампона составлял 400-500 мг при

расходе спирта до 1.5 мл. Двумя тампонами последовательно и тщательно протирали участки кожи. Отбор проб проводили в хирургических перчатках. которые обрабатывали этиловым спиртом после забора каждого образца (для избежания взаимопереноса исследуемых веществ). Салфетки не высушивали. а раздельно для каждого образца помещали во флаконы из стеклодрота. укупоривали пластиковой пробкой и маркировали.

Исследуемые объекты заливали гексаном до зеркала. экстрагировали в ультразвуковой ванне в течение 15 минут либо при постоянном перемешивании в течение 30 минут. Объем экстракта доводили до 5 мл. Определение веществ CS и CN проводили методами тонкослойной хроматографии. газовой хроматографии. хроматомасс-спектрометрии.

Тонкослойная хроматография. 4 мл экстракта упаривали в токе холодного воздуха до сухого остатка. который затем растворяли в минимальном объеме гексана и количественно переносили на хроматографическую пластину для тонкослойной хроматографии «Сорбфил ПТСХ-П-А». размерами 10х10 см ТУ 26-11-17-89. Пластину помещали в хроматографическую камеру. насыщенную парами подвижной фазы. в качестве которой использовали смесь циклогексана и толуола в соотношении 1:9. После хроматографирования пластину высушивали и обрабатывали последовательно 1% спиртовым раствором м-динитробензола и 30% водным раствором гидроксида натрия. Пятно CN давало вишневую окраску. пятно CS - коричневую. В качестве образцов сравнения на пластинку в разные зоны наносили по 20 мкл стандартных растворов CS и CN в гексане 100 мкг/мл.

Газовая хроматография. 1 мл экстракта упаривали в токе холодного воздуха до сухого остатка. который растворяли в 100 мкл раствора линдана в гексане 1 мкг/мл. 1 мкл раствора вводили в испаритель газового хроматографа «Кристалл 2000 М» с детектором электронного захвата. капиллярной колонкой SE-30 25 м х 0.32 мм х 0.5 мкм. температурой термостата колонки 180°С. температурой испарителя 250°С. температурой детектора 310°С; газ-носитель -азот. расход газа-носителя через колонку - 1.0 см3/мин.

Регистрировали и интегрировали хроматограмму. определяли площади пиков. времена удерживания компонентов. По временам удерживания и результатам анализа модельной смеси ирритантов идентифицировали пики с допуском (окном поиска) не более 5%. Количество ирритантов рассчитывали с помощью программного обеспечения «Хроматек Аналитик» версии 1.24 по методу внутреннего стандарта. для чего предварительно выполняли градуировку прибора с использованием для расчета отношения площадей пиков CS и CN к площади пика линдана (внутренний стандарт). Для определения градуировочной зависимости использовали растворы с содержанием CS и CN 0.1 мкг/мл.

0.5 мкг/мл. 1 мкг/мл. 5 мкг/мл. 10 мкг/мл. линдана - 1 мкг/мл. Для каждой концентрации проводили не менее 3-х измерений.

Хроматомасс-спектрометрия. 2.5 мл экстракта упаривали в токе холодного воздуха до сухого остатка. который растворяли в 100 мкл гексана. 1 мкл раствора вводили в испаритель газового хроматографа Varian Star 3800 CX; колонка капиллярная VF5MS30 м + 10 м EZ Guard. внутренний диаметр колонки 0.25

мм, толщина, пленки неподвижной фазы 0.25 мкм. Температуру колонки программировали от 80°С до 200°С со скоростью 10°С в мин с изотермическим участком при 100°С 4 мин и при 200°С 4 мин соответственно. Газ-носитель -гелий. расход - 1 мл/мин., инжектор - 1177 split 1:20 с температурой 250°С, работа в режиме splitless с 0.01 по 0.7 мин. split с 0.7 по 1.5 мин 1:50 и далее split 1:20. Условия детектирования: детектор масс-селективный Saturn 2000. тип -электронная ловушка. интервал сканируемых масс 40-300 m/z. скорость сканирования 1 скан/сек. температура ловушки 150°С. режим ионизации EI AGC (Max ioniz time 25000 мкс. Target TIC 15000 counts. RF dump value 400 m/z. Background Mass 39 m/z. Prescan ioniz time 100 ms). В качестве образца сравнения использовали калибровочный раствор с концентрацией CS и CN 10 мкг/мл

Определяли степень извлечения CS и CN с тканей одежды (использовали белую хлопчатобумажную ткань. цветную полиэфирную. цветную полушерстяную ткани) с содержанием определяемых веществ соответственно 0.22 и 1.3 мкг в объекте. Для этого на 1 см текстильной ткани микрошприцем наносили необходимое количество ирританта. Объекты подвергали экстракции бензолом в ультразвуковой ванне. концентрировали в токе азота. затем экстракты исследовали на газовом хроматографе «Кристалл 2000М».

Результаты

В использованной нами методике тонкослойной хроматографии значение Rf для CS и CN составило соответственно 0.58 и 0.48. Чувствительность методики - 1 мкг/мл.

При газохроматографическом исследовании CS и CN в указанном режиме время удерживания вещества CS составило 2 мин 50 сек. CN - 1 мин 30 сек. линдана - 5 мин 55 сек (рис 1). Расчетный предел определения динитрил-о-хлорбензилиденмалоновой кислоты составил 0.07 мкг/мл; хлорацетофенона -

0.02 мкг/мл.

Рис.1. Вид хроматограммы смеси раздражающих веществ CS и CN.

При хроматомасс-спектрометрии ирританты CS и CN идентифицировали по временам удерживания (CN - 11.00 мин. CS - 14.45 мин) и характеристическим ионам (CN - m/z 105. 77. 51; CS - m/z 153. 188. 126). Расчетный предел обнаружения CS и CN составил 0.1 мкг/мл.

На хроматограммах экстрактов различных текстильных материалов пиков с временами удерживания. характерными для веществ CS и CN. не получено. т.е. компоненты тканей не влияли на определение ирритантов.

Определение следовых количеств веществ CS и CN на фрагментах различных тканей показало. что степень извлечения ирританта не зависела от вида ткани и составила для вещества CS 95.1±4.2%. для вещества CN - 75.9±1.8%.

При исследовании фрагментов ткани установлено. что при выстрелах с расстояний в пределах 50 см на 1 см ткани мишени в зоне отложения копоти выстрела количество CS составляло от 0.00291 до 19.636 мкг. Количество ирри-танта на фрагменте мишени зависело от расстояния выстрела и степени удаления фрагмента от центра мишени.

При выстрелах с расстояний 75. 100. 150 см среднее количество CS на 1 см составило от 38.9±16.66 нг до 1.1±0.358 нг.

При выстрелах с расстояния более 2 метров ирритант на мишени не обнаруживали.

Обсуждение

На основании результатов нашего исследования для идентификации и количественного определения ирритантов мы предлагаем следующие схемы суде бно-химиче ского исследов ания:

1. Тонкослойная хроматография + газожидкостная хроматография;

2. Газожидкостная хроматография + хроматомасс-спектрометрия.

В качестве предварительной пробы на наличие ирритантов CS и CN на долабораторном этапе. в условиях районных и межрайонных судебнохимических отделений предлагаем применять цветную капельную реакцию с м-динитробензолом. При этом 1 мл спиртового раствора исследуемого вещества смешивают с 0.1 мл 1% спиртового раствора м-динитробензола. добавляют 0.2 мл 30% водного раствора КОН и полученную смесь нагревают. При наличии CS в высоких концентрациях появляется красно-коричневое. а при низких -красно-фиолетовое окрашивание. переходящее в оранжевое. При наличии CN появляется красно-фиолетовое окрашивание. Чувствительность реакции - 1 мкг/мл. Следует помнить. что реакция не специфична. ее дают многие соединения с активной метиленовой группой. хлорацетон. бромбензилцианид.

Таким образом. задача повышения чувствительности и селективности определения ирританта была достигнута за счет оптимизации условий работы детектора электронного захвата хроматографа «Кристалл 2000М» и использования масс-селективного детектора в режиме SIM для особо загрязненных проб. В случаях проведения исследования в недостаточно оснащенных лабораториях методом выбора может служить предложенная нами методика тонкослойной хроматографии.

Заключение

Рис.2. Масс-спектры хлорацетофенона (СЫ) (А) и динитрил-о-хлорбензилиденмалоновой кислоты (СБ) (Б).

Предлагаемые методики определения веществ раздражающего действия СЫ и СБ являются селективными и чувствительными. рассчитаны на использование в лабораториях с различным уровнем оснащенности при исследовании следов выстрела из газового оружия. Методики позволяют давать качественную и количественную оценку применения газового оружия при выстрелах на расстоянии до 2-х метров.

Литература

1. Бушуев. Е. С. Определение динитрил-о-хлорбензилиденмалоновой кислоты в вещественных доказательствах: методические рекомендации / Е. С. Бушуев. Р. В. Бабаханян. Ю. А. Игнатьев. - СПб.. 1994. - 9 с.

2. Бушуев. Е. С. Определение ирритантов при химикотоксикологическом анализе / Е. С. Бушуев. Р. В. Бабаханян. И. Л. Белешников // Материалы межобластного совещания судебно-медицинских экспертов. - СПб.. 1994. - С. 22-23.

3. Высокоэффективная жидкостная хроматография раздражающих веществ / Р. В. Бабаханян [и др.] // Теория и практика судебной медицины:. труды Петербургского общества судебных медиков. - СПб.. 1999. - С. 73-74.

4. Газохроматографический анализ раздражающих веществ / Р. В. Бабаханян [и др.] // Суд.-мед. эксперт. - 1996. - № 1. - С. 28-29.

5. Иванов. А. А. Газохроматографическое определение динитрил-о-хлорбензальмалоновой кислоты (газа CS) в тканях животных. смывах с пораженных участков кожи и образцах одежды / А. А. Иванов // Суд.-мед. эксперт. - 1998. - № 3. - С. 27-28.

6. Франке. З. Химия отравляющих веществ: пер. с нем. / З. Франке. П. Франц. В. Варнке. - М.. 1973. - Т. 2. - 404 с.

7. Ferslew. K. E. Spectral differentiation and gas chromatographic/mass spectrometric analysis of the lacrimators 2-chloroacetophenone and o-chlorobenzylidene malononitrile / K. E. Ferslew. R. H. Orcutt. A. N. Hagardorn // J. Forensic Sci. - 1986. - Vol. 31. N 2. - P. 658-665.

8. Jane. I. Chromatographic characterization of lachrymatory agents in tear gas aerosols / I. Jane. B. B. Wheals // J. Chromatogr. - 1972. - Vol. 70. N 1. - P. 151153.