纸张物证检验技术的现状及展望

尹宝华

(中国人民公安大学，中国北京 100038)

纸张物证检验技术的现状及展望

尹宝华

(中国人民公安大学，中国北京 100038)

纸张的主要成分及其作为物证的主要分析检验方法是:物理方法检验纸张重量、厚度、白度、纹印、荧光性能等，物理方法和化学方法结合检验纸浆纤维的种类;仪器分析方法检验纸张填料、胶料和色料。用到的主要仪器有:X射线衍射仪、X射线荧光光谱仪、原子发射光谱仪、薄层色谱仪、气相色谱仪、液相色谱仪、红外光谱仪、拉曼光谱仪等。

纸张物证;检验技术;色谱法;光谱法

纸张是最常见也是用量最大的文化用品，它不仅与人们的生活密切相关，与各种犯罪活动也有联系。犯罪分子用它制造反动标语、信件、传单;伪造国家货币、股票、支票、契约、合同、证件、遗嘱等。同时，在犯罪现场也经常有罪犯遗留下的各种纸张、纸张制品［1］。由此很多案件都要求对案件中涉及的纸张进行检验或鉴定，以缩小侦查范围，为侦破案件提供线索、指明方向，为证实犯罪提供科学依据。因此，对与犯罪相关的纸张进行检验，是一项重要的司法鉴定任务。

一、纸张的组成

纸张的组成主要有四个部分［2］:纸浆、胶料、填料、色料。

纸浆是将植物纤维原料经过化学或机械的方法制成的在水中呈纤维状态的悬浮浆状物。打浆是造纸过程的第一个环节。纸浆的原料一般分为木浆和非木浆两大类。木浆是指用各种树木的枝干为原料，而非木浆的种类很多，包括草料、芦苇、竹、麻等。

填料:加入填料是造纸过程第二个环节。填料主要是不溶于水的无机矿物质，常见的有高岭土、碳酸钙、滑石粉、硫酸钡、二氧化钛、氧化锌、锌钡白，钛钡颜料、钛钙颜料、硅藻土等［3］，目的是提高纸张的不透明度，增加平滑度，改善纸张性能。

胶料:是在经过打浆、加填之后，为了增加纸张的抗水能力，防止墨水渗散而实施的施胶过程中加入的原料，有松香、淀粉、动物胶、植物胶和合成树脂等。

色料:加入色料是施胶之后的一个环节，目的是为了调色，增加纸张白度。对有色纸来说，它是着色剂。纸张中用的色料有染料和颜料两类。

二、纸张物证的检验方法

纸张的组成是分析检验的基础，法庭科学中对纸张的检验或鉴定，与造纸工业部门对成品纸的检验技术是通用的，但着眼点不同，造纸工业部门对成品纸的检验着眼于检验纸张质量是否合格，而法庭科学实验室中对纸张的检验着眼于纸张是否同一，因此多是相对检验，并且要求无损或对纸张损坏尽量少。当前成品纸的检验方法中用于法庭科学实验室纸张物证检验的主要有两大类:一类是物理方法，另一类是化学方法，包括传统化学检验方法和化学仪器分析检验方法。

1．纸张的物理性能检验:

纸张的一些物理性能，如定量、厚度、白度、纹印、荧光性能等用物理方法进行检验［4，9］，用到的设备主要有天平、千分尺、白度计、长短波紫外灯、立体显微镜等。都是一些传统方法，操作比较简单。纸张的物理检验只能粗略区分纸张的大类。

2．纸浆纤维种类的检验:

纸浆是纸张的主体，纸浆纤维种类是法庭科学实验室中纸张物证的一个重要检验科目，需要化学染色方法与显微镜观察法相结合。具体的操作方法是［5］:加1－2滴染色液于载玻片上的纤维，用解剖针分离纤维，盖上盖玻片，放置1－2分钟，用滤纸吸去多余染色液，观察纤维颜色，然后将染色好的纤维放在100倍光学显微镜下观测其形态特征［6］，再根据经验或对照纤维分析标准图谱，结合显色反应确定其种类。这项工作需要分析者对各种类型的纤维形态具有深刻的了解和认识，是经验性非常高的工作，同时它还要求分析者具有非常敏锐的观察力。

3．纸张中填料、胶料和色料的检验:

纸张中含有的填料、胶料和色料主要是无机或有机化学成分，由于各厂家使用的原料来源不同，配方和生产工艺上也存在差异，因此纸张化学成分存在差异，这些差异主要用化学仪器来进行检验。目前用于纸张物证检验的化学仪器主要有两类，一类是色谱仪，基于胶料和色料等有机成分品种、数量和相对含量的差异进行检验。另一类是光谱仪，基于纸浆、填料中有机和无机成分品种、数量、晶体结构和相对含量的差异进行检验。

(1)色谱检验:

用于纸张物证检验的色谱方法主要有薄层色谱法、气相色谱法和液相色谱法。薄层色谱法和液相色谱法都是用合适的提取剂提取有效成分［7］，将提取液浓缩后，用合适的展开剂/流动相使不同成分分离，根据成分不同，或者各成分相对含量的不同来鉴别纸张种类。比较这两种方法，液相色谱法的流动相可选范围更广，检验结果更精确，灵敏度更高。气相色谱法检验采用的是裂解气相色谱仪，将植物纤维、胶料、色料中的难以气化的高分子物质裂解成易于气化的小分子，再用气相色谱仪分析，可以较好的区分纸浆类型不同的纸张。

(2)光谱检验:

用于纸张物证检验的光谱方法主要有X射线衍射法、X射线荧光光谱法、原子发射光谱法、红外光谱法和拉曼光谱法等。

X 射线衍射仪检验［8，10］:

X射线衍射仪的原理是:单色的X射线入射到样品的晶面上能产生衍射图。衍射线的位置和强度与样品的性质、组成以及物相密切相关，而强度与其含量成正比。纸张中含有的无机填料如高岭土、碳酸钙、滑石粉、硫酸钡、二氧化钛、氧化锌、锌钡白等都能形成各自的衍射线。根据衍射线的位置和彼此之间的相对强度，可以区分不同厂家生产的同种纸，能进一步鉴别用其他方法难以区分的纸样。用X射线衍射仪检验纸张，是造纸行业一种成熟的检测方法，也是法庭科学实验室比较早用于纸张物证检验的仪器分析方法。

X射线荧光光谱仪检验:

X射线荧光光谱仪的原理是:用X射线照射试样时，除发生试样对X射线的散射和吸收外，还会产生次级X射线，即荧光X射线，试样的荧光X射线波长与入射X光的波长无关，只取决于被照射试样的元素种类。当被照射试样由多种元素组成时，则试样发出各元素的特征X射线。波长色散法X射线荧光光谱仪首先用分光晶体将不同波长的X光按波长进行色散，再用探测器对各单色X光的波长和强度进行检测，由此可实现对样品中元素的定性和定量分析。应用X射线荧光光谱法分析纸张中常量和微量元素，可以对纸张进行精确的比对和鉴别。公安部物证鉴定中心的郭洪玲老师等对该方法做过研究［11，12］，中山大学的胡孙林老师等也有过应用研究［13］。X射线荧光光谱法以其分析速度快、灵敏度高、重复性好、适应检材种类多等诸多特点，在纸张物证检验中取得了非常好的效果。

原子发射光谱仪检验［14］:

原子发射光谱仪的原理是［15］:在光源的作用下，试样被蒸发成基态的原子蒸气，再吸收能量跃迁至激发态，在其返回基态时会发射出元素的特征光谱信号。检测这种信号可以判断元素的种类，而通过测量这种光谱信号的强度可以确定试样中待测元素的含量。一般用原子发射光谱仪来分析纸张的元素组成，特别是对纸张中金属元素的种类及相对含量进行分析，进而可以区分纸张的种类和生产厂家。电感耦合等离子体光谱仪(ICP)是以等离子体焰炬作为光源的原子发射光谱仪，焰炬具有优越的性能，具有温度高、惰性气氛、原子化条件好、有利于难熔化合物的分解和元素激发，有很高的灵敏度和稳定性的特点，已成为目前最主要的应用方式。近年来，ICP及ICP－MS已用于纸张物证的检验研究。它们对纸张中微量元素的定性和定量能力都非常强。

红外光谱仪和拉曼光谱仪检验:

红外光谱和拉曼光谱均是分子光谱，是我们在化学分析中经常用到的方法。红外光谱仪是通过分析物质对红外光形成的特征吸收谱带来推测物质的分子结构。不同种类的纸张，其所含的纤维、胶料、填料及荧光增白剂等成分有一些细微的差别，这些细微的差别有可能反映在经测试得到的红外光谱图上，通过比较图谱，可以确定纸张的差异。重庆市公安局的赵亮［16］用该方法对纸张物证进行了研究，证明该方法具有稳定性好，检材用量小的特点。由于纸的复杂组成，一般解释红外光谱是很困难的，但是在确定两种样品的同一性，以及为了探索单一样品的来源而鉴定组成时，红外图谱都有一定作用。拉曼光谱法通过测量单色激发光照射在样品上产生的频率位移来确定物质结构。浙江新昌造纸厂的吕建中［17］通过对纸张中填料的拉曼光谱法检验，证明该方法可能在一定程度上区分不同牌号的静电复印纸，是一种快速、简便的区分方法。

就色谱法和光谱法这两类仪器分析方法而言，光谱法因为具有基本不需要前处理、操作简单、分析速度快、灵敏度高、重复性好、适应范围广、无损或者损坏检材少的优点而在纸张物证检验中具有较大优势。

三、纸张物证检验技术展望

鉴于化学分析仪器比较昂贵且要求的技术水平比较高，很多法庭科学实验室目前只对纸张进行物理检验，无法精确区分，更无法做到认定。化学仪器从纸张物证的内部结构入手，可以精确检验出不同厂家牌号纸张的细微差别，是我们纸张物证鉴定技术发展的方向。但是，目前很多仪器分析方法还只是停留在实验室研究阶段，并没有真正用到办案当中。当前，新的犯罪方式层出不穷，这对我们的鉴定工作也提出了新的要求。就纸张物证检验而言，不只需要做到精确区分，有些情况下还要认定。因此今后要做的是尽快将研究成熟的仪器分析方法形成操作规程，推广到各法庭科学实验室，用于一线办案;对初步试验证明行之有效的仪器分析方法加大研究力度，使其尽快发挥作用;选择造纸工业部门中用到的更多其他检验方法应用到纸张物证检验中，拓宽检验范围，提高检验精确度。如此，可真正让我们的鉴定起到抑制犯罪，打击犯罪，澄清事实的作用。

［1］姜红．刑事案件现场中纸张的检验及应用［J］．上海造纸2005，(3)．

［2］［4］［5］梁鲁宁．当代法庭物证鉴定技术 －经典与前沿［M］．北京:中央编译出版社，2004．498 ～502．

［3］张业路，王都义．纸张中填料的检测［J］．纸和造纸，2004，(2)．

［6］李党国，牛晓雯．纸张的分析检验［J］．黑龙江造纸，2007，(2)．

［7］［8］［14］姜红．纸张微量检材的仪器分析方法［J］．中华纸业，2004，(11)．

［9］谢书勋，黄洛京．物证纸张的分析鉴定［M］．北京:群众出版社，1984．121 ～123．

［10］陈林丽，张素新，雷新荣等．用SEM和XRD研究纸张表面涂料中的矿物成份［J］．非金属矿，2002，(1)．

［11］张俊婧，郭洪玲等．波长色散X射线荧光光谱法检验纸张中的常量和微量元素［J］．刑事技术，2006，(3)．

［12］郭洪玲，权养科等．X射线荧光光谱法检验打印纸张的结果分析［J］．2008，(5)．

［13］胡孙林，沈辉等．微束X射线荧光光谱分析技术在一种黑色纸张物证检验中的应用研究［J］．分析测试学报，2009，(7)．

［15］刘志广．仪器分析［M］．北京:高等教育出版社，2007．169～172．

［16］赵亮．利用FT－IR检验纸张初探［J］．刑事技术，2006，(6)．

［17］吕建中．静电复印纸的PT－Raman光谱检验［J］．西南造纸，2002，(2)．

DF794

A

1008－2433(2011)05－0124－03

2011－08－18

尹宝华(1977—)，女，山东莒县人，中国人民公安大学2009级物证技术专业博士研究生。