犯罪现场四种常见人体体液固有荧光光谱响应

柳 超 龚桂雄（中国人民公安大学 研究生院，北京100038）

犯罪现场四种常见人体体液固有荧光光谱响应

柳 超 龚桂雄（中国人民公安大学 研究生院，北京100038）

在犯罪现场靠肉眼发现潜在生物物证比较困难，特别是那些现场清洗过的血迹、精斑、唾液、汗液肉眼更是难以发现，而现有的刑侦光源在便携性、准确性上存在不足。而使用荧光分光光度计200nm—850nm激发光，以上4种体液能够发生固有荧光光谱响应，将其应用于现场勘查可有助于发现潜在物证。

现场勘查；体液；固有荧光

引言

生物发光法目前广泛应用于医学中的抗癌、疾病诊断等，其原理是生物分子吸收了激发光的辐射能，从基态跃迁到某一激发态，发射一定波长的辐射，产生生物荧光。[1]在犯罪现场靠肉眼发现潜在生物物证比较困难，稍有疏漏就易导致犯罪嫌疑人DNA证据的丢失；特别是现场清洗过后，血迹、精斑、唾液、汗液通过肉眼几乎看不见，而国内对此类物证的勘查方法却又远远不足。因此，将生物荧光与犯罪现场勘查结合，可使潜在生物物证的可视化成为可能。

犯罪现场勘查的基本要求是迅速、准确和细致。目前国内用于刑侦的光源主要有激光器多波段和氙灯多波段光源两种。激光器因为体积大不便于携带，所以无法广泛应用于犯罪现场勘查；而氙灯则由于光强不足难以激发生物物证荧光，致实用性较小。因而研发体积小、光强高、单色性强的便携、高效特性的LED光源具有深远的意义[2]，并结合荧光分光光度计测出的人体体液荧光谱，对光致发光的激发与发射光谱数据进行分析，可以有助于更快速、准确地勘查现场物证。

一、人体体液固有荧光原理

目前犯罪现场血痕勘查的主要方法是氙灯多波段光源观察法、四甲基联苯胺显现法和鲁米诺显现法等[3]；汗潜手印勘查以茚二酮显现法、DFO显现法等为主；精斑、唾液斑则仍然依靠肉眼观察。观察法与显现法最大的区别在于是否使用化学试剂对物证进行处理。而勘查物证的顺序是发现——显现——提取——鉴定，因此，发现是显现的前提，也是无损检验的关键。通过体液的固有荧光发现人体体液等生物物证，勘查人员可以提取到准确率高达99%的DNA物证，从而提高现场物证勘查的准确性、完整性。

人体体液的成分复杂，其中存在大量能够发出荧光的因子，具有共轭双键结构，如内源性蛋白、芳香氨基酸等[4]，还有血液中的核黄素，汗液中的色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸，唾液中的儿茶酚胺，精液中的黄素腺嘌呤二核苷酸等，其共轭度越大，发光强度越强，一般具有高度共轭稳定性的芳香族化合物发光强。人体体液固有荧光遵循光致发光的斯托克斯定律[5]：“物质发光辐射的光量子能量小于或等于激发光辐射的光量子能量。”因而荧光分光光度计的激发光照射石英荧光池里带的体液产生波长比激发光更长的发射光，经过接收器得到发射光谱。

激发光是照射样本的光源，发射光是在激发光作用下样本中所新产生波长的光。由于犯罪现场的体液常常被清洗掉，浓度往往发生变化，本研究利用荧光分光光度计分别测试的不同浓度的4种体液激发光谱和发射光谱，分析其光谱特征，可以为发现物证提供依据。

二、荧光光谱测试实验材料与方法

（一）实验样品：正常人精液、血液、唾液、汗液各5份，生理盐水若干。

（二）实验仪器：石英荧光池、最小刻度为1ul的微量移液枪、日立Hitachi、F-7000型荧光分光光度计（扫描速度60000nm/min，标准波长范围200-850nm）。

（三）实验方法：

样本编号：用生理盐水分别稀释100%、10%、4%、1%、0.3%的 精 液 为 1-5号，100%、10%、4%、1%、0.3%的血液为6-10号，100%、10%、4%、1%、0.3%的唾液为11-15号和100%、10%、4%、1%、0.3%的汗液为16-20号，空白对照的生理盐水为21号。

温度24℃，湿度55%。取0.6ml配置好的样品放入石英荧光池，按编号逐个光谱扫描。首先，200nm-850nm激发光下进行三维扫描（3-Dscan），根据三维扫描结果，大致地确定激发或者发射波长，再用WavelengthScan（光谱扫描）功能进行激发和发射光谱扫描，从而确定最佳激发和发射波长，最后通过OriginLab制图分析。

三、固有荧光光谱分析

（一）不同浓度的荧光光谱图

经过200nm—850nm的三维扫描结果，100%纯样品中血样并无发射光谱响应，100%精液、唾液、汗液均具有较强发射光谱响应。

经过生理盐水稀释：1号-5号不同浓度的精液均具有较强的荧光效果，其中100%精液荧光效果最强，随着浓度降低，其固有荧光效果减弱（如图1），图中横坐标代表光波长，纵坐标代表光强度，峰值越高，荧光效果越强。

图1 不同浓度的精液

实验中6号样本（100%血液）在220-850nm的3-DScan图未发现明显的发射光谱，7号、8号样本结果一样，但9号（1%血液）和10号（0.3%血液）呈现较好的结果，其中0.3%血样荧光效果明显优于1%血样（如图2）。

图2 不同浓度的血液

与1—5号精液光谱结果相类似的还有11—15号的唾液与16—20号的汗液，后两种物质均在100%呈现出发射光谱响应最强，与浓度呈正比关系。将4种人体体液按浓度梯度进行荧光效果对比分析得出表1。

表1 不同浓度的4种人体体液荧光效果对比表

（二）激发与发射光谱图

根据上述不同浓度下的4种人体体液的荧光效果对比表，选择100%精液、0.3%血液、100%唾液、100%汗液荧光光谱响应最佳的3-Dscan图，得出最佳激发光波段均在290nm。相应地从4种人体体液的最佳发射光谱图可看出均具有两个峰值，最大峰值均在300nm—400nm之间和第二个峰值均在600nm—700nm之间（如图3）。

图3 290nm激发光的4种人体体液发射光谱图

对不同浓度的四种体液进行OriginLab的归一化处理，在不考虑浓度的情况下，将纵坐标归一到0-1，得出四者的荧光效果对比图（如图4）。由图可知，不考虑浓度的这一影响因子，四种体液的最大峰值较为接近，均在300nm-400nm之间，其中血液固有荧光峰值靠前，依次增大的是唾液、精液、汗液。除了最大峰值之外，均具有第二个峰值，精液在390nm左右，血液、唾液、汗液则为550nm、580nm、610nm。

图4 归一化后发射光谱对比图

（三）讨论

在医学上，可以利用4种人体体液荧光光谱进行疾病诊断和治疗。在刑事科学技术领域里，检材送至理化实验室根据荧光光谱定性、定量分析的亦有不少，如毒品种类的确定、现场体液的定性分析等，但关于犯罪现场物证发现的应用则比较少见。本实验以犯罪现场常见4种人体体液为研究对象，通过研究其固有荧光光谱响应实现迅速、准确地寻找到利于破案的生物检材，提取DNA物证。通过荧光分光光度计测试不同浓度的血液、精液、唾液、汗液的荧光光谱响应和最佳激发、发射光谱，为多波段光源的改进提供技术支撑。

本实验在保证温度与湿度最佳的情况下，空白对照的生理盐水并无荧光光谱响应，保证后续的实验过程中发射光谱确实由4种常见的人体体液所产生。结合犯罪现场纯体液出现概率高、现场血痕可能被清洗的特点，将浓度梯度设计为100%、10%、4%、1%、0.3%。

精斑、唾液斑、汗液斑物证为无色透明的斑迹，肉眼难以观察，特别是在深色客体上易被忽视，在290nm激发光下，其100%纯样品荧光效果最佳，为犯罪现场此类物证的发现提供了条件。血痕相对于精斑、唾液斑、汗液斑而言，颜色多为红色或暗红色，浓度较高的血痕通过肉眼便可以发现，故被清洗的犯罪现场的血痕才是现场勘查的难题。但从荧光光谱图可得出血迹稀释到1%时，在290nm激发光下，便可以发射出肉眼可见的固有荧光。根据光致发光的斯托克斯定律，激发光的波长短于发射波长，背景是否具有荧光，可能影响人体体液的观察结果，故犯罪现场人体体液与背景荧光差决定能否发现物证。

290nm激发光下，0.3%血液与100%精液、唾液、汗液的发射光谱图中可以明显看出其具有两个明显峰值，最大峰值在300nm-400nm之间；紫外区间，肉眼不可见，这对于犯罪现场勘查物证来说意义不大，但其第二个峰值，精液的400nm、血液的550nm、唾液的580nm和汗液610nm，通过蓝光、黄光和红光滤光镜便可实现4种人体体液物证的无损检验。

四、结论

第一，犯罪现场常见的4种人体体液，在紫外光激发下，除了100%血液，100%精液、唾液、汗液均产生较明显荧光光谱响应；第二，人体体液的固有荧光与浓度有关，血液稀释至1%可发光，精液、唾液、汗液的发射光谱与浓度成正比，浓度越低，荧光效果越弱；第三，290nm激发光下，样本中的4种体液的发射光谱均具有两个明显峰值，最大峰值集中在300nm-400nm之间，一般肉眼不可见，第二个峰值在500nm-600nm之间，肉眼可见；第四，空白对照的生理盐水并无荧光光谱响应，所以此次实验中的发射光谱均为4种人体体液所产生；第五，利用紫外激发光，发现4种生物检材，对于快速、准确地提取到可信度高的DNA物证对于犯罪现场勘查具有重大的意义。

[1]D.M.Amundson,M.Zhou.Fluorometricmethodforthee nzymaticdeterminationofcholesterol[J]J.Biochem.Biophys. Methods,1999.

[2]赵雅彬，郭威，罗亚平.新型LED光源在刑事科学技术领域中的应用与研究展望[J].中国人民公安大学学报.No.32015.

[3]刘耀.物证鉴定科学[M].北京：群众出版社，1998.

[4]ZHAOZhimin,CHENYuming,YUXiaolei.Characteristic AnalysisandApplicationofBloodFluorescenceSpectra.Spectrosc opyandSpectralAnalysis,2003.

[5]骆晓森,倪晓武,陆建,等.不同波长光照射血液诱发的荧光光谱研究[J].中国激光,2003,30(1).

责任编辑：杨 蔚

Intrinsic Fluorescence Spectral Response on Four Types of Common Human Body Fluids at Crime Scene

LIU Chao, GONG Gui-xiong
（People’s Public Security Unviersity of China ,Beijing 100038,China）

It is difficult to identify potential biological material evidence by the naked eyes at crime scene, especially those cleaned blood or semen stains, saliva, sweat. There are some shortcomings, however, in the existing forensic light on portability and accuracy.Using fluorescence spectrophotometer by 200 nm - 850 nm excitation light, the above four types of body fluids can occur intrinsic fluorescence spectral response, with application to site investigation to contribute to find potential material evidence.

site investigation; body fluids; intrinsic fluorescence

D918.93

A

1671-5195（2016）06-0084-04]

10.13310/j.cnki.gzjy.2016.06.012

2016-04-01

北京市科技计划项目；中国人民公安大学基本科研项目（2014JKF01102）。

柳 超（1992-），女，湖南长沙人，中国人民公安大学硕士研究生，研究方向为刑事科学技术；

龚桂雄（1987-），男，福建福州人，中国人民公安大学硕士研究生，研究方向为交通安全执法技术。