PDT显色反应影响因素的优化

PDT和二价铁反应不但迅速、灵敏，而且反应的pH范围较宽，在pH为4～10的范围内都能反应。当PDT配成溶液进行检测时，出现肉眼可见的紫色时，铁的最低检测量即检测临界值可达4～8g。如果放在紫外灯下观察，检测灵敏度更高。

利用PDT显色的方法在很多案件的调查中都发挥了重要作用［8］，为了使其能够作为证据在法庭上出示，并且在办案实际中可以提供线索，有学者对此方法展开了深入的研究。下面介绍PDT显色反应中各影响因素包括枪支新旧、握枪时间长短、握枪人的性别、手掌湿度、汗液成分、还原剂等的研究概况。

1.2.4.1　枪支的影响

枪支的新旧对显色反应有一定的影响，Joseph Almog［9］的研究表明：枪支在大气中的氧化会因为表面涂上一层油膜而减弱，如果枪支较新，使用次数少，那么铁质的握把处被氧化也就少，使得从铁质握把处转移到手掌面上的铁组分也较少，这时显色反应不容易发生。此外，如果枪支的铁质部分较少的话，显色也微弱，不易观察。

1.2.4.2　握枪时间长短的影响

Joseph Almog等人利用PDT试剂显现握枪后的手掌印迹，研究了手握枪把的时间以及从接触到喷洒的间隔时间对显现效果的影响，研究表明，握枪时间的长短和印迹的强度有关：握枪的时间越长，印迹越清晰。一般握枪时间需要达到3 min，少于3 min，显色效果不佳。实验中对握枪3 min的手掌面，分别间隔1 h、2 h、4 h、7 h后进行PDT试剂和抗坏血酸的喷洒，结果表明，从握枪到显现的时间间隔在前2 h内效果差异不大，显现效果好，当间隔时间达到7 h，仍然有显色反应，但效果不理想。因此，实践中对于手掌上的印迹应尽快显现，最好不要超过2 h。

1.2.4.3　性别的影响

Leifer A等人［8］报道了PDT试剂作为8-羟基喹啉的替代试剂，可成功检测出枪支持有者，但是此反应不能100%成功显现。有时颜色本身太弱，看不清；有时颜色和皮肤的反差太小看不清；有时显色印迹的斑点形态不清晰，不足以确定一种特殊武器。他们对147位志愿者进行握枪后的显色实验，以颜色的强度和颜色的分辨率（清晰度）作为评价指标，发现103位（占70%）有强或中等强度的印迹，可辨认出结果，而且女性高于男性。其中54%的女性有强印迹，45%的男性有强印迹。但就分辨率来说，只有37%的人有高分辨率。但是此种差异在统计上并不显著，需要进一步研究。

1.2.4.4　手掌湿度的影响

在一些人（“好受体”）的手掌上使用PDT显色，和枪支接触非常短的时间，就能显出强印迹，而在另一些人（“弱受体”）的手掌上显色时，需要更长的握枪时间才能达到相同的显现效果。有研究表明［10-12］，手掌湿度是PDT显色反应中的一个至关重要的因素。对于手上汗液量较足，手掌湿度较大的人，手握枪几秒钟显现效果就很好；但对汗液量较少、手掌干燥的人，握枪的时间就要长一些。研究［13］表明：如果只有几秒钟的握枪时间，那么需要手掌面的湿度高，印迹才能显现。

1.2.4.5　汗液成分的影响

我国江西省冶金研究所、赣南医学院、赣州地区人民医院，江苏省苏州市公安局与江苏省第四地质队、苏州医学院、江苏师范学校，分别组成人体汗液研究小组，对该地区人体汗液进行初步分析研究，测出人体汗液成分及其含量，为进一步研究汗液手印的显现技术打下基础。经过原子吸收光谱、火焰光度、层析、比色、滴定等方法分析，已测出人体汗液成分达78种，分析精度为10-6～10-7 g·L-1。正常人体汗液是无色透明液体，由有机物和无机物两大部分组成。比重为1.001～1.01，略大于水的比重。pH为6.5～8.1，基本上接近7，呈中性或者弱碱性、弱酸性。各种汗液的含量不均衡，总的分布情况是：汗液中水的含量最大，占汗液总量的99%～99.46%。研究机构对105例和103例汗样进行收集、测定，发现：无机成分分布范围在477.65～15551.30 mg·L-1，中位数为4945.21 mg·L-1；氨基酸分布在122.07～1787.5 mg·L-1，中位数为486.66 mg·L-1，其他有机成分范围在263.05～1159.2 mg·L-1，中位数为565 mg·L-1。有机物和无机成分分布的总量，按中位数统计为5996.87 mg·L-1。分别将有机物、无机物总量相比，无机成分占82.46%；有机成分占17.54%，其中氨基酸分布较多，占8.12%，其他有机成分占9.42 %［14］。表1.1为人体汗液氨基酸含量统计表。

氨基酸是汗液中很重要的成分。资料研究表明，手掌皮肤中的氨基酸成分主要有：丝氨酸、甘氨酸、鸟氨酸、L-赖氨酸、L-丙氨酸、天门冬氨酸［15］。平均每升汗液中可溶解486.66 mg氨基酸。氨基酸最低量为122.07 mg·L-1，最高量为1787.5 mg·L-1。构成人体蛋白质的氨基酸有20种，用层析法测出汗液中有19种氨基酸：谷氨酰胺、天门冬氨酸、L-赖氨酸、L-色氨酸、甲硫氨酸、L-丙氨酸、精氨酸、谷氨酸、丝氨酸、苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯并氨酸、酪氨酸、缬氨酸、组氨酸、胱氨酸等。(www.xing528.com)

表1.1　人体汗液氨基酸含量表［14］（g·mL-1）

汗水是一种成分复杂的混合物，其中包含很多有机物质和无机物质。Yaniv Y A［13］研究了汗液中的氯化钠、氨基酸和尿素三个成分对PDT显色反应的影响［16-18］。Yaniv Y A的具体做法是：配置5 g·L-1 NaCl和0.1 g·L-1 L-丝氨酸的混合溶液，以及5 g·L-1的NaCl 和2.5 g·L-1尿素的混合溶液，分别取上述溶液80 mL放入200 mL塑料杯中，插入擦亮的铁片，间隔时间为0～130 min，取800L上述溶液到小试管中，加入100L 1 g·L-1的抗坏血酸水溶液，摇匀后在室温下放置5 min，加入100L 1g·L-1 的PDT液，显色1 min，在555 nm处测A，根据A=bc，计算铁的量。结果如图1.5、图1.6所示。

图1.5　在5 g·L-1 NaCl （■）溶液中以及5 g·L-1NaCl 和0.1 g·L-1 L-丝氨酸（▲）混合溶液中铁量的测定

图1.6　在5 g·L-1 NaCl（■）溶液中以及5 g·L-1NaCl 和2.5 g·L-1 尿素（▲）的混合溶液中铁量的测定

通过研究汗液成分中氯化钠、氨基酸和尿素对铁离子溶解转移的影响发现：5 g·L-1氯化钠溶液中添加L-丝氨酸后，转移的铁量下降，但是添加尿素后对转移的铁量变化不大，因此，L-丝氨酸抑制了铁的溶解转移，而汗液中的另一成分尿素对反应影响不大。

1.2.4.6　还原剂的选择

Chau-wing Lee［19］研究了还原剂对反应的影响，实验中即便在紫外线照射或者加热的情况下，Fe（III）和Ferrozine也不会发生反应形成有色化合物，它必须经过还原剂的还原后降为Fe（II）才能和Ferrozine反应。

对于抗坏血酸的影响，Joseph Almog［9］研究后发现，握过枪支的手掌面立即用PDT溶液喷洒，在有、无抗坏血酸的情况下，都会显出紫色，但是接触过枪支的手掌面经过1 h后再用PDT溶液喷洒，无抗坏血酸，则反应不发生，不能出现紫色。

图1.7　PDT、PPDT、IDT的结构图