How do isotope fingerprints support forensic investigations?

Význam tématu

Isotope Ratio Mass Spectrometry (IRMS) je zásadní analytická technika pro forenzní i jiné aplikace díky schopnosti kvantitativně měřit stabilní izotopy ve vzorcích. Poskytuje reprodukovatelná a snadno validovatelná data, která odhalují jedinečný chemický otisk materiálu. Tato informace umožňuje trasování původu látek, sledování výrobních procesů, detekci falšování potravin a doplňuje empirické důkazy ve forenzních vyšetřováních.

Cíle a přehled studie / článku

Článek shrnuje principy a možnosti využití izotopových otisků při forenzní analýze a příbuzných oborech. Hlavním cílem je ukázat, jak IRMS podporuje identifikaci geografického a biogeochemického původu vzorků, potvrzení autenticity materiálů a odhalování výrobních stop v řadě forenzních situací.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky se převádějí na plyn spalováním (cca 1000 °C s O2) pro uhlík, dusík a síru a pyrolýzou (cca 1400 °C v redukčním prostředí) pro vodík a kyslík. Produkty (CO2, N2, SO2, H2, CO) se separují plynovou chromatografií a kontinuálně přivádějí do detektoru IRMS, kde se měří jejich izotopové poměry.

Použitá instrumentace

• EA IsoLink IRMS System – analýza hmotnostně čistých vzorků.
• GC IsoLink II IRMS System – analýza specifických sloučenin z plynné chromatografie.
• LC IsoLink IRMS System – analýza sloučenin z kapalné chromatografie.
• GasBench II System – přímá analýza plynných vzorků.

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza izotopových otisků C, N, S, H a O odhaluje geochemické a environmentální charakteristiky vzorků:

• Uhlík: fotosyntetické cesty (C3, C4, CAM), geologický původ a výrobní procesy.
• Dusík: trofické úrovně (herbivorové, dravci), výrobní linie.
• Síra: vliv matečné horniny, atmosférické depozice (mořský aerosol, znečištění), mikrobiální procesy.
• Vodík a kyslík: regionální vodní cyklus, klimatické podmínky, průmyslové procesy.

Vzorky kostí, zubů, vlasů, nehtů, potravin, látek (drogy, výbušniny, oleje) a dřeva umožnily:

1. Určení dietních zvyklostí a cestovní historie jedinců.
2. Sledování původu syntetických i přírodních materiálů.
3. Potvrzení autenticity potravin a nápojů a odhalení falšování.

Přínosy a praktické využití metody

IRMS přináší unikátní molekulární charakterizaci a podporuje forenzní vyšetřování tím, že propojuje různé typy vzorků a poskytuje podklady pro QA/QC, environmentální i archeologické studie.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření databází izotopových fingerprintů a integrace prediktivních modelů (klimatické, geologické)
• Zvyšování citlivosti, rychlosti analýz a automatizace procesů
• Kombinace s dalšími technikami (LC-MS, GC-MS) pro širší charakterizaci
• Vývoj přenosných IRMS systémů pro terénní analýzy

Závěr

IRMS se ukazuje jako robustní a univerzální nástroj ve forenzní chemii i v přidružených oborech. Díky vysoké přesnosti a spolehlivosti umožňuje přesné trasování původu materiálů, detekci podvodů a monitorování environmentálních a archeologických procesů. Očekává se další rozvoj v oblasti cílených aplikací, miniaturizace a automatizace.

Reference

• Chesson L.A., Tipple B.J., Howa J.D., Bowen G.J., Barnette J.E., Cerling T.E., Ehleringer J.R., Treatise on Geochemistry (2nd Ed.), Vol. 14, 285-317.
• Mallette J.R., Casale J.F., Jordan J., Morello D.R., Beyer P.M., Nature Scientific Reports 23520-23530.