誰揭露真相?從法證到科學現場|星島教室
發佈時間:11:39 2024-09-12
不少同學都喜愛觀賞懸疑推理電影或劇集,福爾摩斯、神探伽利略和柯南等主角大家都耳熟能詳,筆者也是當中的忠實戲迷。懸疑推理片中不乏鑑證場面,描述主角如何利用極微細的線索,作科學與邏輯判斷,過程充滿刺激緊張,高潮迭起,往往最後才能找出真相,為受害人伸張正義。每年筆者在教授高中化學最後一課時,會涉及法證科學這課題,同學們往往都很有興趣和雀躍,七嘴八舌地討論如何利用科學來破案。本文將探索何謂「法證科學」,並舉例說明如何利用化學儀器偵查破案。
何謂「法證科學」?
「法證科學」可以拆解為「法」、「證」、「科學」。「法」,是指司法體制;「證」,則指證據證明;而「科學」是上至天文,下至地理,包括自然科學、社會科學等。因此,法證科學就是一門用科學途徑來辨認、採集、分析、詮釋證物證據,將科學應用在司法體制的學問。
法證科學主要分為3大範圍:犯罪現場調查、化驗與分析,以及病理學與組織學。簡而言之,法證人員主要透過各種科技,如DNA檢驗、血濺分析、文件鑑定、毒理分析、人體體液或組織分析、電腦鑑證等技術,並就化驗結果提供專業意見,支援執法部門調查犯罪現場及後期的刑事檢控工作。
羅卡定律:有接觸就必留痕跡
在絕大多數跟法證相關的書籍和影視作品里,都會提到「羅卡定律」,作為法證學的「公理」,「羅卡定律」在許多案件中都起到了決定性的作用。「羅卡定律」(Locard exchange principle, Locard's theory)是法國法醫學家、犯罪學家埃德蒙.羅卡(Edmond Locard)創建的,其理論在於「凡兩個物體接觸,必會產生轉移現象」。
在犯罪現場調查中,犯罪嫌疑者必然會帶走一些東西,亦會留下一些東西,即現場必會留下微量跡證。因此,在法證過程中,會在犯罪現場提取微量跡證,用來指證罪行,通常由法醫或警察進行現場提取,有時需要對現場、被害人或其他證據進行攝像記錄或照片拍攝。
破案關鍵化學知識
案件1
警方在截查汽車的行動中,發現某司機的外套藏有一包白色粉末,並懷疑該包白色粉末是毒品可卡因,該司機涉嫌毒駕,但司機聲稱那只是澱粉。警方便利用化學試驗和先進化學儀器來分析該樣本,結果顯示該白色粉末並不是澱粉。
警方到底如何判斷白色粉末是可卡因?
氣相色譜法—質譜法
以上案件可採用「氣相色譜法—質譜法」(Gas Chromatography-Mass Spectrometry, GC-MS)來分析白色粉末成分。GC-MS能準確檢測樣本的特定物質,這使得該技術在藥物檢測、火災調查、環境分析、爆炸調查,以及未知物質鑑定等領域都發揮了重要作用。
GC-MS結合了「氣相層析」(GC)和「質譜分析」(MS)兩種技術。在GC階段,樣本首先被轉化為氣態,然後通過層析柱進行分離。不同的化合物會因為它們獨特的揮發性和極性,在柱中移動的速度不同,從而被分離開來。在MS階段,分離後的化合物進入質譜儀,這里它們會被電離並分解成離子。這些離子的「質量和荷質比」(m/z)會被記錄下來,形成一個質譜圖。
每種化合物都有獨特的質譜圖,就像是它們的指紋,換句話說,憑藉GC-MS技術,法證人員便可深入了解澱粉及可卡因的每一種化合物,使真相無所遁形。
澱粉和可卡因的結構如下所示:
案件2
某富翁於國外購入一幅於1849年繪畫並且價值不菲的油畫,但警方卻收到該富翁報案,懷疑該油畫被人偷龍轉鳳。警方隨後把油畫送到實驗室進行顏料分析,利用先進化學儀器,把來自這油畫的顏料樣本與1849年和近代使用的顏料進行比較。
警方到底如何分析該油畫是否在1849年完成?
紅外光譜法
警方可用「紅外光譜法」(Infrared Spectroscopy)來鑑定樣本中的顏料成分,從而判斷油畫的繪畫年代。紅外光譜法是利用樣本的共價鍵對近紅外線有特徵吸收的原理,並結合不同數據建立分析模型,從而間接測量其組成或性質的一種分析方法,其應用範圍已涉及農產品、食品、醫藥醫學、石油化工、紡織印染等領域。
這種分析方法的優勢是它並非侵入性技術,不會對藝術品造成任何損害。法證人員將油畫的顏料樣本照射到某個頻率範圍的紅外輻射中。不同的顏料分子會吸收特定頻率的紅外輻射,使對應的輻射強度降低。紅外光譜儀器會測量樣本對不同頻率紅外輻射的吸收情況,並繪製出紅外光譜圖。每種化合物在這個頻率範圍內都有獨特的吸收圖譜,被稱為「指紋區」。警方可將油畫樣本的指紋區,與1849年和現代顏料的指紋區進行比較,從而判斷油畫是否為原作,有否被偷龍轉鳳。
化學世界與生活息息相關,並不是我們想像的遙不可及和難以駕馭,同學們只要多觀察、多理解、多思考和多探究,筆者相信每一位都能夠成為「港產福爾摩斯」。
小思考,大智慧
- 除了筆者介紹的兩種化學分析儀器外,還有哪些化學分析儀器運用於法證科學的範疇上?
- 要成為一名出色的法證人員,你認為需要哪些素質?
參考答案
- 原子吸收/發射光譜儀、紫外光/可見光吸收光譜儀、高倍掃描電子顯微鏡、玻璃折射率分析儀、高效能薄層分析儀和二氮化二硫煙燻機等。
- 良好的科學知識、分析能力、探究能力和批判思維能力等。
本欄逢周四刊登,由教育評議會邀請資深中小學老師、校長及大學講師撰稿,旨在為學生提供多元化的STEAM學習材料,引發學生探求知識的興趣,將學習融入生活,培養學生的世界觀、敏銳的觸覺、積極學習的態度。
文:九龍真光中學化學科科主任周佩芳
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