Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Кубанский государственный университет»

На правах рукописи

ШЕВЧЕНКО ТАРАС НИКОЛАЕВИЧ

ХРОМАТОГРФИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ

КОМПОНЕНТНОГО СОСТАВА ЧЕРНИЛ ПАСТ ШАРИКОВЫХ РУЧЕК

02.00.02 – Аналитическая химия

Диссертация на соискание ученой степени

кандидата химических наук

Научный руководитель:

д-р хим. наук, профессор

З.А. Темердашев

Краснодар – 2012

2

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ...................................................................................................................... 6

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ................................................................................... 8

1.1 Основные компоненты чернил и их классификация ............................................. 8

1.2 Методы определения компонентного состава чернил........................................... 9

1.2.1 Методы определения красителей. Химические тесты ........................................ 9

1.2.2 Спектральные методы ........................................................................................... 10

1.2.3 Масс-спектрометрические методы анализа ........................................................ 20

1.2.4 Хроматографические методы анализа .................................................................. 34

1.2.4.1 Тонкослойная хроматография ............................................................................ 34

1.2.4.2 Электрофоретические методы ........................................................................... 42

1.2.4.3 Жидкостная хроматография ............................................................................... 49

1.2.5 Роль изучения компонентного состава чернил в практике

судебно-технической экспертизы документов ............................................................. 56

1.3 Методы определения растворителей в составе чернил ......................................... 56

1.3.1 Газовая хроматография .......................................................................................... 57

1.3.1.1 Газовая хроматография с пламенно-ионизационным

детектированием .............................................................................................................. 57

1.3.1.2 Газовая хромато-масс-спектрометрия ............................................................... 59

1.3.1.2 Газовая хроматография с другими типами детекторов ................................... 64

1.3.2 Определение давности выполнения реквизитов документов по

динамике испарения растворителей .............................................................................. 65

1.4 Выводы к аналитическому обзору и постановка задачи исследования ............... 68

3

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ И ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ .............. 72

2.1 Материалы и методы исследования ........................................................................ 72

2.1.1 Исходные реактивы, материалы и используемая аппаратура ............................ 72

2.1.2 Приготовление рабочих растворов ....................................................................... 74

2.1.2.1 Приготовление элюента ...................................................................................... 74

2.1.2.2 Приготовление стандартных растворов красителей ........................................ 74

2.1.3 Образцы чернил и модельная коллекция штрихов ............................................. 74

2.1.4 Приготовление экстрактов чернил из штриха ..................................................... 76

2.2 Предварительный скрининг чернил методом ТСХ ................................................ 77

2.3 Оптимизация условий пробоподготовки для хроматографического

определения компонентов чернил ................................................................................. 79

2.3.1 Подбор экстрагента и оптимизация продолжительности экстракции .............. 79

2.3.2 Влияние температуры и ультразвукового поля на эффективность

извлечения компонентов................................................................................................. 82

2.3.3 Требования при выборе и подготовке образца .................................................... 84

2.4 Разделение ароматических красителей и растворителей методом

высокоэффективной жидкостной хроматографии

со спектрофотометрическим детектированием ............................................................ 87

2.4.1 Выбор оптимального сорбента для разделения компонентов чернил .............. 87

2.4.2 Выбор состава подвижной фазы для разделения компонентов чернил. ........... 88

2.4.2.1 Выбор режима элюирования .............................................................................. 88

2.4.2.2 Влияние органических добавок на разделение компонентов чернил ............ 94

2.4.3 Оптимизация спектрофотометрического детектирования компонентов ......... 96

2.4.4 Определение компонентного состава и дифференциация чернил .................... 99

4

2.5 Определений окрашенных компонентов методом

жидкостной хромато-масс-спектрометрии ................................................................... 107

2.5.1 Оптимизация состава элюента для электрораспылительной ионизации ......... 107

2.5.2 Идентификации ароматических красителей методами ВЭЖХ-МС .................. 108

2.5.3 Изучение изменений в композиции чернил в зависимости

от условий хранения методом ВЭЖХ-МС .................................................................... 116

2.6 Определение растворителей в экстрактах чернил методом ОФ-ВЭЖХ

со спектрофлуориметрическим детектированием ....................................................... 121

2.6.1 Оптимизация параметров определения растворителей ...................................... 122

2.6.2 Идентификация растворителей в составах чернил методом ГХ-МС ................ 124

2.6.3 Идентификация ароматических растворителей в экстрактах чернил

методом ОФ-ВЭЖХ ........................................................................................................ 129

2.7 Динамика изменения содержания растворителей в составах чернил

во времени ........................................................................................................................ 131

2.8 Комплексный подход для анализа компонентного состава .................................. 133

ВЫВОДЫ ......................................................................................................................... 134

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ....................................................... 136

ПРИЛОЖЕНИЕ ............................................................................................................... 158

5

Условные обозначения и сокращения

(ВЭ)ТСХ – (высокоэффективная) тонкослойная хроматография (HPTLC)

ВЭЖХ – высокоэффективная жидкостная хроматография (HPLC)

ГЖХ – газожидкостная хроматография

ГХ-МС – газовая хромато-масс-спектрометрия (GC-MS)

ДМД – диодно-матричный детектор (DAD)

ЖХ-МС – жидкостная хромато-масс-спектрометрия (LC-MS)

ИСП-АЭС – атомно-эмиссионная спектроскопия c индуктивно-связанной плазмой (ICP-

AES)

ИСП-МС – масс-спектрометрия c индуктивно-связанной плазмой (ICP-MS)

КЗЭ – капиллярный зонный электрофорез (CZE)

ЛА – лазерная абляция (LA)

ЛДИ –лазерная десорбция/ионизация (LDI)

ЛИЭС – лазерно-искровая эмиссионная спектроскопия (LIBS)

МАЛДИ – матрично-активированная лазерная десорбция/ионизация (MALDI)

МСВИ – масс-спектрометрия вторичных ионов (SIMS)

МЭКХ – мицеллярная электрокинетическая капиллярная хроматография (MEKC)

МЭКЭ – мицеллярный электрокинетический капиллярный электрофорез (MEKE)

ПАВ – поверхностно-активный вещества

ПИД –пламенно-ионизационный детектор (FID)

РФА – рентгенофлуоресцентный анализ (XRF)

ФЛД – флуориметрический детектор (FLD)

ЭУ – электронный удар (EI)

ЯМР – ядерный магнитный резонанс (NMR)

6

ВВЕДЕНИЕ

Основным подходом при установлении различий в компонентном составе

чернил шариковых паст является определение красителей, входящих в их состав.

Наиболее распространѐнным методом для этих целей является тонкослойная

хроматография (ТСХ) или ее комбинации с другими методами, которые

используются для установления идентичности состава образцов чернил, но он

имеет некоторые ограничения при идентификации и оценке содержания

красителей. В последние годы, наряду с методом ТСХ, все большее

распространение получают методы масс-спектрометрического анализа, которые

применяются для определения окрашенных соединений в составе чернил и, с

учетом большого разнообразия применяемых компонентов, позволяют проводить

их дифференциацию.

Для идентификации компонентов чернил на различных основах и цветов

также используются электрофоретические методы анализа. Несомненным

преимуществом этих методов является возможность эффективного разделения

катионных, анионных и нейтральных, водо- и спирторастворимых красителей, а к

недостаткам можно отнести трудоемкость пробоподготовки, невысокую

чувствительность и сложность идентификации компонентов.

Жидкостная хроматография является наиболее доступным и эффективным

методом разделения окрашенных соединений во многих объектах благодаря

широким возможностям в выборе условий анализа и большому числу способов

детектирования, а также сопоставимой с методами капиллярного электрофореза

эффективности разделения. Анализ литературных и полученных нами

экспериментальных данных показывает, что применение метода ВЭЖХ в

комбинации с масс-спектрометрическим и спектральным детектированием

позволит расширить возможности анализа компонентного состава чернил

шариковых ручек.

Целью настоящей работы является разработка оригинальных

хроматографических методик определения компонентов чернил для шариковых

ручек с учетом разнообразия их структуры и свойств.

В работе обоснован и реализован методический подход по идентификации и

определению основных окрашенных (красители триарилметанового и ксантенового

7

ряда) и минорных компонентов, а также растворителей, входящих в составы

чернил для шариковых ручек, позволяющий проводить с учетом разнообразия их

структур и свойств более достоверную дифференциацию испытуемых образцов.

Определены классификационные признаки и проведена групповая

дифференциация чернил.

Предложена оригинальная схема идентификации и определения

компонентов чернил паст шариковых ручек, позволяющая существенно расширить

аналитические возможности экспертных методов за счет повышения их

информативности и надежности. Разработанные хроматографические методики

определения компонентов в чернилах повышают уровень и качество судебно-

технической экспертизы материалов документов.

Данная работа выполнена в рамках госконтракта № 16.552.11.7013,

выполняемого в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным

направлениям развития научно-технического комплекса России на 2007-2013

годы».

8

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

В технико-криминалистической экспертизе документов одной из актуальных

задач является исследование компонентного состава и дифференциация чернил для

шариковых ручек. Решение этой задачи осложняется разнообразием рецептур с

использованием ограниченной выборки компонентов.

Основные сложности определения синтетических красителей в

косметических средствах, продуктах питания, напитках, рыбе и других объектах

обусловлены тем, что исследователю зачастую известна лишь косвенная

информация или практически отсутствуют сведения об использованных и

подлежащих определению соединениях.

1.1 Основные компоненты чернил и их классификация

Чернила для шариковых ручек представляют собой сложные смеси

органических соединений, основными компонентами которых являются красители,

синтетические смолы и высококипящие растворители [1]. Кроме того в

большинстве чернил содержатся такие компоненты, как поверхностно-активные

вещества, антикоррозионные добавки, электропроводящие соли, консерванты,

биоциды, регуляторы pH и др. Основные категории материалов, входящие в

композиции чернил, приведены в табл. 1.

Таблица 1 – Основные компоненты чернил

Назначение Компонент Источник

1. Растворители Гликоли, алифатические и ароматические

эфиры гликолей, спирты, ароматические амины

1,2,3,4

2. Красители Триарилметановые, ксантеновые, азо-,

фталоцианиновые (пигменты)

1,5,6

3. Связующие

(смолы и

полимеры)

Стирольный, фенольный, фталевый типы 1,2,7,8,121

4. Смазки Низкомолекулярные олигомеры (ПЭГ) 1

5. Ингибиторы

коррозии

Алкилэфиры фосфорной кислоты 121

6. Регуляторы pH Арилгуанидины 72,64-66

На первый взгляд может создаться впечатление большого разнообразия

рецептур чернил, однако исследования показывают, что в них используется

небольшое число соединений каждого класса. Так, например, в работе [9] на

9

достаточно большой выборке показано, что в 85% черных и 83% синих чернил

основным растворителем является 2-феноксиэтанол.

Ввиду малых количеств вещества в штрихах (в штрихе средней

интенсивности протяжѐнностью около 10 мм содержится ~5×10-6

г пасты [10])

методика исследования состава паст должна включать комплекс методов,

позволяющих определить химическую природу каждого компонента и оценить его

количественное содержание с пределом обнаружения не хуже 10-7

г. Задача

идентификации отдельных компонентов осложняется еще и тем, что их

содержание в составе штриха крайне мало и колеблется от микрограммов до

нанограммов на 1 см длины.

1.2 Методы определения компонентного состава чернил

Первоначально записи, сделанные на документах жидкими чернилами,

исследовали с помощью фотографирования [11] с использованием фильтров для

повышения контрастности [12]. При этом использовали химические реакции для

определения в них меди, ванадия и хрома. Однако с 50-х гг. шариковые ручки

начинают вытеснять перьевые, а развитие промышленности позволяет отказаться

от использования железо-галловых чернил. Это потребовало совершенствования

подходов для исследования чернил.

1.2.1 Методы определения красителей. Химические тесты

Чернила для шариковых ручек по композиции вначале были близки к жидким

перьевым чернилам, поэтому для установления их состава использовались те же

методы. Так, Crown [13] на результатах исследования 210 образцов показывает

возможность использования качественных групповых реакций на органические и

неорганические компоненты для “эмпирической дифференциации” чернил.

Принцип предлагаемого им подхода базируется на использовании качественных

реакций на ионы металлов (Fe, Cu, Cr), входящих в состав пигментов, а также на

способности арилметановых красителей к кислотно-основным переходам с

изменением окраски. Также предложено использовать люминесцентные свойства

красителей родаминового ряда.

Вследствие низкой избирательности и селективности метод химических

капельных тестов при идентификации неизвестных компонентов и сравнительном

10

анализе чернил до конца 80-х годов использовался как вспомогательный.

1.2.2 Спектральные методы

Еще одним распространѐнным подходом, используемым как самостоятельно,

так и в комбинации с другими методами, является применение различных

спектральных методов анализа. Одно из первых упоминаний об использовании

УФ-излучения относится к началу 30-х годов XX века. Описан случай из практики

нью-йоркских криминалистов по выявлению вытравленных чернил [14].

Техника спектроскопии в УФ- и видимой области для исследования

шариковых ручек нашла широкое применение ввиду простоты и доступности, а

также информативности получаемых результатов. Уже в 1975 г. использование

этого похода было включено в методические рекомендации Всесоюзного научно-

исследовательского института судебных экспертиз министерства юстиции СССР

(ВНИИСЭ МЮ) по анализу чернил шариковых ручек [15]. А через два года

совместно с ВНИИ МВД был опубликован каталог спектров чернил и их

компонентов [16], использование которого позволяло идентифицировать

компоненты чернил и устанавливать их относительное содержание.

Широкую распространѐнность данному методу исследования материалов

документов принесла техника микроспектрофотометрии. По мнению Laing и Isaacs

[17], малое количество образца (~10-9

г вместо 5×10-5

г [15]), получение спектра без

экстракции из штриха при наличии в композициях различий позволяют

дифференцировать синие (40 образцов) и черные (32 образца) чернила для

шариковых ручек с высокой эффективностью (85% и 92 % соответственно).

С помощью спектрофотометрии возможно также изучать динамические

процессы, происходящие с чернилами. Так, группой под руководством Н.В.

Старцевой из Ленинградской Центральной НИЛСЭ МЮ СССР была проведена

исследовательская работа [18] по изучению старения чернил на основе

трифенилметановых красителей отечественного и зарубежного производства.

Методика включает регистрацию спектров диффузного отражения штрихов пасты

и спектров поглощения экстрактов этой же пасты в диметилформамиде (ДМФА) с

последующим определением для каждого спектра отношения ординат точек,

характеризуемых максимальным поглощением красителей пасты, и расчет

11

параметра, коррелирующего с длительностью хранения исследуемых штрихов.

Авторы отмечают, что монотонное изменение оптических свойств штрихов

наблюдается только для сухого темнового старения. Позднее авторами [19] был

предложен и апробирован подход по определению абсолютной давности чернил

при темновом старении. Однако в другой работе [20] показано, что проводить

датировку не представляется возможным ввиду отсутствия корреляции между

определяемыми по методике [18] величинами и временем исполнения штриха.

Pfefferli [21] отметил, что техника микроспектрофотометрии позволяет

проводить недеструктивный анализ чернил не только шариковых ручек различных

цветов, но и жидких чернил, а также поддельных денежных знаков. По его мнению,

расширение диапазона до ближнего ИК позволит повысить эффективность

дифференциации.

Израильские криминалисты [22] продемонстрировали, что прямая

микроспектрофотометрия обладает рядом недостатков, обусловленных

неоднородностью распределения чернил в штрихах, интерференционных

наложений. Для устранения этих недостатков предложено использовать

спектроскопию диффузного отражения, обеспечивающую большую

информативность получаемой спектральной информации об образце.

Агинский [23] доработал методику Старцевой [19] по датировке чернил с

использованием микроспектрофотометрии. Основным условием являлось

одновременное наличие в составе пасты трифенилметановых и фталоцианиновых

красителей. Метод базировался на предположенной автором схеме (рис. 1)

разрушения красителя:

CH3

N

CH3

N+

CH3

NCH3 CH3

HCH3

N

CH3

N+

CH3

CH3

NCH3 CH3

CH3N

CH3

O

NCH3CH3

OH2

+

N

CH3CH3

OH

O O

Рисунок 1 – Схема деградации Кристаллвиолета [23]

При этом предполагалось, что процесс диметилирования по имино- и

12

аминогруппам несущественен, преобладает окислительная деструкция до

дифенилметана и фенола.

В 1997 г. Seipp [24] из Федерального ведомства уголовной полиции Германии

предложил методику исследования чернил для шариковых ручек с использованием

микроспектрофотометрии в УФ и видимой областях спектра, что, по мнению

автора, позволяет повысить эффективность дискриминации между образцами.

Кроме того было установлено влияние различных типов бумаги на спектр образца

и разработана эффективная схема получения спектра пропускания с

использованием отдельных волокон бумаги с исследуемыми чернилами.

Обсуждаемый подход не теряет своей актуальности и в настоящее время.

Например, в работах английских [25] и китайских [26] исследователей

представлены методики для классификации черных и синих чернил, основанные на

хемометрической обработке спектральной информации, в частности, методом

главных компонент. Так, еще Crown [13] предлагал использовать для

идентификации красителей ксантенового ряда их способность к люминесценции

при УФ-облучении. Сostain и Lewis [27] разработали схему и аппаратуру с

применением различных коммерческих и самостоятельно изготовленных

светофильтров для наблюдения и фиксации ИК-люминесценции при исследовании

сомнительных документов.

Наиболее раннее упоминание об использовании флуоресценции можно найти

в описанной Godown [28] модификации методики исследования минералов для

анализа чернил. Использование предложенной методики в практике показало [29],

что во многих случаях, когда прямая ИК- и УФ-спектроскопия не обеспечивают

необходимой информации, инфракрасная люминесценция позволяет разрешить

поставленные вопросы (в 21 из 48 случаев).

В 1971 г. Kelly [30] исследовал с помощью спектрофлуориметрии чернила

шариковых ручек различных цветов как на бумаге, так и растворенных в метаноле.

Дополнительно было изучено влияние pH на спектры возбуждения и эмиссии и

продемонстрировано преимущество кислой среды, так как для большинства

образцов в щелочной среде (pH=10) происходит полное тушение флуоресценции.

Результаты исследования 82 чернил показывают, что большинство образцов

13

склонны к люминесценции в УФ-диапазоне и достаточно слабо в видимой области.

Автор отмечает, что высокая чувствительность и информативность, а также малый

размер образца обеспечивают высокую эффективность дифференциации образцов.

Для повышения выхода люминесценции в ИК-диапазоне предложена

методика [31], предусматривающая охлаждение исследуемого документа жидким

азотом. Такой подход существенно повышает эффективность выявления дописок,

затирок и других типов фальсификации документов.

При исследовании фальсифицированной подписи Sensi и Cantu [32] было

установлено, что часть ее люминесцирует, а часть нет. Другие тесты подтвердили

принадлежность чернил, которыми была выполнена подпись, одной рецептуре.

Авторами была изучена возможность маскировать ИК-флуоресценцию с помощью

бытовой химии и различных жидкостей на разных типах бумаги. По результатам

работы экспертам было рекомендовано «соблюдать осторожность при

использовании этого метода» и для принятия решения использовать

дополнительные исследования.

В ряде работ в качестве источника возбуждения предлагается аргоновый

(514,5 нм) [33,34] или Nd:YAG-лазер (твердотельный лазер с активной средой из

алюмо-иттриевого граната («YAG», Y3Al5O12) с добавками неодима (Nd))

удвоенной частоты (532 нм) [35]. В обзоре криминалистических экспертиз [36] из

практики применения лазерно-индуцированной ИК-люминесценции

сформулированы основные преимущества и недостатки использования различных

лазерных систем. Было обнаружено, что многие черные и синие чернила не

светятся в видимой области спектра под действием лазерного излучения, но после

разделения нелюминесцирующих окрашенных компонентов с помощью

тонкослойной хроматографии (ТСХ) многие из них светятся интенсивнее.

Химическая обработка, особенно отбеливание чернил часто вызывает

люминесценцию, тип бумаги, на которой выполнен штрих, также может повлиять

на этот процесс. Поэтому сравнение чернил с помощью лазера может быть

эффективным только в том случае, если исследуемые штрихи выполнены на той же

бумаге и хранились в одинаковых условиях.

Люминесцентная спектроскопия и ее разновидности находит применение при

14

исследовании чернил и в настоящее время [37] как экспрессный и неразрушающий

метод анализа. Исследование красителей в ИК-области не ограничивается

эмиссионной спектроскопией. Методика и техника проведения исследования

чернил для идентификации компонентов по ИК-спектрам поглощения подробно

описаны в рекомендациях МинЮста [15]. Так, трифенилметановые красители

имеют интенсивные полосы в области 1650-1540 см-1

и при 1380, 1180 см-1

,

красители ряда Виктория Голубой (R, B, F4R) – 1550, 1630, 1650 см-1

. Но, не

смотря на большое сходство, трифенилметановые красители имеют специфические

спектры. Вся группа фталоцианиновых красителей отличается от

трифенилметановых поглощением в интервале частот 1800-1500см-1

. Кроме того,

фталоцианиновые красители имеют интенсивную полосу поглощения – 1050см-1

,

где трифенилметановые поглощают слабо. Сильные полосы у последних находятся

в областях 1600, 1400, 1200 см-1

. Эксперименты показали, что аддитивные ИК-

спектры чернил не являются результатом простого наложения спектров

составляющих их компонентов, а представляют результат межкомпонентного

взаимодействия и являются характеристичными для определенных композиций.

Однако криминалисты ВНИИ МВД СССР отмечают [38], что простота и

доступность метода приводит к переоценке его возможностей и, как следствие, к

ошибочной идентификации композиций чернил.

Humecki [39] исследовал выборку записей чернил давностью до 22 лет.

Используя триглицинсульфатный пироэлектрический ИК-детектор, он получал на

солевом окне пленку из экстракта 1мм образца чернил в пиридине или в смеси с

этанолом в равных пропорциях. Было установлено, что отношение сигналов O–H

группы к сигналу C–H изменятся со временем за счет уменьшения интенсивности

сигнала O–H групп. Автор связывает этот факт с процессом испарения

растворителей. В отличие от гидроксильной сигнал C–O группы возрастает со

временем, что, по мнению исследователя, связано с усилением процессов

окисления. Но зависимость от времени соотношения сигналов гидроксильной

группы и карбоксильной менее точна, чем O–H/C–H. После 10-летнего возраста

изменений в этих соотношениях практически не происходит.

Различные недеструктивные техники, такие как инфракрасная микроскопия и

15

микроспектрометрия, ИК-спектроскопия диффузного отражения с Фурье-

преобразованием, были апробированы для анализа шариковых ручек [40].

Сопоставление результатов позволило автору сделать вывод о преимуществе ИК

Фурье-спектроскопии диффузного отражения перед остальными техниками за счет

более простого учета фона бумаги.

Позднее Trzcinska изучала чернила для шариковых ручек синего [41] и

черного, красного и зеленого [42] цветов методом ИК-спектроскопии с Фурье-

преобразованием. Автор приходит к выводу о том, что спектры чернил и их

экстрактов могут незначительно отличаться в области, характерной для

поглощения растворителей. Использование постобработки экспериментальных

данных статистическими методами (Тест Хотеллинга; Т-тест) позволяет

дифференцировать чернила между собой, а в некоторых случаях удается

установить различия в рецептуре одного производителя. Однако в работе

утверждается, что методика не подходит для идентификации компонентов паст

шариковых ручек.

Криминалистами ФБР предложено создать спектральную библиотеку [43] на

основе анализа чернил методом ИК-спектроскопии диффузного отражения.

Исследовав 100 черных и 81 синий образец 28 производителей в диапазоне от 4000

до 650 см-1

, они сделали вывод о высокой воспроизводимости спектров

пиридиновых экстрактов чернил, но при этом о высокой вариативности в спектрах

бумаги (до 30%). С использованием стандартов смол в некоторых образцах удалось

идентифицировать связующие кетонного типа (Hi-Luk 222) и на основе стирен-

аллильного спирта (RJ-101). Протестировав созданную спектральную библиотеку,

авторы резюмировали, что при ее использовании с первого раза правильно

идентифицируются чернила в 38-42%, со 2-5 раза – в 68-78% случаев в

зависимости от учета фона бумаги. Предложенный подход может быть

использован как эффективное дополнение других методик исследования.

Группой китайских химиков и криминалистов проведен ряд исследований

[44-47] синих чернил шариковых ручек методом инфракрасной микроскопии.

Используя спектральную информацию, авторы предварительно разбили их на

подгруппы в зависимости от числа и интенсивности сигналов. Позднее в

16

композиции чернил были идентифицированы растворители, пигменты и

связующие. Дальнейшие исследования с использованием ускоренного старения

под действием ультрафиолетового излучения показали, что происходит изменение

некоторых сигналов (1041, 1073, 1285, 1376 см-1

) в зависимости от

продолжительности экспозиции. По мнению авторов, эти свойства могут быть

использованы для датировки записей.

В настоящее время метод широко используется в криминалистике как в

комбинации с другими техниками исследования, так и самостоятельно. Например,

в работе [48] дифференциацию между синими чернилами проводили при помощи

дискриминантного анализа спектральных данных.

В ряде работ [49-59] описано использование наряду с ИК спектроскопией

комбинационного рассеивания. Рамановская спектроскопия становится важным

инструментом в области судебно-технической экспертизы документов, ведь это

неразрушающий аналитический метод, позволяющий исследовать образцы in situ.

По сравнению с ИК-спектроскопией он имеет преимущества при исследовании

водных растворов, тонких волокон, микрообъектов, при изучении низкочастотных

колебаний. Однако ввиду склонности многих компонентов чернил к

люминесценции при использовании различных источников когерентного

возбуждения в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне используют такие

техники, как спектроскопия поверхностно-усиленного рамановского рассеяния

(SERS) или поверхностно-усиленная резонансная спектроскопия комбинационного

рассеяния (SERRS).

Так, Claybourn и Ansell описывают в своей работе [49] возможности и

ограничения метода для исследования чернил шариковых ручек в рамках

экспертизы сомнительных документов. Используя в качестве источников

возбуждения лазеры с длинной волны 782 и 514 нм, они продемонстрировали

возможность дифференциации чернил различных цветов и производителей,

выявления последовательности нанесения чернил на бумагу, а также описали

случай из практики. Однако авторами отмечается, что для успешного результата в

составе чернил должны быть качественные отличия. При сильной люминесценции

образцов рекомендуется использование длины волны источника возбуждения 830

17

нм.

В 2001 г. группой голландских ученых проведено исследование in situ

дискриминации чернил методом SERRS [50]. По 13 образцов синего и черного

цветов были изучены с использованием лазеров (457.9, 514.5 и 685 нм). Для синих

чернил возбуждение в сине-зеленом диапазоне не обеспечивает достаточной для

дифференциации информации по причине того, что в получаемом спектре сигналы

производных метилвиолета (смесь гекса-, пента-, тетра-, триметил-р-розанилинов)

доминируют (из-за улучшения резонанса и взаимодействия с частицами золя

серебра). При 685 нм эта проблема не возникает, что позволило разделить синие

чернила на 8, а черные на 6 подгрупп. То есть в условиях резонанса для катионных

красителей необходимо использовать безрезонансное излучение, которое дает

резонансный сигнал анионных красителей (фталоцианины). Авторы отмечают, что

абсолютные интенсивности при отсутствии спектральных помех от бумаги не

воспроизводятся из-за неоднородности поверхности штриха и количества чернил в

нем, а также как результат нагрева при лазерном облучении. Поэтому для

надежной дифференциации необходимо использовать спектральный профиль и

относительные интенсивности сигналов, которые воспроизводятся хорошо.

Немецким криминалистом из BKA (Bundeskriminalamt) было проведено более

подробное исследование [51]. По 26 синих и черных чернил шариковых ручек, а

также 63 синих, 60 черных, 36 зеленых и 48 красных образцов жидких чернил были

исследованы с использованием лазерного излучения с длиной волны 685 нм в

диапазоне 400-2000 см-1

(8см-1

) и 514, 633 и 785 нм в диапазоне 60-3000 см-1

(4см-1

)

и модифицированием поверхности поли-L-лизином, коллоидом серебра или

раствором аскорбиновой кислоты. Было показано, что различные методы

подготовки пробы и возбуждения приводят к разным результатам, которые могут

содержать ценную информацию. Однако, по мнению автора, метод нельзя

использовать самостоятельно, а следует комбинировать с другими.

Интересно исследование, проведѐнное в работах White [52,53]. В более ранней

работе продемонстрировано выявление дописки в квитанции, выполненное

черными чернилами. Вторая серия исследований проведена спустя 3 года, в ней

автором предложено использовать технику микронанесения агрегирующих агентов

18

(поли-L-лизин, коллоид серебра) под микроскопом, а также описаны преимущества

и особенности применения такого подхода. Было установлено, что даже по

прошествии 3 лет могут быть получены качественные SERR-спектры, хотя и

меньшей интенсивности. Практически полная идентичность спектров для обоих

чернил до и после хранения, по мнению автора, делает данную технику

эффективным и неразрушающим подходом при экспертизе фальсифицированных

документов.

В 2003 г. Jaufmann провел сравнительное исследование [54] результатов

применения рамановской, SERR-спектроскопии и их комбинации с позиции

эффективности дифференциации между чернилами.

Таблица 2 – Эффективность дискриминации различных чернил методами

рамановской, SERR-спектроскопии и их комбинацией

Чернила (цвет и тип) Метод

Число

дифференцированных

пар

Эффективность

дискриминации,

%

Синие шариковые (325 пар)

Рамановск. 153 47,1

SERRS 193 59,4

Комбин. 262 80,6

Черные шариковые (325

пар)

Рамановск. 188 57,8

SERRS 109 33,5

Комбин. 213 65,5

Синие жидкие (1953 пар)

Рамановск. 925 47,4

SERRS 1644 84,2

Комбин. 1700 87,0

Черные жидкие (1770 пар)

Рамановск. 1315 74,3

SERRS 1635 92,0

Комбин. 1700 96,0

Зеленые жидкие (630 пар)

Рамановск. 218 34,6

SERRS 458 72,7

Комбин. 460 73,0

Красные жидкие (1128 пар)

Рамановск. 318 28,2

SERRS 1046 92,7

Комбин. 1071 94,9

Как видно из табл. 1, для чернил шариковых ручек использование обоих

методов обеспечивает повышение эффективности их дискриминации между собой.

При использовании ИК-люминесценции в комбинации с SERR-

19

спектроскопией эффективность дискриминации возрастает до 97% [55] (следует

отметить меньшую размерность выборки данного исследования – 21 синие и 22

черные чернил).

Совместная работа [56] была проведена криминалистами, химиками и

искусствоведами по изучению синтетических красителей и их идентификации в

чернилах шариковых ручек методами спектроскопии комбинационного

рассеивания и ее SERR-варианта. 10 красителей были изучены с помощью

комбинированной системы, состоящей из микроскопа и рамановского

спектрометра. В результате исследований установлено, что оптимальным

источником для возбуждения служит излучение с длиной волны 1064 нм Nd⁄YAG –

лазера для получения наиболее информативных спектров с преобразованием

Фурье, а для поверхностно-усиленной разновидности – источники с длинной

волны 633 и 785 нм.

В настоящее время большинство авторов рекомендуют комбинировать

рамановскую спектроскопию с другими методами для повышения надежности

выводов о композиции чернил. Например, в работе [57] предложено использовать

комбинацию методов молекулярной и элементной спектроскопии – рамановскую и

лазерно-искровую эмиссию (ЛИЭС) – один из методов атомно-эмиссионного

спектрального анализа, в котором используют спектры плазмы лазерного пробоя

(лазерной искры), формируемого при фокусировке импульсного лазерного

излучения на поверхности образца. Однако большой объем получаемой

спектральной информации и высокая степень сходства чернил требуют длительной

и трудоемкой интерпретации результатов. Для этих целей применяют хемометрику

и многомерный анализ данных. Так, авторами наряду с широко распространѐнным

методом главных компонентов описаны и другие хемометрические подходы к

классификации чернил: формальное независимое моделирование аналогий классов

(SIMCA), дискриминационный анализ с помощью регрессии на латентные

структуры (PLS-DA), метод опорных векторов (SVM). Результаты показывают, что

сочетание двух дополнительных спектроскопических методов действительно

повышает количество правильных классификаций среди исследованных образцов

чернил. Различные хемометрические подходы дали сопоставимые результаты для

20

всех наборов данных анализа.

Кроме ЛИЭС в качестве методов элементного анализа, дополняющих данные

молекулярной спектроскопии, используют и другие методы. Польскими учеными

предложено использовать комбинацию микро-ИК и рамановской спектроскопии и

рентгено-флуоресцентного анализа [58,59]. Группа индийских ученых разработала

методики [60,61] внесения специальных меток в различные типы чернил (хелаты

Eu3+

) для упрощения выявления подделки документов. Авторами описаны способы

выявления этих маркеров методами ИСП-МС, нейтронно-активационного анализа,

ИСП-АЭС и спектрофлуориметрии.

Китайские ученые [62] предложили практически неразрушающий вариант

дифференциации на основе элементного состава с использованием ИСП-МС и

лазерной абляции, при котором анализ производится путѐм переноса продуктов

лазерной абляции (аэрозоля) в индуктивно-связанную плазму и последующим

детектированием свободных ионов в масс-спектрометре. По результатам

исследования 95 образцов синих чернил им удалось разделить их на 34 группы,

причем 26 из них непосредственно отличаются элементным составом, остальные –

по относительному содержанию металлов. Авторы указывают, что хорошая

воспроизводимость разработанной методики позволила дифференцировать 88

образцов из 95.

1.2.3 Масс-спектрометрические методы анализа

В последние годы большое число методов масс-спектрометрического анализа

было апробировано для определения окрашенных компонентов в составе чернил, и

с учетом большого разнообразия применяемых соединений [1,2,5] это позволяет

дифференцировать различные типы чернил. В литературе описано множество

подходов, различающихся как по способу введения аналита, так и по способу

ионизации и типу масс-анализатора.

В 1994 г. Pachuta и Staral [63] предложили использовать времяпролетную

масс-спектрометрию вторичных ионов (МСВИ) для анализа чернил шариковых

ручек на бумаге. С использованием жидкометаллических ионных пушек на Ga+ и

Ce+ для ионизации в статическом режиме были исследованы образцы волокон

бумаги с чернилами, извлеченными из штрихов под микроскопом. Авторами

21

отмечается, что по сравнению с требованиями к размеру образца для ТСХ-анализа

для их методики на исследование требуется в 200 раз меньше материала

(~0,0004мм2). Возможность получения данных об элементном и молекулярном

составе является основным преимуществом данного подхода. Если краситель

располагается в толще волокон бумаги, а не на поверхности из-за его склонности к

миграции (подвижность) или использования ПАВ в композиции чернил, то это

существенно осложняет проведение анализа. Для устранения этих ограничений, а

также упрощения идентификации авторы предложили комбинировать технику

МСВИ и тонкослойную хроматографию.

Позднее Coumbaros [64] с соавторами использовал этот подход для анализа

чернил in situ. Исследовав 13 синих чернил шариковых ручек с использованием

импульсной 69

Ga+- ионной пушки для ионизации и регистрацией положительных и

отрицательных ионов после разделения на времяпролетном масс-анализаторе,

авторы пришли к выводу о малой информативности спектров в отрицательной

области. Для дискриминации образцов была проведена идентификация

органических компонентов (красителей) и их сопоставление по микроэлементному

составу. Так, в большинстве чернил были идентифицированы триарилметановые

красители – Основной фиолетовый 3 (m/z 372), Основной фиолетовый 1 (m/z 358),

Основной фиолетовый 4 (m/z 456), Основной синий 26 (m/z 470), Основной синий 7

(m/z 478), Растворимый синий 2 (m/z 484). Элементный профиль многих чернил

также оказался индивидуальным. Кроме этого во многих образцах были найдены

арилгуанидины, используемые как регуляторы pH, которые также вносили вклад

при установлении различий в композициях чернил.

Расширенные исследования, являющиеся продолжением работы [64], были

проведены совместно австралийскими и тайваньскими исследователями [65]. По

мнению авторов, неорганические элементы могут входить в состав других

компонентов, в том числе пигментов, регуляторов вязкости, смазки,

антиоксидантов и поверхностно-активных веществ. Была выдвинута гипотеза, что

количество и типы таких добавок будут варьироваться в зависимости от

производителя и даже между различными партиями одного производителя. Для

этого были проанализированы 24 образца синих чернил, и для повышения

22

надежности дискриминации при интерпретации результатов был применен метод

главных компонент. Результаты исследования показали, что использование

совокупной информации об органическом и неорганическом составе чернил

позволяет различить до 91% образцов, а в некоторых случаях выявить различия

даже между партиями одного производителя.

Другую технику для изучения компонентного состава чернил предложила

группа японских криминалистов [66] – масс-спектрометрию с полевой десорбцией.

Для анализа из штриха вырезали образец чернил (~1мм2) и экстрагировали при

комнатной температуре метанолом в течение 10 минут. После этого экстракт

наносили на углеродный эмиттер и анализировали на магнитном масс-

спектрометре, имеющем значительные преимущества перед остальными типами

масс-анализаторов: высокое разрешение, высокую точность измерений и большой

рабочий диапазон масс. Метод полевой десорбции обеспечивает мягкие условия

ионизации труднолетучих и термически нестабильных органических соединений.

Полученные масс-спектры имеют минимум фрагментаций или не имеют их

вообще, то есть доминирует молекулярный ион М+ или его протонированный

аддукт. Для идентификации были получены спектры индивидуальных красителей

ди- , трифенилметанового и ксантенового рядов. По результатам исследования 21

образца чернил разного цвета (по 7 синего, черного и красного) авторами были

выделены 6 групп на основе компонентного профиля. Для потверждения

структурного родства (гомологичности) были получены 1Н-ЯМР спектры

кристалл- и метилвиолета.

Для идентификации ароматических красителей голландскими

криминалистами под руководством de Koeijer [67] было предложено использовать

тандемную масс-спектрометрию с ионизацией термоспреем. Спектры были сняты

как в режиме регистрации первичных ионов, так и в режиме мониторинга

избранных реакций (SRM), 21 моно-, диазотриарилметановых и ксантеновых

красителей. В качестве газа-реагента для реакции диссоциации молекул аналита,

индуцированных столкновениями, использовали аргон. Показана возможность

определения и идентификации в составе чернил красителей с высокой точностью и

низкими пределом обнаружения - 0.1-10 нг (МС) и 0.01-1 нг (МС/МС). Однако из-

23

за слабой склонности к ионизации не все красители были определены. Для части

веществ удалось повысить ионизацию подкислением распылительного раствора до

pH=3.5. Для тех соединений, которые не ионизируются даже в кислой среде,

например, фталоцианинов и сульфоазокрасителей, авторами рекомендуется

использовать технику электрораспылительной ионизации.

Ионизация в электроспрее с последующим масс-спектрометрическим

определением компонентов чернил описана группой канадских криминалистов

[68]. Для этого 77 образцов паст были нанесены на различные типы бумаги и

выдержанны в темновых условиях в течение недели. При помощи

микропробойника из штриха извлекали 1 и 5 дисков диаметром 1.2 мм, которые

обрабатывали 30 минут 30 мкл бензилового спирта. В качестве подвижной фазы

использовали смесь метанол-вода-уксусная кислота (75%-24.5%-0.5%) при

скорости потока 200 мкл/мин. Анализировали 2 (1 диск) или 5 (5 дисков) мкл

экстракта с регистрацией ионов в положительной (135–900 аем) и отрицательной

(150–1500 аем) области. Дополнительно было изучено влияние на чернила

нагревания и воздействия света. Масс-спектры индивидуальных красителей

показали, что многие из них содержат примеси гомологов, а также идентичность

молекулярных ионов для некоторых соединений. Вещества с одинаковыми

характеристичными ионами были дифференцированы с использованием тандемной

масс-спектрометрии. Для красителей, имеющих более одной сульфогруппы,

отмечается склонность к образованию преимущественно двухзарядных ионов при

использовании отрицательной ионизации. В 80% черных и синих чернил

установлено наличие N-полиметилированных гомологов p-розанилина, в красных

преобладающими являются красители ксантенового типа. Изменение в

компонентном профиле при воздействии естественного света наблюдаются только

в чернилах, содержащих Кристаллвиолет (Оновной фиолетовой 3, гексаметил-р-

розанилин) или его гомологи, что обусловлено окислительным деметилированием.

Использование искусственных источников света для интенсификации

фотодеградации показало, что большинство триарилметановых красителей,

содержащих метильные или этильные заместители, склонно к деалкилированию.

Темновое старение не показало какого-либо изменения в композиции чернил, что,

24

по мнению авторов, накладывает ограничение на идентификацию чернил без

информации об условиях хранения. Влияния компонентов, извлекаемых из бумаги,

на компонентный профиль чернил не выявлено.

Williams с коллегами [69] исследовали черные чернила для шариковых,

гелевых ручек и роллеров (по 6 образцов) на различных типах бумаги (11

образцов). Для идентификации были получены спектры не только красителей, но и

растворителей и некоторых связующих. Для повышения информативности

предложено несколько систем подвижных фаз (табл.3) для введения образца,

обеспечивающих повышение эффективности ионизации или различной

фрагментации. Большинство спиртовых растворителей определялись в виде

положительно заряженных аддуктов с Na+, основные красители в системах 1 и 3 в

виде протонированных катионов, кислотные – в форме депротонированных

анионов в системе 2. Авторы отмечают, что для большинства типов бумаги каких-

либо мешающих ионов не выявлено, только в одном случае были

идентифицированы олигомеры полиэтиленгликоля. Анализ чернил шариковых

ручек показал наличие триариметановых красителей – Кристаллвиолета и

Метилвиолета, азокрасителей – Метанилового желтого.

Таблица 3 – Подвижные фазы для электроспрея [69]

Подвижная фаза (200 мкл/мин) Ионизация Напряжение

фрагментации (В)

Метанол (0.1 % уксусной кислоты) Положительная 120

Метанол (0.1 % триэтиламина) Отрицательная 120

Метанол (0.001 % ацетата Na) Положительная 0

Сравнение компонентных профилей позволяет надежно дифференцировать

чернила как по типу, так и внутри группы, так как большинство из них обладают

индивидуальным профилем.

Другая работа [70] американских ученых с использованием комбинации

техник электрораспылительной ионизации и тандемной масс-спектрометрии

посвящена исследованию ксантеновых красителей в красных чернилах шариковых

ручек. Для этих целей авторами разработано аппаратурное решение, основанное на

извлечении аналита из поверхности ТСХ-пластин (С8) электроспреем с

25

последующей идентификацией на трехквадрупольном масс-спектрометре с ионной

ловушкой. Помимо родаминовых красителей были идентифицированы эозин и

флоксин Б (Phloxine B).

Через год после разработки схемы ионизации при атмосферном давлении,

названной «прямым анализом в режиме реальном времени», была опубликована

работа, посвященная апробации этой техники к исследованию окрашенных

компонентов чернил [71]. Являясь техникой мягкой ионизации, метод позволяет

получать относительно простые масс-спектры, в которых доминируют

протонированные молекулы [M+H]+ в положительных режимах или

депротонированные молекулы [M–H]- в отрицательных режимах. Для некоторых

молекул иногда может наблюдаться фрагментация или образование аддуктов при

введении в ионизационный газ таких модификаторов, как NH3 или Cl2. Для анализа

документ помещали между входом во времяпролетный масс-спектрометр и

источником ионизированного газа (Не). Были исследованы 13 черных и 10 синих

чернил для шариковых ручек (10 черных жидких, 10 черных гелевых). Высокое

разрешение масс-анализатора позволило использовать точные отношения массы к

заряду и изотопные соотношения для установления структуры полученных ионов.

Кроме того, такой метод ионизации показал более высокую информативность в

области низких молекулярных масс по сравнению с ранее предложенными

методиками. Воспроизводимость методики была достаточной для создания

библиотеки спектров чернил и по результатам еѐ тестирования авторы пришли к

выводу, что наибольшие сложности возникают при дифференциации черных

чернил для шариковых ручек.

Cooks с соавторами разработал технику десорбции и ионизации

электроспреем при атмосферном давлении [72] – извлечение аналита с поверхности

без дополнительной пробоподготовки. Метод был назван авторами десорбцией с

ионизацией электрораспылением. Такая техника нашла широкое применение в

криминалистике, в том числе и при экспертизе материалов письма. В работе изучен

состав синих чернил для шариковых ручек, а также показана возможность анализа

поверхности документа с последующим картографированием масс-спектральной

информации для выявления дописок. В большинстве образцов представлены

26

триарилметановые красители и их гомологи, а также различные арилгуанидины.

Варьируя соотношение метанола и воды в подвижной фазе для распыления, авторы

установили, что преимущественное содержание органической фазы обеспечивает

более информативный спектр, а в некоторых случаях вообще наличие сигнала

красителей. Таким образом, изменяя состав подвижной фазы, можно получать

информацию о гидрофильных и гидрофобных компонентах отдельно.

В 2010 г. бразильскими криминалистами и учеными проведены исследования

[73] применимости техники десорбции/ионизации сверхзвуковым спреем для

анализа документов. Для изучения процессов старения было использовано

искусственное старение светом в течение 72 часов. Как и в предыдущих

исследованиях, установлено протекание окислительного деметилирования

триарилметановых и ксантеновых красителей, однако фталоцианины и

арилгуанидины не изменяются, что позволяет их использовать в качестве

внутреннего стандарта. Так, отношение интенсивности Кристаллвиолета (m/z=372)

к сумме интенсивностей продуктов его деметилирования (m/z=358,344,330,316,302)

в зависимости от времени экспозиции представляет собой линейную зависимость

(R2=0.992), однако, как отмечают авторы, монодеалкилированные производные

могут быть изначально во многих красителях как технологическая примесь.

Изучение образцов давностью до 16 лет, хранившихся при естественных условиях

(без доступа света), показало, что изменения в композиции чернил минимальны и

без информации об условиях хранения оценка давности выполнения записей не

представляется возможной. С другой стороны, используя сканирующий анализ

поверхности, авторы показали применимость методики для визуализации

компонентного состава и выявления дописок или установления

последовательности выполнения пересекающихся штрихов.

Комбинированная техника предложена в работе [74]. Простота и

эффективность лазерной десорбции и преимущества ионизации электроспреем

были использованы для анализа чернил для шариковых и гелевых ручек.

Использование линейной ионной ловушки в качестве масс-анализатора позволило

исследователям на основе многостадийной фрагментации (MSn) подтверждать

строение исследуемых соединений, а также дифференцировать вещества с

27

одинаковыми молекулярными ионами по различиям в их спектрах вторичной

фрагментации. Фокусировка лазерного луча через микроскоп под углом в 45° к

поверхности обеспечила высокое пространственное разрешение и минимальную

исследуемую площадь (~100мкм2), а также обеспечила максимальную

эффективность десорбции. Установленные различия в композициях чернил для

шариковых ручек синего, черного и красного цветов обусловлены различным

сочетанием идентифицированных компонентов – различных триарилметановых

красителей и их замещенных аналогов, а также арилгуанидинов.

Методы лазерной десорбции/ионизации (ЛДИ) и ионизация лазерной

десорбцией при содействии матрицы (МАЛДИ) нашли очень широкое применение

при исследовании как состава чернил in situ, так и изменений в композиции при

воздействии внешних факторов.

Серия работ с использованием комбинации ЛДИ и масс-спектрометрии была

опубликована Grim, Siegel, Allison [75-79]. В 2000 г. было проведено исследование

[75] возможности анализа материалов документов методами мягкой ионизации –

ЛДИ и бомбардировки быстрыми атомами (аналог МСВИ). Как показали

многочисленные эксперименты, многоатомные спирты, входящие в композиции

чернил, могут выполнять роль глицериновой матрицы, необходимой при

ионизации атомами Xe (10 кэВ), то есть необходимость в какой-либо

пробоподготовке отсутствует. Высокая энергия частиц требует проведения анализа

за короткое время (2–3 сек), с другой стороны, оптимизация параметров

определения требует больше времени, а при расфокусировке пучка

высокоэнергетичных атомов для увеличения продолжительности десорбции

происходит уменьшение интенсивности сигнала. Таким образом, авторы

показывают, что техника ионизации лазерной десорбцией является более

подходящей как более простая, высокочувствительная и информативная.

Используя метод ЛДИ, авторы изучили процессы, протекающие при ускоренном

старении под действием УФ-излучения. Установлено, что уже после 12-часового

воздействия гексаметил-р-розанилин деградирует с последовательным

отщеплением метильных групп до розанилина. Высокая чувствительность ЛДИ-

МС (10-18

–10-19

г) позволила обнаружить продукты деградации в чернилах

28

возрастом от 10 до 20 лет, что подтверждает возможность протекания процессов

деалкилирования триарилметановых красителей в темновых условиях. По мнению

авторов, одной из причин, вызывающих деградацию, может быть катализ этой

реакции входящим в состав бумаги диоксидом титана.

Дальнейшие исследования [76] были направлены на изучение корреляции

процессов деметилирования при естественном и искусственном световом старении.

Были изучены записи различного возраста методом ЛДИ-МС в положительной

области. Сравнив после экспозиции под ультрафиолетом компонентный профиль

чернил известной давности и свежих, авторы констатируют, что число и

количество продуктов деградации в обоих случаях является временной функцией.

С учетом того, что при процессе деметилирования происходит уменьшение

усредненного молекулярно-массового распределения (пропорционально

относительному содержанию) в сумме гомологов, зависимость этой величины от

времени представляет собой убывающую линейную зависимость. Если сравнить

зависимости между собой, то один час УФ-старения эквивалентен 182 дням

естественного хранения. Анализ 25 образцов чернил давностью до 50 лет

(«неконтролируемая» выборка) позволил сделать вывод о том, что изменения в

композиции прекращаются приблизительно через 15 лет. Сравнивая одинаковые

чернила на разных типах бумаги, исследователи отмечают, что подложка может

оказывать влияние на зависимость усредненного молекулярно-массового

распределения от времени. Кроме того, было установлено, что УФ-облучение

действительно старых (более 15 лет) образцов приводит к уменьшению средней

молекулярной массы красителя, что свидетельствует о снижении скорости

процесса деградации, а не о полной его остановке, предположенной ранее. Также

на процесс деструкции триарилметановых красителей не влияет растворитель из

чернил, что подтверждается аналогичной зависимостью при искусственном

световом старении предварительно термически высушенных образцов. Еще

одними фактором, влияющим на скорость деалкилирования, может служить

наличие других красителей, так как при сравнении изменений в процессе

искусственного УФ-старения было установлено, что уменьшение вдвое сигнала

Кристаллвиолета для черных чернил наступает через 500 мин, а для синих - через

29

250 мин.

На основе установленных механизмов «старения» красителей при анализе

чернил различной давности авторами [77] проведено исследование для

подтверждения гипотезы о начале старения чернил только после нанесения на

бумагу. Для этого была проверена стабильность Кристаллвиолета внутри

картриджа (стержня) для шариковых ручек разного возраста (до 20 лет). Было

установлено, что продуктов деградации немного больше к концам картриджа, но в

целом композиция однородна по составу. Однако авторы отмечают, что могут

существовать составы с содержанием деметилированных продуктов, характерным

для «старых» чернил (определение возраста чернил для 20-летней пасты по ранее

предложенной схеме [76] давало давность в 35 лет).

Позднее [78] фотодеградация и ЛДИ-МС были использованы для изучения

ксантеновых красителей в составе красных чернил для шариковых ручек. В

отличие от предыдущих работ для светового воздействия была использована лампа

накаливания вместо УФ-лампы. Исследовав записи известной давности, авторы

идентифицировали родаминовые красители, спектры которых были получены

предварительно. Дополнительную информацию получили на основе совпадения

предполагаемой и зарегистрированной схемы фотодеметилирования по аналогии с

гексаметилпарарозанилином для чернил и чистых красителей. Авторы отмечают,

что для наиболее распространѐнных красителей ксантенового ряда, Родамина В и

Родамина 6G, являющихся изомерами и, как следствие, обладающих идентичным

молекулярным ионом, можно установить различия по наличию в спектре сигнала

декарбоксилированного аналога Родамина В и отсутствию его в спектре Родамина

6G. В спектре Родамина 6G, подвергшегося световому воздействию, был

обнаружен пик с увеличенной молекулярной массой. Аналогичный эффект был

установлен для Основного фиолетового 2. Общей структурной особенностью

красителей, дающих увеличение молекулярных масс ионов продуктов

фотодеградации, является наличие в орто-положении метильной группы

относительно аминогруппы и ароматического кольца, а также неполное замещение

алкильными группами позиции у атомов азота. На основе этих данных была

предложена схема бимолекулярного диспропорционирования красителя при

освещении (рис.2).

30

CH3

NH2

CH3

NH

CH3

NH2

CH3

NH

CH3

NH

CH3

NH2

CH3

CH3

NH2

CH3

NH

CH3

NH2

H

+2

Рис.2 Механизм перегруппировки при формировании фотопродуктов

Основного фиолетового 2 [78]

Таким образом, техника ЛДИ-МС является эффективным и малодеструктивным

инструментом для анализа чернил шариковых ручек различных цветов и

исследования процессов, происходящих в их композиции со временем и под

действием различных факторов [79].

В 2005 г. тайваньским исследователем Hu-sheng Chen была опубликована

работа [80], посвященная исследованию красных чернил методом матрично-

активированной лазерной десорбции/ионизации с масс-спектрометрическим

определением. Используя в качестве матрицы, предназначенной для

интенсификации процессов ионизации, 2,5-дигидроксибензойную кислоту, автор

идентифицировал родаминовые красители в составе паст.

Weyermann с соавторами [81] сравнили возможности ЛДИ-МС и МАЛДИ-МС

для анализа чернил. Протестировав влияние различных матриц и интенсивности

лазерного излучения, авторы констатировали, что при использовании МАЛДИ-МС

процесс деструкции красителя может быть вызван взаимодействием с

используемой матрицей или инициироваться при лазерной десорбции. Также было

установлено, что интенсивности сигналов аналитов выше при анализе на

поверхности бумаги, как для индивидуальных красителей, так и для чернил. В

рамках данного исследования было подробно изучено влияние различных условий

хранения записей на изменения в композициях синих чернил. Так, кривые

зависимости относительного содержания от времени воздействия

продемонстрировали, что световое воздействие приводит к более сильной

деградации красителей, чем термическое. Относительная площадь пика

Кристаллвиолета уменьшилась с 97 до 25 % при облучении в течение 5 часов и до

31

40 % при термическом воздействии длительностью 336 часов. Следует отметить,

что при нагревании после 50 часов изменений не наблюдалось, на основании чего

авторы заключают, что красители, в зависимости от способа воздействия,

достигают определѐнной степени деградации, после чего процесс существення

замедляется. С использованием техники искусственного светового старения было

установлено ускорение деградации при повышении влажности, что, по мнению

ученых, может быть связано с возрастанием роли pH бумаги (pH~8). Используя

различные светофильтры при облучении записей Xe-лампой установили, что к

деалкилированию молекул красителей приводит УФ-излучение и свет с длинами

волн, соответствующими максимумам поглощения.

Хотя, как отмечено в работе [81], техника ЛДИ-МС более предпочтительна

при анализе чернил на бумаге, она эффективна при анализе катионных и

нейтральных монозарядных красителей и, соответственно, имеет некоторые

ограничения при идентификации полизарядных и анионных соединений. Это

ограничение позволяет преодолеть использование МАЛДИ-МС со специально

подобранными матрицами [82]. С использованием в качестве матрицы 2-(4-

Гидроксифенилазо)-бензойной кислоты с добавлением цитрата диаммония были

получены спектры моноазо- и сульфотриарилметановых красителей, а также

проведено их определение в составах чернил. Соединения, в структуре которых

одновременно присутствуют как положительно, так и отрицательно заряженные

группы, дают моно- и полизарядные молекулярные и протонированные ионы,

причем в разных полярностях формируются различные спектры, используя

которые возможно предположить строение неизвестных компонентов. Применение

обоих вариантов техники позволяет получать максимальную информацию о

компонентном составе чернил.

Исследование пигментов в пастах различных цветов было описано в работе

[83]. Для различных по строению пигментов проведена идентификация,

предложены схемы фрагментации и описаны особенности ионизации. Авторами

рекомендуется разработанная методика ЛДИ-МС - анализа чернил для определения

пигментов и установления возраста документов по динамике изменения количества

32

триарилметановых красителей относительно содержания пигментов, которые

могут быть использованы в качестве неизменного внутреннего стандарта.

Группой германских и швейцарских ученых и криминалистов было проведено

исследование [84] по изучению деградации Кристаллвиолета и влиянию различных

факторов на этот процесс спектрофотометрическими и масс-спектрометрическими

методами. При помощи МАЛДИ-МС и УФ-Вид-спектрофотометрии были

проанализированы как растворы (вода, этанол) чистых красителей, так и записи на

бумаге при старении. Экспериментально установлено, что при фотодеградации под

УФ-воздействием в водных растворах процесс протекает по пути

последовательного N-деметилирования, а в случае спиртовых – по другой схеме и

быстрее в 2 раза. По мнению авторов, в водном растворе фотовозбужденные

молекулы триарилметанового красителя при контакте с воздухом генерируют

синглетный кислород и гидроксид-радикалы, которые атакуют по аминогруппе. В

этаноле же генерируются радикалы •OC2H2 и •O2H, которые участвуют в реакциях

по механизму переноса электрон/протон. При исследовании записей различной

давности было установлено, что при наличии в композиции чернил нескольких

триарилметановых красителей с близкими характеристиками происходит

совместное замедление деалкилирования за счет конкуренции, а также

ингибирование процесса фотодеградации синими пигментами. Кроме того в

локальных сгустках, обусловленных неравномерностью нанесения чернил, процесс

протекает медленнее, чем на участках с меньшим содержанием красителей.

Gallidabino [85] исследовал 33 записи чернилами шариковых ручек методом

ЛДИ-МС с регистрацией положительных и отрицательных ионов для сравнения по

эффективности дискриминации образцов. Так, при использовании относительной

площади сигналов идентифицированных соединений и неизвестных компонентов

при регистрации частиц обоих зарядов эффективность составила 99.6%.

Таким образом, техника масс-спектрометрии является эффективным

инструментом при изучении композиции чернил и процессов, протекающих в них

со временем и/или при воздействии внешних условий.

Различные варианты определения компонентного состава чернил методом

масс-спектрометрии приведены в табл.4

33

Таблица 4 – Масс-спектрометрическое определение компонентов в чернилах

Способ ионизации Тип масс-анализатора Исследованные образцы Идентифицированные

компоненты

Источник

МСВИ Времяпролетный

20 различных чернил

13 синих чернил

24 синих чернил

Триарилметановые красители,

арилгуанидины

63,

64,

65

Полевая десорбция Магнитный секторный По 7 черных, синих и красных чернил (всего 21) Ди- и триарилметановые,

ксантеновые красители

66

Термоспрей Тандемный (Q-q-Q) Моно- и диазотриарилметановые, ксантеновые

красители

67

Электроспрей

Тандемный (Q-q-Q)

44 синих, 23 черных, 10 красных чернил Азо- и диазокрасители,

триарилметановые,

фталоцианиновые красители

68

Квадрупольный 6 черных чернил Азо- и триарилметановые красители 69

Тандемный (Q-q-IT) 8 красных чернил Ксантеновые красители 70

Прямой анализ в режиме

реального времени Времяпролетный

13 черных, 10 синих чернил (всего 43) Триарилметановые красители,

арилгуанидины

71

Десорбция с ионизацией

электроспреем

Линейная ионная

ловушка

10 синих чернил Триарилметановые красители,

арилгуанидины

72

Десорбция/ионизация

сверхзвуковым спреем Квадрупольный

3 синих, 1 красные чернила Триарилметановые, ксантеновые

красители, арилгуанидины,

фталоцианины

73

Электроспрей при содействии

лазерной десорбции/ионизации

Линейная ионная

ловушка

Синие, красные и черные чернила Триарилметановые, ксантеновые

красители, арилгуанидины

74

Бомбардировка быстрыми

атомами Магнитный секторный

Синие чернила Триарилметановые красители 75

ЛДИ

Времяпролетный Черные, красные и синие чернила Триарилметановые и ксантеновые

красители

75, 76, 77,

78, 80,81

Времяпролетный Синие, красные, черные, зелѐные чернила Фталоцианины 83

Времяпролетный 33 синих чернил Триарилметановые красители,

пигменты

85

МАЛДИ

Времяпролетный Синие чернила Триарилметановые красители 81,82

Времяпролетный Черные, синие, красные чернила Триарилметановые, ксантеновые,

азо- красители

82

Времяпролетный 4 синих чернил Триариметановые красители 84

34

1.2.4 Хроматографические методы анализа

1.2.4.1 Тонкослойная хроматография

Простейшим хроматографическим методом, применяемым для анализа

чернил с начала 1950-х годов, является метод бумажной хроматографии. Среди

первых статей по этой теме были методы разделения на компоненты жидких и

высохших чернил на полосках фильтровальной бумаги с помощью

дистиллированной воды [86] или органических растворителей [87].

В 1953 г. Kirk [88] разработал метод для анализа жидких и высохших чернил

шариковых ручек с помощью горизонтальной бумажной хроматографии, в которой

разделение происходит на круге из фильтровальной бумаги. Подвижная фаза

посредством капиллярных сил поднимается по бумажному цилиндру в центр

фильтровальной бумаги, затем радиально распространяется, вследствие чего

происходит разделение окрашенных компонентов. Были протестированы

различные комбинации растворителей в качестве подвижной фазы (бутанол, вода,

ацетон соляная кислота), а также способы проявления (химические, УФ). Сравнив

предложенный подход с техникой электрофореза на бумаге, авторы утверждают

[89], что обе техники дополняют друг друга, однако электрофоретическое

разделение более воспроизводимо. Macris [90], исследуя различные чернила

методом радиальной бумажной хроматографии, также подтверждает, что

использование коэффициентов удерживания затруднено ввиду большого числа

неизвестных компонентов чернил и неоднородности бумаги.

В 1956 г. Kirk предложил [91] комбинированную технику для изучения

чернил – электрохроматофорез. Исследовав 17 различных черных и 6 синих

чернил, автор показал эффективность предложенного подхода для сравнительного

анализа композиции чернил.

Coldwell [92] исследовал 117 чернил и 75 красителей методом бумажной

хроматографии с использованием 8 различных систем подвижных фаз. Как

указывает автор, наибольшие сложности возникли при анализе чернил шариковых

ручек как наиболее многокомпонентных. Большинство красителей при разделении

давали несколько зон из-за наличия примесей и изомерных форм, а также индексы

удерживания для компонентов чернил часто были больше, чем для

индивидуальных красителей.

35

Влияние pH на эффективность разделения и ширину хроматографических зон

описано в работе [93]. Martin рекомендует использовать подкисленные системы,

обеспечивающие более чистые и узкие хроматографические зоны, Tewari [94],

исследовав различные красители и чернила, приводит в своей работе индексы

удерживания для их основных компонентов.

В 1961 г. Crown [13], используя метод бумажной хроматографии, показал, что

ни чистыми растворителями, ни их смесями невозможно разделить все красители.

Красители были сгруппированы по их цвету или химическим свойствам, некоторые

можно группировать по их химическим реакциям с определенными химическими

реагентами. Обобщив полученные результаты, исследователи создали схему

анализа чернил для шариковых ручек, согласно которой нефталоцианиновые

красители можно отделить от фталоцианиновых, а также можно определить

наличие или отсутствие Родамина Б.

В том же году Mathyer [95] обобщил результаты предыдущих исследований и

предложил методику анализа чернил с использованием вертикальной и радиальной

бумажной хроматографии для анализа жидких и высохших чернил. Предложено

при сравнении композиции выводы об их идентичности делать по результатам

анализа в различных хроматографических системах и в нескольких повторностях.

Метод бумажной хроматографии и его разновидности оставались

популярными инструментами при анализе чернил вплоть до середины 1960-х

годов, но были вытеснены более эффективным методом тонкослойной

хроматографии. Большое количество исследований посвящено оптимизации

систем растворителей и неподвижных фаз при использовании ТСХ для анализа

чернил. Одним из первых сообщений о применении ТСХ для разделения

пигментов жидких чернил на силикагеле является описание Druding [96] наглядной

демонстрации студентам эффективности ТСХ при разделения сложных смесей.

В 1965 г. Nakamura и Shimoda опубликовали методику [97] исследования

чернил шариковых ручек. Используя в качестве хроматографических пластин

предметные слайды для микроскопа с нанесенным слоем силикагеля и подвижной

фазы бутанол-этанол-вода (50:10:15), авторы проанализировали более 60 образцов

синих и черных чернил и большое число органических красителей. Для

идентификации предложено удалять хроматографические зоны с пластины и

36

проводить с ними химические тесты и тесты растворимости, а также облучать УФ

и ИК излучением. Во многих образцах были идентифицированы триарилметановые

и ксантеновые красители, фталоцианиновые пигменты. Сравнивая ТСХ с

бумажной хроматографией, авторы заключают, что эффективность разделения на

силикагеле выше, а системы растворителей, разработанные для анализа на бумаге,

не могут быть использованы в случае ТСХ.

Польские криминалисты для разделения смеси триарилметановых и

тиазиновых красителей, выбранных как распространѐнные компоненты синих и

черных чернил для шариковых ручек, сравнивали две разработанные ими техники

[98]: силикагель на стеклянной подложке и систему хлороформ : метанол :

муравьиная кислота (15:10:1) с импрегнированной силикагелем бумагой и

системой растворителей бутанол : вода : ацетон (20:20:7) с добавлением 0.5%

диэтиламина. Последняя оказалась более эффективной, экспрессной и точной

методикой для разделения основных окрашенных компонентов чернил.

Reiners [99] исследовал различные неподвижные фазы (диатомит, оксид

алюминия и силикагель) и комбинации полярных растворителей для ТСХ-анализа

чернил шариковых ручек. После оптимизации условий элюирования и подготовки

пластин, были проведены разделения компонентов чернил, показавшие отсутствие

каких-либо преимуществ какого-либо сорбента.

Бельгийскими учеными была разработана методика [100] анализа пигментов в

составе чернил шариковых ручек методом ТСХ. Для идентификации использовали

вещества-свидетели, разделенные на диатомитовой пластине в системе n-пропанол

: толуол (70:30, v/v) совместно с исследуемыми чернилами.

Комплексный подход, включающий исследование различными техниками,

для анализа чернил различных типов и цветов был предложен Brunelle [101]. Для

дифференциации и классификации чернил одним из рекомендуемых методов было

ТСХ-исследование на стеклянной пластине с силикагелем в одной из двух систем

растворителей: этилацетат : этанол (абс.) : вода (70:35:30, v/v) и n-бутанол : этанол :

вода (50:10:15, v/v). Последующее изучение люминесценции хроматографических

зон, тесты на растворимость и взаимодействие с различными химическими

реагентами позволило авторам на основе композиции дифференцировать чернила.

37

В 1974 г. Kuranz [102] предложил способ для разделения красителей чернил со

сходными Rf. Обычная процедура включает помещение пластины (10см х 1,6см) с

нанесѐнным на стартовую линию образцом в резервуар с элюентом n-бутанол :

изопропанол : вода (2:1:1, v/v) и удаление еѐ оттуда после элюции. Для разрешения

перекрывающихся зон после высыхания "пятен" образца предлагается удалять

определѐнные части слоя силикагеля или целлюлозы с подложки. Такая

модификация позволяет получить более узкие зоны и соответственно, несмотря на

частичное совпадение "пятен", чернила различных производителей можно

отличить.

В 1975 г. Kelly и Cantu [103] предложили стандартизировать методику для

анализа чернил и описали 2 комплексных подхода. Помимо спектральных и

физико-химических тестов важным этапом было ТСХ-исследование,

заключающееся в том, что образцы чернил экстрагируются одним из подходящих

растворителей, таких как бутанол, этанол, этилацетат или пиридин, выбираемых по

растворимости в них компонентов, экстрагируются 8–10 вырезанных из бумаги

"микрокусочков". Разделение проводят на пластинах с силикагелем или

целлюлозой с подвижной фазой n-бутанол : изопропанол : вода (2:1:1, v/v) или n-

бутанол : этанол : 10% водная щавелевая кислота (50:10:15, v/v). Этих двух систем

элюентов достаточно для разделения компонентов большинства чернил.

В рекомендациях [15] по исследованию чернил шариковых ручек предложено

для анализа на алюминиевых пластинах с силикагелем «Силуфол» несколько

систем подвижных фаз, оптимизированных для различных типов и цветов чернил.

Для изучения хроматографических свойств красителей чернил в штрихах методом

тонкослойной хроматографии необходима вырезка из штриха площадью примерно

1 мм2, которая помещается в углублении в слое сорбента. Системы подвижных фаз

оптимизированы для разделения компонентов чернил различных типов и цветов:

1. Для дифференциации чернил синего, красного и фиолетового цветов и их

красителей:

n-бутанол – уксусная кислота – вода (5:5:4, v/v);

этилацетат – изопропанол – вода (26,5 : 13,5 : 10, v/v);

n-бутанол – уксусная кислота – вода (4:2:2, v/v);

2. Для дифференциации чернил зеленого и бирюзового цветов:

38

n-бутанол – уксусная кислота – вода (5:5:4, v/v);

n-бутанол – уксусная кислота – вода (4:2:2, v/v);

3. Для дифференциации чернил черного цвета и их красителей:

этилацетат – изопропанол – вода (26.5 : 13.5 : 10, v/v);

этилацетат – изопропанол – 25%-ный аммиак – вода (30 : 15 : 1 : 10, v/v).

Эти системы признаны оптимальным при исследовании паст, производимых в

СССР. Для идентификации в данной работе приведены коэффициенты

удерживания наиболее распространѐнных компонентов во всех предложенных

системах.

Для анализа чернил из коллекции ATF (Бюро алкоголя, табака,

огнестрельного оружия и взрывчатых веществ США), собираемой с 1968 года и

насчитывающей 1080 образцов шариковых ручек (на 1978), в качестве стандартной

была принята система растворителей этилацетат : этанол : дистиллированная вода

(70:35:30, v/v) и в качестве дополнительной n-бутанол : этанол : дистиллированная

вода (50:10:15, v/v) при исследовании на пластинах с силикагелем [104].

Тонкослойная хроматография с использованием обращеннофазовых

сорбентов описана в работе французских исследователей [105]. С использованием

подвижной фазы фосфатный буфер (pH 2.8) : этанол (7:11, v/v) для разделения

окрашенных компонентов были протестированы сорбенты на основе

модифицированного алканами (С2,С8,С18) силикагеля. По результатам

исследования, оптимальное разделение обеспечило использование

октадецилсилана, при этом отмечается, что большое влияние на эффективность и

разрешение оказывает pH. Использование денситометрического сканирования

позволило получить спектральные характеристики отдельных зон и сделать

предлагаемый подход сопоставимым по эффективности и информативности с

ВЭЖХ.

В 1981 г. французские криминалисты Clement и Ceccaldi [106] предложили

использовать высокоэффективную тонкослойную хроматографию (ВЭТСХ) как

более совершенный метод для идентификации компонентов чернил. При

использовании систем автоматического дозирования, обеспечивающих высокую

точность при нанесении образца, и денситометрических сканеров, позволяющих

получать спектральную информацию, были получены результаты,

39

свидетельствующие о большей ее эффективности и экспрессности по сравнению с

классической ТСХ.

В 1983 г. Tappolet [107] изучал применение ВЭТСХ для изучения состава

чернил. Он пытался подобрать наиболее подходящие подвижную и неподвижную

фазы для разделения компонентов чернил разных типов и разных цветов. В

эксперименте использовали пластины с силикагелем (5мкм), на стартовую линию

которых наносили 200 нл пиридинового экстракта. Для каждого вида и цвета

чернил были подобраны оптимальные системы растворителей для элюирования.

Для синих и черных чернил – этилацетат : этанол : вода (75:35:30, v/v), для синих и

красных – метанол : n-пропанол : 1-пентанол : вода (2:10:26:4, v/v). При сравнении

с ТСХ ВЭТСХ оказалась предпочтительнее за счет большей экспрессности,

эффективности разделения, лучшей воспроизводимости и меньшего количества

пробы, необходимой для анализа.

Blackledge [108] для исследования фальшивого чека модифицировал методику

разделения [109] и определения компонентов чернил с помощью люминесцентной

фотографии их хроматограмм, полученных методом ТСХ. Используя ранее

предложенные условия, получить достаточно информативные результаты не

удалось, и тогда были протестированы три различных вида пластин и четыре

комбинации растворителей:

–этилацетат : этанол : вода (70:35:30, v/v)

–бутан-1-ол : этанол : вода (50:10:15, v/v)

–ацетон : вода (2:1, v/v)

–бутан-1-ол : этанол : вода : уксусная кислота (18:2:2:1, v/v)

Сделан вывод о том, что комбинация хроматографических методов и ИК-

люминесцентной фотографии является надежным инструментом при разрешении

задач, связанных с дифференциацией близких по составу чернил.

Сорокина и Агинский из ВНИИ МВД СССР на основе сведений о

композициях чернил для шариковых ручек предложили использовать

двухступенчатое элюирование [110]. После нанесения экстракта из штриха (для

красителей диметилформамид, для смол – ацетон) на пластину (силуфол или

кизельгель) проводят первое элюирование в системе этилацетат : этанол :

диметилформамид (1:4:2, v/v) до 10мм, затем после высушивания – второе в смеси

40

этилацетат : пропанол : вода : уксусная кислота (30:15:10:1, v/v). Авторы

рекомендуют при анализе применять метод «свидетелей». В этом случае влияние

постоянных и случайных факторов на значения Rf как веществ-«свидетелей», так и

компонентов исследуемой смеси будет практически одинаковым, и тогда

совпадение величин Rf сравниваемых веществ даст основание отождествлять эти

соединения.

В 1986 г. сотрудниками ВНИИСЭ было проведено сравнительное

исследование [111] отечественных и зарубежных сине-фиолетовых и черных

чернил с целью установления способов их дифференциации на основе

компонентного состава. Разделение проводилось с использованием трех систем

растворителей:

– этилацетат : изопропанол : вода (27:14:10, v/v)

– изопропанол : аммиак : вода (12:1:7, v/v)

– n-бутанол : уксусная кислота : вода (8:1:10, v/v)

Авторами показаны сходства и различия в рецептурах чернил производства

различных стран, которые могут быть использованы в качестве справочного

материал.

Панферовой и Тросман предложен подход [112] для установления различий в

синих и фиолетовых чернилах, содержащих жирорастворимый фиолетовый

краситель (триарилметановый). Используя денситометрию, авторы установили, что

различия в числе и интенсивности зон производных парарозанилина на

хроматограммах являются устойчивыми признаками, позволяющими

дифференцировать пасты одного цвета.

Техника для датировки чернил, базирующаяся на использовании ТСХ и

денситометрии, была предложена Brunelle [113]. Использование нормированных

концентраций компонентов после разделения позволило сделать подход

независимым от массы сравниваемых образцов, а применение техники

искусственного термического старения – отказаться от близкого по составу образца

сравнения известной давности.

В 1993 г. Агинский [114-116] использовал (ВЭ)ТСХ, денситометрию и

отражательную микроспектрофотометрию для разделения красителей чернил,

обосновал и предложил математические зависимости соотношений сигналов для

41

различных способов регистрации сигналов для повышения эффективности

дискриминации чернил и снижения ошибок. Кроме того для разделения пигментов,

плохо растворимых в различных растворителях, была разработана трехступенчатая

процедура. Образцы с нанесенными чернилами размером приблизительно 2–3мм2

экстрагировали 2–3 мкл диметилформамида. При недостаточной эффективности

экстракции ДМФА проводили дополнительное извлечение концентрированной

серной кислотой, которая подходит для растворения фталоцианинов и других

слаюорастворимых пигментов. Хлороформ в качестве элюента на первой стадии

позволяет разделить гетерополикислотные красители. Основные и кислотные

спирто-, водо- и маслорастворимые красители, остающиеся на стартовой линии

после первой элюции, затем разделяют в системе этилацетат : изопропанол : вода :

уксусная кислота (30:15:10:1, v/v). Для фталоцианинов и других органических

малорастворимых пигментов на третьем этапе для разделения используют

концентрированную серную кислоту. В итоге был сделан вывод, что

трѐхступенчатый метод ТСХ позволяет разделять окрашенные компоненты чернил

различных типов.

Учеными из Индии были предложены методики [118] разделения

компонентов чернил зеленых и красных цветов. Хроматографирование 12 зеленых

чернил проводили в системе пиридин : амиловый спирт : аммиак : бутанол (3:3:3:1,

v/v), 57 красных в элюентах – хлороформ : метанол (9:1, v/v) и хлороформ : метанол

: гексан (8:1:1, v/v). Если зеленые чернила были легко дифференцированы, то

красные, из-за малого числа красителей, используемых в их рецептуре, могут быть

разделены лишь на группы.

С конца 1990 годов большинство работ, посвящѐнных применению техники

(ВЭ)ТСХ для исследования чернил, представляют собой комплексные подходы,

так как различия в рецептурах становятся с каждым годом труднее

идентифицируемыми. В литературе последнего десятилетия описано применение

тонкослойной хроматографии с инфракрасной [118,119] и рамановской [119,120]

спектроскопией, микро-, УФ/Вид [120] и отражательной [121] спектрометрией,

люминесценцией [122,123], масс-спектрометрией [70, 74]. Таким образом, для

подробного исследования состава ТСХ дополняется другими техниками, однако

как скрининговый метод остается самым распространѐнным и актуальным методом

42

при изучении сомнительных записей. Стоит отметить, что в настоящее время в

странах СНГ используются методика [110], в США принята стандартизованная

процедура анализа [124,125], в большинстве европейских стран – подходы,

предложенные Cantu и Brunelle [104]. При этом сама методология ТСХ и

автоматизация ее процессов достигли такого уровня, что это позволило совместной

англо-американо-швейцарской группе криминалистов и ученых обосновать,

разработать и реализовать аппаратно-программное решение и создать

хроматографическую базу данных чернил для быстрой идентификации типов и

производителей чернил [126–128].

Несмотря на то, что ТСХ остаѐтся наиболее распространѐнным методом

анализа чернил благодаря ее простоте и низкой стоимости, этот метод не позволяет

без дополнительных процедур зарегистрировать бесцветные компоненты чернил и

различить чернила с одинаковым основным составом из-за невозможности

получить точные количественные оценки.

1.2.4.2 Электрофоретические методы

Электрофоретические методы исследования основаны на разделении

заряженных молекул аналита при приложении электрического поля высокой

напряженности. Простота реализации, малое количество образца для анализа,

небольшой расход реагентов сделали эту технику очень популярной в

криминалистической экспертизе.

Первые эксперименты с использованием электрофореза на бумаге относятся к

середине 1950-х годов. Как упоминалось ранее [89,91], данная техника эффективно

дополняет хроматографию и позволяет получать более информативные результаты.

Подробная работа, посвященная подбору и оптимизации буферных электролитов

для разделения компонентов чернил, опубликована Thompson [129].

Рекомендации [15] по анализу чернил для шариковых ручек также были

разработаны ВНИИСЭ СССР. Метод вертикального электрофореза на

гофрированной бумаге целесообразно применять для установления

технологической группы и разделения красителей чернил. В качестве электролитов

авторами предлагается использовать различные системы в зависимости от цвета:

для синих, фиолетовых и зеленых – n-бутанол – уксусная кислота – вода (4:2:2);

43

красных – n-бутанол – уксусная кислота – вода (5:1:4); черных – n-бутанол - этанол

– уксусная кислота – вода (125:50:1:100).

В 1980 г. Moon описал [130] использование гель-электрофореза для анализа

чернил. Он использовал пластину с гелем агарозы, на которую помещал экстракт

из 3 мм штриха. Лучшего разделения удалось добиться при 200 В в течение 8

минут c использованием двух систем: 3% глицин – 2.3% хлорид натрия (pH 6) и

барбитуратный буфер – 0.038% лактат кальция (pH 8.6).

Однако электрофоретическое разделение на бумаге хотя и было эффективным

и экспрессным, не получило широкого распространения для исследования чернил.

В 1960х годах была предложена методика капиллярного электрофореза (КЭ) для

разделения молекул по заряду и размеру в тонком капилляре, заполненном

электролитом.

В 1991 г. Fanali [131] разработал методику анализа красных чернил с

помощью капиллярного зонного электрофореза (КЗЭ). Анализ проводили в 20см

кварцевом капилляре с использованием электролита состава 0.1М аммоний–

ацетатный буфер (pH 4.5) – метанол (3:1) с УФ-детектором (206нм) при

напряжении в 8-12 кВ. Идентификацию проводили путем добавления экстрактов из

разделенных на ТСХ зон.

Было показано, что капиллярный электрофорез может удачно применяться

для разделения анионных и катионных красителей и незаряженных молекул.

Использование в электролитах соединений, склонных к мицеллообразованию,

например, ПАВ, позволяет исследовать незаряженные молекулы. Когда

нейтральный аналит добавляется в мицеллярный раствор, некоторое его

количество может оказаться внутри мицеллы и двигаться с еѐ объѐмной скоростью.

Происходит селективное разделение аналитов в мицеллярной фазе. Такой подход

назван мицеллярный электрокинетический капиллярный электрофорез (МЭКЭ) и

может быть классифицирован как вид распределительной жидкостно-жидкостной

хроматографии (МЭКХ). Evans [132] и Burkinshaw [133] показали, что кислотные

красители со сходными или изомерными структурами и близкими молекулярными

массами не разделяются при использовании «традиционных» буферов (например,

10мМ КН2РО4, рН 9), тогда как при использовании мицеллярных систем (10мМ

Na2B4O7 – 40мМ ДСН) разделение проходит более эффективно. Учѐные полагают,

44

что МЭКЭ может стать наиболее подходящим методом для анализа красителей

чернил.

Японскими криминалистами Tsutsumi и Ohga [134] были проанализированы

водорастворимые чернила черного цвета различных типов методом КЗЭ.

Оптимизация включала подбор экстрагента, pH и концентрации буфера.

Экстрагируемые из 5 мм штриха 50 мкл смеси этанол – 28% аммиак (1:1) красители

анализировали (20кВ) в 15мМ боратном буфере (pH 8.8) в кварцевом капилляре

52см (100мкм) с детектированием на длине волны 214 нм. В ряде чернил были

идентифицированы поликислотнозамещенные производные ксантеновых,

триарилметановых и азокрасителей.

Интересна работа [135], проведенная криминалистами Министерства

Юстиций Нидерландов под руководством Xu и de Koeijer, описывающая

разделение 40 положительно и отрицательно заряженных, нейтральных водо- и

спирторастворимых красителей и пигментов различных классов методом МЭКХ с

использованием мультиволнового детектирования на диодной матрице. Разделение

проводили в кварцевом капилляре (57 см × 50мкм) с электролитом состава 70%

буфера (3-амино-1-пропанол 15 мМ, соляной кислоты 7.5 мМ, 60 мМ

додецелсульфат натрия, 0.5 мМ полиоксиэтилена лауриловый эфир (C58H118O24,

Brij-35), pH 10) и 30% ацетонитрила с детектированием в диапазоне 200-600 нм при

разности потенциалов в 30 кВ. Исследование индивидуальных красителей

показало, что большинство из них является смесью изомеров или гомологов, а

также содержит технологические примеси (для модельной смеси 40 компонентов

зарегистрировано более 100 сигналов). Значительно большая возможность

дифференциации достигается за счет высокого разрешения, а также за счет

регистрации микропримесей и компонентов, которые не элюируются при анализе

ТСХ и ВЭЖХ из-за высокого сродства к сорбенту или необратимой сорбции.

Серия совместных работ [136-138] американских и немецких ученых была

посвящена изучению состава чернил фломастеров. На первоначальном этапе

проводили подбор и оптимизацию условий анализа (pH, состав и концентрация

фонового электролита, длина капилляра, потенциал, мицеллообразователь).

Проанализировав чернила и их водно-этанольные (1:1) экстракты из штрихов,

авторы пришли к выводу, что большинство чернил имеет индивидуальный

45

профиль. В дальнейших исследованиях авторы предложили использовать для

детектирования сначала флуориметрический детектор, а затем лазерно-

индуцированную флуоресценцию (ЛИФ) с целью повышения чувствительности.

Кроме того, для увеличения получаемой информации предложено использовать

спектрофотометрию и протон-индуцированную рентгеновскую эмиссионную

спектроскопию. В работе [139] авторы, используя разработанные подходы, провели

исследования чернил для шариковых ручек. Процедура включала в себя

ультразвуковую экстракцию смесью электролит : ацетонитрил (1:1) из штриха (1.5–

2см) в течение 10–20 мин с последующим анализом в капилляре (77 см × 50 мкм)

при напряжении 15–25 кВ. Разделение осуществлялось в фоновом электролите

состава 50 мМ боратного буфера (pH 9), 50% ацетонитрила, 30 мМ ДДСН с

регистрацией абсорбции (200-600нм) и флуоресценции (405нм) с возбуждением

He-Cd-лазером (320нм). Было показано, что комбинация различных способов

детектирования, дополненная данными об элементном составе, позволяет надежно

дифференцировать чернила для шариковых ручек черных и синих цветов.

В 1997 г. Zlotnick опубликовал результаты [140] анализа черных чернил для

ручек-роллеров методом МЭКЭ. Идентификации компонентов не производилось,

но анализ полученных электрофореграмм показал, что большинство образцов

имеет неповторимый индивидуальный компонентный профиль.

Сравнивая эффективность КЭ (КЗЭ, МЭКЭ) с ВЭЖХ при анализе красных и

синих чернил на масляной основе Tsutsumi [141] приходит к выводу, что

электрофоретическое разделение (МЭКЭ) предпочтительнее по эффективности.

Однако в своей работе он использовал изократическое элюирование нетипичной

системой (ацетонитрил- 3% раствор KBr, 7:1, 0.5мл/мин), а при использовании

градиента хроматография показала себя более селективным методом. Это также

подтверждается в статье Whiting [142], описывающей использование классической

системы элюентов (ацетонитрил – 100 мМ фосфатный буфер, pH 3.2) в

градиентном режиме. В такой же системе он провел разделение методом КЗЭ и

пришел к выводу, что результаты, полученные разными методами, сопоставимы.

Так как методы разделения базируются на различных принципах разделения, то

использовать их лучше в дополнение друг к другу. Небольшим преимуществом КЭ

является простота, универсальность и экономичность [143].

46

В работах [144,145] польских криминалистов приведена методика, основанная

на предложенной ранее de Koeijer технике [135], оптимизированная для анализа

чернил фломастеров, шариковых и гелевых ручек, и результаты ее применения.

Для повышения воспроизводимости, разрешения и эффективности разделения

было увеличено содержание мицеллообразующих ПАВ в ведущем электролите (на

30%) и понижена температура термостата (с 44 до 33 °C).

Анализу состава чернил шариковых ручек методом МЭКЭ, дополненному

исследованиями методами спектроскопии и масс-спектрометрии, посвящена серия

работ [146-148] криминалистов ФБР. Авторами было предложено использовать две

системы электролитов – для положительно и отрицательно заряженных молекул

красителей. Для анализа катионных соединений использовали капилляр длинной

40 см и смесь (3:7) метанол – ацетатный буфер (pH 4.4) с добавлением 10 мМ

гексадецилтриметиламмония бромида (CTAB), для анионных – буфер (pH 8.8) из

25 мМ 2-циклогексиламино-этансульфоновая кислота (CHES) и 5 мМ β-

циклодекстрина. Для идентификации сигналов на электрофореграммах были

получены масс-спектры экстрактов чернил и растворов красителей с ионизацией

электроспреем и методом МАЛДИ-МС, а также проведено их исследование с

помощью ТСХ. Анализ образцов чернил из коллекции Секретной службы США

(USSS) позволил установить наличие в большинстве чернил красителей

триарилметанового ряда и фталоцианинов, а в образцах черного цвета -

присутствие ксантеновых и сульфоазокрасителей.

Исследованию композиции чернил роллеров посвящен ряд работ [149,150]. На

большой выборке продемонстрирована эффективность подхода для

дифференциации чернил [151]. После оптимизации условий разделения авторами

были изучены записи различной давности и установлено, что зависимость

отношения стабильных сигналов к сигналам изменяющихся компонентов имеет

вид экспоненциальной зависимости [151,152]. Процессы старения вызваны

деградацией триарилметановых красителей, что было подтверждено

использованием техники искусственного ускоренного светового старения [153].

Разделение гомологов полиметилпарарозанилана было проведено

тайваньскими учеными [154] с использованием мицеллярного варианта КЭ. Для

получения деметилированных производных гексаметил-р-розанилин облучали Hg–

47

Cd-лампой и регистрировали изменения, также используя для подтверждения

наличия продуктов деградации МАЛДИ-МС. В композициях синих и черных

чернил шариковых ручек были установлены гекса-, пента- и

тетраметилпроизводные парарозанилана.

Для исследования красителей, предварительно идентифицированных методом

масс-спектрометрии, группой австралийских исследователей было предложено

[155] использование неводного капиллярного электрофореза. Применив алгоритм

искусственной нейронной сети, они оптимизировали состав электролита для

анализа катионных тиазиновых, феноксазиновых и триарилметановых красителей.

Для повышения чувствительности использовали светодиодный детектор (635нм).

Наилучшего разделения добились при анализе в кварцевом капилляре (48.5 см ×

50мкм) с фоновым электролитом состава 55 мМ ацетата аммония и 600 мМ

уксусной кислоты в метаноле при напряжении в 30 кВ. Эксперименты с

растворами различных чернил показали, что предложенный подход отличается

высокой эффективностью, воспроизводимостью и экспрессностью.

Авторы работы [156] проанализировали состав 120 черных чернил для

шариковых ручек различных производителей и с использованием стандартов

идентифицировали в них 7 распространѐнных красителей триарилметанового и

ксантенового типов. Кластерный анализ позволил дифференцировать образцы на 6

подгрупп. Иерархическая кластеризация результатов анализа 96 синих чернил

позволила дифференцировать образцы внутри классов, сгруппированных на основе

идентичности композиции [157].

Благодаря своей простоте, экономичности и универсальности электрофорез в

различных его модификациях является эффективным инструментом в

криминалистической экспертизе. Широкий диапазон высокочувствительных

детекторов позволяет определять и идентифицировать минорные компоненты в

композиции чернил, что существенно повышает надежность дифференциации

объектов исследования. Перспективным направлением является использование

электрофоретического разделения в комбинации с различными масс-

спектрометрическими техниками.

Основные подходы по разделению компонентов чернил

электрофоретическими методами представлены в табл. 5.

48

Таблица 5 – Определение компонентов чернил методами капиллярного электрофореза Электролит Напряжение Размер

капилляра

Детектирование Исследованные образцы Источ-

ник

Капиллярный (зонный) электрофорез

0.1 М Ацетатный буфер (pH 4.5) – MeOH (3:1) 12 кВ 25cм × 25мкм УФ, 206 нм Черные и синие чернила

фломастеров

131

15мМ Na2B4O7 (pH 8.8) 20 кВ 52.5cм × 100мкм УФ, 214 нм Черные чернила для роллеров 134

100мМ Na2B4O7 (pH 8) – MeOH (4:1)

50мМ Na2B4O7 (pH 9) – MeCN (1:1)

15-25 кВ 77 (57)cм ×

50мкм

УФ-Вид, ФЛД,

ЛИФ

Черные и синие чернила

фломастеров и шариковых ручек

136-

139

100мМ Фосфатный буфер (pH 3.2) - MeCN (1:1) 25 кВ 60cм × 50мкм УФ, 200 нм Черные чернила шариковых ручек 142

20мМ Na2B4O7 (pH 8,5) 15 кВ 47cм × 100мкм УФ-Вид Черные и синие чернила для

роллеров и шариковых ручек

149,

153

60мМ NaH2PO4/H3PO4 (pH 4.5) 15 кВ 80cм × 50мкм УФ, 209 нм Триарилметановые красители;

синие чернила шариковых ручек

154

Мицеллярная электрокинетическая капиллярная хроматография (электрофорез)

10мМ Na2B4O7 – 40мМ SDS 25 кВ 60cм × 75мкм УФ, 254 нм Анионые и нейтральные красители 133

60 мМ SDS, 0.5мМ Brij-35, 15мМ 3-амино-1-пропанол, 7.5

мМ HCl (pH 10) – MeCN (70:30)

30(25) кВ 57(47)cм ×

50мкм

УФ-Вид Красители; синие, черные, зеленые

и красные чернила шариковых

ручек

135

100мМ Na2B4O7 (pH 9.5) – 25мМ SDS 30 кВ 50cм × 50мкм УФ, 214 нм Черные чернила для роллеров 140

15мМ Na2B4O7 (pH 8.8) – EtOH (9:1) – 15мМ β-

циклодекстрин

20 кВ 60cм × 100мкм УФ, 214 нм Синие и красные чернила для

роллеров, шариковых ручек и

маркеров

141

42 мМ SDS, 0.35мМ Brij-35, 10.5мМ 3-амино-1-пропанол,

5.25 мМ HCl (pH 10) – MeCN (70:30)

30 кВ 75cм × 50мкм УФ,Вид Синие и красные чернила для

гелевых и шариковых ручек

144,

145

(3:7) MeCN – ацетатный буфер (pH 4.4) - 10 мМ CTAB;

25 мМ CHES (pH 8.8) - 5 мМ β-циклодекстрин

25 кВ 40cм × 75мкм

50cм × 75мкм

УФ-Вид Черные и синие чернила

принтеров и шариковых ручек

146-

148

60мМ SDS, 30мМ H3PO4, H2O-MeCN-MeOH (8:1:1) 15 кВ 80cм × 50мкм УФ, 209 нм Триарилметановые красители;

синие чернила шариковых ручек

154

Неводный капиллярный электрофорез

55мМ CH3COONH4, 600мМ CH3COOH в MeOH 30 кВ 48.5cм × 50мкм LED (635 нм) Черные и синие чернила

фломастеров и шариковых ручек

155

55мМ CH3COONH4, 0.1% CH3COOH в MeOH 30 кВ 57cм × 75мкм УФ, 214 нм Черные чернила шариковых ручек 156

100мМ CH3COONH4, 1мМ CH3COOH, MeOH- H2O (9:1) 25 кВ 56cм × 75мкм УФ-Вид Синие чернила шариковых ручек 157

49

1.2.4.3 Жидкостная хроматография

Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) – один из

эффективных методов разделения сложных смесей веществ, широко применяемый

как в аналитической химии, так и криминалистической экспертизе. Поскольку

метод ВЭЖХ совмещает в себе и этап разделения, и этап собственно регистрации

сигнала вещества, он является важнейшим для многокомпонентного определения

соединений, часто различной природы, при совместном присутствии в сложных

матрицах.

Впервые исследовать композицию чернил шариковых ручек методом ВЭЖХ

предложили американские криминалисты Colwell и Karger в 1977 г. [158]. Было

установлено, что большинство чернил может быть разделено на подгруппы по

наличию и относительному содержанию окрашенных и бесцветных компонентов.

С использованием комбинации УФ-Вид-спектрофотометрического и

флуоресцентного детекторов были дифференцированы 25 образцов синих чернил.

В 1982 г. Lyter предложил использовать обращенно-фазовый вариант ВЭЖХ

[159], извлекая из вырезок штриха (~ 1мкг чернил) 20 мкл пиридина целевые

соединения, разделение которых проводили на колонке с октадецилсиланом. В

подвижную фазу состава ацетонитрил – вода (80:20) был добавлен ион-парный

реагент Pic B-7 для повышения эффективности разделения и разрешения между

компонентами. Исследовав 10 различных чернил на нескольких типах бумаги, он

установил, что бумага практически не влияет на воспроизводимость сигналов.

В работе [160] описано определение N-фенилзамещенных триарилметновых

кислотных пигментов методом ВЭЖХ в офсетных чернилах. Статистический

анализ результатов исследования продемонстрировал вариабельность рецептур в

рамках даже одного производителя, которая превышала ошибку определения. Для

объяснения большого числа сигналов на хроматограммах были проанализированы

методики промышленного получения исследуемых пигментов. Автор пришел к

выводу, что большинство пигментных красителей содержит примеси

субпродуктов, количество и строение которых зависит от условий синтеза.

Многоволновой детектор с вращающимся диском, позволяющим сканировать

на четырех длинах волн, был предложен для повышения информативности при

хроматографическом разделении компонентов чернил [161]. Были протестированы

50

три обращѐнно-фазовых сорбента и оптимизирован состав подвижной фазы

ацетонитрил – тетрагидрофуран – вода (924:432:644). Для идентификации были

проанализированы триарилметановые и ксантеновые красители, времена

удерживания и спектральные отношения, в синих чернилах идентифицировали

только аналоги гексаметилпарарозанилина.

Разделению красных красителей, представляющих собой метилированные в

орто-положении относительно азота гомологи парарозанилина, посвящена работа

Sehlinger [162]. Хроматографический анализ показал, что коммерческие доступные

красители (р-розанилин, фуксин) представляют собой смесь 4 гомологов с

содержанием основного компонента от 75 до 95 %.

Griffin c коллегами предложили [163] для разделения катионных и

нейтральных красителей использовать диодноматричный детектор.

Мультиволновое детектирование позволило при разделении 21 красителя

дифференцировать плохо разрешенные пики.

В 1989 г. White и Harbin [164] предложили ВЭЖХ-систему для разделения 52-

х кислотных триарилметановых, антрахиноновых, азиновых, оксазиновых,

индигоидных и азокрасителей и их идентификации с использованием

многоволнового детектирования и величин спектральных отношений.

Оптимальными были условия: колонка с полистирол-дивинилбензольным

сорбентом, элюент ацетонитрил - вода (50:50 v/v, рН 9.0), содержащий лимонную

кислоту (0.7 г/л) и тетрабутиламмония гидросульфат (3.396 г/л).

В своем обзоре [165] методов анализа материалов документов Tebbett

отмечает, что в литературе хроматографическому анализу композиции чернил

нешариковых ручек уделено недостаточное внимание. Им инициируется и

проводится научно-исследовательская работа [166,167] по идентификации

компонентного состава таких пишущих инструментов с применением

мультиволнового детектирования после ВЭЖХ-разделения. Более 100 образцов

чернил было проанализировано для изучения возможности их дифференциации на

основе их состава, а также выявления происхождения и установления возраста. 113

разных образцов чернил были разделены на 17 подгрупп на основании

предварительных (ВЭ)ТСХ-анализов. Затем чернила в каждой группе разделяли с

помощью ВЭЖХ. Вырезку штриха (5мм) экстрагировали 50 мкл элюента при

51

интенсификации ультразвуком в течение 20мин. Протестировав 5 различных

подвижных фаз, предложенных другими авторами, он выбрал методику,

разработанную Lyter [159]. Оптимального разделения добились в обращенно -

фазовых условиях при использовании подвижной фазы ацетонитрил – вода (80:2,

v/v) с 0.005М гептансульфокислотой (рН 4.7) и 0.02% уксусной кислоты и

детектированием в диапазоне 200–800нм. Идентификацию проводили по УФ-

спектрам и их производным. 108 из 113 образцов синих чернил успешно были

дифференцированы на основе относительного содержания компонентов [168].

Эффективного разделения сульфоазо-, триарилметановых и

полигалогензамещенных ксантеновых красителей и пигментов удалось добиться

при их идентификации в композиции чернил для принтеров [169]. Автором

отмечается, что нормально-фазовый вариант хроматографии плохо подходит для

анализа катионных и нейтральных соединений в составе исследуемых объектов.

Mottaleb предложил для анализа синих красителей антрахинонового типа

комбинировать хроматографию и инфракрасную спектроскопию [170]. Для этого

проба после разделения переносится посредством распыления через термоспрей на

движущуюся стальную ленту, на которой снимают ИК-спектры диффузного

отражения. Информация о присутствующих в молекулах аналита функциональных

группах, получаемая с помощью колебательной спектроскопии, позволяет

провести групповую идентификацию.

Анализ результатов исследования компонентного состава чернил

хроматографическими методами [171] и ИК-спектроскопией [172] с применением

хемометрических подходов предложен австралийскими учеными. С

использованием информации о наличии компонентов и их временах удерживания,

полученной на 4х длинах волн 7 образцов черных и 8 синих чернил были

разделены на подгруппы. Для выявления основных различий применяли метод

главных компонент, что позволило повысить эффективность дифференциации до

87,5 %. Дополнив данные хроматографии результатами ИК-спектрометрии и

применив более сложные алгоритмы анализа, такие как формальное независимое

моделирование аналогий классов (SIMCA) и дискриминантный анализ, удалось

различить 97.9 % синих чернил (8 образцов по 6 представителей).

52

Изучению процессов, протекающих в чернилах, методом ВЭЖХ посвящена

серия работ шведского криминалиста Andrasko. Изучались изменения,

происходящие в чернилах при хранении в различных условия светового старения

[173]. В качестве изменяющегося параметра были выбраны красители

триарилметанового ряда. Для анализа вырезали участок с чернилами (~1см) и

экстрагировали 200 мкл метанола 30 мин, затем нагревали до кипения 1-2 мин.

Полученный экстракт отделяли от штриха, высушивали и перерастворяли в 20 мкл

метанола. Во всех образцах были идентифицированы Кристаллвиолет и

Метилвиолет, выбранные в качестве маркеров для отслеживания изменений в

композициях чернил. Экспозиция дневным светом даже в течение нескольких

часов приводила к образованию деалкилированных продуктов разложения.

Сравнивая зависимость содержания продуктов деградации в ряду гекса–пента–

тетра – метилпарарозанилин при различном световом воздействии и без него, автор

приходит к заключению об идентичности процессов деградации, которые

отличаются только скоростью. Дальнейшие исследования посвящены динамике

процесса старения чернил на бумаги в темновых условиях и ее использованию для

установления относительного возраста документа [174]. Установлено, что

датировка на основе деградации красителей возможна лишь в случае наличия

большого числа записей, выполненных в хронологическом порядке и с

использованием чернил шариковых ручек одной рецептуры. Колебания

содержания основных красителей и продуктов их деградации внутри стержня

обусловлены в большей степени технологией производства чернил или чистотой

используемых компонентов, а не старением [175]. Данный подход, базирующийся

на деструкции красителей триарилметанового ряда, может быть использован для

установления относительной давности других типов чернил [176].

Греческими учеными при проведении валидации разработанной ими

хроматографической методики [177] по определению триарилметановых

красителей в чернилах шариковых ручек было установлено, что использование

диодноматричного детектора позволяет обнаруживать основные компоненты на

уровне 0.01-0.7 нг. Кроме того уменьшение содержания гексаметилпарарозанилина

со временем описывается логарифмической функцией (до 20 недель).

53

Определению ароматических аминов методом жидкостной хромато-масс-

спектрометрии посвящена работа специалистов из Швейцарии [178]. Разработав

методику определения третичных и первичных ароматических аминов, авторы

исследовали более 200 образцов чернил. Все синие и черные образцы чернил

содержали кетон Михлера в концентрациях 0.1 мг/г - 20 мг/г. Общее содержание

триарилметановых красителей составило примерно от 1 до 40 мг/кг. Намного более

низкие концентрации основания Михлера были обнаружены во многих образцах

чернил, и их содержание не превышало 2.3 мг/г. O-толуидин встречается в синих

чернилах в концентрациях ниже 100 мг/кг и всегда сопровождается 1,3-ди-о-

толилгуанидином. Анилин часто встречается в черных, зеленых и красных

чернилах до концентрации 1400 мг/кг, а в меньших концентрациях в синих

чернилах. Из других аминов скрининг показал в некоторых образцах наличие 1-

нафтиламина, 4-хлор-анилина и бензидина.

Группой китайских исследователей было предложено определение красителей

в составе гелевых и перьевых чернил с помощью обращеннофазовой ион-парной

хроматографии с тандемной масс-спектрометрией [178,179,180]. Для повышения

эффективности разделения авторами был протестирован ряд катионных ион-

парных реагентов. В дальнейшем изучалось влияние концентрации ацетата

трибутиламина и pH на время удерживания, разрешение и форму пиков. Для

чернил, в составе которых имеются растворимые красители, проводились

исследования по изучению влияния различных условий хранения. Для

идентификации продуктов деградации использовали тандемную масс-

спектрометрию с ионизацией электроспреем. Используя диссоциацию,

индуцированную столкновениями, для получения фрагментарных ионов и

последующего установления структуры исходной молекулы, авторы определили

наличие в чернилах полисульфозамещенных триарилметановых красителей и

пигментов. Эти соединения продемонстрировали аналогичные процессы старения с

формированием деалкилированных продуктов, что, по мнению авторов, может

быть использовано для установления давности записей, выполненных чернилами

синего и черного цветов.

Для определения композиции красных чернил тайваньским исследователем

предложено спектрофотометрическое и флуориметрическое детектирование после

54

ВЭЖХ-разделения метанольных экстрактов [181]. После оптимизации процедуры

пробоподготовки и условий определения был проведен анализ ряда образцов

записей чернил на бумаге. Для идентификации с пластин для ТСХ

реэкстрагировали УФ-флуоресцирующие зоны и проводили ВЭЖХ-анализ.

Сравнивая неизвестные компоненты по времени удерживания и спектральным

характеристикам со стандартами различных красителей, идентифицировали

различные гомологи родамина.

В ряде работ китайских исследователей, посвященных дифференциации

синих [182] и черных [183] чернил шариковых ручек, предлагается использование

ВЭЖХ со спектрофотометрическим и масс-спектрометрическим детектированием.

Идентификация ряда антрахиноновых и триарилметановых красителей позволила

дифференцировать образцы 82 синих и 51 черных чернил на 7 и 6 подгрупп

соответственно.

Идентификация красителей триарилметанового и ксантенового типов описана

в работах итальянских [184] и китайских [185] криминалистов. Повышение

чувствительности и дополнительная информация, получаемая при вторичной

фрагментации, позволили поднять эффективность дискриминации образцов до

95%. Авторы отмечают, что такой подход позволяет определять и устанавливать

структуру неизвестных микрокомпонентов в композиции чернил.

Широкая распространѐнность в криминалистических центрах и лабораториях,

доступность и простота делают ВЭЖХ идеальным инструментом для анализа

компонентов чернил. Большое число совместимых детекторов позволяет получать

комплексную информацию о соединениях и идентифицировать их в составе

сложных смесей. Высокая эффективность дискриминации обеспечивается

возможностью определения примесей, обусловленных различными

технологическими процессами изготовления, на уровне в нескольких нанограммов.

Основные условия и параметры определения различных компонентов в

чернилах объединены в табл. 6.

55

Таблица 6 – Определение компонентов чернил методом высокоэффективной жидкостной хроматографии

Неподвижная фаза

(размеры колонки) Подвижная фаза (скорость потока)

Детектирование

(параметры)

Исследованные

образецы Источник

Нормально-фазовая хроматография

Силикагель, (25см × 3 мм) 2% формамида в MeOH, (0.5 мл/мин)

2% изопропанола в C7H16, (0.5 мл/мин)

УФ (254 нм), Вид ,

ФЛД

25 синих чернил 157

Силикагель, (25см × 3 мм) Ацетатный буфер (pH 9.76) – [ацетатный буфер (pH 9.76): MeOH (1:9)],

(ступенчатый градиент по скорости (1-2 мл/мин) и составу (А 100-30%)

УФ-Вид

(200-800 нм)

21 краситель 162

Обращено-фазовая хроматография

С-18, (30см × 3.9 мм) 80 % MeCN – 20% H2O с 0.005М гептилсульфоната Na (2 мл/мин) УФ-Вид 10 синих чернил 158

С-18, (30см × 4 мм) А – MeOH - H2O (1:2); В – H2O (2 мл/мин), градиент: 10-100% В 0-15мин, 15-20

мин 100% В

УФ-Вид 10 черных чернил 159

С-18, (12.5см × 4.8 мм) MeCN – THF – H2O (924:432:644) , 1.75г/л лимонной кислоты, 0.75 г/л

гексансульфоновой ксилоты (pH 4) (2 мл/мин)

Вид Синие чернила 160

С-18, (15см × 4.6 мм) MeCN – H2O – CH3COOH (66:24:10) (1.5 мл/мин) УФ (254 нм) Фуксиновые красители 161

PS-DVB, (15см × 4.9 мм) MeCN - H2O (50:50 v/v), (рН 9.0), лимонная кислота (0.7г/л) и 0.01М

тетрабутиламмония гидросульфат (0.7 мл/мин)

Вид (400, 500, 550,

600 нм)

52 кислотных красителя 163

С-18, (15см × 4.6 мм) MeCN - H2O (80:2, v/v) с 0,005М гептансульфокислотой (рН 4.7) и 0,02%

CH3COOH

УФ-Вид 113 чернил 165, 166,

167

С-18, (20см × 4.6 мм) А -30 % MeCN – 70% H2O, 10 мМ KClO4 (pH 4); В – MeCN (1 мл/мин) Вид (570 нм) Синие, красные

чернила

168

SCX-ODS, (15см × 4.6 мм) 20 % MeCN – H2O (CH3COOH, pH 3.25), (1 мл/мин) УФ-Вид, ИК(ФС) Антрахиноновые

красители

170

С-18, (25см × 4.6мм) А – (20% MeCN-80 H20, 10мМ KClO4, pH 3); B – MeCN ; B 0-100%(20мин),

(1 мл/мин)

УФ-Вид Синие чернила 172, 173,

174

Фенилсилоксан, (150см ×

2мм)

А - 0,1%HCOOH в MeCN; В – 0,1%HCOOH в H2O (ступенчатый градиент,

0.3 мл/мин)

УФ-Вид, МС2

(ионная ловушка)

Синие и черные

чернила

177

С-18 ,(25см × 4.6мм),

Полиэтоксисилан,

(5см×2.1мм)

А – (ацетат трибутиламина, pH 7); B – MeCN ; (1 мл/мин) ;

10 мМ (NH4)2CO3 (pH 9.5)- MeCN ; (0.3 мл/мин)

УФ,

Вид, МС/МС

Синие и черные

чернила

178, 179

С-18 , (150см × 3.9мм) THF – MeCN - H2O (10:70:20, v/v) с 5мМ гептансульфат Na (рН 4.7), (1.2 мл/мин) УФ - Вид , ФЛД Красные чернила 180

С-18 , (150см × 2мм) А – 99.5 % H2O 0.5% СH3COOH ; В – MeОH (градиент,0.25 мл/мин) УФ-Вид, МС/МС Синие и черные

чернила

184

С-18 , (50см × 2.1мм) А – 0,1%HCOOH в H2O; В – MeCN (градиент,0.25 мл/мин) УФ-Вид, МС/МС Синие чернила 185

56

1.2.5 Роль изучения компонентного состава чернил в практике судебно-

технической экспертизы документов

В криминалистической экспертизе исследование нелетучих компонентов,

таких как красители и связующие, играет главную роль при дифференциации

образцов. Также на сопоставлении идентифицированных соединений, периода их

внедрения и использования в составах чернил базируется метод статической

датировки записей.

Однако следует отметить, что доступность и широкая распространенность

пишущих приборов, которыми выполняются рукописные записи и реквизиты:

перьевые, шариковые и гелевые ручки, роллеры и капиллярные ручки, –

обуславливают некоторые особенности их композиций. Экономическая

составляющая требует от производителей разработки и внедрения составов,

обеспечивающих оптимальное соотношение цены и качества. Это приводит к тому,

что продукция одного типа у большинства производителей имеет близкий состав.

Дополнительную сложность в задачу идентификации типа пишущего прибора

вносит тот факт, что составы обычно являются коммерческой тайной, и

соответственно информация о компонентах недоступна для исследователя-

криминалиста. Таким образом, с точки зрения анализа необходимы методы и

подходы, позволяющие установить тонкие различия в рецептурах и вариабельность

композиции между партиями. Это также позволяет дифференцировать фрагменты

записей, выполненных чернилами одного состава, но разных партий

(производителей), что представляет с точки зрения теории криминалистической

идентификации наибольшую ценность.

Кроме того информация о компонентном составе требуется для установления

особенностей изменения во времени динамических параметров путем сравнения

исследуемого образца и образца с близкими составом и известными

характеристиками.

Для этих целей оптимальными методами можно считать хроматографию и

капиллярный электрофорез с различными способами детектирования.

1.3 Методы определения растворителей в составе чернил

Ранее рассмотренные методы исследования используются в основном для

установления нелетучих и слаболетучих компонентов чернил, таких как красители

57

и пигменты. Анализ летучих компонентов, составляющих до 50 % по массе,

является также актуальной задачей, так как многие подходы по установлению

относительной давности базируются на динамике изменения содержания

растворителей. Основными требованиями, предъявляемыми к растворителям,

является их хорошая растворяющая способность и возможность использования их

на бумаге, в частности, они должны иметь достаточную вязкость, чтобы не

растекаться по бумаге, свободно вытекая из картриджа (стержня), но, в то же

время, достаточно быстро высыхать на бумаге.

Для придания необходимых реологических свойств в пасты добавляют

полимерные связующие (загустители, пленкообразующие смазки). Кроме того, эти

компоненты обеспечивают дополнительную адгезию компонентов пасты к

поверхности бумаги и снижения трения в узле шарикового механизма. Таким

образом, высокомолекулярные олигомеры являются еще одной группой

компонентов чернил, исследование которых ранее описанными методами

затруднено или не изучено.

Наиболее распространѐнным методом анализа летучих компонентов чернил

является газожидкостная хроматография, обеспечивающая высокую

чувствительность и эффективность разделения, а также возможность получения

аналита из штриха пиролитическими методами.

1.3.1 Газовая хроматография

Применение газожидкостной хроматографии в криминалистической

экспертизе начинается в 1960-70х годах для анализа широкого круга объектов.

Наиболее распространѐнным приложением ГЖХ было разделение продуктов

пиролиза. Так, Kirk предложил для дифференциации и идентификации красок

использовать информацию о связующих компонентах, полученную разделением

продуктов пиролитического разложения исследуемых образцов [187].

1.3.1.1 Газовая хроматография с пламенно-ионизационным

детектированием

Для анализа компонентного состава чернил метод ГЖХ стал применяться

лишь только в начале 1980-х годов. К числу первых публикаций, посвященных

изучению растворителей, относится работа сотрудника Секретной службы США

(USSS) Stewart [188], обобщающая результаты исследований за период 1981-1984

58

год. Используя зависимость отношения содержаний быстро и медленно

изменяющегося компонента от времени, авторы показали возможность абсолютной

датировки записей. Однако установление возраста возможно, если чернила имеют

одинаковый состав и записи хранились в одинаковых условиях.

В 1987 г. сотрудниками Горьковской НИЛСЭ СССР показана возможность

использования ГЖХ для изучения изменений концентрации растворителей чернил

при хранении [189]. Для экстракции испытали ряд органических растворителей, и в

качестве оптимального выбрали ацетон, обеспечивающий практически полное

извлечение бесцветных компонентов, сигнал которого не перекрывается с

сигналами исследуемых соединений при хроматографировании. Идентификацию

проводили сравнением времен удерживания с эталонными веществами,

количественную оценку – методом внутреннего стандарта по бензиловому спирту.

Зависимость отношения содержания 2-феноксиэтанола к содержанию внутреннего

стандарта от времени приближенно описывается логарифмической функцией.

Исследования показали, что содержание бензилового спирта уменьшается в 80 раз

за 96 часов для синих чернил, и в 15 раз за 40 дней для фиолетовых. Процесс

изменения содержания 2-феноксиэтанола протекает менее интенсивно: в 3.8 и 1.9

раз за 40 дней соответственно. Позднее методика была оптимизирована для анализа

гликолей, являющихся растворителям в композициях некоторых чернил для

шариковых ручек и штемпельных красок, фломастеров [190]. Авторы отмечают,

что гликоли испаряются из штриха в темновых условиях дольше ароматических,

вплоть до 2–8 лет.

Группа криминалистов из ВНИИСЭ продолжили исследования Усовой [189]

по установлению корреляции между содержанием растворителей в штрихе и

временем выполнения записи [191]. Для повышения чувствительности и

упрощения пробоподготовки предложено использование термодесорбции. Для

анализа 3–4мм штриха помещали в дозатор твердых проб и проводили

исследования параллельно на двух приборах с колонками 3 и 4 метра при

изотермическом хроматографировании (110 и 120°С соответственно). Результаты

свидетельствуют о том, что пасты производства СССР отличаются от паст

производства других стран по содержанию летучих компонентов.

59

Заключительным этапом исследования летучих компонентов чернил

методами газовой хроматографии стала разработка группой криминалистов из

ВНИИСЭ методики установления давности выполнения штриха [192]. Подход

базируется на определении 2-феноксиэтанола в штрихе методом ГЖХ с

использованием термодесорбции летучих компонентов из штриха с последующим

определением относительного содержания фталоцианинового красителя по спектру

поглощения экстракта пасты из этого штриха в диметилформамиде (ДМФА).

Однако эта методика не применима к чернилам, в композиции которых содержатся

растворители с температурой кипения большей, чем у феноксиэтанола [117]. Для

устранения указанного недостатка Агинский предложил использовать одно- или

двух-стадийную экстракцию, которая позволяла избежать мешающего влияния

продуктов десорбции бумаги. Кроме того автором предложена методика для

относительной датировки записей по результатам ГЖХ и ТСХ анализа [193].

Позднее Тросман модифицировала свою методику для чернил, не содержащих

фталоцианинового красителя, путем оптимизации продолжительности

термодесорбции, не приводящей к деградации триарилметановых красителей,

которые используются в качестве внутреннего стандарта, пропорционального

количеству чернил в штрихе [194].

Китайскими исследователями проведена серия экспериментов, посвящѐнных

возможности датировки записей с использованием комбинации ГЖХ для анализа

летучих веществ и УФ-Вид-спектроскопии для анализа окрашенных компонентов

[195–198]. Показано, что отношение площадей (растворитель – внутренний

стандарт – поглощение фталоцианинов) коррелируют со временем исполнения

записи. При этом авторы отмечают, что тип и наличие других растворителей

влияет на вид зависимости и определяет скорость испарения их из штриха.

Идентификация при использовании пламенно-ионизационного детектора

требует наличия стандарта или идентичных условий хроматографирования, что не

всегда доступно эксперту. В начале 1990 годов рядом авторов было предложено

для упрощения идентификации и повышения чувствительности при исследовании

чернил использовать газовую хромато-масс-спектрометрию (ГХ-МС).

1.3.1.2 Газовая хромато-масс-спектрометрия

60

Установление возможности дифференциации чернил на основе различий в

составе летучих компонентов описано в работе Даллакяна из ВНИИСЭ СССР

[199]. Проанализировав выборку паст различных стран-производителей с помощью

газовой хроматографии с температурным градиентом и ионизацией электронным

ударом (ЭУ-МС), автор идентифицировал в них, помимо распространѐнных

феноксиэтанола и бензилового спирта, ряд высококипящих растворителей.

Агинским для повышения чувствительности и расширения круга исследуемых

чернил предложена модификация методики по установлению давности [193] с

использованием ГХ-МС [200,201]. Для этого сравнивают процент экстракции

растворителей из штриха не нагретого и подвергнутого нагреванию (80°С). После

проведения идентификации проводится двухступенчатая экстракция сильным и

слабым растворителем и в режиме селективно заданных масс методом внутреннего

стандарта (добавляемого в экстрагенты) оценивается содержание растворителей.

Разница между степенью извлечения из двух штрихов коррелирует со временем и

позволяет оценить промежуток времени, в который могли быть выполнены записи.

В 2003 г. Vu предложил для обнаружения малых количеств растворителей

использовать твердофазную экстракцию с последующим ГХ-МС определением

[202]. Были исследованы чернила, применяемые для изготовления денежных

купюр, в которых были идентифицированы различные ароматические

растворители, в том числе 2-фекноксиэтанол. Так как исследуемый объект не

подвергается разрушению и аналит концентрируется в процессе пробоподготовки,

подход может быть использован для недеструктивного определения летучих

компонентов в чернилах других типов.

Группой сотрудников Секретной службы США (USSS) была проведена

оценка наличия 2-феноксиэтанола как маркера при оценке возраста в случайно

выбранных из коллекции 633 образцах чернил из различных стран [9]. Результаты

экспериментов показали, что в 85% (237/279) и в 83% (293/354) черных и синих

чернил содержат 2-фекноксиэтанол в качестве основного растворителя. Также в

качестве примесного компонента был найден 2-(2-феноксиэтокси)этанол в 21.5%

(60/279) и 12.1% (43/354) образцов соответственно. Таким образом, методики

датировки, базирующиеся на испарении этих летучих компонентов из штриха,

имеют большой потенциал в судебной экспертизе документов.

61

Использование термодесорбции позволяет исследовать не только

растворители, но и полимерные связующие [7]. Использование флэш-пиролиза (до

400–800 °С) приводило к слишком большому фоновому сигналу от матрицы,

поэтому авторами было предложено использовать криофокусирование продуктов

термодесорбции в инжекторе, охлажденном до -100°С, с последующим

нагреванием (60°С/мин). Анализ 24 полимеров, используемых в композициях

чернил, позволил установить характеристичные сигналы мономеров и олигомеров.

С использованием этих данных в составе 121 образцов были выявлены связующие

двух типов – ацетофено-формальдегидные и циклогексанон-формальдегидные.

Кроме того были идентифицированы другие типичные добавки, включающие

регуляторы вязкости, такие как фталаты; ингибиторы коррозии, такие как

фосфатэфиры, антиоксиданты, такие как алкилированные фенолы и поверхностно-

активные вещества, такие как алкиламины. Кроме того фрагментарные ионы

красителей в некоторых случаях позволили произвести отнесение окрашенных

компонентов к определенному классу. Однако авторы отмечают, что

предложенный подход является полуколичественным из-за ошибок, вносимых на

стадии термодесорбции-криофокусировки. Позднее авторам удалось

усовершенствовать этот подход, что позволило им показать возможность

датировки записей возрастом до 18 месяцев [8].

Агинский использовал ТСХ и ГХ-МС для установления вариаций в

композиции красных чернил разных лет для одного производителя и показал, что

эффективность дискриминации с использованием данных о летучих компонентах

выше [203].

Канадские криминалисты для определения летучих растворителей с

использованием твердофазной микроэкстрации in situ разработали специальную

камеру, позволяющую не вырезать из исследуемого документа образец [4]. Серия

экспериментов по подбору времени сорбции и температуры десорбции показали,

что в оптимальных условия обеспечивается надежное определение 2-

феноксиэтанола, бензилового спирта и 1-метил-2-пирролидона в диапазоне

концентраций 1–150 нг. При апробации на записях шариковыми ручками было

установлено, что количественное определение растворителей возможно для

записей давностью до 1 года, качественное – до 2х лет.

62

Andrasko предложил использовать модифицированный интерфейс для

твердофазной микроэкстракции при термодесорбции растворителей из штриха

[204]. Такой подход позволяет использовать преимущества термодесорбции, с

другой стороны, не требует охлаждения жидким азотом инжектора для

криофокусировки. Для анализа вырезка из штриха помещается вместо волокон для

ТФЭ внутрь иглы и вводится в инжектор хроматографа. Температура десорбции

соответствует температуре инжектора, а длительность определяется временем

нахождения иглы в лайнере инжектора. Были получены сопоставимые с подходом

с криофокусированием [7] результаты.

В 2004 г. Lociciro c соавторами при исследовании процессов испарения

растворителей предложили для повышения стабильности термолабильных

соединений и повышения летучести использовать дериватизацию [205]. ГХ-МС

анализ экстрактов штрихов различной давности показал, что можно выделить две

фазы в процессе испарения – быструю и медленную. Для того, чтобы попытаться

объяснить этот феномен, исследования проводили на основе теории диффузии

растворителя в сложной матрице. Разработанная теоретическая модель, как и

зависимость уменьшения содержания растворителей в реальном образце, связаны

со временем экспоненциальной функцией. Однако теоретически испарение должно

протекать быстрее, чем наблюдается на практике, что связано с сорбцией летучих

компонентов бумагой. Поэтому, по мнению авторов, датировка возможна лишь на

основе полуэмпирических зависимостей в частных случаях.

Кроме 2-феноксиэтанола и бензилового спирта в 31 образце синих чернил для

шариковых ручек швейцарскими и немецкими учеными были идентифицированы

также феноксиэтоксэтанол, пропиленгликоль, гексиленгликоль,

дипропиленгликоль, бутиленгликоль, бутоксиэтанол [10]. Динамика и особенности

испарения изучались для наиболее распространѐнных растворителей. Было

установлено, что растворители мигрируют в бумаге за пределы штриха на

расстояние до 2-8 мм, причем более вязкие дальше. Авторы рекомендуют при

анализе чернил на содержание летучих компонентов вырезать образец с рядом

прилегающими участками бумаги. Позднее Ezcurra изучала диффузию 2-

феноксиэтанола из чернил на соседние листы бумаги [206]. Было выявлено, что

если на быстрой фазе испарения, когда растворители улетучиваются из самой

63

пасты, сверху штриха помещен лист бумаги, то происходит массоперенос летучих

компонентов. Однако при хранении уже через 150 дней содержание выравнивается

между первой и выше лежащими страницами (до 5 листов). Количество страниц в

документе и расположение подписи на 1-й или последней странице не оказывает

влияния на кинетику испарения феноксиэтанола. Однако если штрихи

располагаются на нескольких листах, возможно перекрестное загрязнение.

Криминалисты из Германии (Landeskriminalamt) предложили использовать

искусственное термическое старение для изучения применения такого подхода при

датировке записей [207]. Используя трехступенчатую десорбцию с

криофокусировкой, они проанализировали записи, хранившиеся в естественных

темновых условиях и дополнительно нагретые при 45°С в течение различного

времени (2-33 дня). Эксперименты показали возможность установления давности

даже для быстровысыхающих композиций (медленная фаза испарения завершается

в течение 30-40 дней) по относительному содержанию летучих компонентов.

Кроме того в качестве маркеров предложено использование эфира фталевой

кислоты и феноксиэтокиэтанола. В другой работе, посвященной динамике

испарения растворителей с поверхности бумаги в различных условиях, Weyermann

показала [208], что 10 часов нагрева при 60°С для этоксиэтоксиэтанола

эквивалентны «старению» при 20°С в течение 500 часов, для дипропиленгликоля –

1000 часов, для 2-феноксиэтанола – 1600 часов, для феноксиэтокиэтанола – 2900

часов. Авторами отмечается, что на процесс испарения влияет множество

параметров и поэтому смоделировать естественную динамику достаточно сложно.

Для изучения различий в содержании летучих компонентов в композиции

чернил одного производителя, но изготовленных в различных странах, была

собрана коллекция из 26 образцов [185]. Результаты анализа чернил синих и

черных цветов (по 13) показали, что концентрация основного растворителя

различается во всех образцах и варьируется в диапазоне 84.7-221.9 мкг (на 1 см

штриха). При этом отмечается, что в разных образцах динамика испарения 2-

феноксиэтанола также различается, что свидетельствует о различных полимерных

связующих. Это также подтвердилось при использовании искусственного

термического старения.

64

Speckin с соавторами [209] исследовали 54 пасты различных цветов и

производителей методом ГХ-МС для определения ограничений при датировке по

динамике испарения летучих компонентов. Было установлено, что во всех образцах

присутствует 2-феноксиэтанол и его концентрация для записей возрастом более 6

лет находилась в диапазоне 0.1-1.6 ×10-6

г. Также для правильной интерпретации

необходимым условием является наличие информации о рецептуре и

производителе.

В 2010 г. корейскими исследователями проведено скрининговое исследование

с использованием твердофазной микроэкстракции с последующим ГХ-МС

определением летучих компонентов черных чернил для шариковых [210] и гелевых

[211] ручек. Анализ 56 шариковых и 16 гелевых чернил позволил установить 6 и 20

различных компонентов, представленных ароматическими и галогензамещенными

органическими растворителями. Используя хемометрические алгоритмы, авторы

провели классификацию образцов и показали, что такой подход может быть

использован для дискриминации чернил.

Экспертами Южного РФЦСЭ МинЮста России были исследованы 50 чернил

для шариковых ручек для идентификации растворителей, применяемых в их

композиции [212]. Было установлено, что идентифицированные компоненты

относятся к таким классам соединений, как гликоли (дипропиленгликоль,

гексиленгликоль, пропиленгликоль), алифатические и ароматические эфиры

гликолей (2-феноксиэтанол, 2-феноксиэтоксиэтанол, 2-этоксиэтоксиэтанол),

спирты (бензиловый спирт, 2-этилгексанол), алифатические (жирные) кислоты

(каприновая, лауриновая, 2-этилкапроновая кислоты), ароматические амины

(анилин, дифениламин, 2-этиланилин); другие классы органических соединений

представленые такими соединениями, как азобензол, дибензиловый эфир,

диэтилфталат, метилпирролидон, производные 1Н-индола и 1Н-изоиндола,

производное 1,3-диоксана, трибутилфосфат, фталевый ангидрид. По мнению

авторов, однозначно дать объяснение наличия некоторых компонентов в составе

исследуемых паст при отсутствии сведений об их рецептуре невозможно.

1.3.1.2 Газовая хроматография с другими типами детекторов

Для классификации гелевых чернил синего цвета китайскими

исследователями был применен пиролиз с последующим хроматографическим

65

разделением и определением на азот-фосфорном детекторе компонентов [213]; 65

образцов были разделены на 3 подгруппы в зависимости от состава. Для наиболее

обширной группы, в которой был идентифицирован фталоцианин меди, была

продемонстрирована возможность установления давности по изменению

относительного (к пигменту) содержания растворителей и показано, что этот

параметр коррелирует со временем нанесения чернил на бумагу.

1.3.2 Определение давности выполнения реквизитов документов по

динамике испарения растворителей

Установление даты или возможного диапазона времени нанесения чернил на

бумагу является основным приложением исследования летучих компонентов в их

составе. В меньшей степени для дифференциации используются данные о

растворителях.

Существующие эффективные методики определения возраста документа

основаны на изучении динамики испарения растворителей из штриха с

использованием газовой хроматографии/масс-спектрометрии и

микроспектрофотометрии. В качестве маркера «старения» в основном используют

2-феноксиэтанол (бензиловый спирт или 2-феноксиэтоксиэтанол), а в качестве

параметра для нормировки содержания чернил в штрихе – значения сигналов

фталоцианиновых пигментов при последующем спектрофотометрическом

определении. Зависимость относительного содержания растворителя от времени

нанесения чернил на бумагу описывается экспоненциальной функцией.

Однако большинство исследователей и криминалистов считают [214–217], что

такие подходы имеют существенные недостатки, делающие применение таких

методик достаточно ограниченными.

Различные варианты определения компонентного состава чернил методом

газовой хроматографии с различными типами детектирования приведены в табл.7

66

Таблица 7 – Определение летучих компонентов чернил методом газовой хроматографии

Фаза

(размер

колонки)

Газ-носитель

(Скорость)

Пробоподготовка Детектир

ование

Программа Исследованные образцы Источ

ник

3% Tenax GC

(1,8м × 4мм)

N2 (25мл/мин) MeOH (5 мин) ПИД 50-280°С (12°С/мин) Синие чернила для шариковых ручек 188

5% SE-30

(2м × 4мм)

N2 Ацетон (200мкл на 1мг чернил, 1

час)

ПИД 110°С, инжектор 180°С Синие и фиолетовые чернила для шариковых

ручек

189

15% Сarbowax

20m (1м × 4мм)

N2 (20мл/мин) Вода (10мкл на 2-20 мм штриха

чернил, 2 час)

ПИД 180°С, инжектор 220°С Растворители и чернила для шариковых ручек и

фломастеров

190

5% SE-30

(2м × 4(3)мм)

N2 Термодесорбция (200°С) ПИД 120 (110)°С Синие, фиолетовые, черные, зеленые и красные

чернила для шариковых ручек

191

5% SE-30

(1м × 3мм)

He (40мл/мин) Термодесорбция (200°С) ПИД 120 °С Синие и фиолетовые чернила для шариковых

ручек

192

SP-1000 20M

(25м × 0.5мм)

N2 (40мл/мин) CCl4(7.5 мкл на 20 мм штриха

чернил)

ПИД 50-280°С (10°С/мин), инжектор 220°С Фиолетовые чернила для шариковых ручек 117

DB-5

(30м × 0.53мм)

He (10мл/мин) Термодесорбция (200°С, 10-12 мин) ПИД 120 °С Синие и фиолетовые чернила для шариковых

ручек

193,

194

FFAP

(30м × 0.25мм)

N2 (2мл/мин) MeCN (100 мкл на 20 мм штриха,

30мин)

ПИД 60(1мин)-220°С(10мин) (8°С/мин), инжектор

240°С

Синие чернила для шариковых ручек 195-

198

DB-5

(30м × 0.32мм)

N2 (1,5мл/мин) Термодесорбция (10мм, 200°С, 2

мин)

ПИД 50(3мин)-200°С(1мин) (12°С/мин), Синие, фиолетовые и черные чернила для

шариковых ручек

212

DВ-5 (SЕ-52)

(30м × 0.25мм)

He (10мл/мин) Ацетон (20 мкл на 10 мм штриха

чернил, 10 мин)

ЭУ-МС 40 (3 мин) -280°С (15 мин) (20°С/мин),

инжектор 250°С

Синие и фиолетовые чернила 199

Ultra-1

(25м × 0.33мм)

He (40мл/мин) CCl4(10 мкл на 10 мм,30мин; 10 мкл

CHCl3 2 мин)

ЭУ-МС 40 (1мин)-280°С(9 мин) (15°С/мин), инжектор

250°С

Черные и синие чернила разных типов 200,

201

HP-5

(30м × 0.32мм)

N2 (20мл/мин) MeCN (1мл на 5 мм штриха, 1мин) ЭУ-МС 50 (1мин)-200°С(2 мин) (10°С/мин)- 300°С(2

мин) (25°С/мин), инжектор 260°С

Черные и синие чернила для шариковых ручек 9

DB-5

(30м × 0.25мм)

He (1,2мл/мин) ТФЭ (полидиметилсилоксан/

дивинилбензол) (115°С, 7,5мин)

ЭУ-МС 70(1,5мин)-250°С(8мин) (25°С/мин),

инжектор 250°С

Синие чернила для шариковых ручек 4

HP-5MS

(30м × 0.25мм)

He (1,2мл/мин) Термодесорбция (200°С, 5 мин) с

криофокусировкой в инжекторе

ЭУ-МС 45 (1мин) - 100 (30°С/мин) - 190 (12°С/мин) -

270 °С (3мин) (50°С/мин), инжектор -100 -

280°С(60°С/мин),

Синие и черные чернила для шариковых ручек,

полимерные связующие

7,8

DB-1

(30м × 0.25мм)

He (1мл/мин) CHCl3- C5H5N-MSTFA (5:1:1), (10

мкл на 10 мм, 60мин)

ЭУ-МС 45 (1мин)-280°С(5 мин) (15°С/мин), инжектор

250°С

Синие чернила для шариковых ручек 205

67

Продолжение таблицы 7 – Определение летучих компонентов чернил методом газовой хроматографии

Фаза

(размер

колонки)

Газ-носитель

(Скорость)

Пробоподготовка Детектир

ование

Программа Образец Источ

ник

CP-Sil 8 CB/MS

(60м × 0.25мм)

He

(3мл/мин)

CH2Cl2 (10 мкл на 10 мм,

ультразвук 10мин)

ЭУ-МС 50 (6мин)-300°С(5 мин) (10°С/мин), инжектор

250°С

Синие чернила для шариковых ручек 10,

208

ZB5ms

(30м × 0.25мм)

He (1,2мл/мин) Термодесорбция ( 100 (15мин)-

140(15мин)- 200°С (10мин), с

криофокусировкой в инжекторе

ЭУ-МС 100 (3мин) - 200 (15°С/мин) – 320 (6мин)

(25°С/мин), инжектор -80 (-15) – 200°С

(300(100)°С/мин),

Чернила для шариковых ручек 207

DB-17MS

(30м × 0.25мм)

He (1,2мл/мин) MeCN (70 мкл на 12 мм,

центрифугирование 2мин)

ЭУ-МС 60 (1мин)-149°С (10°С/мин)- 250°С(2 мин)

(30°С/мин), инжектор 250°С

Синие и черные чернила для шариковых ручек 185

CP-624 CB

(60м × 0.32мм)

He (1мл/мин) CHCl3 (5 мкл на 15 мм, 10мин) ЭУ-МС 100 (5мин)- 250°С(2 мин) (30°С/мин),

инжектор 245°С

Синие, фиолетовые, черные, зеленые и красные

чернила для шариковых ручек

209

DB-624

(60м × 0.32мм)

He (1мл/мин) ТФЭ (полидиметилсилоксан) (90°С,

20мин)

ЭУ-МС 50 (3мин)- 250°С(5 мин) (10°С/мин),

инжектор 230°С

Черные чернила для гелевых и шариковых

ручек

210,

211

ZB-1

(30м × 0.25мм)

He (1мл/мин) Термодесорбция (200°С, 2 мин) ЭУ-МС 50 (2мин)- 250°С(5 мин) (12°С/мин),

инжектор 250°С

Синие, фиолетовые и черные чернила для

шариковых ручек

212

HP-INNOwax

(50м × 0.2мм)

He (1мл/мин) MeOH (100 мкл на 10 мм,

ультразвук 15мин)

ЭУ-МС 60 (2мин)- 200°С(25 мин) (20°С/мин),

инжектор 240°С

Синие и черные чернила для шариковых ручек 217

DM-5

(30м × 0.32мм)

H2 (2мл/мин) Пиролиз (770°С, 10 сек) ТИД 45 (1мин)-132°С (8°С/мин)- 270°С(10 мин)

(20°С/мин), инжектор 200°С

Синие гелевые чернила 213

68

1.4 Выводы к аналитическому обзору и постановка задачи исследования

Как видно из аналитического обзора, существует множество различных

способов качественного и количественного определения компонентов чернил.

Качественные методы, как правило, в настоящее время используются для оценки и

предварительной дифференциации окрашенных компонентов чернил.

Методы определения растворителей и красителей в составе чернил можно

разделить на спектрофотометрические, электрофоретические, хроматографические,

и масс-спектрометрические.

Спектрофотометрические методики экспреcсны и просты в использовании,

тем не менее, для определения красителей необходимо знать спектральные

характеристики индивидуальных веществ и проводить предварительное разделение

различными методами компонентов анализируемой смеси из-за близкого

расположения максимумов поглощения. Кроме того микропримеси, летучие

компоненты и полимерные связующие таким образом не могут быть обнаружены.

Инфракрасная и рамановская спектроскопия пригодны только для анализа и

идентификации смол.

Масс-спектрометрические методы позволяют проводить локальный анализ и

определять основные окрашенные компоненты. Основным преимуществом этих

методов является возможность анализа пигментов, отсутствие пробоподготовки и

малое разрушение образца, однако имеются некоторые сложности при

идентификации минорных компонентов и учете влияния аналитической матрицы.

Кроме того без предварительного разделения соединений, дающих одинаковые

ионы, существует вероятность потери важной аналитической информации.

Таким образом, надежность дифференциации образцов и идентификации

веществ в композиции чернил повышается с привлечением техники

предварительного разделения компонентов, которая позволяет получать более

подробную информацию о составе чернил. Для получения данных о летучих и

нелетучих компонентах чаще всего применяют несколько методов анализа.

Хроматографические методы наиболее полно отвечают поставленной задаче

определения композиции чернил. Кроме того, с их помощью можно получать

информацию о качественном и количественном составе.

Основными преимуществами тонкослойной хроматографии являются

69

простота, экспрессность, доступность материалов и оборудования для анализа.

ТСХ используется как скрининговый метод предварительной оценки красителей в

составе паст шариковых ручек. Результаты экспериментов и мета-анализ

литературных данных показали, что на основе качественного состава возможно

дифференцировать образцы лишь в 40% случаев, а большинство композиций

отличаются лишь количественным соотношением компонентов. В последние годы

тонкослойная хроматография вытесняется более точными и чувствительными

методами – газовой и жидкостной хроматографией, электрофорезом.

Капиллярный электрофорез используют для эффективного разделения и

определения катионных и анионных, нейтральных, водо- и спирторастворимых

красителей. Достоинствами метода являются высокая чувствительность метода,

воспроизводимость результатов, высокая скорость анализа, низкий расход

растворителей. Различные варианты электрофореза сравнимы по эффективности

разделения с ВЭЖХ [142], однако обладают некоторыми недостатками при

детектировании. Так, ввиду малого объема капилляра, выполняющего роль ячейки

детектора, идентификация компонентов по спектральным характеристикам

затруднена, особенно в видимой области. Из-за малого объема вводимой пробы

необходимо высокое содержание определяемых компонентов, что требует

преконцентрирования, а также из-за невысоких соотношений сигнал-шум наличие

многих минорных компонентов не может быть надежно установлено.

Использование высокочувствительных детекторов хотя и понижает пределы

обнаружения, но не позволяет получать характеристичную для идентификации

компонентов информацию.

Одним из самых надежных методов определения индивидуальных

компонентов чернил является высокоэффективная жидкостная хроматография.

Благодаря возможности варьирования различных параметров жидкостная

хроматография позволяет разделять окрашенные и бесцветные, летучие и

нелетучие соединения различных классов в пищевых продуктах, алкогольных и

безалкогольных напитках, косметике, и многих других объектах. Разделение

осуществляют на обращеннофазовых колонках, заполненных силикагелем с

привитыми группами С8 и С18. Ввиду сложности состава исследуемых образцов

чаще всего применяют градиентный режим элюирования.

70

Развитие приборно-аппаратной базы в последние годы сделало возможным

исследование композиций чернил с применением хроматографов, оснащенных

высокоточными насосами, обеспечивающими стабильность хроматографического

процесса, системами отбора проб, позволяющими осуществлять отбор даже

микрообъемов образца (0.1 мкл), термостатами колонок с регулированием

температуры с точностью до 0.1°С, обеспечивающими стабильность

термодинамических процессов. Для обнаружения ароматических красителей и

пигментов в основном используют спектрофотометрические детекторы на основе

диодной матрицы, позволяющие идентифицировать окрашенные соединения не

только по параметрам удерживания, но и по спектральным характеристикам. При

изготовлении чернил для шариковых ручек в большинстве случаев используют

основные красители триарилметанового или ксантенового ряда, которые, по своей

природе, являются ионными соединениями, что делает технику

электрораспылительной ионизации оптимальным выбором для получения

информации о характеристичных ионах для каждого соединения. Отсутствие

фрагментации при ионизации дает сведения о молекулярной массе, что в

совокупности со спектральными данными позволяет идентифицировать

исследуемые соединения. Различные варианты ВЭЖХ-определения компонентного

состава чернил систематизированы в табл. 6.

С помощью газовой хроматографии возможно определение следовых

количеств растворителей и мономеров и олигомерных фрагментов связующих.

Разделение осуществляют на капиллярных колонках с фенилзамещенным

метилполисилоксаном или ПЭГ в диапазоне 40–350°С. Газовая хромато-масс-

спектрометрия предоставляет широкие возможности для идентификации

неизвестных летучих соединений. Основные результаты определения летучих

соединений в различных чернилах обобщены в табл. 7.

Несмотря на многообразие способов хроматографического определения

компонентов чернил и исследований в этой области, недостаточное внимание

уделено определению микрокомпонентов и растворителей методом ВЭЖХ.

Мета-анализ литературных данных в реферативной базе по основным

ключевым словам (область поиска ограниченна химией и мультидисциплинарными

исследованиями) демонстрирует (рис. 3), несмотря на то, что по экспертизе

71

сомнительных документов число публикаций выросло за последние 10–15 лет,

однако большая часть исследований проводится методами ГХ-МС, ТСХ,

МА(ЛДИ)-МС, а по ВЭЖХ-определению композиции чернил шариковых ручек в

базе данных найдено 7 работ за весь период.

Рисунок 3 Число публикаций, найденных по ключевым словам (Scopus)

Поэтому актуальной представляется разработка универсальных методик

определения ароматических красителей и растворителей чернил шариковых ручек

с учетом разнообразия их структуры и свойств. Кроме того, представляет

несомненный научный и практический интерес изучение процессов, происходящих

в композиции чернил со временем и при хранении в различных условиях.

Целью настоящей работы является разработка комплексной системы

определения красителей и растворителей в композиции чернил шариковых ручек

методами жидкостной хроматографии.

В соответствии с этим в работе решались следующие задачи:

– разработка ВЭЖХ-методики разделения различных окрашенных и неокрашенных

соединений в чернилах;

– разработка ВЭЖХ-методики идентификации и определения красителей и

растворителей в чернилах шариковых ручек;

– оптимизация условий для идентификации компонентов чернил различными

методами детектирования после ВЭЖХ-разделения;

– оптимизация условий для извлечения из штриха компонентов чернил;

– разработка схемы идентификации компонентов в композиции чернил;

– оценка изменений в композиции чернил при хранении в различных условиях.

0

10

20

30

40

50

1959 1963 1967 1971 1975 1979 1983 1987 1991 1995 1999 2003 2007 2011Сомнительные документы Исследование документов Чернила шариковых ручек

72

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ И ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

2.1 Материалы и методы исследования

2.1.1 Исходные реактивы, материалы и используемая аппаратура

Для выполнения экспериментальных исследований использовали следующие

реактивы, материалы и средства измерений:

– Высокоэффективный жидкостный хроматограф Shimadzu LC 20 Prominence

c следующими детекторами: диодно-матричным в УФ-Вид области SPD-M20A,

спектрофлуориметрическим RF-10AXL , оснащенный дегазатором DGU-20A5,

насосом LC20AD, автоматическим дозатором SIL-20A и термостатом колонок

CTO-20AC

– Квадрупольным жидкостный хроматомасс-спектрометр LCMS-2010EV с

ионизацией в электроспрее («Shimadzu», Япония);

– Газовый хроматограф GC2010 («Shimadzu», Япония)

– Квадрупольным газовый хроматомасс-спектрометр GCMS-QP2010 Plus с

ионизацией электронным ударом («Shimadzu», Япония);

–Спектрофлуориметр RF-5301PC («Shimadzu», Япония);

– рН-метр, «Leki», Финляндия;

– Весы лабораторныеAdventurer Pro AR2140 («Ohaus», Швейцария) по ГОСТ

19491-74;

– Колонка хроматографическая Luna C18 250 2.1 мм, 5мкм; «Phenomenex»,

США;

– Колонка капиллярная HP-Ultra 2, 60 м × 0.32 мм, толщина 0.52 мкм;

«Agilent», США;

– Сушильный шкаф, «Memmert», Германия;

– Водоструйный насос, Россия;

– Одноканальные механические дозаторы с варьируемым объемом

дозирования 5-50, 20-200, 100-1000 мкл; 1.0-5.0 мл; «Biohit proline», Финляндия;

– Шприц для газовой хроматографии 10 мкл; «SGE Analytical Science», США;

– Виалы на 1.5 мл Screw-cap; «Chromacol LTD», Великобритания;

– Виалы на 0.3 мл Screw-cap; «Chromacol LTD», Великобритания;

73

– Вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72;

– Вода деионизованная по ГОСТ Р 52501-2005

– Ортофосфорная кислота по ГОСТ 6552-80, «Реактив», Россия;

– Дигидрофосфат калия по ГОСТ 4198-75, «НеваРеактив», Россия;

– Муравьиная кислота, 85%, имп., «ЛенРеактив», Россия;

– Уксусная кислота, хч, «Реактив», Россия;

– Ацетонитрил, сорт 0, «Криохром», Россия;

– Изопропанол, Россия;

– Метанол, «Вектон», Россия;

– Этанол,

– Гелий 99.9999%, Россия;

– Бензиловый спирт, >99%, « Sigma Aldrich »;

– 2-Феноксиэтанол , >99%, «Fluka Analytical»;

– Краситель Виктория Голубой В (Victoria blue B, Basic blue 26), >80%, «Fluka

Analytical»;

– Краситель Виктория Голубой ВO (Victoria blue BO, Basic blue 7), >95%, «

Sigma Aldrich »;

– Краситель Виктория Голубой R (Victoria blue R, Basic blue 11), >80%,

«Sigma Aldrich»;

– Краситель Фуксин (Magenta I, Basic Violet 14), «Fluka Analytical»;

– Краситель Фуксин новый (New fuchsine, Magenta III, Basic Violet 2), «Sigma

Aldrich»;

– Краситель Кристаллвиолет (Crystal violet, Basic Violet 3), «Merck»;

– Краситель Метилвиолет (Methyl violet, Basic Violet 1), « Fluka Analytical »;

– Краситель Метилвиолет 2B (Methyl violet 2B, Basic Violet 1), >80%, «Sigma

Aldrich»;

– Краситель Этилвиолет (Ethyl Violet, Basic Violet 4), «Sigma Aldrich»;

– Краситель Родамин B (Basic Violet 10), >70%, «Реактив»;

– Краситель Родамин 6G (Basic Red 1), >80%, «Реактив»;

– Краситель Малахитовый зеленый (Malachite green, Basic green 4), «Sigma

Aldrich»;

– Краситель Синий кислотный (Patent blue V, Acid Blue 1), «Sigma Aldrich»;

74

– Краситель Метиленовый голубой (Methylene Blue, Basic blue 9),

«Lanyachem»;

– Краситель Аурамин (Auramine, Basic Yellow 2), >80%, « Lanyachem »;

2.1.2 Приготовление рабочих растворов

2.1.2.1 Приготовление элюента

Для приготовления элюента при определения красителей и растворителей

методом ВЭЖХ-ДМД на аналитических весах взвешивали 2,1600 г

дигидрофосфата калия, переносили в колбу вместимостью 500 мл, растворяли в

400мл дистиллированной воды и подкисляли раствор ортофосфорной кислотой.

После этого навеску 0,0300 г додецилсульфата натрия вносили в полученный

раствор. До метки доводили ацетонитрилом. Раствор фильтровали под вакуумом

через систему фильтрации «Millipore».

Для приготовления элюента при определения красителей и растворителей

методами ВЭЖХ-ФЛД и хроматомасс-спектрометрии в деионизованную воду и

ацетонитрил с помощью дозатора вносили по 1мл муравьиной кислоты на 1 литр

растворителя. Затем помещали в ультразвуковую ванну для дегазации.

2.1.2.2 Приготовление стандартных растворов красителей

Для приготовления стандартных растворов Кристаллвиолета и Виктория

Голубого В с концентрацией 1 мкг/мл на аналитических весах взвешивали 0.0050 г

красителя, переносили в мерную колбу вместимостью 50 мл, доводили объем до

метки метанолом и перемешивали.

Растворы хранили без доступа света в хладотермостате при 4-8°С.

2.1.3 Образцы чернил и модельная коллекция штрихов

В качестве объектов исследований выступали образцы шариковых ручек

черного и синего цветов, приобретѐнные в розничной сети (Россия) в период с 2006

по 2011 годы. Для изучения состава паст использовали записи чернилами

шариковых ручек, представленных в табл. 2 и 3.

75

Таблица 8 – Образцы чернил синего цвета

№ Наименование Цвет Производитель

1 Asmar Синяя Китай

2 Atlas Laser Синяя Турция

3 Attach Deli Синяя Китай

4 Beifa AA110B Синяя Китай

5 Beifa AA999 Синяя Китай

6 Berlingo Techno Синяя Германия

7 BIC Medium Синяя Франция

8 Brauberg Синяя Китай

9 Cello MaxRiter Синяя Индия

10 Corvina 51 Синяя Италия

11 Crown Kixx K8000 Синяя Корея

12 EcoPen Синяя Индия

13 EcoPen JOY Rotomac Синяя Индия

14 Erich Krause Mega Синяя Германия

15 ErichKrause XR30 Синяя Германия

16 Luxor Синяя Индия

17 MoonGrass Синяя Китай

18 Nixon NB-1040BL Синяя Австрия

19 Office Point KS-600 Синяя Германия

20 Papermate Flexgrip Ultra Синяя США-Мексика

21 Pensan Global 21 Синяя Турция

22 Pensan My-Pen Vision Синяя Турция

23 Pensan My-Pen Vision Color Фиолет. Турция

24 Piano Merit-GL Синяя Китай

25 Pilot BPGP-10R-F-L Синяя Япония

26 Pilot BPS-GP-F-L Синяя Япония

27 Schneider SliderXB Синяя Германия

28 Stabilo Marathon 318 Синяя Германия

29 Tukzar TZ-1076 Синяя Китай

30 Tukzar TZ-1156 Синяя Китай

31 Tukzar TZ-2019 Синяя Китай

32 Zebra Rubber 80 R-8000 Синяя Япония

76

Таблица 9 – Образцы чернил черного цвета

№ Наименование Цвет Производитель

1 Berkly Delta Черная Россия

2 Berlingo Modern Черная Германия

3 BIC Medium Черная Франция

4 Corvina 51 Черная Италия

5 Office Point KS-600 Черная Германия

6 Penac Soft Glider BA 1904 Черная Япония

7 Pensan My-Pen 2001 Черная Турция

8 Pentel tKO BK410 Черная Япония

9 Pilot BPS-GP-F-B Черная Япония

10 Tukzar TZ 1145B Черная Китай

11 Zebra SK-04 Черная Япония

Образцы чернил наносили на белую офисную бумагу Ballet (A4, 80 г/м2,

ECF, Россия) в форме линии. Записи выполнялись от руки со средним нажимом.

Линии располагались параллельно короткой стороне листа через равные

промежутки ~ 1,2 см. Дальнейшее хранение записей осуществлялось в темноте при

комнатной температуре и влажности не более 75 %.

2.1.4 Приготовление экстрактов чернил из штриха.

Образец чернил на бумаге размером вырезали скальпелем, разделяли на 5-6

равных частей, которые помещали в пластиковую пробирку. После добавления

эктрагента пробу подвергали обработке в ультразвуковой ванне ГРАД 57-35 (Град-

Технолоджи, Россия), а затем экстрагировали с использованием встряхивателя

type358S (Eplan, Польша, 150 об. мин-1) и центрифугировали (Micro-centrifuge

type320a, Польша). Полученный экстракт переносили в микровиалу объемом 300

мкл.

77

2.2 Предварительный скрининг чернил методом ТСХ

Для предварительного анализа окрашенных компонентов нами была

использована экспрессная и доступная методика ТСХ-скрининга, предложенная

Агинским [110], которая характеризуется простотой пробоподготовки.

Идентификацию проводили сравнением индексов удерживания с литературными

данными или веществами-свидетелями.

Эксперимент проводили по следующей схеме:

1) делали вырезку штриха (~1мм2) и помещали на ТСХ-пластину;

2) проводили экстракцию диметилформамидом (ДМФА), который растворяет

все компоненты;

3) полученный экстракт наносили на стартовую линию хроматографической

пластины («Sorbfil»: Силикагель СТХ-1ВЭ, диаметр зерен 8–12мкм, толщина слоя

сорбента – 100мкм, алюминиевая подложка);

4) проводили хроматографирование в течение 40 минут при комнатной

температуре (20–25˚С) с использованием элюента состава этилацетат –изопропанол

– вода –уксусная кислота (30:15:10:1); длина пробега растворителя ~ 70 – 80мм;

5) пластину высушивали в вытяжном шкафу, после чего измеряли величины

Rf хроматографических зон.

На рис. 4 представлены хроматограммы, полученные для синих чернил.

Рисунок 4 – ТСХ-хроматограммы синих чернил паст шариковых ручек 1 - Tukzar 1076, 2 - Nixon, 3 - Erich Krause, 4 - Atlas Laser, 5 - Biefa, 6 - Corvina, 7 - Tukzar Oil,

8-Global, 9 - Pensan MPV, 10 - Tukzar 2019

78

В дальнейшем ДМФА был заменен на метанол, который, хоть и не

обеспечивает сопоставимой степени экстракции компонентов, но позволяет

проводить более детальный анализ с привлечением других методов. Кроме того

следует отметить, что экстракция веществ ДМФА приводит к частичной

деградации триарилметановых красителей.

Как видно (рис. 5), в составах черных чернил идентифицируется

незначительное количество компонентов.

Рисунок 5 – ТСХ-хроматограммы черных чернил паст шариковых ручек

Зоны фиолетового цвета соответствуют наиболее распространѐнному

красителю трифенилметанового ряда Кристаллическому Фиолетовому (наличие

нескольких зон обусловлено присутствием деметилированных гомологов), зоны

синего цвета относятся к красителям замещенных нафтилдифенилметановых

соединений. Фталоцианиновый пигмент не обладает подвижностью в данной

системе растворителей и поэтому остается на линии старта (рис.4).

Во всех композициях чернил синего и черного цветов были

идентифицированы красители триарилметанового ряда. Результаты экспериментов

и мета-анализ литературных данных показали, что на основе качественного состава

79

возможно дифференцировать образцы лишь в 40-45% случаев, а большинство

композиций отличаются лишь количественным соотношением.

2.3 Оптимизация условий пробоподготовки для хроматографического

определения компонентов чернил

При изучении состава чернил в криминалистической экспертизе важным

этапом является стадия пробоподготовки, так как существенным фактором для

качественного и количественного анализа становится полнота извлечения

компонентов чернил из штриха. Были проведены исследования по оптимизации

условий извлечения целевых компонентов из штрихов паст шариковых ручек для

последующего хроматографического анализа.

2.3.1 Подбор экстрагента и оптимизация продолжительности экстракции

Следующим этапом был выбор растворителей или систем растворителей,

обеспечивающих эффективное извлечение целевых компонентов из штриха. В ряде

работ [145, 218, 219] изучена растворимость чернильных штрихов в различных

растворителях. При использовании спектральной идентификации веществ

появляются определенные требования к стадии экстракции компонентов пасты из

штриха на бумаге, заключающиеся в том, что, наряду с достижением полноты

извлечения целевых продуктов, при выборе экстрагента критичным является его

прозрачность в аналитическом диапазоне длин волн. С учетом лимитирующих

факторов были выбраны в качестве экстрагентов – ацетонитрил, метанол и этанол.

Для повышения степени извлечения было предложено введение в экстрагент

различных кислот: фосфорной или уксусной. Для реализации и оптимизации

условий спектральной идентификации компонентов нами изучены 30 вариантов

составов экстрагентов (табл. 10). Для этого из образца штриха под микроскопом

вырезали участок 10 х 1мм, разрезали его на 4–5 частей и помещали в

полипропиленовую микропробирку с экстрагентом.

80

Таблица 10 – Составы использованных экстрагентов (v:v)

Компонент 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

MeCN 20 15 10 5 - 20 15 10 5 - 20 15 10 5 -

MeOH - 5 10 15 20 - 5 10 15 20 - 5 10 15 20

H3PO4 1 1 1 1 1 - - - - - - - - - -

CH3COOH - - - - - 1 1 1 1 1 - - - - -

MeCN 20 15 10 5 - 20 15 10 5 - 20 15 10 5 -

EtOH - 5 10 15 20 - 5 10 15 20 - 5 10 15 20

H3PO4 1 1 1 1 1 - - - - - - - - -

CH3COOH - - - - - 1 1 1 1 1 - - - - -

Наряду с установлением оптимального состава экстрагента изучалась также

продолжительность экстракции целевых компонентов. Для этих целей

использовались штрихи пасты (10 мм) Corvina давностью 43 дня, которые

выдерживали в 50 мкл экстрагента в течение различного периода времени.

Использование штрихов давностью более 1 месяца обусловлено тем фактом, что за

этот период происходит испарение большей части входящих в состав чернил

растворителей и затвердевание полимерной основы. Для проведения оценки

экспериментальные штрихи вынимали из раствора и помещали под микроскоп,

эффективность извлечения компонентов исследовали визуально по степени

обесцвечивания штриха (рис.6).

Как видно, оптимальным оказалось использование систем растворителей

ацетонитрил–метанол в соотношении 1:1 и 1:3 или чистого метанола. Добавление

кислот (составы 1–10 табл. 10) не приводило к заметному улучшению. Анализ

результатов показывает, что увеличение продолжительности экстракции с 45 мин

до 120 мин повышает эффективность извлечения.

81

Рисунок 6 – Микрофотографии штрихов после экстракции (выделены оптимальные

условия); номера составов экстрагентов по табл. 10

Следующим этапом работы было более детальное изучение условий

экстракции целевых компонентов с применением ВЭЖХ-ДМД при использовании

оптимизированных составов экстрагентов (метанола и смеси ацетонитрил–метанол

в соотношении 1:1). Основные типы зависимостей аналитического сигнала от

продолжительности, характерные для образцов синих и черных чернил,

представлены на рис. 7. Как видно, эффективность извлечения красителей

сопоставима, и вид кривых не зависит от выбранного экстрагента, а в большей

степени зависит от типа используемых связующих в составе чернил.

82

а) б)

Рисунок 7 – Зависимость площади компонентов от времени экстракции; синие

чернила Erich Krause (метанол-ацетонитрил, 1:1) (а), синие чернила Corvina

(метанол) (б); MV – Метилвиолет; CV – Кристаллвиолет; VB – Виктория голубой В

Все основные компоненты чернил (Виктория голубой (VB), Кристаллвиолет

(CV) и Метилвиолет (MV)) максимально извлекаются смесью ацетонитрил-

метанол в соотношении 1:1 в течение 50 – 70 мин. При использовании метанола

получаются аналогичные зависимости. Для ряда испытуемых образцов

наблюдалось увеличение степени извлечения компонентов с выходом на плато

через 100-130 мин (рис. 7а). Однако для некоторых чернил наблюдалось снижение

степени извлечения (рис. 7б), что, по-видимому, связано с процессом сорбции

красителей из раствора волокнами бумаги.

Анализ результатов экспериментов показал, что основная часть определяемых

соединений извлекается за 60 мин, поэтому это время экстракции было выбрано в

качестве оптимального. С учетом того, что при проведении дальнейших

хроматографических исследований в роли компонента элюента использовали

ацетонитрил, в качестве экстрагента использовали метанол. Такой выбор

растворителя обусловлен большей его элюирующей силой в сравнении с

метанолом на обращенно-фазовых сорбентах, что обеспечивало элюирование всех

компонентов, извлекаемых при экстракции, и предохраняло неподвижную фазу от

загрязнения.

2.3.2 Влияние температуры и ультразвукового поля на эффективность

извлечения компонентов

83

Для уменьшения продолжительности извлечения компонентов чернил из

штриха была предложена интенсификация экстракции ультразвуковой обработкой

и/или нагреванием. Получаемые при этом метанольные экстракты (100 мкл/см)

анализировали хроматографически и контроль эффективности извлечения

определяли по площади пика основного компонента – Кристаллвиолета

(гексаметил-р-розанилин) (рис.8).

Рисунок 8 – Зависимость площади компонента (Кристаллвиолет) от времени

обработки штриха ультразвуком и температуры при экстракции компонентов

черных чернил Pilot BPS

Полученные результаты свидетельствуют о том, что применение

ультразвуковой обработки позволяет значительно сократить время

пробоподготовки. Отдельно следует отметить, что для образцов чернил,

нанесенных достаточно давно, потребуется дополнительное время на физическое

разрушение заполимеризовавшегося поверхностного слоя и растворение в

экстрагенте смол с заключенными в них компонентами. В этом случае процедура

извлечения компонентов чернил включала в себя 10 мин. ультразвуковой

обработки и 45 мин. экстракции. В некоторых случаях из-за неоднородности

84

бумаги наблюдалось формирование взвеси из фрагментов целлюлозы, а

фильтрование малых объѐмов экстрактов было затруднительно и приводило к

потерям аналита, в этих случаях целесообразно введение процедуры

центрифугирования (5 мин.). Температура также повышает эффективность

извлечения целевых компонентов, однако, по мнению ряда ученых и

криминалистов, возможна деградация красителей и взаимодействие с

компонентами из бумаги, поэтому в дальнейших исследованиях нагревание не

использовалось.

2.3.3 Требования при выборе и подготовке образца

Большинство подходов, применяемых в экспертной практике, требуют

извлечения образца из сомнительного документа и изучения компонентов чернил.

В настоящее время не существует общепринятого стандарта на размер

необходимого для анализа образца записи. В научной и методической литературе

эта величина колеблется в диапазоне 1–30 мм по длине и 0.5–2 мм по ширине.

Результаты экспериментов показали, что распределение чернил на бумаге

даже в модельных образцах записей неравномерно. Для увеличения

представительности испытуемого образца, с одной стороны, целесообразно

исследовать как можно более длинные штрихи, с другой стороны, в реальной

практике такая ситуация и возможность встречаются достаточно редко. Кроме

того, размер штриха определяет количество впитываемого бумагой экстрагента.

Для установления наиболее целесообразных размеров были исследованы образцы

протяженностью от 5 до 30 мм (рис. 9).

85

Рисунок 9 – Зависимость относительной ошибки определения площади

компонента от длины штриха при экстракции синих чернил PilotBPGP; TMPRA –

тетраметилпарарозанилин, MV – Метилвиолет; CV – Кристаллвиолет; VB-BO –

Виктория голубой ВО

Удовлетворительная сходимость результатов параллельных (5 проб)

испытаний достигалась при длине штриха от 8 мм, при меньшей величине

погрешность определения увеличивалась из-за неоднородности бумаги и

неравномерности распределения чернил на поверхности. Увеличение

протяженности образца с 9–10 мм до 25–30 мм снижало относительную ошибку

определения на 2–3% (с 5–6 до 3–4%). Таким образом, оптимальным можно

считать размер образца 10 мм, обеспечивающий компромисс между требованиями

экспертной практики и аналитической химии.

Повышение пределов обнаружения компонентов возможно путем

уменьшения количества экстрагента на единицу длины штриха. Для этого

проводили исследования по установлению минимально необходимого объѐма

экстрагента, обеспечивающего воспроизводимые результаты анализа состава

чернил. С одной стороны, минимальное количество экстрагента обеспечивает

более высокую чувствительность (рис. 10), с другой – усложняет процедуру

пробоподготовки и снижает воспроизводимость результатов.

TMPRAMV

CVVB-BO

3

5

7

9

11

13

15

17

19

56

78

910

1520

2530

%

l, мм

TMPRA MV CV VB-BO

86

Рисунок 10 – Зависимость площади компонента от объема экстрагента (на

10мм) при экстракции синих чернил Nixon из штриха; TMPRA –

тетраметилпарарозанилин, MV – Метилвиолет; CV – Кристаллвиолет; VB –

Виктория голубой В

При расходе экстрагента более 15 мкл/мм штриха некоторые компоненты не

могут быть надежно идентифицированы, при 2 мкл/мм – существенная его часть

впитывается в бумагу, а с учетом ее неоднородности, это может привести к

значительным ошибкам. Кроме того наблюдались случаи, когда для

свеженанесенных и некоторых старых образцов при экстракции даже 8 мкл/мм с

последующим хроматографическим определением аналитов наблюдалось значимое

нарушение симметрии и дрейф времен удерживания хроматографических зон из-за

избыточной концентрации некоторых компонентов. Влияние структуры бумаги

становится незначительным при объеме растворителя более 5 мкл/мм и

установленный оптимальный объем экстрагента составляет 100 мкл на 10 мм

штриха.

Таким образом, для анализа методом ВЭЖХ скальпелем вырезали образец

чернил на бумаге размером 1x10 мм, разделяли на 5-6 равных частей, которые

помещали в полипропиленовую микропробирку. После добавления метанола (100

мкл/см) пробу подвергали ультразвуковой обработке в течение 10 мин. Затем

пробу перемешивали в течение 45 мин., затем центрифугировали 5 мин. при

0

5

10

15

20

25

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200

Пл

ощ

адь,

о.е

.

x 100000

V, мкл

TMPRA MV CV VB

87

2500 об/мин. Полученный экстракт переносили в микровиалу для последующего

хроматографического анализа.

2.4 Разделение ароматических красителей и растворителей методом

высокоэффективной жидкостной хроматографии со спектрофотометрическим

детектированием

Анализ литературных данных и результатов нашего предварительного

скрининга позволил установить, что наиболее распространѐнными в композициях

чернил являются полиакил- и арилзамещенные трифенил- и

нафтилдифенилметановые красители, которые по своей природе являются

катионными соединениями. Обращенно-фазовая хроматография является широко

распространѐнной и доступной техникой, применяемой для разделения красителей,

с возможностью гибкого регулирования условий.

2.4.1 Выбор оптимального сорбента для разделения компонентов чернил

Возможности высокоэффективной жидкостной хроматографии позволяют

решить проблемы разделения ароматических красителей благодаря варьированию

состава элюентов, подбора модификаторов, сорбентов и т.д.

Согласно литературным данным, для разделения красителей чаще всего

применяют обращено-фазовый вариант ВЭЖХ на колонках с привитыми

алкильными группами [157–185]. Среди этих сорбентов положительно

зарекомендовал в аналитической практике силикагель с привитыми группами

октадецилсилана, имеющий упорядоченную структуру и обеспечивающий

высокую эффективность разделения красителей различных типов.

В настоящей работе для достижения наиболее эффективного разделения

изучали поведение компонентов чернил на сорбентах с привитыми группами С18.

88

2.4.2 Выбор состава подвижной фазы для разделения компонентов

чернил

Разделение катионных красителей на обращенно-фазовых сорбентах

предполагает использование элюентов, состоящих из органического растворителя

и буфера. Для подавления ионизации и регулирования селективности разделения

компонентов используют pH с значениями, близкими к pKa±1.5. Для

триарилметановых красителей кислотно-основные свойства обусловлены наличием

в их структуре аминогруппы, способной приобретать положительный заряд в

кислой среде. Таким образом, возможно регулирование удерживания и

селективности варьированием pH подвижной фазы. Использование метанола или

ацетонитрила в качестве органического модификатора позволяет варьировать

элюирующую силу. Кроме того, изменяя соотношение компонентов в элюенте,

можно избирательно влиять на взаимодействие в системе сорбент-сорбат на основе

гидрофобных-гидрофильных свойств молекул аналита. Также необходимо учесть,

что в щелочной среде происходит атака нуклеофильными гидроксил-ионами

третичного электрофильного атома углерода с образованием бесцветного

трифенилметанола. Образование спиртовой формы возможно также при очень

низких значения pH, когда за счет формирования положительного заряда на атомах

азота увеличивается электрофильность третичного атома углерода и повышается

возможность нуклеофильной атаки молекулой воды. Таким образом, рабочий

диапазон значений pH находится в области от 2 до 6.

2.4.2.1 Выбор режима элюирования

В качестве органической составляющей подвижной фазы для разделения

ароматических компонентов на колонках С18, как правило, используют

ацетонитрил (элюент А). Метанол имеет меньшую элюирующую силу по

сравнению с ацетонитрилом, что обуславливает уширение и затягивание пиков, а

также большую продолжительность анализа. Такой выбор растворителя

обеспечивает элюирование всех компонентов, извлекаемых при экстракции, и

предохраняет сорбент от загрязнения.

89

Первоначальное разделение методом обращенно-фазовой жидкостной

хроматографии проводили на хроматографе Agilent 1100 (США) с

фотометрическим детектированием на колонке 200x2.1мм Hypersil ODS, 5мкм.

Максимально приемлемое разделение компонентов пасты было достигнуто в

режиме изократической подачи элюента вода – ацетонитрил (75 : 25) при

температуре колонки 30°С, но в этих условиях не удалось разделить все

окрашенные компоненты (рис.11).

Рисунок 11 – Хроматограмма модельной смеси основных компонентов с

изократическим элюированием: 1 – 2-феноксиэтанол (λmax=220нм); 2 – бензиловый

спирт (λmax=274 нм); 3 – тетраметилпарарозанилин (λmax = 575 нм); 4 – Метилвиолет

(пентаметилпарарозанилин, λmax=585нм); 5 – Кристаллвиолет

(гексаметилпарарозанилин, λmax = 594 нм)

Для уменьшения асимметрии и ширины пиков было предложено градиентное

элюирование. В этих условиях возможно более тонкое варьирование условий

разделения компонентов, что необходимо при анализе близких по свойствам и

строению веществ. Для увеличения разрешения использовали более длинную

колонку Luna C18 (250× 2.1 мм, 5мкм; «Phenomenex»). Оптимальный градиентный

режим отрабатывали на экстракте синих чернил Corvina, в состав которых входили

трифенил- и нафтилдифенилметановые красители (рис. 12–16).

90

Рисунок 12 – Хроматограмма экстракта синих чернил Corvina; градиент 1 (кривая

состава – содержание ацетонитрила): А: 0.0-3.0 мин 25%, 3.01-8.0 мин 25–55%,

8.01–10.0 мин 55%, 10.01–10.1 мин 55–65%, 10.1–17.0 мин 65%, 17.01-24 мин 25%;

0.3 мл/мин ; Luna C18 (250×2.1 мм).

Рисунок 13 – Хроматограмма экстракта синих чернил Corvina; градиент 2 (кривая

состава – содержание ацетонитрила): А: 0.0-2.0 мин 25%, 2.01-6.0 мин 25–55%,

6.01–10.0 мин 55%, 10.01–10.1 мин 55–65%, 10.1–17.0 мин 65%, 17.01–24 мин 25%;

0.3 мл/мин ; Luna C18 (250×2.1 мм).

Рисунок 14 – Хроматограмма экстракта синих чернил Corvina; градиент 3 (кривая

состава – содержание ацетонитрила): А: 0.0-2.01 мин 25%, 2.01-7.0 мин 25-55%,

7.01-10.0 мин 55%, 10.01-10.1 мин 55-65%, 10.1-17.0 мин 65%, 17.01-24 мин 25%;

0.3 мл/мин ; Luna C18 (250×2.1 мм).

0.0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 20.0 22.5 min

0.00

0.25

0.50

0.75

1.00

1.25

1.50

mAU(x1,000)

10

20

30

40

50

60

70

80

90

%

4

3

2

1

0.0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 20.0 22.5 min

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

mAU(x1,000)

10

20

30

40

50

60

70

80

90

%

4

3

2

1

0.0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 20.0 22.5 min

0.00

0.25

0.50

0.75

1.00

mAU(x1,000)

10

20

30

40

50

60

70

80

90

%

4

3

2

1

91

Рисунок 15 – Хроматограмма экстракта синих чернил Corvina; градиент 4 (кривая

состава – содержание ацетонитрила): А: 0.0–2.0 мин 20%, 2.01–4.0 мин 20–55%,

4.01–10.0 мин 55%, 10.01–10.1 мин 55–70%, 10.1–17.0 мин 70%, 17.01–24 мин 20%;

0,3 мл/мин ; Luna C18 (250×2.1 мм).

Рисунок 16. Хроматограмма экстракта синих чернил Corvina; градиент 5 (кривая

состава – содержание ацетонитрила): А: 0.0–2.0 мин 20%, 2.01–7.0 мин 20–55%,

7.01–10.0 мин 55%, 10.01–10.1 мин 55–65%, 10.1–17.0 мин 65%, 17.01–24 мин 20%;

0.3 мл/мин ; Luna C18 (250×2.1 мм).

1 – тетраметилпарарозанилин (λmax = 575 нм); 2 – Метилвиолет

(пентаметилпарарозанилин, λmax = 585 нм); 3 – Кристаллвиолет

(гексаметилпарарозанилин, λmax = 594 нм); 4 – Виктория голубой В (λmax = 620 нм).

Как видно из представленных хроматограмм (рис. 12–16), из-за высокой

гидрофобности молекул аналита элюирование окрашенных компонентов чернил

происходит при высоком содержании ацетонитрила. Представитель красителей

нафтилдифенилметанового ряда – Виктория голубой В – элюируется еще при

большем содержании ацетонитрила, что, во-первых, позволяет подбирать условия

разделения трифенил- и нафтилдифенилметановых красителей при совместном их

присутствии, и, во-вторых, демонстрирует влияние строения триарилметановых

0.0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 20.0 22.5 min

0.00

0.25

0.50

0.75

1.00

mAU(x1,000)

10

20

30

40

50

60

70

80

90

%

4

3

2

1

0.0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 20.0 22.5 min

-0.1

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

1.1

1.2mAU(x1,000)

10

20

30

40

50

60

70

80

90

%1

2

3

4

92

красителей на гидрофобные свойства. Следует также отметить, что начальные

этапы элюирования практически не влияют на удерживание Виктория голубого В.

Разделение метилзамещенных производных парарозанилина происходит на

второй и третей ступенях градиента. Как видно из табл. 11 и рис. 12–16,

продолжительность 2 и 3 ступени влияют на разделение и асимметрию пиков

трифенилметановых красителей. Стоит отметить, что уменьшение начального

содержания ацетонитрила с 25 до 20 % приводит к снижению эффективности

хроматографической системы и симметрии пиков.

Таблица 11 – Хроматографические параметры красителей в различных условиях

градиентного элюирования (к рис.12–16)

№ ВЭТТ Число ТТ

1 2 3 4 1 2 3 4

1 2.728 3.882 2.321 2.381 91654 64403 107700 105008

2 4.003 4.929 7.279 2.385 62449 50722 34347 104810

3 3.259 4.453 6.163 2.367 76700 56145 40565 105620

4 7.623 9.067 10.825 2.698 32795 27571 23093 92645

5 3.218 4.541 6.193 2.358 77686 55049 40369 106024

№ Разрешение k

1 2 3 4 1 2 3 4

1 4.177 4.417 5.185 7.401 0.054 0.124 0.208 0.323

2 3.981 4.544 5.177 10.555 0.063 0.148 0.272 0.515

3 4.211 4.632 5.185 8.000 0.061 0.141 0.256 0.425

4 3.312 3.867 4.722 13.239 0.071 0.171 0.319 0.697

5 3.927 4.417 5.025 7.398 0.056 0.132 0.242 0.397

№ Разделение Коэффициент асимметрии

1 1/2 2/3 3/4 1 2 3 4

1 0.000 2.291 1.678 1.552 1.150 1.163 1.180 1.139

2 0.000 2.352 1.838 1.897 1.139 1.175 1.221 1.165

3 0.000 2.316 1.813 1.665 1.142 1.151 1.206 1.141

4 0.000 2.421 1.870 2.182 1.212 1.230 1.267 1.247

5 0.000 2.369 1.840 1.640 1.149 1.168 1.207 1.147

Анализ хроматографических параметров (табл. 11) показал, то увеличение

продолжительности 2 и 3 ступени обеспечивает наименьшую высоту,

эквивалентную теоретической тарелке, и соответственно наибольшее число

тарелок для группы метилзамещенных производных парарозанилина. Наибольшее

разрешение пиков обеспечивается увеличением продолжительности только 3

ступени (рис.12 и рис.14). Понижение начальной элюирующей силы за счет

снижения содержания ацетонитрила на 1 ступени (рис. 15), хотя и сокращает

93

продолжительность анализа, но приводит к снижению эффективности всей

хроматографической системы. Дополнительное увеличение продолжительности 2

ступени в таких условиях приводит к большей асимметрии пиков. Следовательно,

изменяя длительность 1, 2 и 3 ступеней градиента можно влиять на эффективность

разделения трифенилметановых красителей. По результатам серии экспериментов

было подобрано оптимальное соотношение ацетонитрила и буфера в элюенте

(табл. 12).

Таблица 12 – Программа градиентного элюирования (0.3 мл/мин)

Время, мин Концентрация MeCN, %

0.0 25

3.0 25

3.01 25

8.0 55

8.01 55

10.0 55

10.1 65

17.0 65

17.01 25

24.0 25

Из-за высокой полярности некоторые функциональные группы приобретают

заряд, и чтобы перевести все вещества в ионную форму, повысить ионную силу и

уменьшить размывание пиков на неполярном сорбенте, в элюент вносили кислый

фосфатный буфер (pH=4.6). В этом случае стерически доступные силанольные

группы находятся в недиссоциированном состоянии и могут взаимодействовать с

сорбатами только за счет образования довольно слабых водородных связей. Это

наиболее мягкий вариант воздействия на хроматографическую систему, не

вызывающий резкого изменения липофильности и удерживания полярных

сорбатов. Содержание буфера, с одной стороны, определялось степенью

повышения эффективности разделения, с другой, – лимитировалось его

растворимостью (элюент В):

94

400 мл воды (H2O);

2.16 г дигидрофосфата калия (KH2PO4);

0.4 мл фосфорной кислоты (H3PO4);

0.03 г додецилсульфата натрия (SDS, C12H25SO3Na);

100 мл ацетонитрила (MeCN).

Введение ацетонитрила в буферный раствор обусловлено повышением

растворимости ион-парного реагента и для предотвращения эффекта высаливания в

системе подачи растворителя при формировании элюента с высоким содержанием

органической фазы. Выбор фосфатного буфера также обусловлен тем, что он при

детектировании растворителей в УФ-области является прозрачным.

2.4.2.2 Влияние органических добавок на разделение компонентов чернил

Так как молекулы исследуемых соединений содержат ароматические кольца и

системы сопряженных связей, они являются ионными соединениями с

несколькими центрами формирования локального заряда. Эффективным подходом

для разделения таких веществ является использование ион-парного варианта

обращеннофазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии. Наиболее

часто динамическое модифицирование в практике ОФ ВЭЖХ применяют для

подавления активности свободных силанольных групп при разделении полярных

сорбатов, увеличения удерживания и улучшения формы пика, а также реализации

ионообменного механизма разделения.

В качестве ион-парного реагента были протестированы анионные

модификаторы – гептансульфонат (PICB7) и додецилсульфат (SDS) натрия. На

рис.17–18 представлены результаты разделения компонентов синих чернил Corvina

с использованием предложенных реагентов.

95

Рисунок. 17 – Хроматограмма раствора синих чернил Corvina;

гептансульфонатнатрия (PICB7) градиент (кривая состава – содержание

ацетонитрила): А: 0.0-2.0 мин 25%, 2.01-5.0 мин 25-55%, 5.01-10.0 мин 55%, 10.01-

10.1 мин 55-70%, 10.1-17.0 мин 70%, 17.01-24 мин 25%; 0,3 мл/мин ; Luna C18

(250×2.1 мм).

Рисунок. 18 – Хроматограмма раствора синих чернил Corvina;

додецилсульфатнатрия (SDS); градиент (кривая состава – содержание

ацетонитрила): А: 0.0-2.0 мин 25%, 2.01-5.0 мин 25-55%, 5.01-10.0 мин 55%, 10.01-

10.1 мин 55-70%, 10.1-17.0 мин 70%, 17.01-24 мин 25%; 0,3 мл/мин ; Luna C18

(250×2.1 мм).

1 - Тетраметилпарарозанилан, 2 – Метилвиолет (пентаметилпарарозанилин), 3 –

Кристаллвиолет (гесаметилпарарозанилин), 4 – Виктория Голубой B.

Согласно полученным данным (табл.13), коэффициент ѐмкости для гомологов

триарилметановых красителей выше при использовании ион-парного реагента с

большим алкильным радикалом. При попарном сравнении показателей разделения

веществ установлено, что коэффициенты емкости выше для всех соединений при

использовании SDS, кроме того, эффективность разделения и симметрия лучше

(для тетраметилпарарозанилана параметры вычислены относительно

триметилпарарозанилана, идентифицированного позднее с помощью ВЭЖХ-МС).

Воздействие на удерживание сорбатов ион-парного модификатора в ОФ ВЭЖХ тем

96

сильнее, чем выше (до определенного предела) его концентрация в элюенте и

длиннее алкильный радикал.

Таблица 13 – Хроматографические параметры для красителей чернил при

использовании различных ион-парных реагентов (по данным рис.17–18)

Разрешение

Коэффициент

емкости Разделение

Коэффициент

асимметрии

Pic-B7

1 2.162 2.536 1.061 1.308

2 2.590 2.718 1.072 1.233

3 3.109 2.964 1.090 1.207

4 8.005 3.816 1.288 1.168

SDS

1 4.415 2.785 1.183 1.192

2 3.556 3.097 1.121 1.160

3 3.722 3.463 1.126 1.145

4 10.861 4.702 1.380 1.176

Содержание додецилсульфата натрия определялось повышением

эффективности разделения и улучшением формы пиков с одной стороны, с другой

– лимитировалось повышением вязкости системы и увеличением

продолжительности анализа. Оптимальная концентрация додецилсульфата натрия

составила 0.1мМ.

Для стабилизации хроматографической системы и понижения вязкости

проводили термостатирование колонки при 45°С, при которой обеспечивается

максимальное ускорение обменных процессов, а также повышается

воспроизводимость результатов.

2.4.3 Оптимизация спектрофотометрического детектирования

компонентов

Идентификацию красителей в композициях чернил проводили по

параметрам удерживания и спектрам в УФ-Вид области (рис. 19).

97

250 500 nm

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

mAU

610

248

326

250 500 nm

0

25

50

75

100

125

mAU

612

214

242

324

383

250 500 nm

0

5

10

15

20

mAU

592

305

421

267

250 500 nm

-5

0

5

10

15

20

mAU

581

301

463

421

661

250 500 nm

0.0

2.5

5.0

7.5

10.0

mAU

574

296

412

662

684

250 500 nm

0

25

50

75

100

mAU

618

247

309

349

а) б) в)

г) д) е)

Рисунок 19 – Спектры идентифицированных соединений; а – Кристаллвиолет, б –

Метилвиолет, в – Тетраметил-р-розанилин, г – Виктория Голубой В, д – Виктория

Голубой ВО, е – Виктория Голубой R.

Анализ этих данных позволил установить закономерности удерживания

красителей в зависимости от строения и количества заместителей. Так, для

метилзамещѐнных трифенилметановых красителей с увеличением числа

алкильных групп время удерживания соединений возрастает, а максимум спектра

поглощения смещается в длинноволновую область. Аналогичная ситуация

наблюдается и для нафтилдифенилметановых красителей: Виктория голубой B

обладая 5-ю этильными группами удерживается сильнее, чем Виктория голубой

BO с 5-ю метильными заместителями. Таким образом, число и длина заместителя

определяют степень сродства к неподвижной фазе, что также подтверждается

хроматографическим поведением Этилвиолета (гексаэтилпарарозанилина),

который удерживается сильнее Виктория голубого BO.

98

Наиболее распространенными ароматическими растворителями для паст

служат 2-феноксиэтанол и бензиловый спирт [9]. Они присутствуют в образцах как

отечественного, так и зарубежного производства. По литературным данным это

основные компоненты, используемые для датировки нанесения чернил на бумагу

[188–194,198–201]. Идентификацию растворителей при анализе реальных образцов

паст проводили по спектру их стандартов (табл. 14) .

Таблица 14 – Строение и свойства растворителей

Название Структура Tкип ,°С Mr, аем Спектр

Бензиловый

спирт

OH

205 108.14

2-

феноксиэтанол O

OH

247 138.16

При ВЭЖХ идентификации определяемых соединений известный подход

сопоставления времени удерживания их пиков со временем удерживания

известных индивидуальных соединений не всегда является достоверным из-за

мешающего влияния различных компонентов чернил. Для более корректного их

отнесения при определении качественного состава чернил, помимо времени

удерживания, учитывали индекс подобия (SI – similarity index), который

рассчитывался программным инструментом «LCMSSolution» (Shimadzu) на основе

спектральных данных известного индивидуального соединения и неизвестного

соединения пробы сходной интенсивности аналитического сигнала в диапазоне

300 400 nm

25

50

75

100

125

mAU

258

200 250 300 350nm

0.00

0.25

0.50

0.75

1.00

1.25

mAU (x1,000)208

270

325

99

длин волн от 200 до 700 нм. Данная процедура предполагает перевод данных

спектра в векторную форму, при этом индекс подобия рассчитывался как косинус

угла между векторами спектров двух сопоставляемых соединений. Близость

индекса подобия к единице означала идентичность спектров. Таким образом, в

качестве критерия идентификации использовались равенства:

TR(standard) = (TRi ± 0.2) мин;

SI = 0.99 ± 0.02.

2.4.4 Определение компонентного состава и дифференциация чернил

После оптимизации условий проводился анализ образцов чернил паст

шариковых ручек методом ВЭЖХ со спектрофотометрическим детектированием

[220, 221]. Проведенные исследования показали, что во всех исследованных

образцах паст присутствуют трифенилметановые и нафтилдифенилметановые

красители. В проанализированных экстрактах чернил отсутствуют образцы с

преобладающим содержанием тетраметилпарарозанилина. Данный факт

обусловлен тем, что при синтезе метилпроизводных парарозанилина он является

побочным продуктом производства Метилвиолета или Кристаллвиолета и

практически всегда присутствует в пастах, но сам не является индивидуальным

коммерческим красителем. Типичные для экстрактов чернил черного и синего

цветов хроматограммы представлены на рис.20 – 21.

Рисунок 20 – Хроматограмма раствора синих чернил Nixon;1 – 2-феноксиэтанол, 2

– тетраметилпарарозанилан, 3 – Метилвиолет (пентаметилпарарозанилин), 4 –

Кристаллвиолет (гесаметилпарарозанилин), 5 – Виктория голубой B. Условия: Luna C18, 250×2.1 мм, 5 мкм; А – ацетонитрил, В – фосфатный буфер (pH=4.6), 0.1

мМ SDS, 20% ацетонитрил; Градиент А 0.0-2.0 мин 20%, 2.01-4.0 мин 20-55%, 4.01-10.0 мин 55%,

3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0 19.0 min

0.00

0.25

0.50

0.75

1.00

1.25

mAU(x100)

10

20

30

40

50

60

70

80

90

%

Ch7-625nm,2nm (1.00)Ch6-590nm,2nm (1.00)Ch5-585nm,2nm (1.00)Ch4-575nm,2nm (1.00)Ch3-228nm,2nm (1.00)

5

4

3

21

100

10.01-10.1 мин 55-70%, 10.1-17.0 мин 70%, 17.01-24 мин 20%; 0,3 мл/мин, 45°С, детектирование

200-700 нм.

Рисунок 21 – Хроматограмма раствора черных чернил Pensan My-Pen 2001,

полученная с использованием додецилсульфата натрия (SDS); 1 – 2-феноксиэтанол,

2 – тетраметилпарарозанилан, 3 – Метилвиолет (пентаметилпарарозанилин), 4 –

Кристаллвиолет (гесаметилпарарозанилин), 5 – Виктория голубой B. Условия: Luna C18, 250×2.1 мм, 5 мкм; А – ацетонитрил, В – фосфатный буфер (pH=4.6), 0.1

мМ SDS, 20% ацетонитрил; Градиент А 0.0-2.0 мин 20%, 2.01-4.0 мин 20-55%, 4.01-10.0 мин 55%,

10.01-10.1 мин 55-70%, 10.1-17.0 мин 70%, 17.01-24 мин 20%; 0,3 мл/мин, 45°С, детектирование

200–700 нм.

Количественный анализ компонентного состава чернил не проводился по ряду

причин. Во-первых, отсутствие аналитических стандартов веществ, не содержащих

примесей гомологов основного компонента, во-вторых, – из-за неоднородности

бумаги и неравномерности нанесения красящего вещества на ее поверхность. С

другой стороны, абсолютное содержание отдельных компонентов в чернилах не

является характеристичной величиной. Поэтому в настоящей работе, как и в

большинстве известных подходов, были использованы относительные величины

содержаний компонентов.

При изучении компонентного состава чернил любым из выбранных методов

анализа или их комбинацией дают исследователю большое количество данных,

которые не всегда позволяют сделать достоверно однозначный вывод. При этом

анализ результатов исследования не только трудоемок и длителен, но зачастую не

позволяет выявить связей и закономерностей в данных. Для этих целей

целесообразно использовать методы многомерной статистики, которые могут

сократить размерность данных и установить скрытые связи между ними. Для

предварительной обработки экспериментальных результатов и извлечения

информации из многомерных массивов обычно применяют методы сжатия данных,

которые позволяют представить результаты измерений в компактном виде,

3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0 19.0 min

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

mAU(x100)

10

20

30

40

50

60

70

80

90

%

Ch7-615nm,2nm (1.00)Ch6-591nm,2nm (1.00)Ch5-584nm,2nm (1.00)Ch4-576nm,2nm (1.00)Ch3-220nm,2nm (1.00)

5

4

3

2

1

101

удобном для визуализации и интерпретации. Наиболее часто используемой

хемометрической технологией понижения размерности массивов данных с

минимальной потерей информации является метод главных компонент [25, 26, 171,

222], использующийся в анализе любых сложных химических данных, для которых

характерно присутствие внутренних, скрытых связей между переменными.

На основе полученных результатов исследований качественного состава 17

произвольно выбранных образцов чернил, дифференциацию проводили по

значениям площадей наиболее распространѐнных в составах паст окрашенных

компонентов – метилпроизводных парарозанилина (тетра-, пента- и

гексаметилпарарозанилина) и Виктория голубой B. Для количественной оценки

состава использовали отношения площадей пика компонента к площади пика с

максимальной интенсивностью аналитического сигнала для данного образца. Для

приведения к однородному виду эти данные преобразовывали в относительные

величины. Такой подход позволяет нивелировать различия в абсолютных значениях

аналитического сигнала, вызванные различным влиянием матрицы (компоненты,

отвечающие за вязкость, высыхание, загустевание чернил и др.) на степень

извлечения красителей. На рис. 22 представлены результаты анализа образцов паст

синего и черного цвета различных производителей, нормированные относительно

преобладающего компонента. Из гистограммы следует, что все пасты можно

подразделить на несколько категорий по содержанию основного компонента:

–Метилвиолет (9 образцов);

– Кристаллвиолет (4 образца);

– Виктории голубой В(4 образца).

102

Рисунок 22 – Относительные содержания характеристических компонентов в

пастах

Измерение площадей проводили с помощью прикладного программного

обеспечения для обработки данных LC-Solution (Shimadzu©). Для анализа

результатов методом главных компонент и визуализации результатов

использовалось программное обеспечение Statistica 9.0 (StatSoft©). В качестве

исходных данных выступали площади пиков отдельных компонентов, полученные

из 5 измерений для каждого из 17 образцов по 4 веществам (17х5х4=340).

Выбор числа главных компонент для модели предполагает, что “первые”

компоненты коррелируют с искомой информацией, в то время как компоненты

более высоких порядков обычно являются шумом, не несущим информации о

структурной части данных. Недостаточное число компонент (недоопределѐнность

модели) приводит к тому, что при интерпретации модели будут выявлены только

самые существенные свойства структуры данных, а неявные не будут отражены. С

другой стороны, использование слишком большого числа компонент

(переопределѐнность модели) также плохо, так как включает шум в

содержательную часть модели. Как видно из рис. 23, первых трех главных

0,4

45

0,4

39

0,4

23

0,4

20

0,3

76

0,4

12

0,4

14

0,4

15

0,4

27

0,2

41

0,1

65

0,2

47

0,2

55

0,2

02

0,2

95

0,2

01

0,1

78

1,0

00

1,0

00

1,0

00

1,0

00

1,0

00

1,0

00

1,0

00

1,0

00

1,0

00

0,7

26

0,7

14

0,8

84

0,8

47

0,5

97

0,9

10

0,5

91

0,6

44

0,8

33

0,8

58

0,8

63

0,8

82

0,9

00

0,9

01

0,9

22

0,9

03

0,8

99

1,0

00

1,0

00

1,0

00

1,0

00

0,9

22

0,9

30

0,7

06

0,7

75

0,6

04

0,6

20

0,4

30

0,5

72

0,1

09

0,7

10

0,2

72

0,6

38

0,7

41

0,1

52

0,1

45

0,6

57

0,0

00

1,0

00

1,0

00

1,0

00

1,0

00

S/ S

max

TMPRA MV CV VB

103

компонент достаточно для описания 98.9% исходной вариации вдоль направлений

максимального изменения данных.

Рисунок 23 – Оценка значимости факторов главных компонент

Для наглядной дифференциации паст были построены проекции счетов на

плоскость первых двух главных компонент, охватывающую 89% корреляции

исходных данных (рис.24).

Полученные результаты показали, что такой подход позволяет

дифференцировать чернила паст по различиям в качественном составе. Можно

выделить три области: к первой относится группа точек, соответствующих пастам

Cello, Biefa, Brauberg и PenSan MyPen, расположенная в I (3 точки) и II (1 точка)

четвертях, обусловленная преобладанием в их составе гексаметилпарарозанилина.

Область, принадлежащая пастам Crown, Global, Stabilo и PenSan MPV, c

преобладанием красителя Виктория голубой В находится в IV (3 точки) и I (1

точка) четверти. Точки, соответствующие пастам Asmar, Tukzar1076, Tukzar1156,

Tukzar2019, Pilot BPGP, Nixon, Corvina, ErichKrause, Moongrass, с преобладанием

Кристаллвиолета расположены в четвертях III (7 точек) и II (2 точки). Такая

локализация данных соответствует предварительным результатам дифференциации

104

по преобладающим компонентам. Следовательно, направление первой главной

компоненты отражает его изменение в ряду Метилвиолет – Кристаллвиолет –

Виктория голубой B.

Рисунок 24 – График проекции счетов на плоскость двух главных компонент

При рассмотрении графика проекций счетов и сопоставлении их с исходными

данными относительного содержания компонентов видно (рис.24), что для первой

группы точек, соответствующих пастам с преобладанием Метилвиолета,

прослеживается закономерное распределение относительно направления ГК2.

Точки располагаются в соответствии с уменьшением содержания в пастах

тетраметилпарарозанилина. Пасты Corvina и Pilot BPGP находятся выше оси ГК1,

что обусловлено более низким содержанием красителя Виктория голубой В по

сравнению с остальными пастами этой группы.

Для паст Cello, Biefa и Brauberg (основной краситель – Кристаллвиолет)

наблюдается увеличение ординат с уменьшением содержания

тетраметилпарарозанилина и красителя Виктория голубой В. Точки,

соответствующие черной пасте Pensan MyPen, имеют отрицательные значения по

оси абсцисс, что, вероятно, связано с отсутствием красителя Виктория голубой В в

105

ее составе. Относительное разрешение между группами точек позволяет говорить

об удовлетворительной корреляции в пределах условной группы с преобладанием

Кристаллвиолета.

Для трѐх паст (Stabilo, Pensan MPV, Global) из третей группы наблюдается

увеличение ординаты с ростом содержания в составе паст Метилвиолета и

Кристаллвиолета. Слабую корреляцию пасты Global по отношению к Stabilo и

Pensan MPV можно объяснить более высоким количеством в ней Метилвиолета и

Кристаллвиолета. Расположение в I четверти точек, принадлежащих пасте Crown,

обусловлено большей разницей в ее составе содержаний пента- и

гексаметилпроизводного парарозанилина, чем в других пастах этой группы.

Таким образом, в направлении второй главной компоненты отражаются

изменения количественного состава по второстепенным компонентам чернил. Эти

направления можно выявить, исследовав график нагрузок (рис 25).

Рисунок 25 – Проекция переменных на плоскость двух главных компонент

Анализ графика нагрузок (проекции переменных на плоскость главных

компонент) позволяет оценить вклад каждой переменной в каждую компоненту.

Как видно, все значения переменных находятся далеко от начала координат, что

106

свидетельствует об их высокой значимости для выбранных компонент.

Расположение проекций переменных на первую главную компоненту еще раз

подтверждает гипотезу о разрешении данных в этом направлении на основании

преобладающего компонента: наиболее значимыми переменными для ГК1

являются MV и VB. Переменные CV и VB обладают наибольшими по значимости

вкладами в направлении второй главной компоненты и наибольшей отрицательной

корреляцией в данном направлении. Таким образом, переход от точек,

соответствующих пасте Stabilo, к точкам, соответствующим пасте Global, на

графике счетов, соответствует направлению увеличения вклада переменных MV и

CV на графике нагрузок, что согласуется с данными об изменении их

количественного состава. Уменьшение вклада переменной VB на графике счетов

не отражается вследствие перехода от абсолютных значений аналитического

сигнала к относительным, полученным отнесением экспериментальных данных по

всем компонентам паст к содержанию красителя Виктория голубой В как

основного компонента. Аналогично можно охарактеризовать изменения в

направлении Asmar – Pilot BPGP: на графике нагрузок это соответствует

уменьшению вклада переменной TMPRA в большей степени и VB в меньшей. Для

группы данных на графике счетов, соответствующих пастам с преобладанием

гексаметилпарарозанилина, прослеживается подобная первым двум группам

зависимость.

Использование результатов ВЭЖХ-исследований составов паст в сочетании

со статистическими методами обработки экспериментальных данных (в частности,

методом главных компонент) позволило на основе компонентного состава

образцов определить классификационные признаки объектов, провести их

групповую идентификацию, выявить закономерности изменения комплексных

свойств и дифференцировать пасты разных производителей. Однако для наиболее

обширной группы плотность данных высока и возможно получение ложных

результатов, поэтому для повышения дискриминации требуется дополнительная

информация о составе чернил.

107

2.5 Определение окрашенных компонентов чернил методом жидкостной

хромато-масс-спектрометрии

Для повышения дискриминации, как отмечалось выше, требуется

дополнительная информация о составах чернил, в качестве которой могут

выступать сведения о содержании минорных компонентов. Для этих целей

необходимы методы, обладающие более высокой чувствительностью по сравнению

со спектрофотометрическим детектированием. Исследования 43 образцов чернил

синего, фиолетового и черного цветов различных марок методом ВЭЖХ–МС с

положительной ионизацией электроспреем показали, что важным признаком

дифференциации объектов может служить не только относительное содержание

основных компонентов в их составе, но и другие, менее значимые соединения

[223]. Использование информации об основных и примесных,

идентифицированных и неидентифицированных соединениях позволяет получить

компонентный профиль, характеризующий чернила как «отпечаток пальца».

2.5.1 Оптимизация состава элюента для электрораспылительной

ионизации

Многие красители в частности, используемые в рецептурах чернил для

шариковых ручек синего и черного цветов основные красители триарилметанового

или ксантенового ряда, являются ионными соединениями. Оптимальным выбором

для анализа полярных соединений служит техника электрораспылительной

ионизации с масс-спектрометрическим детектированием для получения

информации о характеристичных ионах для каждого соединения. Отсутствие

фрагментации при ионизации дает сведения о молекулярной массе вещества, что в

совокупности со спектральными данными позволяет достаточно надежно

идентифицировать исследуемые соединения.

Возникновение положительного заряда на аминогруппах в кислой среде

повышает эффективность ионизации в электроспрее и усиливает различия в

полярности веществ. Кроме того, данный факт играет важную роль при

использовании ацетонитрила в качестве компонента подвижной фазы, который

108

подавляет ионизацию в большей степени, чем метанол при электрораспылительной

ионизации.

Кроме того особенностью электрораспылительной ионизации является

невозможность использования труднолетучих и высококипящих веществ в составе

элюента. Поэтому от применения ион-парного реагента и фосфатного буфера, и как

следствие от ранее оптимизированных условий для определения компонентов

чернил со спектрофотометрическим детектированием мы вынуждены были

отказаться.

Для повышения эффективности разделения и разрешения были учтены

несколько факторов. Для подавления ионизации и регулирования селективности

разделения используют pH с значениями близкими к pKa±1.5. Реализация

градиента ионной силы была затруднена из-за быстрого загрязнения источника

ионизации и линии десольватации при использовании легколетучих солей

органических кислот (ацетатов и формиатов натрия). По этой причине в элюент

вносили 0.1% муравьиной кислоты для подавления ионизации в растворе молекул

аналита и повышения эффективности ионизации в электроспрее [68] за счет

увеличения заряда на атомах азота в триарилметановых красителях. Выбор

муравьиной кислоты, а не уксусной, обусловлен более низкой температурой

кипения (100 и 118°С) и значением рКа (3.75 и 4.76), что обеспечивало более

низкое значение рН (2.4).

Увеличение скорости потока для аналитических колонок с зернением 5 мкм с

0.25 до 0.4 мл/мин за счет снижения вязкости в соответствии с уравнением Ван-

Деемтера позволяет без значительной потери эффективности сократить время

анализа, а снижение температуры с 45 до 35°С позволяет получать более узкие

пики. Для регулирования селективности был использован градиент состава

подвижной фазы с увеличением содержания ацетонитрила с 20 до 70 %.

2.5.2 Идентификации ароматических красителей методами ВЭЖХ-МС

После оптимизации условий определения компонентов и программы

элюирования, были проанализированы экстракты чернил из штрихов.

Детектирование на диодноматричном детекторе проводили в диапазоне 220–700 нм

109

при частоте сканирования 12 Гц. Масс-спектры соединений регистрировали в

положительной области при использовании электрораспылительной ионизации в

диапазоне 100–700 m/z с частотой сканирования 4000 аем/с. Напряжение

интерфейса устанавливали 4.5 кВ при температуре 270°C, напряжение на детекторе

– 1.9 кВ. В качестве газа-распылителя и осушителя использовали азот при скорости

потока 1.5 л/мин и 15 л/мин соответственно.

В составе всех паст было установлено наличие триарилметановых красителей

(рис. 25), в частности, Кристаллвиолет с m/z=372, Метилвиолет с m/z=358 и его

деметилированный аналог – тетраметил-р-розанилин с m/z=344,. Триметил-р-

розанилин (m/z=330) был определен во всех образцах, причем в большинстве

чернил он содержится в следовых количествах; это показывает, что данное

соединение не обязательно является продуктом деградации при старении чернил, а

может содержаться в них как примесь [73].

Рисунок 25 – МС-хроматограммы чернил шариковых ручек (масштаб слабых

сигналов увеличен, а сильных уменьшен); а- Tukzar TZ-1156, б- EcoPen, в-Corvina

110

51, г- Zebra Rubber 80 R-8000, д- Pilot BPS-GP-F-B, е- Pensan My-Pen Vision Color. Условия: Luna C18, 250×2.1 мм, 5 мкм; А – 0.1% муравьиной кислоты в ацетонитриле; В –

0.1% муравьиной кислоты в воде; Градиент А 0.0-2.0 мин 20%, 2.01-4.0 мин 20-55%, 4.01-

10.0 мин 55%, 10.01-10.1 мин 55-70%, 10.1-17.0 мин 70%, 17.01-24 мин 20%; 0,4 мл/мин,

электрораспылительная ионизация (+4,5кВ), 100-600 m/z (скан)

В 23 синих и 6 черных образцах чернил был идентифицирован Виктория

голубой B с m/z=470 (tR=16.5) и его деметилированный гомолог с m/z=456 (tR=15.9)

в форме [M-CH3+H]+, который отличается от Этилвиолет cm/z=456 (tR=19.3) по

времени удерживания. Предположение структуры, аналогичной Виктория

голубому B, обусловлено тем, что на хроматограммах всех образцов, содержащих

пик вещества с m/z=456 (tR=15.9), присутствует пик с m/z=470 (tR=16.5) (рис.25б и

25в). Но в образце синих чернил Zebra Rubber 80 R-8000 (рис.25г) детектируется

еще один компонент с m/z=470 (tR=17.2), который соответствует [M-CH3+H]+-

форме красителя Виктория голубого 4R [84] c m/z=484 (tR=17.9),

идентифицированного с использованием литературных данных [68, 84]. Различие

во времени удерживания между [M+] Виктория голубым B с m/z=470 (tR=16.5) и

деметилированный формой [M-CH3+H]+

Виктория голубого 4R c m/z=470 (tR=17.2)

обусловлено тем, что в молекуле VbB метильная группа замещена водородом в

положении N-фенил-N-метиламиногруппы, а в его деметилированном гомологе

Виктория голубого 4R – у N,N-диметилиминогруппы.

В 5 образцах синих чернил найден краситель Виктория голубой BO с m/z=478

(tR=18.6) и его деэтилированные аналоги (m/z=450) с tR=16.3 и tR=18.1. Наличие

двух пиков объясняется существованием структурных изомеров, в молекулах

которых, по-видимому, замещение этильной группы водородом происходит в

различных положениях.

Из ксантеновых красителей идентифицированы Родамин 6G (рис.25д) в

черных чернилах Pilot BPS-GP-F-B с m/z=429 (tR=13.6) и Родамин B (рис.25е) в

фиолетовых чернилах Pensan My-Pen Vision Color с m/z=443 (tR=14.0). На рис.25е

соединение с m/z=415 (tR=12.6), исходя из хроматографических параметров

удерживания, характерных для рядов гомологов, может быть идентифицировано

как деэтилированный аналог Родамин B [M-C2H5+H]+.

На хроматограмме (рис.25е) соединение с m/z=240 (tR=5.6) было отнесено к

арилгуанидинам, потому что не обладает поглощением в видимой области спектра,

111

характерным для красителей, и было идентифицировано как 1,3-ди-o-

толилгуанидин [68].

Во всех образцах помимо идентифицированных соединений присутствует

множество различных минорных компонентов. Наиболее распространѐнными

среди них являются соединения с m/z=269 (в 11 чернилах), m/z=415 (10), m/z=455

(6), m/z=520 (13), но для их идентификации необходимо использовать

многостадийную фрагментацию (МСn, МС/МС).

Определение растворителей в экстрактах при этих условиях невозможно. Это

связано с тем, что при ионизации спиртов необходимо образование аддукт-ионов с

атомами щелочных металов, вводимых для этого в элюент [69]. Как уже

отмечалось ранее это приводило к загрязнению системы ионизации.

Таким образом, все чернила имеют индивидуальный компонентный профиль,

обусловленный не только различными комбинациями основных компонентов, но и

присутствием минорых веществ, зачастую характерных только для данного

образца и такая схема идентификации позволяет надежно установить идентичность

или разнородность составов исследуемых образцов чернил.

На основе метода, разработанного нами для ВЭЖХ определения композиции

синих и черных чернил, была проверена возможность идентификации красителей

(рис. 26), характерных для ручек других цветов. Для этого был проведен анализ

модельной смеси красителей со спектральной и масс-спектрометрической

регистрацией в режиме положительной ионизации электроспреем.

112

N+

R2

R1

R5

NR

3

R4

R4

R1

R5

R2

R2

NR

1

N+R

4

R3

O

O

O

R

R5

R6

R3

N

R2

SN+

R1

R4

N

а) б) в)

г)

N+

R4

R3

N

NR2

R1

R6

R5

CH3CH3

CH3

CH3

R

N

N

д)

№ Название* Аббр. λmax

(±2), нм

m/z,

аем

1(а) Pararosaniline, Basic Red 9

BR9 541 288 R

1=R

2=R

3=R

4= H, R

5=NH2, R1=R2=R3=R4 =H

2(а) Fuchsine, rosaniline, Basic Violet 14

BV14 546 302 R

1=R

2=R

3=R

4=H, R

5=NH2, R1=CH3, R2=R3=R4=H

3(а) Magenta II

Mg2 550 316 R

1=R

2=R

3=R

4=H, R

5=NH2, R1=R4=CH3, R2=R3=H

4(а) Magenta III, Basic Violet 2

BV2 550 330 R

1=R

2=R

3=R

4=H, R

5=NH2, R1=R3=R4=CH3, R2=H

5(а) Malachite green, Basic Green 4

BG4 621 329 R

1=R

2=R

3=R

4=CH3, R

5=H, R1=R2=R3=R4=H

6(а) Methyl violet 2B, Basic Violet 1

MV 582 358 R

1=R

2=R

3=R

4=CH3, R

5=NH(CH3), R1=R2=R3=R4=H

7(а) Crystal violet, Basic Violet 3

CV 590 372 R

1=R

2=R

3=R

4=CH3, R

5=N(CH3)2, R1=R2=R3=R4=H

113

8(а) Ethyl violet, Basic Violet 4

EtV 596 456 R

1=R

2=R

3=R

4=C2H5, R

5=N(C2H5)2, R1=R2=R3=R4=H

9(а) Patent blue VF, Acid blue 1

PbVF 635 544 R

1=R

2=R

3=R

4=C2H5, R

5=R4=SO3, R1=R2=R3=H

10(б) Auramine O, Basic yellow 2

AuO 437 268 R=NH

11(б) Michler's Ketone

MK 368 269 R=O

12(в) Victoria blue R, Basic Blue 11

VbR 612 422 R

1=C2H5, R

2=H, R

3=R

4=R

5=R

6=CH3

13(в) Victoria Blue B, Basic Blue 26

VbB 612 470 R

1=C5H6, R

2=H, R

3=R

4=R

5=R

6=CH3

14(в) Victoria Blue 4R

Vb4R 591 484 R

1=C5H6, R

2=R

3=R

4=R

5=R

6=CH3

15(в) Victoria Blue BO, Basic Blue 7

VbBO 618 478 R

1=R

3=R

4=R

5=R

6=C2H5, R

2=H

16(г) Methylene blue

MhB 664 284 R

1=R

2=R

3=R

4=CH3

17(д) Rhodamine 6G

Rh6G 528 429 R=R

1=R

3=CH2CH3, R

2=R

4=H, R

5=R

6=CH3

18(д) Rhodamine B, Basic Violet 10

RhB 557 443 R=R

5=R

6=H, R

1=R

2=R

3=R

4=CH2CH3

Рисунок 26 – Структурные формулы и характеристичные параметры

идентифицированных красителей

С достаточной надежностью и удовлетворительной воспроизводимостью

удалось идентифицировать 28 соединений. Было установлено, что большинство

красителей представляют собой смесь нескольких компонентов и, исходя из

близкого сродства к сорбенту, являются аналогами (гомологами или изомерами)

114

основного компонента. Как видно из рис. 27, пики некоторых веществ не удается

идентифицировать при спектрофотометрическом детектировании.

Рисунок 27 – ВЭЖХ-ДМД хроматограмма модельной смеси красителей

1-[MtB–2CH3], 2-[MtB–CH3], 3-BR9, 4-MtB, 5-BV14, 6-[AuO–CH3], 7-

MagentaII, 8-AuO, 9- BV2, 10-[MV–2CH3] , 11-[MV–2CH3] , 12-BG4, 13-[MV–CH3],

14- MV, 15- RhB, 16- CV, 17- VB-R, 18- VBB, 19-[EtV–C2H5], 20-VbBO, 21- EtV, 22-

MK, 23-PbVF. Условия: Luna C18, 250×2.1 мм, 5 мкм; А – 0.1% муравьиной кислоты в

ацетонитриле; В – 0.1% муравьиной кислоты в воде; Градиент А 0.0-2.0 мин 20%, 2.01-4.0

мин 20-55%, 4.01-10.0 мин 55%, 10.01-10.1 мин 55-70%, 10.1-17.0 мин 70%, 17.01-24 мин

20%; 0.4 мл/мин, 35°С, детектирование 200–700 нм

Это обусловлено тем, что интенсивность сигналов минорных компонентов

мала и получаемые спектральные характеристики недостаточно информативны. С

использованием данных о хроматографическом поведении компонентов,

дополненных результатами масс-спектроскопического анализа, становится

возможным идентифицировать многие минорные компоненты, а также выявить

неразделенные вещества.

115

Рисунок 28 – ВЭЖХ-МС хроматограмма модельной смеси красителей

1-н/д, 2-[MtB–2CH3], 3-[MtB–CH3], 4-BR9, 5-MtB, 6-BV14 ,7-[AuO–CH3], 8-Mg2 ,9-

AuO, 10- BV2 , 11-[MV–2CH3] , 12- [MV-2CH3], 13-[MV–CH3], 14- BG4, 15- [MV–

CH3], 16- MV, 17- Rh6G, 18- RhB, 19-CV, 20-VbR, 21-VbB, 22-[EtV–C2H5],23-н/д,24-

VbBO,25-EtV,26-н/д,27-MK, 28-PbVF Условия: Luna C18, 250×2.1 мм, 5 мкм; А – 0.1% муравьиной кислоты в ацетонитриле; В –

0.1% муравьиной кислоты в воде; Градиент А 0.0-2.0 мин 20%, 2.01-4.0 мин 20-55%, 4.01-

10.0 мин 55%, 10.01-10.1 мин 55-70%, 10.1-17.0 мин 70%, 17.01-24 мин 20%; 0,4 мл/мин,

электрораспылительная ионизация (+4,5кВ), 100–600 m/z (скан)

Воспроизводимость предложенного подхода оценивали по двум параметрам –

время удерживания (tR) и площадь пика (S). В качестве стандартов были выбраны

Кристаллвиолет и Виктория голубой B как красители двух типов, наиболее широко

представленных в композициях чернил. Повторяемость оценивали по результатам

10 анализов (n=10) при дозировании в прибор 1 мкл стандартного раствора

Кристаллвиолета и Виктория голубого B в метаноле с концентрацией 1 мкг/мл

каждого. Детектирование проводили по спектральным максимумам и

характеристичным ионам для каждого красителя. Процедуру повторяли 3 раза с

интервалом в 1 день, после чего оценивали воспроизводимость.

Как видно, разработанная техника анализа обеспечивает относительное

стандартное отклонение повторяемости и вопроизводимости для обоих детекторов

менее 0.4% по времени удерживания и менее 10% по площади (табл. 15).

116

Таблица 15 – Метрологические характеристики определения красителей по

величинам площади (S) и времени удерживания (tR)

Соединение

Повторяемость, % (n = 10)

День 1 День 2 День 3

ДМД МС ДМД МС ДМД МС

tR S tR S tR S tR S tR S tR S

Кристалл

виолет 0,27 2,49 0,26 5,93 0,16 0,92 0,18 6,70 0,60 3,71 0,58 5,31

Виктория

Голубой В 0,23 2,87 0,22 7,04 0,14 1,66 0,13 6,02 0,49 3,35 0,48 9,23

Соединение

Воспроизводимость, %

ДМД МС

tR S tR S

Кристалл

виолет 0,38 2,90 0,38 7,38

Виктория

Голубой В 0,32 3,00 0,31 9,81

2.5.3 Изучение изменений в композиции чернил в зависимости от условий

хранения методом ВЭЖХ-МС

Опубликовано большое число работ, посвященных изучению процессов,

происходящих в композиции чернил во времени и под действием различных

внешних условий [81, 84, 153, 173, 208]. В большинстве работ для моделирования

процессов фотодеградации используется экспозиция УФ-излучением [173], или

рассматриваются методы, не предусматривающие разделения компонентов [208].

Таким образом, недостаточно освещенным остался вопрос разделения продуктов

фотодеградации красителей.

Для изучения этих процессов проводился эксперимент, в котором образцами

выступали записи чернилами шариковых ручек, хранившиеся в условиях

естественного освещения на подоконнике при комнатной температуре и влажности

не более 75 %. Штрихи наносили на белую офисную бумагу Ballet (A4, 80 г/м2,

ECF, Росссия) в форме линии. Записи выполнялись от руки со средним нажимом.

Линии располагались параллельно короткой стороне листа через равные

промежутки ~1.2см. Дальнейшая пробоподготовка штрихов для анализа

проводилась аналогично описанной в разделе 2.3.3 схеме. Выбор условий хранения

117

образцов объясняется тем фактом, что стекло снижает интенсивность излучения

УФ-диапазона, приводящего к процессу деметилирования красителей. Кроме того,

эти условия в большей степени соответствуют условиям комнатного нетемнового

хранения документов.

В работе Dunn [78] описан процесс фотодеградации ксантеновых красителей в

составах красных чернил для шариковых ручек под действием лампы накаливания.

В спектрах Родамина 6G и Родамина B, подвергшихся световому воздействию, был

обнаружен пик с увеличенной молекулярной массой, аналогичный эффект был

установлен для трифенилметанового красителя Основного фиолетового 2. Общей

структурной особенностью красителей, дающих увеличение молекулярных масс

ионов продуктов фотодеградации, является наличие в орто-положении метильной

группы относительно аминогруппы и ароматического кольца, а также неполное

замещение позиции у атомов азота алкильными группами.

В других работах, посвященных деградации триарилметановых красителей,

подобных явлений не описано, что, по-видимому, связано с невозможностью

идентифицировать молекулы с одинаковыми ионами используемыми методами.

Образование ряда продуктов фотодеградации (m/z=387, 359, 331)

ксантенового красителя Родамина B (m/z=443) описано в работе [78]. Анализ

образца пасты фиолетового цвета, содержащего данный краситель, после

экспозиции на свету показал (рис. 29–30), что аналогичные процессы происходят и

в чернильных штрихах на бумаге.

Рисунок 29 – Хроматограмма экстракта фиолетовых чернил Pensan, хранившихся в

темноте

118

Как видно из рис. 29 при хранении образцов без доступа света в композиции

чернил существенных изменений не происходит, в фиолетовых чернилах

идентифицированы красители трифенилметанового ряда (Кристалвиолет m/z=372,

Метилвиолет m/z=358) и ксантенового ряда (Родамина B m/z=443 и его

деэтилированный аналог m/z=415).

После светового воздействия (рис. 30) наблюдается деградация красителей

обоих типов, причем сигналы самих трифенилметановых красителей существенно

снизились. Кроме того появляются сигналы, обусловленные потерей метильных

групп у Кристалвиолета или Метилвилета (m/z=344, 330).

Рисунок 30 – Хроматограмма экстракта фиолетовых чернил Pensan, хранившихся

на свету

Для трифенилметановых красителей предложен механизм деметилирования

[84, 224] и окисления до кетона Михлера [23]. Однако процесс окислительной

деструкции происходит только в растворах [225].

Сопоставление результатов анализа экстрактов синих чернил, хранившихся в

темноте (рис.31) и на свету (рис. 32) показывает, что деградация протекает как для

трифенил- , так и нафтилдифенилметановых красителей.

119

Рисунок 31 – Хроматограмма экстракта синих чернил Erich Krause, хранившихся в

темновых условиях (277 дней)

Так для красителя Виктория голубой В (m/z=470) характерно наличие примеси

его деметилированного гомолога (m/z=456) (рис. 31). После светового воздействия

наблюдается снижение интенсивности сигналов этих веществ, а также появление

ионов с m/z=442 и 428, свидетельствующих о потере 3-х и 4-х метильных групп в

исходной молекуле (рис. 32).

Рисунок 32 – Хроматограмма экстракта синих чернил Erich Krause, хранившихся на

свету (277 дней)

Рисунок 33 – Участок (6–11мин) хроматограммы экстракта синих чернил Erich

Krause, хранившихся на свету (277 дней)

120

Для трифенилметановых красителей наблюдается формирование большого

числа продуктов деградации (рис. 33). Стоит отметить, что получение такой

информации возможно только при использовании метода жидкостной

хроматомасс-спектрометрии. Установление строения полученных фотопродуктов

деградации красителей не проводилось, так как необходимо использование

многостадийной фрагментации или тандемной масс-спектрометрии.

Так схема бимолекулярного диспропорционирования молекулы

трифенилметанового красителя под действием света (рис. 2), описанная Dunn [78],

может быть предложена в качестве процесса фотодеградации для

триарилметановых красителей, протекающего совместно с деалкилированием. Об

этом свидетельствует наличие большого числа продуктов деградации (рис. 34) с

одинаковыми молекулярными ионами, но разными временами удерживания.

Рисунок 34 – Хроматограмма экстракта черных чернил Pentel, хранившихся на

свету (19 дней)

Из анализа времен удерживания (рис. 28) красителей Magenta II (пик 8) и

триметилпарарозанилина (пики 11 и 12), видно, что увеличение числа заместителей

в орто-положении относительно аминогруппы и ароматического кольца приводит к

уменьшению времен удерживания. Так как времена удерживания продуктов

фотодеградации этих красителей меньше, чем у исходных компонентов, можно

предположить, что происходит перегруппировка с переносом метильной группы в

орто-положение относительно амино- или иминогруппы. Наличие большого числа

изомеров обусловлено присутствием в начальной композиции чернил нескольких

гомологов метилзамещенных парарозанилина.

121

Таким образом, наличие большого числа продуктов деградации с

одинаковыми молекулярными массами ионов позволяет предположить, что

исследуемый штрих хранился в условиях освещенности длительное время, что

представляет важную информацию для криминалистической экспертизы

материалов документов.

2.6 Определение растворителей в экстрактах чернил методом ОФ-ВЭЖХ

со спектрофлуориметрическим детектированием

Определение растворителей в составах чернил методом ВЭЖХ со

спектрофотометрическим детектированием не обладает достаточной

чувствительностью, а их масс-спектрометрическое детектирование, как правило,

затруднено, поэтому, для решения этой проблемы требуется привлечение

альтернативных высокочувствительных методов детектирования. Кроме того,

отдельно следует отметить, что дифференциация образцов может быть

осуществлена не только по наличию и содержанию окрашенных соединений, но по

содержащимся в них ароматическим растворителям, составляющим до 50 % от

массы чернил.

Наличие в молекулах 2-феноксиэтанола и бензилового спирта сопряженных

систем кратных связей позволяет использовать флуоресцентные свойства этих

молекул. Такое строение молекул этих веществ существенно снижает энергию

возбуждения и приводит к смещению максимума спектра флуоресценции в

длинноволновую область, а наличие электродонорных алкильных, спиртовых и

эфирных групп приводит значительному увеличению интенсивности

флуоресценции.

Таким образом, для определения основных ароматических растворителей

было выбрано флуориметрическое детектирование, обеспечивающее более

высокую чувствительность по сравнению с ДМД при определении малых

содержаний, так как от 80 до 98% растворителей испаряется за 10–15 минут после

нанесения чернил на бумагу [205].

122

2.6.1 Оптимизация параметров определения растворителей

Для снижения пределов обнаружения растворителей, условия определения

оптимизировали по их спектрам флуоресценции на спектрофлуориметре RF5301PC

(Shimadzu). Условия получения спектров максимально приближали к

хроматографическим. Для этого стандарты 2-феноксиэтанола и бензилового спирта

растворяли в смеси вода-ацетонитрил (1:1, v/v). Для выбора оптимальных условий

флуоресцентные свойства соединений изучали в диапазоне длин волн эмиссии

200–900 нм при возбуждении 200–350 нм. Наибольшая интенсивность наблюдалась

при длине волны возбуждения 255 нм (рис. 34–35).

Рисунок 35 – Спектр флуоресценции 2-феноксиэтанола (λex=255нм)

123

Рисунок 36 – Спектр флуоресценции бензилового спирта (λex=255нм)

Как видно из рис.35 и 36 профили спектров достаточно похожи, максимум

эмиссии для 2-феноксиэтанола составляет 297 нм, бензилового спирта – 284 нм.

Было также установлено, что снижение температуры при оптимизации условий

ВЭЖХ-МС определения красителей, помимо уменьшения времени анализа,

позволяет повысить квантовый выход флуоресценции растворителей.

Условия хроматографического разделения аналогичны используемым при

проведении ВЭЖХ-МС определении красителей. Это обусловлено тем, что

растворители и красители хорошо разделены и это в свою очередь исключает

возможность тушения или искажения сигналов определяемых компонентов.

Оптимизация условий определения растворителей позволила существенно

повысить пределы их обнаружения по сравнению с условиями

спектрофотометрического детектирования (рис. 37).

124

5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 min

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

mAU(x10)

25.0

50.0

75.0

%

2

1

5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 min

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

mV(x100)

1

2

а) б)

Рисунок 37 – Хроматограмма модельной смеси бензилового спирта (1) и 2-

феноксиэтанола (2) на спектрофотометрическом (а) и флуориметрическом (б)

детекторах

2.6.2 Идентификация ароматических растворителей в составах чернил

методом ГХ-МС

Для подтверждения наличия ароматических растворителей в составах чернил

проводилось хроматомасс-спектрометрическое исследование их метанольных

экстрактов. Анализ метанольных экстрактов проводили методом ГХ-МС на

хроматографе Shimadzu GCMS QP2010S (Япония) на капиллярной колонке HP

Ultra-2 25 м 0.32 мм, толщина неподвижной фазы 0.52 мкм (Agilent, США), в

качестве газа-носителя использовали гелий. В программной среде «GCMSsolution»

(Shimadzu) устанавливали параметры температурной программы для оптимального

разделения соединений (табл. 16).

Таблица 16 – Температурная программа термостата

Скорость, °С/мин Температура, °С Изотермический период,

мин

– 50 3.0

10 50–280 18.0

125

Параметры получения данных:

– температура термостата колонок 50°С;

– температура инжектора 260°С;

– режим ввода Split;

– режим контроля потока линейная скорость;

– давление 23.0 кПа;

– общий поток (авто) 10.1 мл/мин;

– поток в колонке (авто) 0.65 мл/мин;

– линейная скорость 29.2 см/с;

– обдув септы 3.0 мл/мин;

– коэффициент деления 10.0;

– температура ионного источника 200.0°С;

– режим ионизации электронный удар (EI);

– энергия ионизации 70 eV;

– температура интерфейса 280.0°С;

– задержка на выход растворителя 3.5 мин;

– режим Scan (33–300);

– время события 0.5 с;

– скорость сканирования 555 скан/с;

– объем вкола 1 мкл.

Идентификацию веществ проводили по параметрам удерживания и масс-

спектрам библиотек NIST05 и WILEY8 в диапазоне 33-300 m/z. Обработка

первичных данных и расчеты проводились в среде программы «GCMSsolution»

(Shimadzu). Типичные хроматограммы метанольных экстрактов чернил

представлены на рис. 38.

126

а)

б)

в)

г)

Рисунок 38 – Хроматограммы экстрактов чернил Zebra (а), PenSan Vision (б),

Tz1145B (в), Berlingo Techno (г); 1– бензиловый спирт, 2 – 2-феноксиэтанол

127

Результаты исследования 42 образцов методом газовой хроматомасс-

спектрометрии показали, что 2-феноскиэтанол присутствует в 40 (95%) чернилах,

бензиловый спирт в 35 (83%) чернилах. Следует отметить, что бензиловый спирт в

большинстве образцов присутствует в малых количествах. Кроме того в

большинстве образцов идентифицированы летучие соединения других классов:

гликоли (пропиленгликоль, гександиол), ароматические спирты (фенол, 2(2-

феноксиэтокси)этанол) и другие соединения. Результаты определения

растворителей представлены в табл. 17.

Таким образом, в качестве наиболее распространенных можно считать 2-

феноскиэтанол и бензиловый спирт, определение которых в композициях чернил

шариковых ручек представляет наибольший интерес с позиции судебно-

технической экспертизы материалов документов.

128

Таблица 17 – Содержание растворителей и других летучих компонентов в композициях чернил

№ Чернила БС 2-ФОЭ Другие летучие компоненты № Чернила БС 2-ФОЭ Другие летучие компоненты

1 Asmar + + - 22 Miraculous - - Декан

2 AtlasLaser - + Дибутилфталат 23 Moongrass + + 2,2-диметоксибутан

3 AttacheDeli + - 1,2-гександиол, пропиленгликоль 24 Nixon + + Дибензиловый эфир

4 Beifa AA999 + + - 25 KS600 (blck) + + 2(2-фенилметокси)этоксиэтанол

5 BerklyDelta + + 1,2-гександиол 26 KS600 + + 2(2-феноксиэтокси)этанол

6 BerlingoModern + + 2,2-диметоксибутан 27 PaperMateFlexGrip + + 2,2-диметоксибутан

7 BerlingoTechno + + 1,2-гександиол, 2,2-диметоксибутан 28 Penac - + 2(2-феноксиэтокси)этанол

8 BIC Medium - +

2,2-диметоксибутан,

2-гидроксипропионовая кислота 29 PenSan MPV + + -

9 BIC Fine + +

2-этоксиэтоксиэтанол,

дипропиленгликоль 30 PenSanMyPen (blck) + +

Пропиленгликоль,

2-гидроксипропионовая кислота

10 Beifa 110B - + - 31 PenSanVision + + Пропиленгликоль, 1,2-гександиол

11 Brauberg - + 1,2-гександиол, 2,2-диметоксибутан 32 Pentel + + Дифениламин

12 Cello + + Бензальдегид 33 Piano + + 2(2-феноксиэтокси)этанол

13 CrownKixx + + 2,2-диметоксибутан 34 Pilot BPGP + + 2,2-диметоксибутан

14 Corvina 51 (blck) + +

1,2-гександиол,

2-гидроксипропионовая кислота 35 Pilot BPS (blck) + + -

15 Corvina 51 + + Фенол, дибутилфталат, фталевый ангидрид 36 Schneider + + 1,2-гександиол, 2,2-диметоксибутан

16 EcoPen + + 1,2-гександиол, 2,2-диметоксибутан 37 Stabilo + + 1,2-гександиол, 2,2-диметоксибутан

17 EcoPenjoy + + 2,2-диметоксибутан 38 Tukzar 1076 + + Дибутилфталат

18 ErichKrauseMega + + Дибензиловый эфир 39 Tukzar 1145B + + 2,2-диметоксибутан, пропиленгликоль

19

ErichKrause

XR30 + + 2,2-диметоксибутан 40 Tukzar 2019 + + Фенол, ксилол

20 Global - + Дибутилфталат 41 Tukzar 1156 + + Фенол, ксилол, толуол

21 Luxor + + - 42 Zebra + + 2,2-диметоксибутан

129

2.6.3 Идентификация ароматических растворителей в экстрактах чернил

методом ОФ-ВЭЖХ

После оптимизации условий разделения и определения основных

растворителей был проведен анализ образцов чернил шариковых ручек черного и

синего цветов различных производителей. При этом учитывали тот факт, что

большая часть растворителя испаряется в первые 10–15 мин., после чего идет

“быстрая” фаза старения [205], “медленная” стадия старения начинается через 30–

40 дней. Поэтому экстракты чернил получали из штрихов давностью нанесения 80–

85 дней для оценки возможности обнаружения основных растворителей в образцах

разного возраста. Хроматограммы некоторых экстрактов чернил из штрихов

приведены на рис. 39–41.

Рисунок 39 – Хроматограмма экстракта синих чернил Tukzar 2019 Условия: Luna C18, 250×2.1 мм, 5 мкм; А – 0.1% муравьиной кислоты в ацетонитриле; В –

0.1% муравьиной кислоты в воде; Градиент А 0.0-2.0 мин 20%, 2.01-4.0 мин 20-55%, 4.01-

10.0 мин 55%, 10.01-10.1 мин 55-70%, 10.1-17.0 мин 70%, 17.01-24 мин 20%; 0.4 мл/мин,

λex=255нм

Рисунок 40 – Хроматограммы экстрактов чернил синих PaperMate

5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 min

0.00

0.25

0.50

0.75

1.00

1.25

1.50

1.75

2.00

2.25

2.50

mV(x100)

2

5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 min

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

mV(x100)

2

130

Условия: Luna C18, 250×2.1 мм, 5 мкм; А – 0.1% муравьиной кислоты в ацетонитриле; В –

0.1% муравьиной кислоты в воде; Градиент А 0.0-2.0 мин 20%, 2.01-4.0 мин 20-55%, 4.01-

10.0 мин 55%, 10.01-10.1 мин 55-70%, 10.1-17.0 мин 70%, 17.01-24 мин 20%; 0.4 мл/мин,

λex=255нм

Рисунок 41 – Хроматограмма экстракта черных чернил Penac Условия: Luna C18, 250×2.1 мм, 5 мкм; А – 0.1% муравьиной кислоты в ацетонитриле; В –

0.1% муравьиной кислоты в воде; Градиент А 0.0-2.0 мин 20%, 2.01-4.0 мин 20-55%, 4.01-

10.0 мин 55%, 10.01-10.1 мин 55-70%, 10.1-17.0 мин 70%, 17.01-24 мин 20%; 0.4 мл/мин,

λex=255нм

Проводились исследования по установлению влияния компонентов бумаги на

флуориметрическое определение ароматических растворителей. Для этого на

офисную и фильтровальную бумаги наносили раствор смеси 2-феноскиэтанола и

бензилового спирта, после чего высушивали в токе воздуха в течение 60 мин.

Фильтровальная бумага выбиралась в качестве эталонной матрицы, так как почти

не содержит отбеливателей и прочих добавок для улучшения свойств. После

высушивания делали вырезки и готовили экстракты по процедуре, описанной в

разделе 2.4.2.

5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 min

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

mV(x100)

1

2

131

6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 min

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

uV(x100,000)

а)

б)

Рисунок 42 – Хроматограммы экстрактов растворителей с бумаги;

фильтровальная (а), белая офисная бумага Ballet (A4, 80 г/м2, ECF, Россия) (б)

Как видно из результатов хроматографического анализа полученных

экстрактов, извлекаемые из бумаги компоненты не оказывают существенного

влияния на аналитические сигналы растворителей (рис.42). Количественная оценка

при этом будет не совсем корректной, так как скорости испарения растворителей с

разных субстратов сильно отличаются.

2.7 Динамика изменения содержания растворителей в составах чернил во

времени

Используя информацию о красителях и растворителях в композиции

исследуемых чернил можно попытаться решить одну из распространѐнных задач

судебно-технической экспертизы документов по установлению давности

выполнения записей. Существующие методики определения возраста документа

основаны на изучении динамики испарения растворителей из штриха методами

газовой хроматографии, хромато-масс-спектрометрии и микроспектрофотометрии.

Проведенные нами исследования серии образцов чернил показали, что в качестве

маркера «старения» может быть выбран 2-феноксиэтанол, а в качестве параметра

для нормировки содержания чернил в штрихе – значения аналитических сигналов

трифенилметановых или нафтилдифенилметановых красителей при их

132

хроматографическом определении (Методика выполнения измерений для

установления давности нанесения чернил приведена в Приложении).

Относительное содержание растворителей определялось по формуле:

Относительное содержание

Для установления динамики изменения относительного содержания

растворителей были исследованы записи известной давности из модельной

коллекции (рис.43).

Рисунок 43 – Зависимость относительного содержания 2-феноксиэтанола от

времени для черных чернил Tukzar 1145B

В течение первых 20–30 дней анализ относительного содержания

растворителя не проводился, так как в данный период происходит «быстрая фаза

старения» [205, 226]. Для выбора «медленностарящихся» образцов [8] анализ

проводили через 82–85 дней после нанесения чернил на бумагу.

Зависимость относительного содержания растворителя от времени нанесения

чернил на бумагу описывается экспоненциальной функцией (рис. 43), что хорошо

согласуется с результатами ГХ-МС исследований при использовании темновой

модели старения.

R² = 0,8222

15

16

17

18

19

20

21

22

23

0 100 200 300 400 500 600

Отн

оси

тельн

ое

сод

ерж

ани

е

Время, дни

133

2.8 Комплексный подход для анализа компонентного состава

На основе проведенных исследований можно сформулировать аналитическую

схему подхода для анализа компонентного состава чернил шариковых ручек

(рис.44). В зависимости от стоящей перед исследователем-криминалистом задачи,

можно использовать один или несколько детекторов, при этом необходимо

отметить, что возможно без дополнительных технических приемов

последовательное соединение трех детекторов, обеспечивающих

высокочувствительное определение и надежную идентификацию большинства

компонентов.

Рисунок 44 – Схема анализа экстрактов чернил из штрихов для определения

компонентного состава

Это позволяет получать комплексную информацию о композиции чернил, а

также проводить идентификацию компонентов, входящих в их состав, с высокой

достоверностью. Такие преимущества делают предлагаемый подход эффективным

и надежным инструментом при решении широкого круга актуальных задач

судебно-технической экспертизы материалов документов.

Пробоподготовка

ВЭЖХ-ДМД

Идентификация красителей и

растворителей

ВЭЖХ-ФЛД

Идентификация растворителей

ВЭЖХ-МС

Идентификация красителей

134

ВЫВОДЫ

1. Проведены хроматографические (ТСХ и ВЭЖХ) исследования образцов

чернил различных цветов (шариковых ручек с чернилами на спиртовой и масляной

основах) и производителей для выявления их классификационных признаков.

Установлено, что в составе чернил синих и черных цветов основными

окрашенными соединениями являются красители ксантенового (родамин B,

родамин 6G и др.) и триарилметанового (метилвиолет, кристаллвиолет, Виктория

голубой и др.) рядов.

2. Разработана схема пробоподготовки для идентификации компонентов

чернил методом ВЭЖХ, обеспечивающая эффективное извлечение целевых

соединений и воспроизводимость результатов. Изучено влияние различных

условий (температура, объем и тип экстрагента, ультразвуковая обработка,

продолжительность) на степень извлечения целевых соединений.

Обоснованы граничные требования к размеру испытуемой пробы из штриха.

3. Разработана методика идентификации красителей и растворителей в

составах чернил шариковых ручек методом высокоэффективной жидкостной

хроматографии со спектрофотометрическим детектированием. Подобраны

оптимальные условия хроматографирования (сорбент, состав элюента, режим

элюирования, влияние на разделение органических добавок, рН, температура). На

основе данных о компонентном составе чернил методом главных компонент

проведена дифференциация 17 произвольно выбранных образцов и показана

возможность использования спектральной идентификации для групповой

классификации и дифференциации.

4. Разработана методика разделения и идентификации триарилметановых,

нафтилдифенилметановых, ксантеновых, тиазиновых красителей методом

жидкостной хромато-масс-спектрометрии. На примере исследования 32 образцов

синих и 11 черных чернил шариковых ручек показана эффективность получения

информации об их составе методом ВЭЖХ-ДМД-МС, а комбинация масс-

спектрометрии и спектрофотометрического детектирования обеспечивает

надежную идентификацию компонентов и высокую чувствительность определения

красителей.

135

5. Предложена методика флуориметрического определения растворителей,

наиболее распространѐнными из которых являются 2-феноксиэтанол (в 95%

образцов) и бензиловый спирт (в 83% образцов), в чернилах и экстрактах из

штрихов. Подобраны оптимальные параметры их детектирования (длина волны

возбуждения (255нм) и эмиссии для 2-феноксиэтанола - 297нм и бензилового

спирта – 284 нм), обеспечивающие максимальную чувствительность их

определения.

6. Предложена аналитическая схема идентификации и определения основных

окрашенных (красители триарилметанового и ксантенового ряда) и минорных

компонентов, а также растворителей, входящих в составы чернил для шариковых

ручек.

Схема апробирована при анализе экстрактов черных и синих чернил

различных производителей.

136

Список использованной литературы

[1] Brunelle, R.L., Advances in the forensic analysis and dating of writing ink

[Текст] / R.L. Brunelle, K.R. Crawford. – C.C.THOMAS, 2003. – 236p.

[2] Масленников В.Г., Установление состава основных растворителей,

прочих летучих компонентов и полимерных связующих в штрихах записей

документов, выполненных пастами шариковых ручек [Текст] / В.Г. Масленников,

Э.Г. Товкач, О.В. Тухканен // Развитие новых видов и направлений судебной

экспертизы: материалы Всероссийского семинара, Ростов-на-Дону (14-17 июня

2011 г.) С.7-12.

[3] Composition of volatile organic components on ballpoint pen inks by HS-

SPME GC/MS [Текст] / M.-J. Choi, C.-S. Kim, Y.-S. Sun, S.-W. Park // Anal. Sci. &

Tech. –2010, Vol. 23– №. 4. – P.414-422.

[4] Brazeau, L. Ballpoint pen inks the quantitative analysis of ink solvents on

paper by solid-phase microextraction [Текст] / L. Brazeau, M. Gaudreau // J. Forensic

Sci. – 2007, Vol. 52. – №.1. – P.209-215.

[5] Справочные данные, используемые при криминалистических

исследованиях материалов документов. Учеб. пособие [Текст] / под ред. В.А.

Снетков. – М.:ВНИИ МВД СССР, 1987. – 90 с.

[6] Криминалистическое исследование материалов письма в штрихах

[Текст] / Э.А. Тросман, А.А. Онищенко, М.В. Орехова и др. // Экспертная техника.

– 1993. – №122. – С. 3-69.

[7] Bugler, J.H. Characterization of ballpoint pen inks by thermal desorption and

gas chromatography-mass spectrometry [Текст] / J.H. Bugler, H. Buchner, A. Dallmayer

// J. Forensic Sci. – 2005, Vol. 50. – №5. – P.1209-1214.

[8] Bugler, J.H. Age determination of ballpoint pen ink by thermal desorption

and gas chromatography–mass spectrometry [Текст] / J.H. Bugler, H. Buchner, A.

Dallmayer // J. Forensic Sci. – 2008, Vol. 53. – №4. – P.982-988.

[9] LaPorte, G.M. The Identification of 2-Phenoxyethanol in Ballpoint Inks

Using Gas Chromatography/Mass Spectrometry—Relevance to Ink Dating [Текст] /

G.M. LaPorte, J.D. Wilson, A.A. Cantu et al. // J. Forensic Sci. – 2004, Vol. 49. – №1. –

P.155-159.

137

[10] A GC/MS study of the drying of ballpoint pen ink on paper [Текст] / C.

Weyermann, D. Kirsch, C. Costa Vera, B. Spengler // Forensic Sci. Int. – 2007, Vol. 168.

– №2-3. – P.119-127.

[11] Буринский, Е.Ф. Судебная экспертиза документов, производство ее и

пользование ею [Текст] / Е.Ф. Буринский. – СПб.: Тип. Спб. т-ва печ. и изд. дела

"Труд", 1903. – 386с.

[12] Osborn, A.S. Ink and questioned documents [Текст] / A.S. Osborn. –

Rochester, N.Y.: The Genesee Press, 1908. – 84p.

[13] Crown, D.A. Differentiation of blue ballpoint inks [Текст] / D.A. Crown, J.

V. P. Conway, P.L. Kirk // J. Crim. Law. Criminol. Police Sci. – 1961,Vol. 52.– №3. –

P.338-343.

[14] Sellers, J.C. Science and Advancements in the Examination of Questioned

Documents [Текст] / Am. J. of Police Sci., – 1932, Vol. 3. – №.2. – P.110-123.

[15] Методические рекомендации по анализу состава паст для шариковых

ручек [Текст] / под ред. Н.К. Раткевич. – М.:ВНИИСЭ МЮ СССР, 1975. – 69 с.

[16] Панферова, Т.Ф. Каталог спектров поглощения паст шариковых ручек и

их отдельных компонентов в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях

[Текст] / Т.Ф. Панферова, Э.А. Тросман, Т.И. Сафроненко. – М.:ВНИИСЭ МЮ

СССР, 1977. – 164 с.

[17] Laing, K. The comparison of nanogram quantities of ink using visible

microspectrometry [Текст] / K. Laing, M.D.J. Isaacs // J. Forensic Sci. Soc. – 1983, Vol.

23. – №2. – P.147-154.

[18] Старцева, Н.В. К вопросу о старении паст для шариковых ручек [Текст]

/ Н.В. Старцева, В.П. Тарасова, Н.Н. Анопова //Экспертная практика и новые

методы исследования. – 1981. – №14. – С.1-10.

[19] Старцева Н.В., Определение возраста записей, выполненных пастами

для шариковых ручек сине-фиолетового цвета [Текст] / Н.В. Старцева, В.П.

Тарасова, Н.Н. Анопова // Экспертная практика и новые методы исследования. –

1988. – №11. – С.1-11.

[20] Агинский В.Н., О применимости методов микроспектрофотометрии

отражения и спектрофотометрии растворов для определения возраста штрихов

рукописных текстов, выполненных пастами шариковых ручек [Текст] / В.Н.

138

Агинский, Ю.А. Горшенин, Г.И. Сорокина // Экспертная практика. – 1990. – №29. –

С.91-99.

[21] Pfeffferli, P.W. Application of microspectrophotometry in document

examination [Текст] / P.W. Pfeffferli // Forensic Sci. Int. – 1983, Vol. 23. – №2-3. –

P.129-136.

[22] Zeichner, A. Transmission and Reflectance Microspectrophotometry of Inks

[Текст] / A. Zeichner, N. Levin, A. Klein, Y. Novoselsky // J. Forensic Sci. – 1988, Vol.

33. – №5. – P.1171-1184.

[23] Aginsky, V.N. A microspectrophotometric method for dating ballpoint inks -

a feasibility study inks [Текст] / V.N. Aginsky // J. Forensic Sci. – 1995, Vol. 40. – №3.

– P.475-478.

[24] Seipp, U. Applications of UV/VIS microspectrophotometry and

microspectrofluorimetry in document examination [Текст] / U. Seipp // Int. J. Forensic

Document Exam. – 1997, Vol. 3. – №1. – P.14-30.

[25] Adam, C.D. Classification and individualization of black ballpoint pen inks

using principal component analysis of UV-vis absorption spectra [Текст] / C.D. Adam,

S.L. Sherratt, V.L. Zholobenko // Forensic Sci. Int. – 2008, Vol. 174. – №1. – P.16-25.

[26] Xiaozuo, W. Characterisation of blue ballpoint pen inks using PCA of UV-

Vis absorption spectra [Текст] / W. Xiaozuo, S. Jiali, Z. Hong, L. Kelin // Modern

instruments. – 2010. – №1. – P.31-33.

[27] Costain, J.E. A practical guide to infrared luminescence applied to

questioned document problems [Текст] / J.E. Costain, G.W. Lewis // J. of Police Sci. and

Administration. – 1973, Vol. 1. – №2. – P.209-218.

[28] Godown, L. New nondestructive document testing methods [Текст] / L.

Godown // J. Crim. Law. Criminol. Police Sci. – 1964,Vol. 55.– №2. – P.280-286.

[29] Ellen, D.M. Infrared luminescence in the examination of documents [Текст]

/ D.M. Ellen, K.E. Creer // J. Forensic Sci. Soc. – 1970, Vol. 10. – №3. – P.159-164.

[30] Kelly, J. H., Spectrofluorometric analyses of ball point ink [Текст] / J. of

Police Sci. and Administration. – 1973, Vol. 1. – №2. – P.175-181.

[31] Hardcastle, R.A. A technique for the enhancement of the infra red

luminescence of inks [Текст] / R.A. Hardcastle, M.G. Hall, // J. Forensic Sci. Soc. –

1978, Vol. 18. – №1. – P.53-55.

139

[32] Sensi, C.A. Infrared luminescence is it a valid method to differentiate among

inks [Текст] / C.A. Sensi, A.A. Cantu // J. Forensic Sci. – 1982, Vol. 27. – №1. – P.196-

199.

[33] Tappolet, J.A. Comparative examination of ink strokes on paper with IR and

visible luminescence [Текст] / J.A. Tappolet // J. Forensic Sci. Soc. – 1986, Vol. 26. –

№4. – P.293-299.

[34] Cantu, A.A. Some spectral observations of infrared luminescence [Текст] /

A.A. Cantu, R.S. Prough // J. Forensic Sci. – 1988, Vol. 33. – №3. – P.638-647.

[35] Zimmerman, J. Laser Examination As An Additional Non-Destructive

Method Of Ink Differentiation [Текст] / J. Zimmerman, D. Mooney // J. Forensic Sci. –

1988, Vol. 33. – №2. – P.310-318.

[36] Day, S.P. Evaluation of the application of the argon-ion laser to document

examination [Текст] / S.P. Day // J. Forensic Sci. – 1985, Vol. 25. – №4. – P.285-296.

[37] Adam, C.D. In situ luminescence spectroscopy with multivariate analysis for

the discrimination of black ballpoint pen ink-lines on paper [Текст] / C.D. Adam //

Forensic Sci. Int. – 2008, Vol. 182. – №1. – P.27-34.

[38] Агинский, В.Н. Рекомендации по проведению исследований красящих

материалов, используемых при изготовлении документов [Текст] / В.Н. Агинский,

Г.И. Сорокина, Ю.А. Горшенин // Экспертная практика. – 1989. – №28. – С.20-26.

[39] Humecki, H.J. Experiments in ball point ink aging using infrared

spectroscopy [Текст] / H.J. Humecki // Proceedings of the International Symposium on

Questioned Documents, FBI Academy, Quantico, VA, 1985. – P.131-135.

[40] Harris, О. Preliminary report on the nondestructive examination of ballpoint

pen ink on questioned documents by FT-IR spectroscopy [Текст] / О. Harris // Can. Soc.

Forens. Sci. J. – 1991, Vol. 24. – №1. – P.5-21.

[41] Trzcinska, B.M. Infrared spectroscopy of ballpen paste paper [Текст] / B.M.

Trzcinska // Forensic Sci. Int. – 1990, Vol. 46. – №1-2. – P.105-109.

[42] Trzcinska, B.M. Writing materials examination in criminalistic research by

FTIR spectroscopy [Текст] / B.M. Trzcinska // J. Mol. Struct. – 1993, Vol. 294. – №1-2.

– P.259-262.

[43] Merrill, R.A. Analysis of ballpoint pen inks by diffuse reflectance infrared

spectrometry [Текст] / R.A. Merrill, E.W. Bartick // J. Forensic Sci. – 1992, Vol. 37. –

140

№2. – P.528-541.

[44] Wang, J. Analysis of blue ballpoint ink components by FTIR

microspectrometry [Текст] / J. Wang, S. Sun, G. Luo // Spectroscopy and spectral

analysis. – 1999, Vol. 19. – №6. – P.834-836.

[45] Nondestructive identification of ballpoint writing inks with fourier transform

infrared microscope [Текст] / J. Wang, S. Sun, Q. Zhou et al. // Chinese J. Anal. Chem.

(Fenxi Huaxue). – 1999, Vol. 27. – №6. – P.697-700.

[46] Spectral analysis and composition determination of blue ballpoint writing

inks [Текст] / J. Wang, S. Sun, Q. Zhou et al. // Spectroscopy and spectral analysis. –

2000, Vol. 20. – №2. – P.192-194.

[47] Research about the variation of blue ballpoint writting inks exposured to

ultraviolet light by time [Текст] / J. Wang, S. Sun, Q. Zhou et al. // Chinese J. Anal.

Chem. (Fenxi Huaxue). – 2000, Vol. 28. – №9. – P.1107-1109.

[48] Classification of blue pen ink using infrared spectroscopy and linear

discriminant analysis [Текст] / C.S. Silva, F. de S.L. Borba, M.F. Pimentel et al. //

Microchem. J. – 2012, In Press.

[49] Claybourn, M. Using Raman Spectroscopy to solve crime: inks, questioned

documents and fraud [Текст] / M. Claybourn, M. Ansell // Sci. Justice. – 2000, Vol. 40. –

№4. – P.261-271.

[50] Applicability of surface-enhanced resonance Raman scattering for the direct

discrimination of ballpoint pen inks [Текст] / R.M. Seifar, J.M. Verheul, F. Ariese et al.

// Analyst. – 2001, Vol. 126. – №8. – P.1418-1422.

[51] Andermann, T. Raman spectroscopy of ink on paper [Текст] / T. Andermann

// Problems of Forensic Sci. – 2001, Vol. XLVI. – P.335-344.

[52] White, P.C. SERRS Spectroscopy - a new technique for forensic science?

[Текст] / P.C. White // Sci. Justice. – 2000, Vol. 40. – №2. – P. 113-119.

[53] White, P.C. In situ Surface Enhanced Resonance Raman Scattering (SERRS)

spectroscopy of biro inks-long term stability of colloid treated samples [Текст] / P.C.

White // Sci. Justice. – 2003, Vol. 43. – №3. – P. 149-152.

[54] Jaufmann, N. Surface Enhanced Resonance Raman Scattering (SERRS)

Spectroscopy - Study on inks [Текст] / N. Jaufmann // Int. J. Forensic Document Exam. –

2003, Vol. 6. – №1. – P.1-7.

141

[55] The classification of ballpoint pen inks in Questioned Documents by using

VSC and SERRS [Текст] / N.M. Kim, S.W. Park, P. Doble, C. Roux // Anal. Sci. Tech. –

2004, Vol. 17. – №4. – P. 315-321.

[56] Geiman, I. Application of Raman Spectroscopy and Surface-Enhanced

Raman Scattering to the analysis of synthetic dyes found in ballpoint pen inks [Текст] / I.

Geiman, M. Leona, J.R. Lombardi // J. Forensic Sci. – 2009, Vol. 54. – №4. – P.947-952.

[57] Multivariate classification of pigments and inks using combined Raman

spectroscopy and LIBS [Текст] / M. Hoehse, A.Paul, I. Gornushkin, U. Panne // Anal.

Bioanal. Chem. – 2012, Vol. 402. – №4. – P. 1443-1450.

[58] Zieba-Palus, J. Application of the micro-FTIR spectroscopy, Raman

spectroscopy and XRF method examination of inks [Текст] / J. Zieba-Palus, M. Kunicki

// Forensic Sci. Int. – 2006, Vol. 158. – №2. – P.164-172.

[59] Zieba-Palus, J. PRAXIS—combined μ-Raman and μ-XRF spectrometers in

the examination of forensic samples [Текст] / J. Zieba-Palus, R. Borusiewicz, M.

Kunicki // Forensic Sci. Int. – 2008, Vol. 175. – №1. – P.1-10.

[60] Analysis of Indian blue ballpoint pen inks tagged with rare-earth

thenoyltrifluoroacetonates by inductively coupled plasma–mass spectrometry and

instrumental neutron activation analysis [Текст] / S.D. Maind, S.A. Kumar, N.

Chattopadhyay et al. // Forensic Sci. Int. – 2006, Vol. 159. – №1. – P.32-42.

[61] Quantitative evaluation of europium in blue ballpoint pen inks offset printing

inks by spectrofluorometry and ICP-AES [Текст] / S.D. Maind, N. Chattopadhyay, Ch.

Gandhi et al. // Sci. Justice. – 2008, Vol. 48. – №2. – P. 61-66.

[62] Determination of blue ballpoint pen ink by laser ablation inductively coupled

plasma mass spectrometry [Текст] / M. Dong, M. Shen, Y. Luo et al. // Spectroscopy and

spectral analysis. – 2010, Vol. 30. – №10. – P.2816-2819.

[63] Pachuta, S.J. Nondestructive analysis of colorants on paper by time-of-flight

secondary ion mass spectrometry [Текст] / S.J. Pachuta, J.S. Staral // Anal. Chem. –

1994, Vol. 66. – №2. – P. 276-284.

[64] Application of time of flight secondary ion mass spectrometry to the in situ

analysis of ballpoint pen inks on paper [Текст] / J. Coumbaros, K.P. Kirkbride, G. Klass,

W. Skinner // Forensic Sci. Int. – 2009, Vol. 193. – №1. – P.42-46.

[65] Denman, J.A. Organic and inorganic discrimination of ballpoint pen inks by

142

ToF-SIMS and multivariate statistics [Текст] / W. Skinner, K.P. Kirkbride, I.M.

Kempson // Appl. Surf. Sci.– 2010, Vol. 256. – №7. – P. 2155-2163.

[66] Analysis of ballpoint pen inks by field desorption mass spectrometry [Текст]

/ M. Sakayanagi, J. Komuro, Y. Konda et al. // J. Forensic Sci. – 1999, Vol. 46. – №6. –

P. 1204-1214.

[67] Koeijer, J.A. de. Untersuchungen von kugelschreiberfarbstoffen mittels

thermospray-massenspektrometrie und thermospray-tandem-massenspektrometrie

[Текст] / J.A. de Koeijer, P.J.L. Lipman, A.M.A Verweij // Arch. Kriminol. – 1993, Vol.

192. – №3-4. – P. 65-72.

[68] Ng, L.-K. Ballpoint pen inks: characterization by positive and negative ion-

electrospray ionization mass spectrometry for the forensic examination of writing inks

[Текст] / L.-K. Ng, P. Lafontaine, L. Brazeau // J. Forensic Sci. – 2002, Vol. 47. – №6. –

P. 1238-1247.

[69] Analysis of black writing ink by electrospray ionization mass spectrometry

[Текст] / M. R. Williams, C. Moody, L.-A. Arceneaux et al. // Forensic Sci. Int. – 2009,

Vol. 191. – №1. – P. 97-103.

[70] Ford, M.J. Thin-layer chromatography-electrospray ionization triple-

quadrupole linear ion trap mass spectrometry system; analysis of rhodamine dyes

separated on reversed-phase C8 plates [Текст] / M.J. Ford, V. Kertesz, G.J. Van Berkel //

J. Mass Spectrom. – 2005, Vol. 40. – №7. – P.866-875.

[71] Jones, R. W. Differentiating writing inks using direct analysis in real time

mass spectrometry [Текст] / R.W. Jones, R.B. Cody, J.F. McClelland // J. Forensic Sci. –

2006, Vol. 51. – №4. – P. 915-918.

[72] Forensic analysis of inks by imaging desorption electrospray ionization

(DESI) mass spectrometry [Текст] / D.R. Ifa, L.M. Gumaelius, L.S. Eberlin et al.//

Analyst. – 2007, Vol. 132. – №5. – P. 461–467.

[73] Fingerprinting and aging of ink by easy ambient sonic-spray ionization mass

spectrometry [Текст] / P.M. Lalli, G.B. Sanvido, J.S. Garcia et al. // Analyst. – 2010,

Vol. 135. – №4. – P. 745–750.

[74] Applications of electrospray laser desorption ionization mass spectrometry

for document examination [Текст] / S.-C. Cheng, Y.S. Lin, M.Z. Huang, J. Shiea // Rapid

Commun. Mass Spectrom. – 2010, Vol. 24. – №2. – P. 203–208.

143

[75] Grim, D.M. Evaluation of Desorption/Ionization mass spectrometric methods

in the forensic applications of the analysis of inks on paper [Текст] / D.M. Grim, J.

Siegel, J. Allison // J. Forensic Sci. – 2001, Vol. 46. – №6. – P. 1411-1420.

[76] Grim, D.M. Evaluation of laser desorption mass spectrometry and UV

accelerated aging of dyes on paper as tools for the evaluation of a questioned document

[Текст] / D.M. Grim, J. Siegel, J. Allison // J. Forensic Sci. – 2002, Vol. 47. – №6. – P.

1265-1273.

[77] Grim, D.M. does ink age inside of a pen cartridge? [Текст] / D.M. Grim, J.

Siegel, J. Allison // J. Forensic Sci. – 2002, Vol. 47. – №6. – P. 1294-1297.

[78] Dunn, J.D. Photodegradation and laser desorption mass spectrometry for the

characterization of dyes used in red pen inks [Текст] / J.D. Dunn, J. Siegel, J. Allison // J.

Forensic Sci. – 2002, Vol. 48. – №3. – P. 652-657.

[79] The use of laser desorption/ionization mass spectrometry in the analysis of

inks in questioned document [Текст] / J. Siegel, J. Allison, D. Mohr, J. Dunn // Talanta.–

2005, Vol. 67. – №3. – P. 425-429.

[80] Chen, H.-S. Analyses of four ball point pen inks and two dyes by thin-layer

chromatography with fluorescence detection and matrix assisted laser desorption time-of-

flight and electrospray ionization mass spectrometry [Текст] / H.-S. Chen // Forensic Sci.

J. – 2005, Vol. 4. – №1. – P.15-27.

[81] Photofading of ballpoint dyes studied on paper by LDI and MALDI MS

[Текст] / C. Weyermann, D. Kirsch, C. Costa-Vera, B. Spengler // J. Am. Soc. Mass

Spectrom. – 2006, Vol. 17. – №3. – P.297-306.

[82] Dunn, J.D. The detection of multiply charged dyes using matrix-assisted

laser desorption/ionization mass spectrometry for the forensic examination of pen ink

dyes directly from paper [Текст] / J.D. Dunn, J. Allison // J. Forensic Sci. – 2007, Vol.

52. – №5. – P. 1205-1211.

[83] Identification of colorants in pigmented pen inks by laser desorption mass

spectrometry [Текст] / K. Papson, S. Stachura, L. Boralsky, J. Allison // J. Forensic Sci. –

2008, Vol. 53. – №1. – P. 100-106.

[84] Evaluation of the photodegradation of crystal violet upon light exposure by

mass spectrometric and spectroscopic methods [Текст] / C. Weyermann, D. Kirsch, C.

Costa Vera, B. Spengler // J. Forensic Sci. – 2009, Vol. 54. – №2. – P. 339-345.

144

[85] Gallidabino, M. Differentiation of blue ballpoint pen inks by positive and

negative mode LDI-MS [Текст] / M. Gallidabino, C. Weyermann, R. Marquis // Forensic

Sci. Int.– 2011, Vol. 204. – №1-3. – P. 169-178.

[86] Somerford, A.W. Comparison of Writing Inks by Paper Chromatography

[Текст] / A.W. Somerford // J. Crim. Law. Criminol. Police Sci. – 1952, Vol. 43. – №1. –

P. 124-127.

[87] Brackett, J.W. Comparison of Ink Writing on Documents by Means of Paper

Chromatography [Текст] / J.W. Brackett, L.W. Bradford // J. Crim. Law. Criminol.

Police Sci. – 1952, Vol. 43. – №4. – P. 530-539.

[88] Brown, C. Horizontal Paper Chromatography in the Identification of Ball

Point Pen Inks [Текст] / C. Brown, P.L. Kirk // J. Crim. Law. Criminol. Police Sci. –

1954, Vol. 45. – №3. – P. 334-339.

[89] Brown, C. Paper electrophoresis in the identification of writing inks.

comparison with horizontal paper chromatography [Текст] / C. Brown, P.L. Kirk // J.

Crim. Law. Criminol. Police Sci. – 1954, Vol. 45. – №4. – P. 473-480.

[90] Macris, C.G. Characterization of inks by paper chromatography, for

criminological purposes [Текст] / C.G. Macris, M.D. Riganezis // Anal. Chim. Acta. –

1955, Vol. 13. – P. 129–134.

[91] Brown, C.L. Differentiation of inks by electrochromatophoresis [Текст] / C.

Brown, P.L. Kirk // Mikrochim. Acta. – 1956, Vol. 44. – №12. – P. 1729-1734.

[92] Coldwell B.B., The comparison of inks and writings by paper

chromatography [Текст] / B.B. Coldwell // Analyst. – 1955, Vol. 80. – №946. – P. 68-72.

[93] Martin, E. Further developments in the chromatographic analysis of dried ink

[Текст] / E. Martin // Int. Crim. Police Rev. – 1955. – №91. – P. 257-259.

[94] Tewari, S.N. Paperchromatographic analysis of inks, dyestuffs and lipsticks

and their importance in crime-detection [Текст] / S.N. Tewari // Fresenius J. Anal. Chem.

– 1960, Vol. 176. – №6. – P. 408-412.

[95] Mathyer J., Comparison of inks by paper chromatography; practical methods

[Текст] / J. Mathyer // Int. Crim. Police Rev. – 1961. – №148. – P. 130-143.

[96] Druding, L.F. TLC separation of ink pigments chromatography [Текст] /

L.F. Druding // J. Chem. Educ. – 1963, Vol. 40. – №10. – P. 536.

[97] Nakamura, G.R. Examination of micro-quantity of ball point inks from

145

documents by thin-layer chromatography [Текст] / G.R. Nakamura, S.C. Shimoda // J.

Crim. Law. Criminol. Police Sci. – 1965, Vol. 56. – №1. – P. 113-118.

[98] Purzycki, J. Thin-Layer chromatography and pigmented papers in the

analysis of inks [Текст] / J. Purzycki, A. Szwarc, M. Owoc // Chemia Analityczna. –

1965, Vol. 10. – №3. – P. 485-489.

[99] Reiners, W. Dünnschichtchromatographische Unterscheidung von

Kugelschreiberminen [Текст] / W. Reiners // Fresenius J. Anal. Chem. – 1966, Vol. 219.

– №3. – P. 272-274.

[100] Van Dessel, L. Dünnschicht-Chromatographie von Kugelschreiber-

Farbstoffen [Текст] / L. Van Dessel, P. Van Regenmortel // Fresenius J. Anal. Chem. –

1969, Vol. 247. – №3-4. – P. 280.

[101] Brunelle, R.L. A systematic approach to ink identification [Текст] / R.L.

Brunelle, M.J. Pro // J. Assoc. Off. Anal. Chem. – 1972, Vol. 55. – №4. – P. 823-826.

[102] Kuranz, R. Technique for the separation of ink dyestuffs with similar Rf

values [Текст] / R. Kuranz // J. Forensic Sci. – 1974, Vol. 19. – №4. – P. 852 -854.

[103] Kelley, J.D. Proposed standard methods for ink identification [Текст] / J.D.

Kelley, A.A. Cantu // J. Assoc. Off. Anal. Chem. – 1975, Vol. 58. – №2. – P. 122-125.

[104] Crown, D.A. The parameters of ballpen ink examinations [Текст] / D.A.

Crown, R.L. Brunelle, A.A. Cantu // J. Forensic Sci. – 1976, Vol. 21. – №4. – P. 917-

922.

[105] Siouffi, A. Use of reversed-phase thin-layer chromatography for the

identification of black inks from board felt markers and ball-point pens [Текст] / A.

Siouffi, G. Guiochon // J. Chrom. A. – 1981, Vol. 209. – №3. – P. 441–445.

[106] Clement, J.L. High performance thin layer chromatography and the study of

inks [Текст] / J.L. Clement, P.F. Ceccaldi // Int. Crim. Police Rev. – 1981. – №350. –

P.186-193.

[107] Tappolet, J.A. The high-performance thin layer chromatography (HPTLC).

Its application to the examination of writing inks [Текст] / J.A. Tappolet // Forensic Sci.

Int. – 1983, Vol. 22. – №2-3. – P. 99–109.

[108] Blackledge, R.D. Differentiation between inks of the same brand by infrared

luminescence photography of their thin-layer chromatograms [Текст] / R.D. Blackledge,

M. Iwan // Forensic Sci. Int. – 1983, Vol. 21. – №2. – P. 165-173.

146

[109] Kevern R.M., Infrared luminescence from thin layer chromatograms of inks

[Текст] / R.M. Kevern // J. Forensic Sci. Soc.– 1973, Vol. 13. – №1. – P. 25-28.

[110] Сорокина, Г.И. Экспертное исследование паст шариковых ручек в

штрихах методом тонкослойной хроматографии [Текст] / Г.И. Сорокина, В.Н.

Агинский // Экспертная практика. – 1984. – №22. – C. 47-50.

[111] Онищенко, А.А. Дифференциация паст для шариковых ручек

отечественного и зарубежного производства [Текст] / А.А. Онищенко, В.А.

Семенова // Экспертная техника. – 1986. – №95. – C. 53-62.

[112] Панферова, Т.Ф. О возможности дифференциации одноцветных

штрихов паст для шариковых ручек синего и фиолетового цветов на основе

изучения компонентного состава жирорастворимого фиолетового К [Текст] / Т.Ф.

Панферова, Э.А. Тросман // Экспертная техника. – 1986. – №95. – C. 35-53.

[113] Brunelle, R.L. Ink Dating - The State of the Art [Текст] / R.L. Brunelle // J.

Forensic Sci. – 1992, Vol. 37. – №1. – P. 113-124.

[114] Aginsky, V.N. Comparative examination of inks by using instrumental thin-

layer chromatography and microspectrophotometry [Текст] / V.N. Aginsky // J. Forensic

Sci. – 1993, Vol. 38. – №5. – P. 1111-1130.

[115] Aginsky, V.N. Forensic Examination of 'Slightly Soluble' ink pigments using

thin-layer chromatography [Текст] / V.N. Aginsky // J. Forensic Sci. – 1993, Vol. 38. –

№5. – P. 1131-1133.

[116] Aginsky, V.N. Some New ideas for dating ballpoint inks-a feasibility study

[Текст] / V.N. Aginsky // J. Forensic Sci. – 1993, Vol. 38. – №5. – P. 1134-1150.

[117] Jasuja, O.P. Thin layer chromatographic analysis of some red and green ball

point pen inks [Текст] / O.P. Jasuja, A.K. Singla // Indian J. Criminology and

Criminalistics. – 1995, Vol. 16. – P. 37-40.

[118] Tsutsumi, K. Analysis of writing ink dyestuffs by TLC and FT-IR and its

applications to forensic science [Текст] / K. Tsutsumi, K.Ohga // Anal. Sci. – 1998, Vol.

14. – P. 269-274.

[119] Fabianska, E. Differentiation of ballpoint and liquid inks – a comparison of

methods in use [Текст] // E. Fabianska, B.M. Trzcinska, / Problems of Forensic Sci. –

2001, Vol. XLVI. – P. 383–400.

[120] Kunicki, M. Differentiating blue ballpoint pen inks [Текст] / M. Kunicki //

147

Problems of Forensic Sci. – 2002, Vol. LI. – P. 56–70.

[121] Lyter, A.H. Reflectance spectrophotometric examination of the thin-layer-

chromatographic (TLC) separation of writing ink: I. Dye separation, reproducibility and

linearity [Текст] / A.H. Lyter // Int. J. Forensic Document Exam. – 2003, Vol. 6. – №1. –

P.1-14.

[122] The Discrimination potential of ultraviolet-visible spectrophotometry, thin

layer chromatography, and fourier transform infrared spectroscopy for the forensic

analysis of black and blue ballpoint inks [Текст] / V. Causin, R. Casamassima, C.

Marega, et al. // J. Forensic Sci. – 2008, Vol. 53. – №6. – P. 1486-1473.

[123] Houlgrave, S. The use of filtered light for the evaluation of writing inks

analyzed using thin layer chromatography [Текст] / S. Houlgrave, G.M. LaPorte, J.C.

Stephens, // J. Forensic Sci. – 2011, Vol. 56. – №3. – P. 778–782.

[124] ASTM Standard E1789-04. Standard guide for writing ink identification. –

Введ. 2004-12-1. – West Conshohocken, PA: ASTM International, 2004. – 6p.

[125] ASTM Standard E1422-05. Standard guide for test methods for forensic

writing ink comparison. – Введ. 2005-12-1. – West Conshohocken, PA: ASTM

International, 2005. – 8p.

[126] Neumann, C. New perspectives in the use of ink evidence in forensic

science: Part I. Development of a quality assurance process for forensic ink analysis by

HPTLC [Текст] / C. Neumann, P. Margot // Forensic Sci. Int. – 2009, Vol. 185. – №1. –

P. 29–37.

[127] Neumann, C. New perspectives in the use of ink evidence in forensic science

Part II. Development and testing of mathematical algorithms for the automatic

comparison of ink samples analysed by HPTLC, [Текст] / C. Neumann, P. Margot //

Forensic Sci. Int. – 2009, Vol. 185. – №1. – P.38–50.

[128] Neumann, C. New perspectives in the use of ink evidence in forensic science

Part III: Operational applications and evaluation [Текст] / C. Neumann, P. Margot //

Forensic Sci. Int. – 2009, Vol. 192. – №1. – P. 29–42.

[129] Thompson, J.W. The identification of inks by electrophoresis [Текст] / J.W.

Thompson // J. Forensic Sci. Soc. – 1967, Vol. 7. – №4. – P. 199–202.

[130] Moon, H.W. Electrophoretic Identification of Felt Tip Pen Inks [Текст] /

H.W. Moon // J. Forensic Sci. – 1980, Vol. 25. – №1. – P. 146-149.

148

[131] Fanali, S. Some separations of black and red water-soluble fibre-tip pen inks

by capillary zone electrophoresis and TLC [Текст] / S. Fanali, M. Schudel // J. Forensic

Sci. – 1991, Vol. 36. – №4. – P. 1992-1997.

[132] Evans, K.P. Role of capillary electrophoresis in specialty chemical research

[Текст] / K. P. Evans, G. L. Beaumont // J. Chrom. A. – 1993, Vol. 636. – №1. – P. 153–

169.

[133] Burkinshaw, S.M. Capillary zone electrophoresis in the analysis of dyes and

other compounds employed in the dye-manufacturing and dye-using industries research

[Текст] / S. M. Burkinshaw, D. Hinks, D. M. Lewis // J. Chrom. A. – 1993, Vol. 640. –

№1-2. – P. 413-417.

[134] Tsutsumi, K. Capillary zone electrophoresis of water-soluble black pen inks

[Текст] / K. Tsutsumi, K.Ohga // Anal. Sci. – 1996, Vol. 12. – P. 997-1000.

[135] Ink analysis for forensic science applications by micellar electrokinetic

capillary chromatography with photo-diode·array detection [Текст] / X. Xu, J. A. de

Koeijer, J. J. M. de Moel et al. // Int. J. Forensic Document Exam. – 1997, Vol. 3. – №3.

– P. 240-260.

[136] Separation and comparison of fountain pen inks by capillary zone

electrophoresis [Текст] / E. Rohde, A.C. McManus, C. Vogt, W.R. Heineman // J.

Forensic Sci. – 1997, Vol. 42. – №6. – P. 1004-1011.

[137] Separation, comparison and identification of fountain pen inks by capillary

electrophoresis with UV-visible and fluorescence detection and by proton-induced X-ray

emission [Текст] / C. Vogt, J. Vogt, A. Becker, E. Rohde // J. Chrom. A. – 1997, Vol.

781. – №1-2. – P. 391-405.

[138] Rohde, E. The analysis of fountain pen inks by capillary electrophoresis with

ultraviolet/visible absorbance and laser-induced fluorescence detection [Текст] / E.

Rohde, C. Vogt, W. R. Heineman // Electrophoresis. – 1998, Vol. 19. – №1. – P. 31-41.

[139] Vogt, C. Investigation of ballpoint pen inks by capillary electrophoresis (CE)

with UV/Vis absorbance and laser induced fluorescence detection and particle in-duced

x-ray emission (PIXE) [Текст] / C. Vogt, A. Becker, J. Vogt // J. Forensic Sci. – 1999,

Vol. 44. – №4. – P. 819-831.

[140] Zlotnick, J.A. Separation of some black rollerball pen inks by capillary

electrophoresis: preliminary data [Текст] / J.A. Zlotnick, F.P. Smith // Forensic Sci. Int. –

149

1998, Vol. 92. – №2-3. – P. 269–280.

[141] Tsutsumi, K. Forensic examination of red and blue pen inks by HPLC and

capillary electrophoresis [Текст] / K. Tsutsumi, K.Ohga // Bunseki Kagaku. – 1998, Vol.

47. – №1. – P. 39-47.

[142] Whiting, T.D. Discrimination of ballpoint pen inks by high performance

capillary electrophoresis and high performance liquid chromatography [Текст] / T.D.

Whiting // J. Am. Soc. of Questioned Doc. Exam. – 1998, Vol. 1. – №1. – P. 12-16.

[143] Zlotnick, J.A. Chromatographic and electrophoretic approaches in ink

analysis [Текст] / J.A. Zlotnick, F.P. Smith // J. Chrom. B. – 1999, Vol. 733. – №2-3. –

P. 265–272.

[144] Mania, J. Inks Analysis by Capillary Electrophoresis - Analytical Conditions

Optimisation / J. Mania, K. Madej, P. Koscielniak // Chemia Analityczna. – 2002, Vol.

47. – P. 585-594.

[145] Mania, J. An evaluation of the application of capillary electrophoresis to

forensic examinations of inks [Текст] / J. Mania, J. Bis, P. Koscielniak // Problems of

Forensic Sci. – 2002, Vol. LI. – P. 71–86.

[146] Egan, J.M. Forensic analysis of black ballpoint pen inks using capillary

electrophoresis [Электронный ресурс] / J. M. Egan, K. A. Hagan, J. D. Brewer //

Forensic Sci. Comm. – 2005, Vol. 7. – №3. – Режим доступа: http://www.fbi.gov/about-

us/lab/forensic-science-communications/fsc/july2005/research/2005_07_research01.htm

(дата обращения: 26 ноября 2012)

[147] Brewer, J.D. Forensic analysis of blue ballpoint pen inks using capillary

electrophoresis [Электронный ресурс] / J.D. Brewer, J.M. Egan, K.A. Hagan // Forensic

Sci. Comm. – 2005, Vol. 7. – №3. – Режим доступа: http://www.fbi.gov/about-

us/lab/forensic-science-communications/fsc/july2005/research/2005_07_research02.htm

(дата обращения: 26 ноября 2012)

[148] Capillary electrophoresis of ballpoint pen inks [Текст] / J.M. Egan, J.D

Brewer, K.A. Hagan, C.L. Strelko // J. Am. Soc. of Questioned Doc. Exam. – 2006, Vol.

9. – №1. – P. 37-45.

[149] Analysis of roller pen inks by capillary zone electrophoresis [Текст] / Z.

Pengcheng, W. Yanji, X. Yuanyuan, Y. Lijuan // Front. Chem. China. – 2007, Vol. 2. –

№1. – P. 89–92.

150

[150] Pengcheng, Z. Analysis of roller ball pen water ink by capillary

electrophoresis with photodiode array detector [Текст] / Z. Pengcheng, W. Yanji //

Spectroscopy and Spectral Analysis. – 2009, Vol. 29. – №4. – P. l028-1031.

[151] Yuanfeng, W. Differentiation of species of blue inks for roller-ball pen and

determination of relative writing ages by high performance capillary electrophoresis

[Текст] / W. Yuanfeng, W. Jinghan, Y. Lijuan // Chinese J. Chrom. – 2007, Vol. 25. –

№4. – P. 468-472.

[152] Relative writing age analysis of the black roller pen inks by capillary zone

electrophoresis [Текст] / W. Yanji , Z. Pengcheng , X. Yuanyuan , W. Jinghan //

Engineering Sci. – 2007, Vol. 9. – №2. – P. 25-29.

[153] Investigation of accelerated aging in light and writing age of roller pen inks

[Текст] / Z. Pengcheng, W. Yanji, X. Yuanyuan, W. Jinghan // Spectroscopy and

Spectral Analysis. – 2008, Vol. 28. – №10. – P. 2348-2351.

[154] Separation of crystal violet dyes and its application to pen ink analysis using

CZE and MEKC methods [Текст] / C.-M. Shih, J.-Ts. Liu, B.-H. Chen, C.-H. Lin //

Journal of Sep. Sci. – 2008, Vol. 31. – №5. – P. 893–897.

[155] Non-aqueous capillary electrophoresis with red light emitting diode

absorbance detection for the analysis of basic dyes [Текст] / A.R. Fakhari, M.C.

Breadmore, M. Macka, P.R. Haddad // Anal. Chim. Acta. – 2006, Vol. 580. – №5. – P.

188–193.

[156] NACE Discrimination of black ballpoint pen inks [Текст] / H. Zou, Z.

Wang, N. Ye et al. // Chromatographia. – 2008, Vol. 67. – №5. – P. 483–486.

[157] Discrimination of blue ballpoint pen inks by nonaqueous capillary

electrophoresis [Текст] / Z.-Y. Wang, H. Zdu, N.-S. Ye et al. // Journal of Instrumental

Analysis. – 2009, Vol. 28. – №1. – P. 112-115.

[158] Colwell, L.F. Ball-point pen ink examination by high pressure liquid

chromatography [Текст] / L.F. Colwell, B.L. Karger // J. Assoc. Off. Anal. Chem. –

1977, Vol. 60. – №3. – P. 613-618.

[159] Lyter, A.H. Examination of ball pen ink by high pressure liquid

chromatography [Текст] / A.H. Lyter // J. Forensic Sci. – 1982, Vol. 27. – №1. – P. 154-

160.

[160] Keto R.O., Characterization of Alkali Blue Pigment in Counterfeit Currency

151

by High Performanсe Liquid Chromatography [Текст] / J. Forensic Sci. – 1984, Vol. 29.

– №1. – P. 198-208.

[161] White, P.C. Use of a rotating disc multiwavelength detector operating in the

visible region of the spectrum for monitoring ball pen inks separated by high-

performance liquid chromatography [Текст] / P.C. White, B.B. Wheals, // J. Chrom. A.

– 1984, Vol. 303. – №1. – P. 211–216.

[162] Sehlinger, T.E. Separation of fuchsin homologs using high performance

liquid chromatography [Текст] / T.E. Sehlinger, G. S. Nettleton // Biotech. Histochem.

(Stain Tech.). – 1987, Vol. 62. – №5. – P.291-297.

[163] Griffin, R.M.E. High-performance liquid chromatographic system for the

separation of basic dyes [Текст] / R.M.E. Griffin, T.G. Kee, R.W. Adams // J. Chrom. A.

– 1988, Vol. 445. – P.441-448.

[164] White, P.C. High-performance liquid chromatography of acidic dyes on a

dynamically modified polystyrene-divinylbenzene packing material with multi-

wavelength detection and absorbance ratio characterization [Текст] / P.C. White, A.-M.

Harbin // Analyst. – 1989, Vol. 114. – №8. – P. 877-882.

[165] Tebbett, I.R. Chromatographic analysis of inks for forensic science

applications [Текст] / I.R. Tebbett // Forensic Sci. Rev. – 1991, Vol.3. – P. 71-82.

[166] Use of HPLC with multiwavelength detection for the differentiation of non

ball pen inks [Электронный ресурс] / I.R. Tebbett, C. Chen, M. Fitzgerald, L. Olson //

43rd meeting of the American Academy of Forensic Science, Anaheim, CA, February,

1991. – Режим доступа:

https://www.ncjrs.gov/app/publications/abstract.aspx?ID=130747 (дата обращения: 26

ноября 2012)

[167] Tebbett, I.R. Use of HPLC (High Performance Liquid Chromatography) with

diode array detection for the analysis and relative dating of inks and the differentiation of

fiber dyes / I.R. Tebbett // Режим доступа:

https://www.ncjrs.gov/app/publications/abstract.aspx?ID=130726 (дата обращения: 26

ноября 2012)

[168] The Use of HPLC with multiwavelength detection for the differentiation of

non ball pen inks [Текст] / I.R. Tebbett, C. Chen, M. Fitzgerald, L. Olson // J. Forensic

Sci. – 1992, Vol. 37. – №4. – P. 1149-1157.

152

[169] Lofgren, A. HPLC analysis of printing inks [Текст] / A. Lofgren, J.

Andrasko // J. Forensic Sci. – 1993, Vol. 38. –№5. – P. 1151-1160.

[170] Mottaleb, M.A. Application of an HPLC-FTIR modified thermospray

interface for analysis of dye samples [Текст] / M.A. Mottaleb, D. Littlejohn // Anal. Sci.

– 2001, Vol. 17. – №3. – P.429-434.

[171] Kher, A.A. Evaluation of principal components analysis with high-

performance liquid chromatography and photodiode array detection for the forensic

differentiation of ballpoint pen inks [Текст] / A.A. Kher, E.V. Green, M.I. Mulholland //

J. Forensic Sci. – 2001;Vol. 46. – №4. –P. 878–883.

[172] Forensic classification of ballpoint pen inks using high performance liquid

chromatography and infrared spectroscopy with principal components analysis and linear

discriminant analysis [Текст] / A.A. Kher, E.V. Green, M.I. Mulholland, B. Reedy // Vib.

Spectros. – 2006, Vol.40. – №2. – P.270–277.

[173] Andrasko, J. HPLC analysis of ballpoint pen inks stored at different light

conditions [Текст] / J. Andrasko // J. Forensic Sci. – 2001, Vol. 46. – №1. – P.21–30.

[174] Andrasko, J. Changes in composition of ballpoint pen inks on aging in

darkness [Текст] / J. Andrasko // J. Forensic Sci. – 2001, Vol. 47. – №2. – P.324–327.

[175] Andrasko, J. Inhomogeneity and Aging of Ballpoint Pen Inks Inside of Pen

Cartridges [Текст] / J. Andrasko, M. Kunicki // J. Forensic Sci. – 2005, Vol. 50. – №. 3.

– P.542 – 547.

[176] Wang, Y.-f. A study on the artificial aging of blue roller and gel inks by

HPLC [Текст] / Y.-f. Wang, J.-h. Wang, Y.-j. Xu // Chinese J. Forensic Sci. – 2007, Vol.

29. – №.2. – P. 20-22.

[177] Samanidou, V. F. Development and validation of a gradient-HPLC-PDAD

method for the identification of ballpoint pen ink components: study of their

decomposition on aging for forensic science applications [Текст] / V. F. Samanidou, K. I.

Nikolaidou, I. N. Papadoyannis // J. Liq. Chrom. Relat. Tech. – 2004, Vol. 27. – №2. – P.

215–235.

[178] Determination of carcinogenic aromatic amines in dyes, cosmetics, finger

paints and inks for pens and tattoos with LC/MS [Текст] / U. Hauri, B. Lutolf, U.

Schlegel, C. Hohl // Mitt. Lebensm. Hyg. – 2005, Vol. 96. – № 5. – P. 321-335.

[179] Liu, Y.-Z. Studies on the degradation of blue gel pen dyes by ion-pairing

153

high performance liquid chromatography and electrospray tandem mass spectrometry

[Текст] / Y.-Z. Liu, J. Yu, M.-X. Xie // J. Chrom. A. – 2006, Vol.1125. – № 1. – P. 95–

103.

[180] Classification and dating of black gel pen ink by ion-pairing high-

performance liquid chromatography [Текст] / Y.-Z. Liu, J. Yu, M.-X. Xie et al. // J.

Chrom. A. – 2006, Vol. 1135. – № 1. – P. 57–64.

[181] Identification and dating of the fountain pen ink entries on documents by ion-

pairing high-performance liquid chromatography [Текст] / X.-F. Wang, J. Yu, M.-X. Xie

et al. // Forensic Sci. Int. – 2008, Vol. 180. – № 1. – P. 43–49.

[182] Chen, H.-Sh. Identification of Rhodamine 6G and Rhodamine B dyes present

in ballpoint pen inks using high-performance liquid chromatography and UV-Vis

spectrometry [Текст] / H.-Sh. Chen // Forensic Sci. J. – 2007, Vol. 6. – № 1. – P. 21-37.

[183] Studies of the classification of blue ballpoint pen inks by reverse phase high

performance liquid chromatography [Текст] / XU Rong-fu, LU Qing, ZOU Hong et al. //

Chinese J. of Analysis laboratory. – 2007, Vol. 26. – № S1. – P. 178-181.

[184] Wang, B.-J. Analysis of вlack ballpoint pen inks by high performance liquid

chromatography [Текст] / B.-j. Wang, Z.-y. Wang, H. Zou // J. of Instrumental Analysis.

– 2008, Vol. 27. – № 10. – P. 1103–1105.

[185] Analysis of BIC cristal medium ballpoint pen inks [Текст] / M. Ezcurra, G.

Velasco, I. Gongora et al. // J. Am. Soc. Questioned Doc. Exam. – 2009, Vol. 12. – № 2.

– P. 57–68.

[186] Sun, Q.-R. Determination of basic dyes in blue ballpoint pen ink by liquid

chromatography tandem mass spectrometry [Текст] / Q.-R. Sun, Y.-w. Luo, C. Xu //

Chinese J. Forensic Sci. – 2010, Vol. 32. – № 6. – P. 21–26.

[187] Jain, N.C. Identification of paints by pyrolysis-gas chromatography [Текст] /

N.C. Jain, C.R. Fontan, P.L. Kirk, // J. Forensic Sci. Soc. – 1965, Vol. 5. – № 2. – P.

102–109.

[188] Stewart, LF, Ballpoint ink age determination by volatile component

comparison - a preliminary study [Текст] / L.F. Stewart // J. Forensic Sci. – 1985, Vol.

30. – № 2. – P. 405–411.

[189] Усова, Л.Г. Исследование бесцветных компонентов паст для

шариковых ручек в штрихах в целях установления возраста документов [Текст] /

154

Л.Г. Усова, О.С. Хабалоба, Г.П. Синяева // Экспертная техника. — М., 1987, Вып.

94. – С.35-41.

[190] Усова, Л.Г. Исследование бесцветных компонентов водорастворимых

материалов письма методом газожидкостной хроматографии [Текст] / Л.Г. Усова,

О.С. Хабалоба, Г.П. Синяева // Экспертная практика и новые методы исследования.

– 1988, Вып. 11. – С.13-17.

[191] Возможности анализа летучих компонентов паст для шариковых ручек

методом газовой хроматографии [Текст] / Г.С. Бежанишвили, П.Б. Даллакян, Т.Ф.

Панферова и др. // Экспертная техника. – 1988, Вып. 102. – С.96-111.

[192] Определение относительного содержания фенилгликоля в штрихах паст

для шариковых ручек [Текст] / Э.А. Тросман, Г.С. Бежанишвили, П.Б. Даллакян и

др. // Экспертная практика и новые методы исследования. – 1989, Вып. 12. – С.8-16.

[193] Aginsky, V N. Determination of the age of ballpoint pen ink by gas and

densitometric thin-layer chromatography [Текст] / V N. Aginsky // J. Chrom. A. – 1994,

Vol. 678. – № 1. – P. 119-125.

[194] Тросман, Э.А. Определение относительного содержания фенилгликоля

в штрихах паст для шариковых ручек не содержащих фталоцианиновый краситель

[Текст] / Э.А. Тросман, Г.С. Бежанишвили, Н.А. Батыгина // Экспертная практика и

новые методы исследования. Экспресс-информация. – 1995, Вып. 12. – С. 15–23

[195] Analysis of ballpoint ink components by gas chromatography [Текст] / Y.

Wang, J. M. Li, Y.J. Zhao et al. // Chinese J. Chromatogr. – 2003, Vol. 21. – № 4. – P.

438.

[196] Determining the relative age of black ballpoint ink [Текст] / Y. Wang, J.M.

Li, J.H. Wang, Y.J. Wang // J. Chinese People’s Public Security Univ. (Science and

Technology). – 2004, Vol. 41. – № 3. – P. 11–15.

[197] Wang, Y. Determination of the writing age of blue ballpoint ink by gas

chromatography [Текст] / Y. Wang, L. Yao , Y. Zhao // Chinese J. Chromatogr. – 2005,

Vol. 23. – № 2. – P. 202-204.

[198] Determining the relative age of blue ballpoint ink by gas chromatography

[Текст] / Y. Wang, L. Yao, P. Zhao et al. // Front. Chem. China. – 2006, Vol. 1. – № 2. –

P. 223-226.

[199] Даллакян, П.Б. Исследование паст для шариковых ручек в штрихах

155

методом хромато-масс-спектрометрии [Текст] / П.Б. Даллакян // Экспертная

техника. – 1993, Вып. 122. – С. 160-176.

[200] Aginsky, V.N. Dating and characterizing writing, stamp pad and jet printer

inks by gas chromatography / mass spectrometry [Текст] / V.N. Aginsky // Int. J.

Forensic Document Exam. – 1996, Vol. 2. – № 2. – P. 103-116.

[201] Агинский, В.Н. Установление давности выполнения штрихов

рукописных текстов; Методические рекомендации. - М\: ЭКЦ МВД России, 1997.

C.1-9

[202] Vu, D.T.T. Characterization and aging study of currency ink and currency

canine training aids using headspace SPME/GC-MS [Текст] / D.T.T. Vu // J. Forensic

Sci. – 2003, Vol. 48. – № 4. – P. 754-770.

[203] Aginsky, V.N. Using TLC and GC-MS to determine whether inks came from

the same manufacturing batch [Текст] / V.N. Aginsky // J. Am. Soc. Questioned Doc.

Exam. – 2006, Vol. 9. – № 1. – P. 19-27.

[204] Andrasko, J. A simple microthermal desorption device [Текст] / J. Andrasko

// J. Forensic Sci. – 2006, Vol. 51. – № 5. – P. 925-928.

[205] Dynamic of the ageing of ballpoint pen inks: quantification of

phenoxyethanol by GC-MS [Текст] / S. Lociciro, L. Dujourdy, W. Mazzella, et al. // Sci.

Justice. – 2004, Vol. 44. – № 3. – P. 165-171.

[206] Evaluation of loss of phenoxyethanol from a ballpoint pen ink over time by

GC-MS depending on the location of the signature on the document [Текст] / M. Ezcurra

, J.M.G. Gongora, I. Maguregui, R. Alonso, // J. Am. Soc. Questioned Doc. Exam. –

2010, Vol. 13. – № 1. – P. 9-14.

[207] Berger-Karin, C. Comparison of natural and artificial aging of ballpoint inks

[Текст] / C. Berger-Karin, U. Hendriks, J. Geyer-Lippmann // J. Forensic Sci. – 2008,

Vol. 53. – № 4. – P. 989-992.

[208] Weyermann, C. The potential of artificial aging for modelling of natural

aging processes of ballpoint ink [Текст] / C. Weyermann, B. Spengler // Forensic Sci.

Int. – 2008, Vol. 180. – № 1. – P. 23–31.

[209] Giebink, P.J. The dating of writing inks through 2-phenoxyethanol using gas

chromatography-mass spectrometry: advantages, interpretations, and limitations [Текст] /

P.J. Giebink, J. Harner, E.J. Speckin // Association of Forensic Document Examiners

156

Continuing Education Symposium. Phoenix, AZ; October 2010

[210] Composition of volatile organic components on ballpoint pen inks by HS-

SPME GC/MS [Текст] / M.-J. Choi, C.-S. Kim, Y.-S. Sun, S.-W. Park // Anal. Sci. &

Tech. –2010, Vol. 23. – №. 4. – P.414–422.

[211] Volatile organic components of gel pen inks by HS-SPME GC/MS [Текст] /

C.-S. Kim, M.-J. Choi, Y.-S. Sun, S.-W. Park // Anal. Sci. & Tech. –2010, Vol. 23. – №.

4. – P.414–428.

[212] Масленников, В.Г. Установление состава основных растворителей,

прочих летучих компонентов и полимерных связующих в штрихах записей

документов, выполненных пастами шариковых ручек [Текст] / В.Г. Масленников,

Э.Г. Товкач, О.В. Тухканен // Развитие новых видов и направлений судебной

экспертизы: материалы Всероссийского семинара, Ростов-на-Дону (14-17 июня

2011 г.). – С.7-12.

[213] Classification of blue gel inks and investigation of change rule of the ink

with writing age using pyrolysis gas chromatography [Текст] / P. Zhao, Y. Wang, Y.

Zhao et al. // Chinese J. Chrom. –2007, Vol. 25. – №. 5. – P. 762-765.

[214] Weyermann, С. Review of ink dating methods: Is it possible to determine the

age of a document through ink analysis? [Текст] // Revue Internationale de Criminologie

et de Police Technique et Scientifique. –2008, Vol. LXI. – №. 3. – P. 359-376.

[215] Weyermann, C. A logical framework to ballpoint ink dating interpretation

[Текст] / C. Weyermann, B. Schiffer, P. Margot // Sci. Justice. –2008, Vol. 48. – №. 3. –

P. 118–125.

[216] Analytical methods for dating modern writing instrument inks on paper

[Текст] / M. Ezcurra, J.M.G. Gongora, I. Maguregui, R. Alonso // Forensic Sci. Int. –

2010, Vol. 197. – №. 1. – P. 1–20.

[217] Тузков, Ю.Б. Изучение возможности определения давности нанесения

штрихов, выполненных пастами шариковых ручек, по остаточному содержанию

летучих компонентов [Текст] / Ю.Б. Тузков, В.В. Кузьмин, Соловьев М.Ю. //

Экспертная практика. – 2010. – №. 69. – P. 51-69.

[218] Brunelle, R.L. Determining the relative age of ballpoint inks using a single-

solvent extraction technique [Текст] / R.L. Brunelle, C.H. Breedlove, C.R. Midkiff // J.

Forensic Sci. – 1987, Vol. 32. – № 6. – P.1511-1521.

157

[219] Cantu, A.A. A critical evaluation of current ink dating techniques [Текст] /

A.A. Cantu, R.L. Brunelle // J. Forensic Sci. – 1987, Vol. 32. – № 6. – P.1522-1536.

[220] ВЭЖХ исследование состава паст шариковых ручек [Текст] / З.А.

Темердашев, И.А. Колычев, Т.Н. Шевченко, Н.В. Киселева // Заводская

лаборатория. Диагностика материалов. – 2011, Т.77. – №5. – С. 17-20.

[221] Дифференциация состава чернил шариковых ручек по результатам их

ВЭЖХ исследований [Текст] / З.А. Темердашев, Т.Н. Шевченко, Н.В. Киселева,

И.А. Колычев // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2011, Т.77. –

№12. – С. 16-20.

[222] Родионова, О.Е. Хемометрика в аналитической химии / О.Е. Родионова,

А.Л. Померанцев // 2006. – 61 с.

[223] Шевченко Т.Н., Идентификация и определение ароматических

красителей в составе чернил шариковых ручек методом ВЭЖХ со

спектрофотометрическим и масс-спектральным детектированием [Текст] / Т.Н.

Шевченко, З.А. Темердашев, Н.В. Киселева // Аналитика и контроль. – 2012, Т.16. –

№3. – С.232-239.

[224] Hofer, R. Dating of Ballpoint Pen Ink [Текст] / R. Hofer // J. Forensic Sci. –

2004, Vol. 49. – № 6. – P. 1353-1357.

[225] Crystal violet: Study of the photo-fading of an early synthetic dye in aqueous

solution and on paper with HPLC-PDA, LC-MS and FORS [Текст] / D. Confortin, H.

Neevel, M. Brustolon et al. // J. Phys. Conf. Ser. – 2010, Vol. 231. – № 1. – p. 9.

[226] Cantu, A. A study of the evaporation of a solvent from a solution—

Application to writing ink aging [Текст] / A. Cantu // Forensic Sci. Int. – 2012, Vol. 219.

– № 1-3. – P. 119–128.

158

Приложение

Методика выполнения измерений для определения компонентного состава

чернил шариковых ручек черного и синего цветов и установления давности их

нанесения на бумагу на его основе с помощью метода жидкостной хроматографии.

1. Пробоподготовка

1.1 Отбор проб для анализа

Для исследования из образца документа после установления рода материалов

письма с помощью скальпеля или пробойника (Ø 1.2-1.5 мм) извлекают участок

штриха протяженностью от 8 мм (шириной 1-1.2 мм). При этом выбирают участок

или участки штрихов, обладающие приблизительно одинаковой интенсивностью

нанесения чернил (для этого документ исследуется под микроскопом). В

зависимости от доступности и количества исследуемых образцов рекомендуется

делать несколько параллельных вырезок с одного или нескольких участков или

документов с одинаковой давностью нанесения чернил.

1.2 Подготовка пробы к анализу

Для анализа испытуемый образец (при вырезании скальпелем) разделяют на

5-6 равных частей, которые помещают в полипропиленовую микропробирку (V= 1-

1.5 мл). Затем добавляют метанол из расчета 100 мкл на см вырезки из штриха (при

малой концентрации целевых соединений сокращают объем экстрагента до 50-80

мкл на см) и подвергают пробу ультразвуковой обработке в течение 10 мин без

нагревания. После этого проводят экстракцию при комнатной температуре и

перемешивании в течение 45 мин. с последующим центрифугированием (5 мин.).

Отбирают полученный супернатант и переносят в стеклянную микровиалу (V = 0.3

мл) для последующего хроматографического анализа.

Для проведения холостого опыта используют размер и процедуру

пробоподготовки аналогичные используемы для чернил. Вырезают участок бумаги,

рядом со штрихом, не содержащим чернил.

159

2.Условия проведения анализа экстрактов чернил шариковых ручек

Для выполнении измерений необходимы следующие реактивы:

– Вода деионизованная по ГОСТ Р 52501-2005;

– Муравьиная кислота;

– Ацетонитрил;

– Метанол;

Для выполнении измерений необходимы следующие инструменты и приборы:

– Высокоэффективный жидкостный хроматограф, оснащенный дегазатором,

насосом (с возможность градиентной подачи раствортелей), автоматическим

дозатором или системой ручного ввода термостатом колонок

– диодно-матричный детектор в УФ-Вид области

– спектрофлуориметрический детектор с возможностью программирования

длин волн экстинкции и эмиссии

– Колонка хроматографическая C18 250 2.1 мм, 5мкм;

– Шприц для жидкостной хроматографии 10 мкл;

– Виалы на 0.3 мл;

– Ультразвуковая ванна;

– Центрифуга (2000-3000 об. × мин.-1

)

При выполнении измерений должны соблюдаться следующие условия

хроматографического анализа :

– температура термостата 35°С;

– скорость потока подвижной фазы 0,4 мл/мин;

– программа элюирования :

А – 0.1% муравьиной кислоты в ацетонитриле; В – 0.1% муравьиной кислоты

в воде; Градиент А 0.0-2.0 мин 20%, 2.01-4.0 мин 20-55%, 4.01-10.0 мин 55%, 10.01-

10.1 мин 55-70%, 10.1-17.0 мин 70%, 17.01-24 мин 20%;

– Спетральная регистрация 220-700 нм

– Флуориметриеская регистрация λex = 255 нм, λem(2-феноксиэтанол) = 297 нм,

λem(бензиловый спирт) = 284 нм

3. Подготовка к выполнению измерений

160

3.1 Приготовление элюента

Для приготовления элюента при определения красителей и растворителей

методам ВЭЖХ-ФЛД и в деионизованную воду и ацетонитрил с помощью дозатора

вносили по 1мл муравьиной кислоты на 1 литр растворителя. Затем помещали в

ультразвуковую ванну для дегазации.

3.2 Подготовка хроматографа

Подключение хроматографа к сети, проверка налиия утечек и вывод в рабоий

режим выполняют согласно инсструкции по монтажу и эксплуатации

хроматографа.

3.3 Подготовка хроматографической колонки

Перед первым анализом колонка промывается 3 раза элюентом в градентнм

режиме (раздел 2). При последующем использовании промывкка оушествляется 1

раз перед использованием или перед анализом следующей пробы экстрактов.

4. Выполнение измерений

4.1 Проведение анализа экстрактов чернил

Для анализа в хроматографиескую систему вводится 5 мкл экстракта чернил

из штриха при помощи автоматического дозатора или шприцом через систему

ручного ввода. Ввод пробы повторяют не менее 3х раз. Затем провдят анализ

экстракта бумаги для последующего устранения фона.

5. Обработка результатов измерений

Для измерения площадей сигналов целевых соединений проводят

предварительное вычитания фонового сигнала, полученного при

хроматографировании экстракта из бумаги, не содержащей чернил.

161

Используя информацию о площадях сигналов красителей, определяемых на

диодно-матричном детекторе, и растворителях, определяемых на

флуориметрическом детекторе, в композиции исследуемых чернил вычисляют

относительное содержание растворителей по формуле:

Относительное содержание

(1)

где Ssolv – площадь сигнала растворителя;

SCV – площадь сигнала Кристалвиолета;

SMV– площадь сигнала Метилвиолтета;

STmPRA – площадь сигнала тетриметилпарарозанилина;

Sdye– площадь сигнала красителя (могут использоваться сигналы

триарилметановых или ксантеновых красителей);

Для установления давности нанесения чернил паст шариковых ручек на

бумагу проводят сравнение относительного содержания растворителей с этой

величиной для чернил известной давности и близких по составу к исследуемым.

Для повышения точности результатов целесообразно проводить несколько

анализов через 20-30 дней.