Следы в пыли. Развитие судебной химии и биологии - Торвальд Юрген

Радиоактивное излучение проявляется в трех различных формах. Имеются альфа- и бета-лучи, т. е. излучение частиц, когда в буквальном смысле слова частицы из распадающихся атомных ядер элементов выстреливаются в пространство. Бета-частицы имеют разную степень энергии, которая находит свое выражение в их скорости. Последняя может составлять до 200 000 километров в секунду. Частицы альфа-излучения, напротив, сравнительно медленные и достигают лишь сотой доли этой скорости. И наконец, имеется еще третье излучение — гамма-излучение. Речь идет о жестком электромагнитном рентгеноизлучении, по силе своего проникновения превысившее искусственно созданные на рубеже века Конрадом Рентгеном лучи в тысячу раз. В противоположность излучению частиц, которые можно измерять по числу выброшенных частиц и их скорости, гамма-лучи измеряются интенсивностью и частотой, что позволяет изобразить их в виде кривой.

При попытках установить микроэлементы в веществе с помощью наблюдения и измерения их бета-лучей роль единицы измерения играл период полураспада. Под периодом полураспада понимают время, необходимое для распада половины атомов какого-либо элемента. Каждый элемент имеет свой, отличный от других элементов, период полураспада. У одних он составляет секунды, у других — минуты, часы, дни, месяцы, годы. Мышьяк имеет период полураспада в 26, 5 часа, кальций — 164 дня. Эти характерные периоды полураспада являются средством идентификации микроэлементов в веществах неизвестных соединений. Так как бета-лучи можно измерить с помощью счетчика Гейгера и других инструментов, то в атомный реактор, естественно, помещали вещества, в которых пытались обнаружить микроэлементы; в реакторе же под действием распада естественного урана вырабатывались нейтроны. После того как вещества более или менее длительное время держали в „потоке" нейтронов и делали радиоактивными, с помощью измерений можно было установить, имеются ли в них микроэлементы и какие. Бета-излучения из исследуемого материала измеряются через определенные промежутки времени, чтобы по уменьшении или прекращении излучения судить о распаде элементов, о их периоде полураспада и, тем самым, о виде соответствующих элементов. При этом имеются трудности, когда сильно излучающие элементы покрывали излучение более слабых и могли сделать их „незаметными". К сильно излучающим элементам относится прежде всего натрий. В таких случаях приходилось исследуемый материал обрабатывать химикалиями, которые выводили сильные элементы в осадок и таким образом устраняли помехи, вызываемые этими элементами. Однако это связано с относительным разрушением исследуемого вещества.

Когда Джерви читал первые статьи о нейтронном активационном анализе, эта необычная система анализа лишь зарождалась. В 1951 году американцы Тэйлор, Хэвенс и Андерсон как раз приступили к использованию третьего вида излучения, гамма-излучения, для анализа микроэлементов. Вершины кривой, которую можно вычертить, измеряя интенсивность и частоту излучения, в зависимости от их высоты и расположения свидетельствовали о наличии совершенно определенного элемента. Измеряя гамма-излучение через более или менее большие промежутки времени, можно было установить период полураспада элементов, потому что распад элементов сказывался на силе их гамма-излучения. И наконец, можно определить весовое количество имеющегося в исследуемом веществе элемента, сравнивая его излучение с излучением известного количества этого элемента. При измерении гамма-лучей также имелась трудность, когда сильно излучающие элементы, в первую очередь натрий, перекрывали гамма-излучение других элементов. Но пока шли только эксперименты по преодолению этих трудностей путем бомбардировки нейтронами или выбора соответствующих периодов измерений.

Новая наука еще находилась в стадии становления. Несмотря на это, французы, среди них Анри Гриффон, начальник токсикологической лаборатории префектуры полиции в Париже, в 1951 году предприняли попытки применить новый метод анализа в криминалистических исследованиях при определении яда. В судебной токсикологии с давних пор известно, что при отравлениях мышьяком в волосах отравленных можно обнаружить мышьяк. Часто удавалось определить начало и длительность введения мышьяка по длине отрезков волос, которые отрастали за время введения в организм яда. Так как считалось, что нормальные волосы содержат малые количества мышьяка, то для токсикологов очень важно измерить нормальное количество мышьяка в волосах, чтобы узнать, какое его количество в волосах может свидетельствовать об отравлении. Так как нормальное количество мышьяка чрезвычайно мало, то Гриффон и предпринял вышеупомянутые эксперименты. Он укладывал пробы волос в пластиковые сосуды и помещал их в реактор через различные промежутки времени. Одновременно с пробами волос он подверг обработке нейтронами в том же реакторе точно вывешенные мельчайшие количества мышьяка. После того как он химическим путем устранил из волос натрий, ему удалось уловить своим счетчиком излучение мышьяка и высчитать его количество. Сначала он использовал только измерение бета-лучей и определял мышьяк с помощью типичного для него периода полураспада. Если за 26, 5 часов, т. е. за период полураспада мышьяка, излучение обнаруженного элемента уменьшилось в два раза, то речь идет о мышьяке. Если сравнить измеренное излучение пробы мышьяка с излучением известного количества мышьяка, то можно высчитать количество мышьяка в пробах волос. Если, например, счетчик при определении мышьяка в пробе волос показывает 1500 единиц, а при известном количестве мышьяка только 1000 единиц, то количество мышьяка в волосах будет в полтора раза больше, чем в эталоне. Гриффон только начинал исследование в этой области и потерпел жестокое поражение, слишком рано появившись перед судом со своим нейтронным активационным анализом — во время процесса против Марии Беснар, привлекшего внимание общественности.

В 1952 году, когда Роберт Е. Джерви приступил к работе в Чок-Ривере, там тоже полным ходом шла разработка метода нейтронного активационного анализа. Все еще было впереди. Имелось бесчисленное множество применяемых как в химии, так ив технике веществ, в которых важно было установить составные части микроэлементов. Биология и медицина требовали ответа на вопрос, какую роль играют микроэлементы в организме здорового или больного человека. Под руководством доктора В. М. Кэмпбелла Чок-Ривер осуществлял многостороннюю программу исследований нейтронного активационного анализа. В эту работу сначала и включился Джерви. Однако уже в это время его заинтересовали работы француза Гриффона и дальнейшие публикации англичан Г. Смита и Дж. М. А. Линихэна из Глазго о применении нового вида анализа в криминалистике. Спустя три года запрос директора лаборатории Королевской канадской конной полиции в Оттаве побудил его практически заняться криминалистикой. Суперинтендент Джеймс Черчмен слышал об экспериментах в Глазго и попросил Чок-Ривер в 1955 году провести перепроверку экспертиз по пяти делам, в которых подозревалась попытка совершить убийство с помощью мышьяка. Путем экспериментов с многочисленными пробами волос Джерви и его ассистентка Альма Краудер установили нормальное содержание мышьяка в волосах: до 2, 5 х 10 %. Только в менее 2 % нормальных волос обнаружили больше 3 х 10 %. Опираясь на эти данные, Джерви установил в трех пробах, присланных ему Королевской канадской конной полицией, содержание мышьяка в волосах, превышающее норму в 5—10 раз, т. е., безусловно, отравление. И вот эти эксперименты обратили его внимание на область исследований, которым он посвятил вначале свободные часы, а затем всего себя. При определении мышьяка он натолкнулся на то обстоятельство, что в волосах должны быть следы многих других, еще не исследованных элементов. И действительно, с помощью нейтронного активационного анализа он обнаружил помимо мышьяка медь и натрий. Сотрудничая с полицией, он узнал о трудностях микроскопического сравнения волос и подумал, что анализ нейтронной активности смог бы принести большую пользу при сравнении волос. Как и Керк, он исходил из того предположения, что вид, число и весовое количество микроэлементов в человеческих волосах у разных людей должны быть различны, потому что не одинаковы питание, жизненные условия, конституция и факторы наследственности. Не заключается ли здесь шанс создания „карты микроэлементов" волос каждого отдельного человека, карты, которая, по всей вероятности, типична для волос данного человека и отличается от карты волос любого другого?