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Fahnder im Labor

Kriminaltechnik: Mit Pyrolyse-GC/MS Straftaten aufklären

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Zum anderen bedienten sich Peterson et al. der fraktionierten Pyrolyse (FP). Hierbei wird eine einzelne Probe bei unterschiedlichen Temperaturen analysiert, wobei auch verschiedene Chromatogramme erzeugt werden. Die FP eigne sich, schildert das Expertenteam, um die Analyse und Dateninterpretation zu vereinfachen, da man separate Chromatogramme zunächst für direkt flüchtige (leicht flüchtige und schwer flüchtige) Komponenten aus der Probe sowie im Weiteren für Verbindungen erhalte, die durch Pyrolyse des Polymers entstehen. Im letzteren Fall lassen sich durch stufenweise Steigerung der Pyrolysetemperatur einzelne Pyrogramme für verschiedene Probenbestand­teile erhalten. Voraussetzung dafür ist, dass die jeweiligen Zersetzungstemperaturen hinreichend weit auseinanderliegen.

Sie nutzten in ihrer Studie [3] ihr Pyrolyse-GC/MS-Systeme im SRP- und FP-Modus, um Hausfarbe, Klebeband und Mascara zu analysieren, und zwar um sowohl flüchtige organische Verbindungen (VOCs) als auch vorhandene Polymere zu bestimmen. Die manuellen Schritte begrenzten sich auf vorbereitende Maßnahmen: „Für die Verpackungsbandanalyse brauchte es nur wenige Milligramm Material, das in ein konditioniertes Quarzrohr auf einen kleinen Pfropf Quarzwolle gelegt wurde. Für die Mascara- und die Hausfarbenanalyse wurde jeweils eine geringe Menge Probe in einzelnen konditionierten Quarzröhrchen auf die Quarzwolle getupft. Die Röhrchen wurden mit einem Transportadapter verbunden und auf dem Autosampler platziert.

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Aus der forensischen Laborpraxis

Bau- und Autolacke fallen häufig als Beweismittel an Tatorten von Einbrüchen in Wohnungen und Häuser, bei Verkehrsunfällen und Vandalismus an. Rund 10 bis 50 µg Probe genügten, um mittels Pyrolyse-GC/MS stichhaltige Aussagen machen zu können, schreiben Petersen et al.. Lacke und Farben ließen sich anhand der von Produkt zu Produkt enthaltenen unterschiedlichen Acryl-, Alkyd-, Epoxid- und Vinylacetat-Polymere und Additive unterscheiden (s. Abb. 2).

Klebebänder und Klebstoffe dienten der Herstellung improvisierter Sprengkörper (IEDs), berichten Peterson et al.. In vielen Fällen stünden der Kriminaltechnik ausschließlich Spuren von Proben aus Bombentrümmern zur Verfügung. Klebstoffe würden überdies in betrügerisch wiederverschlossenen Verpackungen verwendet, die sich auf das Vorhandensein verwendeter Fremdklebstoffe untersuchen lassen. Anhaltspunkte für die Aufklärung lieferten die Bestandteile und Inhaltsstoffe kommerziell verfügbarer Klebstoffe und Klebebänder, die für gewöhnlich unter Verwendung von bis zu vier Haupttypen von Materialien hergestellt würden. „Beim Band selbst kann es sich um ein Polyolefin, normalerweise Polyethylen oder Polypropylen, Papier, Zelluloseacetat, Polyvinylchlorid oder ein anderes Polymer handeln“, schreiben die Forschenden. Für die Klebstoffe selbst kämen Naturkautschuk (Polyisopren), Synthesekautschuk (Styrol/Butadien oder Styrol/Isopren) oder Acryl (häufig Polyoctylacrylat) infrage. Da die Pyrolysat-Signale aller vier Kategorien sehr stark divergierten, könnten sie der Forensik bzw. Kriminaltechnik wertvolle Hinweise auf die eingesetzten Materialien oder die Produkte liefern (s. Abb. 3).

Kosmetika wie Wimperntusche, Lippenstift, Gesichtscremes und Körperlotionen können wertvolle Informationen liefern, um einen Verdächtigen mit einem Opfer in Verbindung zu bringen. Lässt sich ein kosmetischer Fleck auf der Kleidung des mutmaßlichen Angreifers eindeutig dem Opfer als Quelle zuschreiben, könnte sich das als zielführend für die Aufklärung des Verbrechens erweisen. Peterson et al.: „Da Kosmetika eine Kombination aus Ölen, Additiven und Polymeren enthalten, eignet sich die Pyrolyse-GC/MS, um einen Kleidungsfleck qualitativ abzugleichen.“

Blick in die analytische Praxis von Petersen et al.: Im Smart Ramped Pyrogramm (SRP) einer Mascara-Probe sind einige wichtige Peaks verdeckt. Zur weiteren Aufklärung der Signale wurde die Probe zusätzlich im FP-Modus bei jeweils 120, 300 und 600 °C analysiert (s. Abb. 5 und 6, online auf www.laborpraxis.de). In der fraktionierten Pyrolyse (FP)-GC/MS-Analyse von Mascara, bei unterschiedlichen Temperaturen aufgezeichnet wurde bei 120 °C Glycerin identifiziert, das Wimperntusche zur Feuchtigkeitsspeicherung zugesetzt wird. Zudem wurden auch Dehydroessigsäure und 2-Phenoxyethanol identifiziert, Konservierungsmittel, die das Wachstum von Mikroorganismen verhindern, sowie die Weichmacher Stearylethylhexanoat, Ethylpalmitat und Ethylstearat. Bei 300 °C wurden mehrere Alkohole identifiziert, darunter Lauryl- und Cetylalkohol, die hauptsächlich als Emulgatoren verwendet werden. Glycerylpalmitat und -stearat sind Veresterungsprodukte von Glycerin bzw. Palmitin- bzw. Stearinsäure. Sie dienen als Weichmacher, Tenside und Emulgatoren. Die Pyrolyse bei 600 °C führte zu einer Reihe von Mono­meren aus Acrylatpolymeren, Cyclosiloxanen aus Polysilikon und N-Vinylpyrrolidon aus Polyvinylpyrrolidon, die alle Filmbildner und wasserabweisende Polymere sind.

Peterson et al.: „Das Gerstel-Pyro in Kombination mit MPS, KAS und GC/MS kann zur Bestimmung von Additiven und Polymeren in verschiedenen komplexen Materialien zum Zwecke der forensischen Analyse für eine vollständige chemische Analyse der Probe verwendet werden. Der SRP-Modus vereinfacht die Methodenentwicklung, insbesondere für unbekannte Proben, von denen nur eine begrenzte Menge zur Verfügung steht. Der FP-Modus wiederum ermöglicht die Trennung von Verbindungen aus komplexen Proben in mehrere Chromatogramme, was die Interpretation und Identifizierung von Additiven und Polymeren in kommerziellen Produkten vereinfacht.“

Literatur:

[1] Guido Deußing, Fahnder im Genmüll, Die Babywindel und 34 andere Chemiegeschichten, Wiley-VCH (2000) 22-29, ISBN 3-527-30262-X

[2] Charakterisierung von Kunststoffen mittels Pyrolyse-GC-MS, Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie (ICT), https://www.ict.fraunhofer.de/content/dam/ict/de/documents/medien/ue/UE_Charakterisierung_von_Kunststoffen_V01_de.pdf

[3] Peterson et al., Analysis of Forensic Samples by Pyrolysis Gas Chromatography Mass Spectrometry, GERSTEL Application Note 225 (2021), http://www.gerstel.de/pdf/AppNote-225.pdf

* G. Deußing, Redaktionsbüro Guido Deußing, 41464 Neuss

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