Normalerweise untersuchen Forschende um Thilo Hofmann Umweltschadstoffe in Wasser, Luft und Erde. Durchaus auch mit kriminalistischem Interesse, etwa mit der Frage: Wer war der Verursacher, woher kommen inkriminierte Partikel in Sediment-, Wasser- oder Straßenstaubproben? Mittlerweile sind die Methoden derart hochentwickelt, dass schon aus wenigen Partikeln in Nanometergröße Rückschlüsse auf die Herkunft von Elementen gezogen werden kann.
Vor allem ein High-End-Massenspektrometer, das dabei eingesetzt wird, macht dies möglich. Das Gerät könnte nun auch für die Kriminaltechnik bei der Schmauchspurenanalyse von Interesse sein. Denn mit dem sogenannten Inductively-Coupled-Plasma-Time-of-Flight-(ICP-TOF-)Massenspektrometer genügt ein einziges Partikel, um Zünd- und Treibladungsüberreste auf Haut oder Kleidung identifizieren zu können. In einer Arbeit, die heuer im Fachblatt "Forensic Science International" erschienen ist, beschreiben die Wiener Umweltforscher Schmauchspuranalysen, die sie mit dem Gerät schneller, einfacher und präziser durchgeführt haben als mit herkömmlichen Methoden. "Jetzt kommt es darauf an, die Methoden alltagstauglich weiterzuentwickeln", sagt Hofmann, dessen Forschungsprojekte unter anderem von der EU und vom Wissenschaftsfonds FWF finanziert werden.
Ungenaue Nachforschungen
Entstanden ist die Forschung im Rahmen eines Dissertationsprojektes, bei dem sich die Uni-Wien-Forscher rund um Robert Brünjes, Jan Schüürman, Frank von der Kammer und Thilo Hofmann überlegten, welche Anwendungen sich noch für die Massenspektrometrie mit dem High-End-Gerät eignen würden. Da man als Umweltforscher durchaus auch als Ermittler von Criminal-Scene-Investigation (CSI) auftritt, stellte man Kontakt zum Landeskriminalamt Bremen her, das von dem Projekt sofort begeistert war.
Vereinfacht gesagt ziehen CSI-Ermittler für die Schmauchspuranalyse Proben von Haut und Kleidung mit Tixostreifen von tatverdächtigen Personen ab und legen sie dann unter ein Elektronenrastermikroskop. Dann wird der Bildschirm mühselig visuell Punkt für Punkt nach charakteristischen Bestandteilen der abgeschossenen Patronen abgesucht. Wurde dafür früher Schwarzpulver eingesetzt, so finden sich heute in modernen Zünd- und Treibladungen vor allem Blei-, Barium- und Antimonverbindungen. Aber auch wenn die Kriminalisten fündig werden, kann nicht immer eine eindeutige Aussage getroffen werden. Denn neben charakteristischen Spuren von Pulverschmauch können die Blei- oder Bariumelemente bei anders gelagerter Verteilung aus anderen Quellen wie Straßenstaub stammen.
Genaue Identifikation
Hier aber setzten die Umweltforscher nun mit ihrem Projekt an. Denn genau mit diesen Problemen setzen sie sich auch bei der Analyse von Wasser- oder Straßenstaubproben auseinander. So kommt etwa das Element Cer, das Treibstoffen beigemischt wird, in Spurenelementen wohl auch in der Natur vor. "Finden wir aber reines Cer, so wissen wir, dass es industrielles ist. Denn es fehlen die natürlichen Verunreinigungen", sagt Hofmann.
Würde man Schmauchspurpartikel in einem hochentwickelten Massenspektrometer untersuchen, könnten diese weit genauer identifiziert werden. Dabei könnten auch sofort Elemente ausgewiesen werden, die zum Beispiel der Polizeimunition zum Markieren beigemischt wird. "Damit kann man aus Proben auch entscheiden, ob ein Schuss von einer Polizeimunition stammte oder nicht."
Wirksame Methode
"Die Ergebnisse zeigten, dass unsere Methode funktioniert", sagt Hofmann. Sie sei dabei nicht nur präziser, sondern auch schneller: Während eine vollständige Partikelanalyse unter dem Elektronenrastermikroskop zehn bis 15 Stunden dauert, benötigt man für die Auswertung mit der ICP-TOF-Massenspektrometrie nur drei bis vier Minuten.
Hofmann ist optimistisch, dass die Massenspektrometrie künftig in der Kriminalistik eingesetzt wird. Dafür müsste etwa die Auswertungssoftware noch robuster und bedienungsfreundlicher werden. Gedacht ist etwa an den Einsatz von Methoden für das maschinelle Lernen, bei denen Probenergebnisse automatisch mit einem "Schmauchspurenarchiv" verglichen werden. (Norbert Regitnig-Tillian, 13.11.2022)