Conferenza pubblica sulla Chimica Forense nell'ambito del ciclo di conferenze "Un Mare di Scienza" organizzato dalla Scuola di Scienze dell'Università degli Studi di Genova.

1. Un mare di Scienza , 10 aprile 2018

2. Il contenuto della presentazione può non riflettere necessariamente
la posizione ufficiale di ARPAL

3.  Premessa
 Cosa è la chimica forense
 Ricostruzioni di scene del crimine: Caso Incendi
 I passi fondamentali di una analisi chimica e l’importanza del quesito corretto
 Applicazioni:
 Lo sversamento di prodotti petroliferi
 Casi non standard
 Inquinamento ambientale da stupefacenti: Epidemiologia Forense
Accademia Ligure di Scienze e Lettere, 6 aprile 2017 Riccardo Narizzano

4. L’effetto CSI

5. L’effetto CSI
• Il Sistema giudiziario e l’opinione pubblica sono portati ad apettarsi il
tipo di scienza forense mostrato da CSI
• Sfortunatamente, il 40% di quella scienza non esiste

6. Cosa è la chimica forense?
• La chimica forense è l’applicazione di principi scientifici e di analisi
chimiche volta alla risoluzione di questioni legali.
• L’uso di tecniche chimiche per identificare e quantificare tracce di
sostanze note o sconosciute e per tracciare la loro origine ai fini di una
indagine legale.
La chimica forense esiste quindi laddove scienza e legge si sovrappongono
La chimica forense è soprattutto chimica analitica applicata si e ciò che la
distingue come una disciplina a sé stante è la scienza del confronto

7. Il quesito forense non è lo stesso del quesito legale
Il quesito forense, per esempio, è: “questa polvere bianca contiene uno
stupefacente? Se sì, quanto?”
Risposta: “il campione contiene 6.2 ± 0.3 g di cocaina”
Il quesito legale è invece “l’imputato è colpevole di possesso di
stupefacenti?”
Il chimico forense fornisce dati che possono contribuire a
rispondere al quesito legale, ma costituiscono solo un elemento
della risposta complessiva.

8. La chimica analitica fornisce dati qualitativi e quantitativi necessari alla domanda
forense, ad esempio:
• Da dove potrebbe venire questa fibra?
• Questo pezzo di plastica può provenire da questo sacchetto?
• Per appiccare questo incendio è stato utilizzato del gasolio?
• Questo frammento proviene da quella macchina?
• Questa polvere bianca contiene degli stupefacenti?
• La quantità della molecola trovata in campioni postmortem permette di determinare
le cause del decesso?

9. Quando il chimico forense lavora su un reperto, generalmente è chiamato a
svolgere tre compiti:
I. identificazione. (Analisi qualitative e/o quantitative)
II. classificazione. (Colore, morfologia….)
III. Individuazione di una possibile origine.
Evidenza
scientifica
Questo non significa che l’evidenza sia inutile, semplicemente esiste una limitazione
su ciò che può essere detto con un certo grado di affidabilità (confidenza).
inclusiva esclusiva

10. Ricostruzione della Scena del Crimine
Incendi: Ricerca degli Inneschi
Un innesco può lasciare infiniti tipi di tracce, legate al tipo di innesco ed alla fantasia dell’incendiario.
Conviene fotografare e raccogliere qualsiasi materiale anche se all’apparenza insignificante.
Analisi GC/MS del campione di terriccio raccolto sulla
verticale dei reperti metallici.

11. Sul reperto
Sul ricostruito
con fiammiferi

13. Scienza e tribunali hanno il compito di ottenere informazioni da evidenze
pertinenti con il caso in questione
Scienza
Metodo scientifico
Sistema
accusatorio
Argomenti presentati
da opposte fazioni
(accusa e difesa)
L’evidenza scientifica e le testimonianze possono supportare o confutare le diverse tesi
Tutto quello che uno scienziato può e dovrebbe fare è
produrre la migliore scienza possibile seguita dalla più chiara
presentazione possibile

14. Campione
↓
Sottocampione
↓
Campione analitico
↓
Analisi Chimica: I passi fondamentali

15. Campione analitico
Estrazione
Purificazione
Analisi Chimica
Non esiste il solvente universale
R
O
OH
R
N
R'
R''
Solventi Polari
(composti polari a
medio-basso PM
Acidi, Basi)
Solventi Apolari
(composti apolari)
Eliminare i composti interferenti
con la molecola di interesse.
Non sempre è possibile.
Sono necessarie informazioni
precise sulla molecola di
interesse.
Analisi Chimica: I passi fondamentali

17. Chimica forense nei casi di sversamento di prodotti petroliferi
Composizione del Petrolio Greggio
Il greggio è una miscela complessa
formata da diverse migliaia di
molecole differenti la cui
composizione varia in funzione del
luogo di estrazione, fino anche al
singolo pozzo.
Qualunque procedimento legale conseguente ad uno sversamento di greggio in ambiente deve
essere supportato da robuste evidenze scientifiche che colleghino l’inquinamento alla possibile
sorgente

18. BIOMARKERS composti in tracce derivanti dalle foreste che hanno originato il greggio. Sono anche chiamati
“fossili molecolari” dato che la loro struttura molecolare ricorda quella della loro origine biologica.
 Resistenti all’invecchiamento
 Differiscono in concentrazione da sorgente a sorgente. Ogni greggio presenta specifici rapporti di
concentrazione dei diversi biomarkers (impronta digitale).

19. μ è il valore medio tra i due DR consideratiL’insieme dei DR in un greggio
costituisce la sua impronta
digitale Criterio di concordanza: Diff. Relativa < 14% (RSD 5%)
Il confronto tra la composizione dell’inquinamento e quello della possibile sorgente viene
effettuato tramite la comparazione delle impronte digitali dei due prodotti. Le impronte digitali
vengono ottenute calcolando i rapporti di concentrazione di specifici composti (biomarkers e
Idrocarburi Policiclici Aromatici)
Rapporti diagnostici (DR): sono
calcolati dividendo tra loro le
concentrazioni di due biomarkers
Differenza relativa (RD): per ogni
rapporto diagnostico viene calcolata tra
l’inquinamento e la possibile origine

20. 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0
NR-2-MP/1-MP
NR-4-MDBT/1-MDBT
DR-Retene/C4-phe
NR-Retene/T-M-phe
DR-BNT/T-M-phe
NR-2MFL/4-MPy
NR-B(a)F/4-MPy
NR-B(b+c)F/4-MPy
NR-2MPy/4-MPy
NR-1MPy/4-MPy
DR-C23Tr/C2-phe-hp
DR-C28/30ab
NR-27Ts/30ab
NR-27Tm/30ab
NR-28ab/30ab
NR-29ab/30ab
NR-30O/30ab
DR-30ba/30ab
NR-31abS/30ab
NR-30G/30ab
DR-SES 1/3
DR-SES 2/3
DR-SES 4/3
DR-SES 8/3
DR-C20TA/C21TA
DR-C21TA/RC26TA+SC27TA
NR-SC26TA/RC26TA+SC27TA
NR-SC28TA/RC26TA+SC27TA
NR-RC27TA/RC26TA+SC27TA
NR-RC28TA/RC26TA+SC27TA
DR-C21TA/RC28TA
DR-SC26TA/SC28TA
DR-RC27TA/RC28TA
Differenza Relativa%
Differenze
relative tra
rapporti
diagnostici

21. Trasformazione del prodotto petrolifero
nell’ambiente acquatico

22. Matrice acqua – campione prelevato 00:25 h
dopo sversamento
0
20
40
60
80
100
120
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55%
retention time (min)
decaline naphthalenes Benzothioph
Sesquiterpanes PAHs dibenzothioph
Fluo-Py Hopanes TriaromaticSteranes
Matrice terreno – campione prelevato
36:00 h dopo sversamento

23. 0
20
40
60
80
100
120
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
%
retention time (min)
Acqua di mare - 140:00 h dopo sversamento
decaline naphthalenes
Benzothioph Sesquiterpanes
PAHs dibenzothioph
Fluo-Py Hopanes

24. accordo probabile

25. Analisi del contenuto di un prodotto galenico “ad uso dimagrante”

26. 0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.10
0.11
0.12
Absorbance
1000150020002500300035004000
Wav enumbers (cm-1)
capsula
bupropione
Cl
N
O
H
Spetroscopia FTIR
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.10
0.11
0.12
Absorbance
1000150020002500300035004000
Wav enumbers (cm-1)
O
N
N N
N
O
caffeina
capsula

27. 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33
time (min)
Fendimetrazina
N
O
H
bupropione caffeinaCl
N
O
H
O
N
N N
N
O
Estratto acido
Estratto CHCl3
Composizione Maggioritaria Finale
Analisi GC/MS

28. Fendimetrazina
N
O
H
bupropioneCl
N
O
H
Antidepressivo
Antagonista della nicotina
Anfetamina
Anoressizzante
Causa dipendenza
Prodotto galenico
Possibili effetti collaterali gravi (ipertensione,
aritmie, allucinazioni, psicosi…)
Interazioni: alcool, droghe, …
O
N
N N
N
O
caffeina

29. Problema: ricovero al PS di minore dopo consumo di yogurt da bere alla fragola
Indicazione PS:
Possibile contaminazione volontaria da benzodiazepine
Evidenze: tappo con foro da ago
Ipotesi:
Contaminazione volontaria da farmaco contenente benzodiazepina in forma liquida.
Categoria farmacologica reperibile mediante prescrizione medica: Rintracciabilità
dell’eventuale possessore elevata per farmaci di minor utilizzo
Un buco nello yogurt

30. Formule di struttura di alcune benzodiazepine di uso comune e
nome commerciale del principio attivo-farmaco
Diazepam
(Valium,
Tranquirit)
Lorazepam
(Tavor)
Flunitrazepam
(Roipnol,
Darkene)
Nordazepam
(Madar)
Lormetazepam
(Minias)
N
N
O
Cl
N
H
N
O
Cl
OH
Cl
N
N
O
Cl
OH
Cl
N
H
N
O
ClN
H
N
O
O2N
F

31. CHCl3 H2O (soluzione satura di NaCl) + OH-
Estrazione selettiva di benzodiazepine da matrice yogurt
Separazione Liquido Liquido
N
N
O
R4
R2
R3
R1
N
N
O
R4
R2
R3
R1
H
Ultrasuoni
Raffreddamento
Elettroliti (NaCl)
fase organica
Matrice yogurt: pH tipico ~ 4.2
GC/MS

32. 22.0 22.2 22.4 22.6 22.8 23.0
time (min)
SIM
Full Scan
lorazepam
N
HN
Cl
O
HO
Cl
Yogurt contaminato
Yogurt “riferimento”
Analisi GC/MS
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
time (min)

33. Problema: ricovero al PS di minore dopo consumo granita all’anice
Indicazione PS: Nessuna
Evidenze: bicchiere contenente granita “fuso”
La granita è stata preparata con l’ultima bottiglia della
fornitura aperta per l’occasione
Il giallo della granita blu
Dati Preliminari:
Analisi solventi negativa
Il bicchiere rimane molle anche dopo parecchie ore, anzi il processo di rammollimento aumenta
nel tempo
Cannuccia e cucchiaio contenute nel bicchiere che non presentano fenomeni di rammollimento

35. 3000 2500 2000 1500 1000
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.16
0.18
0.20abs
wavelenumbers (cm
-1
)
bicchiere “fuso”
bicchiere confronto
Spetroscopia FTIR
La struttura del bicchiere confronto è polistirene
1600 1400 1200 1000 800 600
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.16
0.18
0.20
abs
wavelenumbers (cm
-1
)

36. Risultati delle indagini strutturali
O
Struttura molecolare bicchiere:
Polistirene
n
Struttura molecolare cannuccia:
Polipropilene
Struttura molecolare Anetolo
Struttura molecolare stirene
n

37. Inquinamento ambientale da stupefacenti: Epidemiologia Forense

39. Quantità media giornaliera di droghe d’abuso convogliate nelle acque di scarico di Milano
Zuccato et al. Environ Health Perspectives, 116, 2008

41. Zuccato et al. Environ Health Perspectives, 116, 2008