Pyrolyse-Gaschromatographie/Massenspektrometrie

Sorry, aber ohne ein bisschen Technik geht’s nicht

Eine gängige Technik zur Untersuchung von Papier und Schriftstücken ist die Pyrolyse-GC/MS, bei der die Probe unter Ausschluss von Luftsauerstoff zersetzt wird. Die Sache hat allerdings einen Haken. Damit gelinge es zwar, relevante molekulare Bestandteile von Tinte und Papier in die Gasphase zu überführen, schildert Dr. Jürgen Bügler vom Bayerischen Landeskriminalamt in München. „Verwertbare Aussagen lassen sich nur begrenzt treffen. Versuche, Schriftstücken das Geheimnis ihrer materiellen Zusammensetzung mittels Pyrolyse-GC/MS zu entlocken, haben zunächst zu zahlreichen Peaks geführt, die überwiegend aus dem untersuchten Papier und nur zu einem geringen Teil aus dem darauf befindlichen Schreibmittel resultierten; die hohe Pyrolysetemperatur lässt sehr viele niedermolekulare Zerfallsprodukte entstehen, die eine Interpretation der Ergebnisse erschweren oder unmöglich machen.“

 
 

Thermodesorption als Mittel der Wahl

Um eine eindeutige Aussage treffen zu können, bedurfte es einer GC-Aufgabetechnik, bei der sich die Desorptionstemperatur der Probe den Erfordernissen entsprechend variieren ließ, um die ausdampfenden Gase in mehreren Schritten, also bei unterschiedlichen Temperaturen zu erfassen. Die grundlegende Idee bei der Entwicklung der Methode war, erinnert sich Dr. Bügler, die analytisch interessanten Bestandteile des Schreibmittels in die Gasphase zu überführen und gleichzeitig eine Zersetzung des Trägermaterials Papier zu verhindern.

Probieren geht über Studieren: Die Lösung fand der Chemiker in der Thermodesorption. „Indem wir das Trägergas bei unterschiedlichen Temperaturen, die wiederum unterhalb der Zersetzungstemperatur des Papiermaterials liegen, über die Papierprobe streichen lassen, desorbieren wir nacheinander alle relevanten leicht- und schwerflüchtigen Analyten, die wir vor Aufgabe auf die Trennsäule unter Einsatz tiefster Temperaturen ausfrieren“, sagt Dr. Jürgen Bügler. Eine Zersetzung der Matrix wird verhindert, so dass der Nachweis der in Spuren vorhandenen Analyten leicht gelingt.

 
 

Und so geht der Wissenschaftler vor:

Das TDS wird für 10 Minuten bei 280 °C ausgeheizt. Nach einer kurzen Abkühlungsphase wird die Probe – es genügen wenige Millimeter beschriebenen Papiers – in das Desorptionsröhrchen gegeben und im Thermodesorptionsgerät bei 40 °C mit Trägergas gespült, um adsorbierte flüchtige Stoffe aus der Umgebung zu entfernen.

Nach Abschluss der Equilibrierungsphase beginnt die eigentliche Untersuchung: Bei Temperaturen unter 100 Grad erwischen wir vor allem leichtflüchtige Verbindungen, etwa Phenol- und Benzolderivate sowie Kohlenwasserstoffe bis Heptadecan. Bei Temperaturen ab 100 °C können zusätzlich schwerer flüchtige Substanzen wie langkettige Karbonsäuren, Phthalate und höher siedende Kohlenwasserstoff e nachgewiesen werden.

Wurde der verdächtige Schriftzug relativ frisch zu Papier gebracht, verdampft der größte Teil der im Schreibmittel enthaltenen Lösemittel bereits bei niedriger Desorptionstemperatur. Bei 200°C desorbieren die letzten Rückstände flüchtiger Substanzen auch aus älteren Tintenproben. GDeußing