Discriminação de amostras de sedimentos para aplicação forense

e-Terra http://e-terra.geopor.pt ISSN 1645-0388 Volume 22 – nº 14 2010 Revista Electrónica de Ciências da Terra Geosciences On-line Journal GEOTIC – Sociedade Geológica de Portugal VIII Congresso Nacional de Geologia _________________________________________________________ 1(4) Discriminação de amostras de sedimentos para aplicação forense Discrimination of sediment samples for forensic application A. GUEDES – [email protected] (Universidade do Porto, Centro de Geologia, Departamento de Geociências, Ambiente e Ordenamento do Território da Faculdade de Ciências) H. RIBEIRO – [email protected] (Universidade do Porto, Centro de Geologia) B. VALENTIM – [email protected] (Universidade do Porto, Centro de Geologia, Departamento de Geociências, Ambiente e Ordenamento do Território da Faculdade de Ciências) A. RODRIGUES – [email protected] (Universidade do Porto, Centro de Geologia) F. NORONHA – [email protected] (Universidade do Porto, Centro de Geologia, Departamento de Geociências, Ambiente e Ordenamento do Território da Faculdade de Ciências) RESUMO: No presente estudo apresentam-se os resultados da análise espectrofotométrica de amostras de sedimentos colhidas nas zonas litoral Norte e Sul de Portugal. Os parâmetros de cor foram medidos após vários pré-tratamentos das amostras: secagem, peneiração e aquecimento. No sentido de verificar a reprodutibilidade dos resultados em cada amostra e de discriminar as diferentes amostras foi efectuada uma análise estatística descritiva seguida por uma análise hierárquica de grupos. Da análise de cor da amostra total foi obtida a melhor discriminação. PALAVRAS-CHAVE: sedimentos, espectrofotómetro, forense, análise hierárquica de grupos ABSTRACT: In this study, sediment samples collected in different Portuguese beaches in the North and in the South were analysed by spectrophotometry. Spectral colour parameters were measured after several pre-treatment of the samples: drying, sieving, and ashing. A descriptive statistical analysis for each pretreatment method was performed to ascertain within-sample reproducibility followed by a cluster analysis to obtain significant discrimination between samples. The colour analysis of the bulk samples gave the best discrimination. KEYWORDS: sediments, spectrophotometer, forensic, cluster analysis 1. INTRODUÇÃO Os materiais, métodos e instrumentos disponíveis para os geólogos forenses têm evoluído nos últimos anos, de modo a proporcionar a preservação das provas recolhidas e tornando-se mais objectivos. A cor é uma das muitas propriedades dos sedimentos e solos frequentemente utilizada nas investigações forenses, uma vez que a existência nos solos de 1100 cores distintas faz com que esta característica seja um método poderoso para a discriminação das amostras (Pye, 2007). A cor de partículas individuais pode ser descrita em termos qualitativos quando determinada visualmente, ou de forma mais objectiva, de um modo numérico ou gráfico usando um espectrofotómetro (Croft e Pye, 2004). e-Terra Volume 22 – nº 14 | 2010 VIII Congresso Nacional de Geologia 2(4) Uma importante filosofia na investigação forense de solos/sedimentos apoia-se no princípio da necessidade de obtenção de amostras que sejam representativas e que possam ser comparáveis. Neste contexto, é importante organizar bases de dados de amostras bem referenciadas geograficamente e desenvolver protocolos normalizados com as melhores práticas para avaliar adequadamente e de forma representativa a cor de um solo. Assim, várias experiências na descrição e comparação da cor dos solos têm vindo a ser conduzidas ao longo dos anos. Porém, para além de medidas de cor nas amostras desagregadas e secas ao ar livre, muitos autores antes da medição da cor têm usado diferentes métodos de prétratamento das amostras, tais como queima, homogeneização, remoção da matéria orgânica, remoção dos óxidos de ferro e separação da amostra em diferentes fracções granulométricas, de modo a discriminar as amostras durante casos de investigação forense (Dudley, 1975; Antoci e Petraco, 1993). Com vista à constituição de uma base de dados, com as características dos sedimentos e solos do território continental Português para aplicações forenses, foram colhidas centenas de amostras que têm vindo a ser analisadas através de várias técnicas analíticas e vários estudos estão a ser empreendidos para avaliar quais as propriedades mais adequadas para a discriminação das áreas e das amostras estudadas (Guedes et al. 2009). Assim, a cor foi determinada em cerca de cinquenta amostras de sedimentos de praia e de duna pré-tratadas (secagem, peneiração e aquecimento) no sentido de calcular a reprodutibilidade dos resultados em cada amostra e de verificar qual dos pré-tratamentos discrimina melhor as amostras analisadas 2. MATERIAIS E MÉTODOS Seguindo os procedimentos descritos por Saye e Pye (2004), foram colhidas cinquenta e seis amostras de sedimentos em diferentes praias portuguesas: 23 na região entre Douro e Minho (14 amostras de praia e 9 das respectivas dunas); e, 33 no Algarve (18 de praia e 15 das respectivas dunas). As amostras foram colhidas em 24 perfis transversais à linha de costa a uma profundidade entre 0 e 5 cm, tendo sido posteriormente secas e divididas em duas sub-amostras: uma armazenada como duplicado e outra para ser utilizada em diversas análises. A análise da cor foi efectuada na amostra total seca (40 °C), na fracção <150µm, na fracção <63µm (após peneiração a seco de sub-amostras da amostra total) e nas cinzas resultantes do aquecimento da amostra total ao ar, a 850 ºC durante meia hora. A cor foi medida num espectrofotómetro Konica Minolta CM-2600d, tendo este sido programado para efectuar três medições sequenciais, sendo o valor obtido a média dessas três medições. Antes de iniciar as medições, as amostras foram homogeneizadas e colocadas numa caixa de petri, o espectrofotómetro foi calibrado de acordo com as indicações do fabricante, e recalibrado regularmente entre as medições. Finalmente, os parâmetros de cor analisados (L*a*b*) foram tratados informaticamente no software SpectraMagic NX. Foi efectuada uma análise estatística descritiva dos valores L*a*b* (média, máximo, mínimo, desvio padrão e coeficiente de variação) obtidos para cada amostra e uma análise hierárquica de grupos (clusters). Uma primeira análise de grupos foi realizada separadamente para cada tipo de pré-tratamento das amostras e, finalmente, os valores obtidos de cada pré-tratamento foram analisados conjuntamente. O software estatístico utilizado para todas as análises foi o SPSS (16,0). 3. RESULTADOS Os resultados obtidos permitiram verificar as seguintes variações: os valores de L* variaram entre 77,30 (medido nas cinzas) e 30,11 (medido na fracção <150 µm); os valores de a* variaram entre 13,61 (cinzas) e 0,36 (amostra total); os de b* entre 23,13 (fracção <63µm) e -0,08 (fracção e-Terra Volume 22 – nº 14 | 2010 VIII Congresso Nacional de Geologia 3(4) <150µm); os coeficientes de variação mais baixos dos valores de L*a*b* foram obtidos na fracção <63µm, seguindo-se os da fracção total, fracção <150µm, tendo os valores mais elevados sido obtidos nas cinzas; e os valores mais elevados de L*a*b* foram sempre observados nas amostras do Algarve. Os resultados das análises de grupos com os parâmetros L*a*b* para cada pré-tratamento separadamente e das análises para o conjunto de todos os pré-tratamentos permitiu verificar que a amostra total foi a que apresentou melhores resultados tendo-se observado a formação de dois grandes grupos distintos: amostras do Algarve (com excepção da amostra AG24, agrupada às amostras do Norte; amostras do Norte (Fig. 1). Distância Figura 1 - Dendrograma com os parâmetros de cor (L*a*b*) medidos na amostra total. e-Terra Volume 22 – nº 14 | 2010 VIII Congresso Nacional de Geologia 4(4) 4. CONCLUSÕES Nas amostras de sedimentos portugueses de praia e de duna, provenientes do litoral Norte e do Algarve, onde se determinaram os valores L*a*b* verificou-se que ocorrem variações nos valores de L*a*b* com o tipo de pré-tratamento das amostras analisadas. Verificou-se ainda que os valores L*a*b* obtidos na amostra total permitiram uma maior discriminação entre amostras do que os obtidos nos restantes pré-tratamentos e, tendo em conta os resultados provenientes da amostra total, da fracção <150µm e da fracção <63µm, conclui-se que, utilizando esta metodologia, é possível obter uma discriminação clara entre amostras do litoral Norte e do Algarve. Por último, verificou-se que utilizando apenas a análise da cor, não foi possível efectuar a distinção entre amostras de duna e amostras de praia. No entanto, numa investigação forense os resultados obtidos através desta análise devem ser comparados com outros, de maneira a poderem fornecer indícios forenses fidedignos. Agradecimentos Este trabalho foi financiado pelo projecto PTDC/CTE-GEX/67442/2006 (FCT, Portugal). Referências Antoci, P.R., Petraco, N. (1993) - A technique for comparing soil colours in the forensic laboratory, J. Forensic Sci. 38 (2), pp. 437–441. Croft, D.J., Pye, K. (2004) - Colour theory and evaluation of an instrumental method of measurement using geological samples for forensic applications, in: K. Pye, D.J. Croft (Eds.), Forensic Geoscience: Principles, Techniques and Applications, Geological Society Special Publications, London, pp. 49–62. Dudley, R.J. (1975) - The use of colour in the discrimination between soils, J. Forensic Sci. Soc. 15 (3), pp. 209– 218. Guedes, A, Ribeiro, H., Valentim, B., Noronha, F. (2009) - Quantitative colour analysis of beach and dune sediments for forensic applications: a Portuguese example. Forensic Sci. Int. 190, (1-3), pp. 42-51. Pye, K. (2007) - Geological and Soil Evidence: Forensic Applications, CRC, Boca Raton, London. Saye, S.E., Pye, K. (2004) - Development of a coastal dune sediment database for England and Wales: Forensic applications, in: K. Pye, D.J. Croft (Eds.), Forensic Geoscience: Principles, Techniques and Applications, Geological Society Special Publications, London, pp. 75–96.