Il processo di formazione dei residui dei colpi di arma da fuoco (GSR) si sviluppa in tre fasi:
- La percussione della cartuccia causa la detonazione della miscela di innesco, che comporta un innalzamento della temperatura a 1500-2000 °C e la pressione a circa 95 atmosfere.
- La successiva deflagrazione della carica di lancio porta la temperatura oltre i 3500 °C e la pressione a circa 2700 atm. Queste elevate temperature e pressioni provocano la sublimazione della carica d’innesco (temperatura di vaporizzazione del piombo 1740 °C, del bario 1638 °C e dell’antimonio 1380 °C).
- Il proiettile viene sparato e le condizioni di pressione e temperatura tornano ad essere quelle ambientali. La miscela gassosa quindi si solidifica (temperatura di solidificazione del piombo è 327 °C, del bario 725 °C e dell’antimonio 630 °C).
La distribuzione nello spazio e la quantità dei GSR dipende da diversi fattori:
- Distanza dall’arma: i prodotti di combustione dei propellenti possono fuoriuscire dall’arma e andarsi a depositare su persone, indumenti e oggetti presenti nelle immediate vicinanze
- Tipo di arma e munizione: le armi lunghe lasciano una quantità minore di residui
- Numero di colpi esplosi: all’aumentare del numero di colpi aumentano i residui
- Ambiente: negli ambienti chiusi, a differenza di quelli aperti, è più probabile trovare dei residui sugli oggetti circostanti.
Per tutti questi motivi, l’individuazione dei GSR su una persona non garantisce che la persona in questione abbia sparato, ma solo che fosse presente durante l’azione di sparo.
I GSR possono essere di natura organica (derivati dalla combustione della carica di lancio) o di natura inorganica (derivati dalla combustione della carica d’innesco). Una volta come carica di lancio veniva utilizzata la polvere nera, costituita da nitrato di potassio, carbone e zolfo, adesso invece viene utilizzata la polvere senza fumo composta da nitrocellulosa, nitroglicerina e alcuni additivi (stabilizzanti, collanti e plasticizzanti).
All’inizio del XX secolo veniva utilizzato il guanto di paraffina per evidenziare la presenza di particelle dello sparo: la paraffina veniva versata allo stato liquido sulla mano di chi si pensava avesse sparato, poi una volta solidificata veniva tolta e trattata con reattivi chimici colorimetrici sensibili ai nitriti ed ai nitrati. Il limite di questa tecnica è data dal fatto che nitriti e nitrati non sono riconducibili solo ai GSR, ma anche a molte sostanze di uso quotidiano, come farmaci e concimi, generando quindi dei falsi positivi.
Studi successivi hanno individuato nello stifnato di piombo, nel nitrato di bario e nel solfuro di antimonio i residui inorganici della carica di innesco più frequentemente rilasciati a seguito di uno sparo.
Fondamentale è la modalità di repertamento dei GSR, dalla quale dipende la validità o meno dei risultati delle analisi: la contaminazione accidentale può portare a dei falsi positivi, come un prelievo non eseguito correttamente può comportare un falso negativo.
Le micro e nanoparticelle GSR sono minuscoli granelli di polvere inorganica, vale a dire, a grandi linee, senza contenuto di carbonio. Le loro dimensioni vanno da diametri di poche decine di micron (un micron è un millesimo di millimetro ) fino a diametri di qualche decina di nanometri (un nanometro è un millesimo di micron).
Polveri simili sono presenti ovunque in atmosfera e, come fa notare l’ultimo rapporto (2/2007) dell’ente Europeo per l’ambinte (European Environment Agency), specie nelle dimensioni uguali o inferiori a 2,5 micron queste sono diffuse in maniera pressoché omogenea su vastissimi territori.
Il vento, le differenze di pressione e di temperatura e i normali fenomeni di diffusione sono responsabili dello spostamento di queste particelle. Basta pensare ai pollini che, pur essendo di dimensioni gigantesche rispetto a quelle delle micro e nanopolveri, sono capaci di percorrere decine di migliaia di chilometri.
Di fatto, i paleontologi ricavano i pollini europei di ogni epoca nei ghiacci dell’Antartide. Oppure basta pensare alle piogge rosse che cadono in ogni parte d’Europa: queste contengono la sabbia del Sahara che, pur pesante e grossolana, è capace di percorrere tutta la distanza che separa il nostro continente dall’origine.
Un’altra caratteristica di questo articolato (particolato = polvere) è la sua “eternità”. Molto spesso la natura non è in grado di degradare i granelli e, per questo, una volta prodotti, questi restano nell’ambiente per sempre.
Dunque stante alla loro mobilità e l’impossibilità di datare la nascita, definirne l’origine diventa davvero un’impresa difficile se non si riesce ad individuarne una probabile e su questa non si conducono indagine accurate.
Tali indagini prevedono necessariamente la presa in considerazione di un numero sufficientemente elevato di campioni.
Numerose sono le fonti da cui le particelle provengono, e queste possono dividersi in due grandi categorie: quelle naturali e quelle antropiche, cioè di origine umana.
Di origine naturale sono la formazione di particelle da giacimenti di sabbia, come si è visto per quella desertica, dai vulcani attivi ( sono circa 1.500 distribuiti sul Pianeta) e dagl’incendi boschivi. Anche i fulmini e il mare producono particolato, ma questo ha caratteristiche diverse che non interessano questa trattazione.
La maggior parte delle polveri presenti nell’ambiente, però, è di origine antropica e, tranne qualche eccezione, pure importante, sono le combustioni a generarle. E’ un dato di fatto che sempre, quando si brucia qualcosa, si generino polveri inorganiche e che, come regola approssimativa generale, queste siano tanto più fini quanto più alta è la temperatura di combustione.
Così, l’attività dei motori a scoppio (traffico), le fonderie, i cementifici, gli inceneritori, le centrali elettriche ad oli pesanti o a carbone, gli impianti di riscaldamento, ogni esplosione (dai fuochi d’artificio alle bombe) e, comunque ogni altra attività che implichi il bruciare produce polveri. Ma, al di là delle combustioni, esiste qualche altra fonte di particolato a freddo. Tra queste sono importantissimi l’invecchiamento degli edifici e degli asfalti e l’usura dei pneumatici da autotrazione e dei freni.
E’ indispensabile sapere che molto spesso le particelle originate dalle combustioni sono di forma sferica e sono in realtà leghe la cui composizione non è riportata nei manuali di metallurgia perché, ai fini di un utilizzo pratico, non troverebbero applicazione.
Di fatto queste leghe si formano del tutto casualmente per la combinazione degli elementi chimici interessati dal fenomeno.
Se, come esempio estremo ma comune, prenderemo un inceneritore di rifiuti o un cementificio in cui, insieme con i componenti del cemento, vengono bruciati anche i rifiuti, costateremo che quasi tutti gli elementi chimici esistenti in natura sono presenti nel processo e, dunque, questi si combineranno in maniera fortuita, a seconda di che cosa si stava bruciando, formando appunto le particelle di cui si tratta. Trovare, così, polveri delle più varie composizioni è cosa del tutto abituale.
- Piombo (Pb): è un metallo pesante usato per moltissimi scopi tra cu gli impieghi in edilizia, nell’industria vetraria, nelle pitture, nella produzione di batterie e di leghe metalliche usate per la saldatura o la costruzione di oggetti con stagno, Rame e Antimonio (peltro). La sua presenza nelle polveri è estremamente comune.
- Bario (Ba): è un metallo alcalino-terroso molto diffuso e comunissimo nelle polveri specie in combinazione con lo zolfo. Ha svariati impieghi industriali tra cui quelli nelle candele per motori a scoppio, nei pigmenti per vernici e per vetri, nella costruzione di mattoni, nelle miscele di fuochi d’artificio, nella produzione della gomma, nei derattizzanti, e anche in medicina come mezzo di contrasto radiologico.
- Antimonio (Sb): è un elemento che in chimica si classifica come semi metallo. Probabilmente anche perché sublima a temperature basse, pure questo elemento, come i due menzionati sopra, è quanto mai comune nelle polveri inquinanti, tanto che sono state trovate tracce negli organi di feti malformati, passato loro dalla madre attraverso il cordone ombelicale. Trova impiego come agente antifiamma e per fabbricare vernici, smalti, guaine per cavi, ceramiche, gomme, oltre ad un ampia gamma di leghe metalliche, compreso il peltro di cui se detto parlando del piombo, e anche nella produzione di farmaci e di fiammiferi.
- Zolfo (S): non un metallo ma un metalloide o, meglio, un non metallo. Ancor più degli altri elementi, questo è comune nell’ambiente. Diffusissimo in natura, i suoi impieghi sono quanto mai numerosi, dagli insetticidi e fungicidi ai detergenti, dalle batterie ai conservanti, dall’industria cartaria ai fiammiferi e ai fuochi artificiali, dai concimi agli impieghi in fotografia. E’ quasi impossibile non trovarlo nell’ambiente sotto forma di articolato in combinazione con altri elementi.
Tutti questi quattro elementi di cui si è detto trovano impiego anche nelle polveri da sparo.
I prelievi vengono effettuati utilizzando uno STUB: un supporto in alluminio su cui è depositato un sottile nastro biadesivo.
Nel caso di soggetto fermato/arrestato il prelievo dovrà essere eseguito con la massima priorità preferibilmente entro le 5 ore successive allo sparo e nella immediatezza dei luoghi dove il soggetto è stato fermato, comunque non in ambienti di pertinenza o in uso a personale armato. In ogni caso è necessario effettuare un prelievo in bianco: l’operatore dovrà effettuare un prelievo su se stesso; l’analisi di questo stub in caso di assenza di GSR garantirà che l’operatore non era portatore di GSR e quindi non ha contaminato i campioni.
Si deve evitare in modo assoluto di portare l’indagato all’interno di Commissariati, Questure e Caserme dei Carabinieri prima e durante i prelievi. Questi infatti sono tutti locali ad altissimo rischio di inquinamento per il semplice motivo che vi circolano costantemente persone con armi, buffetterie e divise certamente inquinate.
Il protocollo da eseguire per effettuare prelievi di GSR è il seguente:
- Lavare accuratamente le mani con acqua e sapone;
- Indossare una tuta, soprascarpe, mascherina e guanti monouso, facendo attenzione a coprire anche le maniche degli indumenti indossati;
- Aprire lo stub, rimuovendo il tappo;
- Togliere la pellicola di protezione dal supporto metallico;
- Premere lo stub sulla zona interessata, fino a che lo stesso non perde la capacità adesiva;
- Ultimato il prelievo, riporre lo stub all’interno del contenitore e chiudere il tappo;
- scrivere sul contenitore la zona in cui è stato effettuato il prelievo.
Tra un prelievo e il successivo è necessario cambiare i guanti e pulire l’eventuale banco sul quale vengono depositati i reperti.
Ogni prelievo effettuato deve essere corredato da un foglio notizie, in cui è fondamentale riportare le seguenti informazioni:
- nome della persona o descrizione dell’oggetto sottoposto al prelievo;
- nel caso di persona, indicare se è viva, se è morta o se si tratta di un caso di suicidio;
- ente, agenzia che si occupa del prelievo;
- tipo di reato;
- luogo, data e orario dell’evento di sparo;
- luogo, data e orario in cui viene effettuato il prelievo;
- data e ora in cui il soggetto si è lavato le mani e/o il viso, se lo ha fatto;
- attività lavorative svolte abitualmente dalla persona sottoposta al prelievo;
- attività svolte dalla persona nelle ore precedenti al prelievo (se il soggetto è venuto a contatto con polveri, vernici, benzine, creme, detersivi, solventi, anticrittogamici, accumulatori di energia per veicoli a motore, sostanza esplodenti, armi da sparo, munizioni, petardi);
- indicare se il soggetto è destro o mancino o se non si sa;
- luogo in cui è avvenuto l’evento di sparo (ambiente esterno o interno);
- descrivere i residui o le tracce di sangue presenti sulle mani del soggetto;
- indicare se le mani del soggetto sono ammanettate, inserite in un sacchetto o lavate;
- tipo di arma utilizzata;
- chi custodisce l’arma;
- tipo di munizione utilizzata;
- indicare se sono presenti altre munizioni e il tipo;
- numero di colpi sparati;
- nome dell’operatore che esegue il prelievo e recapito telefonico.
Le analisi devono essere effettuate alla presenza del consulente/perito o dell’ausiliario tecnico, in quanto lasciare incustodito un reperto significa interrompere la catena di custodia e il reperto può essere alterato.
Le analisi dei GSR vengono effettuate mediante l’utilizzo del microscopio elettronico a scansione, abbinato ad un sistema per la microanalisi a raggi X.
In via preliminare i campioni devono essere metallizzati con l’apposizione su di essi di un leggero strato di carbone al fine di aumentandone la conduttività elettrica.
Durante la calibrazione vengono utilizzati degli elementi puri per determinare la curva di risposta tra il numero atomico (Z) e l’intensità del segnale. Una volta scelto il minimo numero atomico delle particelle ritenute d’interesse, la curva di taratura definisce il corrispondente livello di grigio dell’immagine.
Le particelle possono essere individuate in maniera manuale, controllando tutta la superficie dello stub, oppure in maniera automatica.
I programmi per la ricerca automatizzata dei GSR si basano sull’individuazione delle particelle che superano un livello di soglia (quindi risultano più luminosi) e sulla loro microanalisi ai raggi X per stabilirne la composizione elementare. Per innalzare la sensibilità della ricerca si potrebbe abbassare il livello di soglia, ma questo porterebbe ad un aumento notevole dei tempi di analisi.
I residui possono essere caratteristici dello sparo (quindi composti da piombo, bario, antimonio e altri elementi in tracce), oppure consistenti con lo sparo (particelle prodotte durante lo sparo, ma che possono avere anche origine ambientale).
Per individuare la natura delle particelle si deve prestare attenzione alla quantità dei singoli elementi presenti (desumibile dallo spettro), alla loro distribuzione e alla forma della particella.
Gli elementi chimici presenti in uno spettro vengono suddivisi in maggioritari (atomi il cui picco principale ha un’altezza superiore ad 1/3 del segnale di maggiore intensità presente nello spettro), minoritari (atomi il cui picco principale ha un’altezza compresa tra 1/10 e 1/3 del segnale di maggiore intensità presente nello spettro) e tracce (atomi con picco principale inferiore ad 1/10 del segnale di maggiore intensità presente nello spettro).
La microanalisi a raggi X consente di studiare la morfologia delle particelle, che per i GSR può essere di tre tipi:
- Sferoidi regolari di diametro compreso tra 0,5 e 30 µm, che si formano quando deflagra la carica di lancio
- Particelle irregolari di diametro da 1 a 100 µm, formate dalla fusione di gocce di materiale liquefatto su superfici dell’arma o della cartuccia durante la detonazione della capsula d’innesco, o quando viene sparato il proiettile.
- Particelle formate da un nucleo interno di bario e antimonio racchiuso da uno strato di piombo o costellato da gocce di piombo, che si formano nella fase successiva alla fuoriuscita del proiettile.
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Associando ad ogni emissione X caratteristica di un atomo un differente colore, è possibile ottenere un’immagine in cui è immediato notare la distribuzione degli elementi.
Generalmente sono state effettuate le seguenti osservazioni
Particelle caratteristiche composte da Pb, Sb e Ba:
- Se sono GSR presentano una morfologia prevalentemente sferica, con i tre elementi distribuiti in maniera omogenea oppure con un nucleo formato da Ba e Sb e il Pb che lo riveste in uno strato uniforme o a gocce
- Le contaminazioni si distinguono dal fatto che gli elementi non sono distribuiti in maniera omogenea, la forma della particella non è sferica e il Pb è presente in quantità molto maggiore rispetto a Sb e Ba
Particelle compatibili composte da Ba e Sb:
- Le particelle dovute a contaminazioni hanno una forma irregolare, gli elementi spesso non sono distribuiti in maniera omogenea ed è presente lo S in quantità superiori rispetto a Ba e Sb
- Nei GSR Ba e Sb sono distribuiti in modo omogeneo e lo S è presente in quantità minore rispetto a Ba e Sb o è addirittura assente
Particelle compatibili composte da Pb e Sb:
- Nelle contaminazioni il Pb è in quantità maggiori rispetto al Sb e i due elementi spesso sono distribuiti in maniera omogenea
- Anche nei GSR il Pb è presente in quantità maggiore rispetto a Sb e sono distribuiti entrambi in maniera omogenea
Quindi per particelle di questo tipo è difficile capire se sono residui di sparo o di altra natura.
Particelle compatibili composte da Pb e Ba:
- Nelle particelle dovute a contaminazioni il Pb è presente in quantità maggiore rispetto al Ba e gli elementi non sempre sono distribuiti in maniera omogenea
- Nei GSR prevalentemente è il Ba ad essere presente in quantità maggiore rispetto al Pb, ma in alcuni casi avviene il contrario; quasi sempre la distribuzione dei due elementi è omogenea
Anche per queste particelle può essere difficoltoso stabilire se sono o no residui di sparo.
Per cercare di ridurre le incertezze sull’origine delle particelle in esame, sarebbe opportuno confrontare i residui prelevati su indumenti e persone con quelli prelevati dall’arma e/o dal bossolo per verificarne la medesima natura. Questo però risulta utile nei casi in cui nelle munizioni siano presenti elementi che non sono confondibili con quelli legati alla contaminazione ambientale.
L’esito delle analisi è da considerarsi positivo quando vengono individuate almeno 3 particelle caratteristiche (piombo, bario e antimonio) su un civile, mentre nel caso di un militare se ne devono individuare almeno 4.
Fondamentale per la possibilità di individuare i residui dello sparo è il fattore tempo: l’ideale sarebbe effettuare i prelievi sulle persone nell’immediatezza del fatto, o comunque il prima possibile, in quanto col tempo e con le azioni dei soggetti la quantità dei residui diminuisce rapidamente col passare del tempo.
J. Andrasko e A.C. Maehly in “Detection of Gunshot Residues on Hands by Scanning Electron Microscopy” dopo aver effettuato prove sperimentali, sostengono che la ricerca di residui su prelievi effettuati 5 ore dopo lo sparo fornisce esiti negativi. Le particelle più grandi (> 10 µm) sono quelle che vengono perse per prime, quindi col passare del tempo è più probabile trovare piccole quantità di particelle minori (< 3 µm). Particelle di grandi dimensioni trovate dopo molte ore dallo sparo sono più probabilmente particelle dovute alla contaminazione ambientale. Diverso è il discorso per i prelievi effettuati sui vestiti: le particelle restano intrappolate nella trama del tessuti e possono resistere per periodi più lunghi.
Nella pubblicazione“SEM/MPA firearms discharges residues” e nell’articolo di J.S. Wallace e J. McQuillan “Discharge Residues from Cartridge-operated Industrial Tools” è indicato come tempo massimo tra lo sparo e il prelievo 2 ore, mentre nell’ “Handbook of Firearms and Ballistics” di Brian J. Heard sono indicate 3 ore.
In “Firearms, the Law and Forensic Ballistics” di T. A. Warlow viene stabilita come finestra temporale in cui è ancora possibile trovare dei residui di sparo un periodo tra le 2 e le 4 ore.
Inoltre è bene tenere a mente che un risultato positivo della ricerca di residui da sparo non implica necessariamente che la persona su cui è avvenuto il prelievo abbia esploso il colpo: potrebbe essere stata nelle immediate vicinanze, oppure potrebbe aver maneggiato un’arma utilizzata in precedenza da un’altra persona, oppure potrebbe essere stata contaminata dall’ambiente circostante o dal contatto con persone che hanno fatto uso di un’arma.
- Scotland Yard: negli anni ’80 per il caso di due sudditi britannici coinvolti in un omicidio riuscì ad accertare la loro estraneità dimostrando, con opportuni prelievi ambientali eseguiti nelle camere di sicurezza e negli altri locali della stazione di Polizia dove i due erano stati trattenuti, che era presente un inaspettato generale inquinamento da residui di sparo.
- Tribunale di Padova: per il caso Piazzola sul Brenta, morte di un Brigadiere dei Carabinieri a seguito di scontro a fuoco tra Polizia e Carabinieri per errore durante una indagine in borghese. I prelievi furono eseguiti su tre agenti che avevano sparato 85 colpi e non si erano lavati le mani: dopo 6 ore non furono trovati residui di sparo.
- Procura della Repubblica di Roma: un omicida dopo aver sparato si cambia i vestiti con un extracomunitario che non ha mai avuto a che fare con armi o altro. Le indagini rivelano sulla camicia dell’indagato tracce di GSR, non perché provenienti dall’arma che aveva sparato (che poi fu rinvenuta) ma solo dall’inquinamento dovuto dalla presenza di residui di sparo sulle autovetture di servizio. Solo la confessione del Killer permise alla corte di ricostruire l’evento e di attribuire la responsabilità dell’omicidio all’omicida. (J. Andrasko e S. Pettersson. A Simple Method for Collection of Gunshot Residues from Clothing. J Forensic Sci Soc, 31:321-30 (1991))
- Esperimento: camici di laboratorio appena lavati e appesi in un guardaroba con la parte anteriore appesa verso una giacca appartenente ad una persona che recentemente aveva sparato circa 30 colpi di Calibro .22 LR. La ricerca rivelò quattro residui di sparo.
- Cardinetti B. X-ray mapping tecnique: a preliminary study in discriminatine gunshot residue particles from aggregates of environmental occupational origin. Forensic Sci Int, 143:1-19 (2004):
Manipolazione e Contaminazione:
…repertazione GSR il prima possibile
…prima di ammanettarlo e metterlo in auto della FFPP
…operatori di polizia possono trasferire GSR…per contatto
…inquinamento possibile per chi non maneggia armi o munizioni
ACL …almeno 4 GSR per considerare il report “posi
FBI …almeno 3 GSR per considerare il report “positivo”…
… il numero delle particelle non permette di distinguere uno sparatore da chi è vicino allo sparo…
… limite temporale tra lo sparo e il prelievo, massimo 12 ore…
Analisi sui Vestiti:
…per il confezionamento, è meglio utilizzare buste di carta piuttosto che di plastica…
… il reperto andrebbe fotografato…
…presenza di GSR dopo il lavaggio…
…tamponamento dell’indumento quando è ancora indossato…
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