Caracterização elementar de resíduos de disparo de armas de fogo gerados por munição de fabricação brasileira

Abstract

GSR ou Gunshot Residues são partículas microscópicas de resíduos provenientes da descarga de uma arma de fogo e que, em geral, ficam depositadas pelo corpo do atirador e aos arredores da cena do crime. Este trabalho tem como objetivo empregar as técnicas de PIXE (Particle-Induced X-ray Emission) convencional e -PIXE na análise da munição e GSR gerados por disparo de arma de fogo, utilizando munição de fabricação brasileira. O estudo foi dividido em duas etapas, sendo que na primeira etapa foi utilizada a técnica PIXE no estudo da composição elementar de todos os componentes (estojo, espoleta, pólvora, projétil e camisa) de dois cartuchos distintos virgens, ou seja, antes do disparo com a arma de fogo. Na segunda etapa foram efetuados os ensaios de disparo com arma de fogo, utilizando os mesmos tipos de cartuchos analisados na primeira etapa. As partículas foram coletadas e analisadas por μ-PIXE. As amostras foram irradiadas com feixes de prótons, empregando diferentes parâmetros (energia e corrente), o que depende das amostras em estudo e da técnica utilizada. Para tal fim, foi utilizado o acelerador Tandetron (modelo TN-4130-HC) disponível no Laboratório de Implantação Iônica (IF-UFRGS). Dois diferentes tipos de munição foram analisadas: CHOG e EXPO +P+. Os elementos presentes nas amostras de espoleta de ambos os tipos de munição são o alumínio, antimônio, bário e chumbo, e em menores quantidades cobre, zinco e ferro (invólucro), além de níquel no caso da munição EXPO +P+. Ambos os estojos são constituídos por cobre e zinco, apresentando adicionalmente uma grande quantidade de níquel e um pouco de ferro na munição EXPO +P+. No projétil da munição CHOG os elementos predominantes são chumbo e antimônio, além de apresentar alumínio e ferro em menores quantidades. Na munição EXPO +P+ o projétil também é constituído por chumbo, antimônio e alumínio, mas o ferro é substituído pelo cobre. As amostras de pólvora de ambos os tipos são compostas por alumínio, silício, enxofre, potássio, cálcio, titânio, cromo, níquel, ferro, cobre e zinco, e essas quantidades foram diferentes para cada tipo de munição. A pólvora CHOG apresentou bário e chumbo adicionalmente. Por último, a camisa do projétil da munição EXPO +P+ apresentou cobre, zinco, níquel, chumbo e ferro. Estes resultados são em maioria condizentes com as especificações do fabricante, a Companhia Brasileira de Cartuchos – CBC. Para a coleta das amostras de GSR, foram efetuados disparos em um anteparo de papel, onde foi fixada uma fita microporosa da marca Missner. Neste estudo, foram utilizados os dois tipos de munição analisados por PIXE. Nos dois tipos de partículas coletadas, foi possível correlacionar a presença de Ba, Pb e Sb na mesma partícula, sendo inequivocamente caracterizadas como partículas de GSR. No entanto, os resíduos apresentaram diferentes características e particularidades. Em partículas do tipo CHOG as principais características observadas foram a diferença de tamanhos, homogeneidade (exceto em alguns pontos) e ausência de formato característico. Nas partículas do tipo EXPO +P+ as características se repetem, exceto no formato que, em geral, se apresentou esférico. Comparando os resultados de PIXE e μ-PIXE, observou-se que há relação entre a munição utilizada e os resíduos de disparo produzidos, mas, no entanto as quantidades dos elementos na munição antes e depois do disparo não possuem correlação, o que pode ser explicado pela distância entre o atirador e o anteparo. Os elementos bário, chumbo e antimônio precisam de altas temperaturas para vaporizar, e não alcançariam efetivamente o anteparo a uma distância de um metro, causando grande variabilidade de concentrações entre as partículas.

GSR stands for Gunshot Residues wich are microscopic particles stemming from the discharge of a firearm. These particles are deposited on the body of the shooter and on the vicinity of the crime scene. The aim of this work is to characterize two Brazilian ammunitions and their respective GSRs using PIXE (Particle-Induced X-ray Emission) and -PIXE. Initially, the components (case, primer, gunpowder, projectile and jacket) of two pristine cartridges were analyzed by PIXE technique. Then, shooting sessions were carried out with the same cartridges. In this case, the GSR were collected for -PIXE analysis. The samples were irradiated with protons with different energies and beam currents depending on the sample under study and the technique used for analysis. To that end, a Tandetron accelerator (model TN-4130-HC) from the Ion Implantation Laboratory (IF-UFRGS) was used. The elements present in the primer for both ammunitions were aluminum, antimony, barium and lead. Other trace elements like copper, zinc and iron were present as well. Nickel was also detected in EXPO +P+ samples. The cases were made of copper and zinc. For the EXPO +P+, other elements like nickel and, to a lesser degree, iron were present as well. The bullet from CHOG ammunition was mainly composed by lead and antimony with traces of iron and aluminum. On the other hand, bullets from EXPO +P+ were characterized by lead, antimony and aluminum while iron is replaced by copper. The gunpowder from both ammunitions were characterized by aluminum, silicon, sulfur, potassium, calcium, titanium, chromium, nickel, iron, copper and zinc, and their amounts were different for each type of ammunition. In addition, the CHOG type gunpowder presented barium and lead. Finally, the jacket of the EXPO +P+ bullet has considerable amounts of copper, zinc, nickel, lead and iron. These results are compatible with the datasheet provided by the Companhia Brasileira de Cartuchos. For the study of the GSR, shootings were performed using the afore mentioned ammunitions on a paper screen with Missner tape for the collection of the ejected particles. Elements like Ba, Pb and Sb were found in the particles, thus characterizing the GSR. The CHOG particles were characterized by a large distribution of sizes and distinct shapes. On the other hand, EXPO +P+ particles were distinct due to its round shape. Comparing the results of PIXE and μ-PIXE, it was observed that there is a correlation between ammunition used and the GSR produced, but nevertheless the amounts of the elements before and after the ammunition shot does not have correlation, which can be explained the distance between the shooter and the target. The elements barium, lead and antimony require high temperatures to vaporize and not effectively reach the target at a distance of one meter, causing large variability in concentrations between particles.