Characterisation of organic and inorganic constituents in cemetery soils and its application as forensic evidence

Abstract

O solo é uma matriz complexa, composta por matéria inorgânica e orgânica, utilizada em múltiplos contextos, incluindo na investigação forense. A sua elevada capacidade de retenção permite estudar compostos provenientes de um corpo em decomposição sobre/dentro do solo, associá-los às diferentes fases de decomposição cadavérica, e estimar há quanto tempo o corpo está naquele local. A translação de um corpo humano também pode ser comprovada na eventualidade de se identificarem compostos provenientes da sua decomposição, sem que este esteja no local em análise. A decomposição cadavérica é afetada por fatores extrínsecos e intrínsecos ao corpo. Ao estudar a decomposição cadavérica, devem considerar-se todas as variáveis envolvidas, para que melhor se entenda a relação entre o processo de decomposição e os compostos orgânicos encontrados no solo. Muitos estudos foram desenvolvidos ao longo dos anos, sendo que, por questões éticas, a maioria foi realizada em animais (principalmente porcos). Contudo, existem diferenças que devem ser consideradas, uma vez que podem influenciar as conclusões dos estudos. Assim, torna-se pertinente a realização de novos estudos com humanos, objetivando-se a ampliação do conhecimento científico nesta área. Posto isto, neste trabalho foram recolhidas 69 amostras de solo de 5 sepulturas humanas em 2 cemitérios portugueses (Monte D’Arcos e Castelo de Mértola). Caracterizou-se inorganicamente o solo das campas (pH, cor e humidade) e determinou-se o seu teor de matéria orgânica. Posteriormente, as amostras recolhidas no interior da sepultura foram analisadas por Cromatografia Gasosa Acoplada a Espectroscopia de Massa para identificar ácidos gordos e esteroides. Os resultados obtidos mostraram que as amostras recolhidas a norte do país têm maior conteúdo de humidade, e a sul verificaram-se valores mais altos de pH e matéria orgânica; a análise da cor não revelou grandes diferenças entre os cemitérios. Relativamente à caracterização orgânica, não foram definidos nenhuns marcadores orgânicos que se relacionassem com a fase específica da decomposição cadavérica, nem com a parte do corpo proveniente. No entanto, identificou-se a presença de ácidos gordos característicos da decomposição humana (ácido mirístico, palmítico, oleico e esteárico), comprovando a importância do estudo destes lípidos em casos forenses. Adicionalmente, foi possível verificar que solos mais ácidos e menos ricos em humidade e matéria orgânica, apresentam menos ácidos gordos. Por fim, não foram encontrados esteroides biomarcadores da degradação humana, refletindo a necessidade de uma futura otimização do protocolo aplicado. Futuramente, deverá também alargar-se o estudo a mais cemitérios com diferentes tipologias de solo.

Soil is a complex matrix, composed of inorganic and organic matter, used in multiple contexts, including forensic investigation. Its high retention capacity makes it possible to study compounds from a decomposing body on/within the soil, associate them with the different phases of cadaveric decomposition, and estimate how long the body has been there. The translation of a human body can also be proven if compounds from its decomposition are identified, without the body being at the site under analysis. Cadaveric decomposition is affected by both extrinsic and intrinsic factors to the body. When studying cadaveric decomposition, all the variables involved must be considered to better understand the relationship between the decomposition process and the organic compounds found in the soil. Many studies have been developed over the years, most of which, for ethical reasons, have been carried out on animals (mainly pigs). However, there are differences that should be considered since they may influence the conclusions of the studies. Thus, it becomes pertinent to carry out new studies with humans, aiming expanding scientific knowledge in this area. Therefore, in this study 69 soil samples were collected from 5 human graves in 2 Portuguese cemeteries (Monte D'Arcos and Mértola Castle). The soil of the graves was inorganically characterised (pH, colour and moisture) and its organic matter content was determined. Subsequently, the samples collected inside the grave were analysed by Gas Chromatography Coupled with Mass Spectroscopy to identify fatty acids and steroids. The results obtained showed that the samples collected in the north of the country have higher moisture content, and in the south, there were higher values of pH and organic matter; the colour analysis did not reveal great differences between the cemeteries. Regarding the organic characterisation, no organic markers were defined that could be related with the specific phase of the cadaveric decomposition, nor with the part of the body provenance. However, the presence of fatty acids characteristic of human decomposition (myristic, palmitic, oleic and stearic acids) was identified, proving the importance of studying these lipids in forensic cases. Additionally, it was possible to verify that soils thar are more acidic and less rich in humidity and organic matter, present less fatty acids. Finally, no biomarker steroids of human degradation were found, reflecting the need for a future optimisation of the applied protocol. In the future, the study should also be extended to more cemeteries with different soil typologies.