废水中精神活性物质的分析与研究.pdf

中国人民公安大学学报(自然科学版)2023 年第 2 期 No.2 2023Journal of People蒺s Public Security University of China(Science and Technology)总第 116 期 Sum116废水中精神活性物质的分析与研究马宝龙,摇 曹淑芳,摇 丁思铭(甘肃政法大学司法警察学院,甘肃兰州摇 730070)摘摇 要摇 近年来层出不穷的精神活性物质(Psychoactive Substances,PSs)具有更新快、种类多、隐蔽性强等特点,给禁毒工作带来了巨大的挑战。同时,废水中的 PSs 浓度不断升高,也对人类健康和生态环境造成潜在危害和严重威胁。本文介绍了废水中 PSs 的主要来源及常见类型,对废水中 PSs 的污染现状进行了综述,归纳总结了 PSs 常见的样品前处理技术及仪器分析方法。通过对比分析可知,固相萃取搭配液相色谱串联质谱是目前最常采用的 PSs分析鉴别技术。废水中的 PSs 较为复杂,不同时间、不同地域废水中的 PSs 种类及浓度随人类的活动有所差异。因此,建立快速、准确、高效的分析鉴别方法,仍是今后研究的重点方向。最后对 PSs 分析鉴别技术的发展进行了展望,以期为环境损害司法鉴定,废水流行病学调查等相关研究工作提供有益参考。关键词摇 分析检测;污染物;精神活性物质;环境损害;废水中图分类号摇 D918郾 93文献标志码摇 A收稿日期摇2022鄄12鄄20基金项目摇甘肃省高等学校创新基金资助项目(2021A-097);甘肃政法大学校级科研创新资助项目(GZF2020XQN09)。作者简介摇马宝龙(1986),男,甘肃兰州人,博士,副教授。研究方向为微量物证研究。E鄄mail:Analysis and Research on Psychoactive Substances in WastewaterMA Baolong,摇 CAO Shufang,摇 DING Siming(Judicial Police Academy,Gansu University of Political Science and Law,Lanzhou 730070,China)Abstract:In recent years,the emergence of psychoactive substances(PSs)has brought great challengesto the anti鄄drug work due to its rapid renewal,variety and strong concealability.At the same time,theincreasing concentration of residual PSs in wastewater also causes potential harm and serious threat to hu鄄man health and ecological environment.In this paper,the main sources and common types of PSs inwastewater are introduced,the current status of PSs pollution in wastewater is reviewed,and the commonsample pretreatment technologies and instrumental analysis methods are summarized.Through compara鄄tive analysis,solid phase extraction combined with liquid chromatography tandem mass spectrometry isthe most commonly used analysis and identification technology.PSs in wastewater are more complex.Thetypes and concentrations of PSs in wastewater vary with human activities at different time and regions.Therefore,the establishment of rapid,accurate and efficient analysis and identification methods is stillthe focus of future research.At the same time,the development of PSs analysis and identification tech鄄nology is prospected,in order to provide useful reference for the judicial identification of environmentaldamage and the wastewater鄄based epidemiology.Key words:analysis and detection;pollutants;psychoactive substance;environmental damage;wastewater41马宝龙等:詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬废水中精神活性物质的分析与研究0摇 引言精神活性物质(Psychoactive Substances,PSs)是对人体中枢神经系统产生强烈兴奋或抑制作用的一类化合物。PSs 具有较强的生物活性和成瘾性,不仅严重扰乱社会治安,危害人体健康,也因其分布广泛、难以完全降解等特点对生态环境具有潜在风险。城市废水中常见的 PSs 主要来源于药物工厂偷排的废水,吸毒人员吸食或注射精神活性物质后排泄的药物及其代谢物1,为逃避缉查经下水道冲走的毒品2,医院实验室等机构排放的废液,以及病患在服用处方药物后的排泄物3。根据2022 年世界毒品报告提供的数据,全球约有 3 亿人使用过非法物质。随着制毒技术的不断发展,毒品防治能力也在不断提高。为逃避打击,不法分子趋向于合成具有精神活性作用的毒品类似物,国际上也将这些尚未受到麻醉品单一公约和精神药物公约管制,但具有滥用潜力并会引起公共健康风险的精神活性物质称为新精神活性物质,由此可见新精神活性物质更易转变为毒品。截至 2022 年,联合国毒品与犯罪办公室累计发现 1 127 种新精神活性物质4,管制清单还在持续增补。与此同时,PSs 的滥用加剧和非法生产也导致其对环境的持续污染,成为一类新型的环境污染物。废水中的 PSs 通过生态循环,在动植物及人体中蓄积,产生生物毒性,PSs的来源及迁移途径如图 1 所示。废水中 PSs 的种类及浓度变化不仅反映了区域范围内 PSs 的使用情况,也是生态环境监测的重点项目,因此受到世界各国的高度重视。图 1摇 废水中 PSs 的来源及迁移途径摇近年来世界各地的近岸海域及废水中均检测出PSs,种类较多,不同区域的污染水平具有一定的时空分布特征。2005 年意大利首先启动废水流行病学调查(Wastewater鄄based Epidemiology,WBE),通过检测城市废水中目标物的成分及含量,研究区域非法药物的使用情况。随后多个国家和地区通过WBE 评估 PSs 的滥用情况及流行率。WBE 数据客观,时效性强,为环境保护、毒品监管等工作提供了重要依据5。本文综述了近年来国内外废水中 PSs的污染现状及分析方法,并对 PSs 分析鉴别技术的发展进行了展望。1摇 废水中 PSs 的污染现状1郾 1摇 废水中 PSs 的类型及危害PSs 种类繁多、更替速度快、隐蔽性强,目前废水中检测到的 PSs 包括安非他明类、阿片类、大麻类、苯环已哌啶类、合成卡西酮类和苯二氮卓类等物质,废水中常被关注和检出的 PSs 及其影响特点见表 1。1郾 2摇 国外调查情况2012 2013 年,亚洲的韩国在废水中检出MAMP、AMP 和 COD。其中,MAMP 的日均负荷量最高18。2018 2020 年,越南首都河内的污水中检出 PSs,特别是 MAMP、COD、KET 和 NK 的检出率为100%,AMP、MDMA、MOP、MTD 和 BE 的检出率为75%。COC 的检出率最低,MAMP 的浓度水平最高,其次是 MOP 和 COD19。通过 AMP 和 MAMP 的浓度比例进行推断,河内废水中的 AMP 主要为使用MAMP 后产生的代谢物12,而高浓度的 MAMP 可能与处方药物的使用有关。2016 年,南美洲的哥伦比亚首次对废水中的PSs 进行了综合研究,城市废水中检出 COC、BE、MDMA、THC 和 KET。其中,COC 和 BE 的浓度水平较高,特别是麦德林地区的 BE 超过 4 000 ng/L,BE是 COC 的主要代谢产物,说明该地区 COC 的消费量较大。THC、MDMA 和 KET 的浓度水平相对较低,未发现 HER、MAMP 和 AMP,这与该国的毒品消费情况基本一致14。2019 年,北美洲的美国肯塔基州废水中检出 4 种兴奋剂、9 种麻醉剂和 4 种致幻剂,调查发现城市中央商业区的 COC 日均负荷量最高。城市社区中 AMP、MAMP、PF 和 MOP 的日均负荷量高于农村社区,而 COD、HC 和 BUP 在农村社区较为流行20,说明不同区域 PSs 的流行种类有所差异。2022 年美国印第安社区废水中检出过量的COC、THC 和 AMP,研究发现此地区阿片类药物存在非法生产和消费情况21。2016 年,欧盟启动大规模 PSs 监测研究项目,51马宝龙等:詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬废水中精神活性物质的分析与研究摇 摇表 1摇 废水中 PSs 的类型及影响种类化合物及缩写影响参考文献安非他明类苯丙胺(AMP)甲基苯丙胺(MAMP)麻黄碱(EPH)3,4鄄亚甲二氧基甲基苯丙胺(MDMA)3,4鄄亚甲二氧基乙基苯丙胺(MDEA)甲氧基苯丙胺(PMA)2,5鄄二甲氧基鄄4鄄溴苯乙胺(2C-B)可能导致血压升高、心律失常、紧张烦躁、兴奋出现幻觉,对记忆力、注意力易造成伤害,具有药物依赖性6-7阿片类可卡因(COC)苯甲酰牙子碱(BE)吗啡(MOP)可待因(COD)美沙酮(MTD)海洛因(HER)芬太尼(PF)氢可酮(HC)丁丙诺啡(BUP)可能导致呼吸抑制、器官损害、心理损伤、肌肉僵直及心脏停搏,成瘾性强8-12大麻类四氢大麻酚(THC)四氢大麻酸(THC-COOH)麻醉剂,可能产生兴奋、出现幻觉、心悸及精神错乱等症状1314苯环已哌啶类氯胺酮(KET)去甲氯胺酮(NK)羟亚胺(HA)麻醉剂,可能导致呼吸暂停、肌肉颤动和神志错乱268合成卡西酮类甲卡西酮(METC)3,4鄄亚甲二氧基吡咯戊酮(MDPV)N鄄乙基戊酮(NETH)乙卡西酮(ETHY)甲基甲卡西酮(MMC)甲氧麻黄酮(MEPH)安替酮(EUTY)3,4鄄亚甲二氧基甲卡西酮(MDMC)兴奋剂,可能导致严重的交感神经刺激,引发烦躁、精神错乱,产生暴力、自残等行为,损伤神经系统、心血管系统和呼吸系统111415苯二氮卓类阿普唑仑(ALPZ)地西泮(DIAZ)劳拉西泮(LORZ)氯甲西泮(LRMZ)咪达唑仑(MIDZ)奥沙西泮(OXA)替马西泮(TEMZ)镇静剂,治疗焦虑、失眠和癫痫等精神障碍,可能导致记忆丧失、嗜睡、心律失常和呼吸停止1617对欧洲 14 个国家 22 个城市的废水进行调查,评估PSs 在普通人群中的使用情况,涉及人口达到 690万人。研究发现,2016 2017 年欧洲多个国家和地区废水中检出的 PSs 主要是合成卡西酮类和安非他明类。其中,METC、MDMC 和 MMC 检出率较高。2016 年欧洲 6 个城市废水中检出 PMA,但在 2017年未检测到该物质,这也反映了 PSs 消费市场的多变性14。各国检出的 PSs 种类和浓度不尽相同。其中,希腊以 COC、BE 和 MDMA 为主,监测发现城市人口比农村人口使用 PSs 更加频繁13。克罗地亚的废水中检出 HER、COC、AMP、MDMA、MAMP、THC 和 MTD 等 7 种 PSs。其中 HER、BE 和 THC 的检出率均为 100%,通过长期监测发现克罗地亚对COC、THC、AMP 和 MDMA 的消费量逐渐上升,同时对 HER 的消费量逐渐下降10。西班牙和葡萄牙的所有监测点均能检出 MDMA、COC 和 THC,疫情管控期间,只在西班牙的卡斯特利翁出现 COC 的检出率下降,而对其他 PSs 的使用几乎没有影响22。拉61马宝龙等:詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬废水中精神活性物质的分析与研究脱维亚检出的 PSs 主要有 MDEA、MDMA、MDPV 和AMP 等23。意大利城市废水中主要检出阿片类、安非他明类和合成卡西酮类等 10 种 PSs,其中METC 的检出率最高11。研究发现这些 PSs 在周末废水样品中含量较高,这与民众周末娱乐活动增多有关。2017 2020 年,澳大利亚废水中检出 15 种PSs。检出率最高的是合成卡西酮类物质,其中NETH 和 ETHY 最初只在澳大利亚南部和西南部发现,后来扩展到全国。MEPH 和 METC 主要分布在澳大利亚东海岸,PMA 主要分布在南部的塔斯马尼亚州和维多利亚州。后期采样监测发现,NETH 检出率有所降低,EUTY 检出率逐渐上升15。国外废水中检出的 PSs 种类多,具有一定地域分布特点。美洲以阿片类和大麻类为主,大洋洲以合成卡西酮类和安非他明类 PSs 居多,亚洲多检出安非他明类和阿片类物质,而欧洲合成卡西酮类、安非他明类和阿片类物质检出率均较高。非洲利用WBE 进行 PSs 的监测研究相对缺乏,仅在个别城市废水中检出 MAMP24。由于 PSs 在人体中的代谢过程较为复杂,目前还不能完全根据废水中的含量推算 PSs 的实际消费水平。1郾 3摇 国内调查情况2016 年张艳等2调查了 PSs 在北京城市河流中的污染水平,结果发现 MAMP、AMP、KET、EPH 和HA 均有检出,这些 PSs 对生态系统存在潜在危害。2017 年对北京 24 处地表水及 8 处地下水中的 PSs进行分析检测,部分地下水中检出低浓度 AMP。地表水中检出 EPH、MAMP、AMP,其中 EPH 的检出率和浓度均为最高,检出率达 42%1。2020 年邓洋慧等25分析了太湖中的污染物,检出 KET、COC、MTD、HER、COD、EPH、AMP、MAMP、METC、MDEA和 MDMA 11 种 PSs,其中 EPH 和 MAMP 的检出率最高。谷得明等9研究了北京某污水处理厂对 PSs的去除水平,研究发现 MTD 等 13 种 PSs 在进厂水和出厂水中均有检出,进厂水中 EPH 的质量浓度最高,可能与处方药的大量使用有关。污水处理厂对MDMA、KET 和 HER 的去除率 70%,说明一些 PSs还不能完全去除。而对 NK、BE 和 MTD 存在负去除现象,这可能是由于以螯合物形式存在的 PSs 在处理过程中发生了物质转化。2022 年对常州市湖泊、河流及饮用水源三类地表水中的 PSs 评估发现,EPH 和 MAMP 的检出浓度和检出率较高,医院废水和生活污水可能是环境水体中 PSs 的主要来源3。广西 12 个污水处理厂的进厂水中也检出 MOP、MAMP、MDMA、KET 和 NK 等 5 种 PSs26。总体而言,我国废水中存在的 PSs 主要为安非他明类物质,浓度水平多处于 ng/L 级别,现有污水处理技术还不能完全去除残留的 PSs,这与全球污水处理水平相吻合。与国外相比,我国废水中阿片类与合成卡西酮类 PSs 的含量相对较低。2摇 废水中精神活性物质的分析鉴别方法世界各地废水中 PSs 种类多,时空分布特点不一。PSs 随着自然界的水循环,在水体、大气以及生物体内迁移、转化和富集,许多 PSs 在迁移过程中无法得到有效去除,因此 PSs 的分析鉴别方法对其监控筛查起到重要的支撑作用27。20 世纪90 年代以来,PSs 及其代谢转化的相关研究受到科学界的广泛关注,仪器设备的检测灵敏度也有了质的飞跃,适宜的样品前处理方法联合现代仪器分析技术,对目标物质的检测灵敏度可达到 pg/L 水平28。2郾 1摇 样品前处理方法废水中 PSs 种类多浓度低,理化性质差异较大,在复杂基质中检测容易相互干扰,因此需要开发简便高效的样品前处理方法。样品前处理的目的是将目标物从复杂基质中分离、浓缩目标物,并去除干扰物质。这不仅有助于提高对样品的分析能力,也有利于仪器设备的清洁和维护。近年来,基于液相萃取和固相萃取的样品前处理技术,是 PSs 分析中最常使用的样品前处理方法。2郾 1郾 1摇 液液萃取液液萃取(Liquid Liquid Extraction,LLE)是利用目标物在不相溶液体中的溶解度不同,对其分离富集纯化的方法。LLE 是传统的样品预处理方法,张一辰29等采用 LLE 法对尿液中 8 种卡西酮类PSs 进行萃取,对样品用量、酸碱性、盐效应、提取时间和提取溶剂种类等条件进行了优化。萃取后取上层有 机 相 进 行 分 析,样 品 回 收 率 为 92郾 4%99郾 4%,该方法可应用于涉毒案件的物证鉴定。LLE 对有机溶剂的消耗大,有显著的基质效应,可能会导致仪器分析的灵敏度降低。液相微萃取(Liq鄄uid Phase Microextraction,LPME)较 LLE 对有机溶剂的消耗少,操作简单,有利于缩短样品前处理时间。常见的 LPME 技术有分散液液萃取30和单滴微萃取31。Wu32等采用 LPME 技术,用 10 滋L 萃取剂71马宝龙等:詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬废水中精神活性物质的分析与研究对 5 mL 废水样品中的 PSs 进行分离富集,使用液相色谱串联质谱(LC-MS/MS)检测处理后的样品,结果表明该处理技术具有较高的样品净化能力和选择性,可应用于废水流行病学的调查研究。2郾 1郾 2摇 固相萃取固相萃取(Solid Phase Extraction,SPE)技术又称为液固萃取,是目前常用的样品制备方法。SPE利用不同介质对目标物的吸附差异进行分离提纯,能有效分离性质不同的目标物与干扰物,进而大大增强对目标物的分析能力。1971 年 Broich 等33首次利用液固萃取技术在冻干的尿液中提取分离药物残留。2016 年 Mar侏a 等34采用 SPE 技术萃取水体中的 42 种 PSs 及其代谢物,用甲醇和三氯甲烷对待测物进行洗脱,该方法每次可浓缩萃取 250 mL 水样品。Ning 等35以巯基琥珀酸为修饰剂,制备了一种弱阳离子交换的 SPE 吸附剂,应用于对环境水中 11种 PSs 的固相萃取。测试结果表明,该吸附剂对基质净化能力强,回收率在 84郾 1%106郾 0%之间,萃取效果较好。传统的 SPE 处理过程消耗试剂量大,操作较为复杂,影响分析的稳定性。在线固相萃取和固相微萃取(Solid Phase Microextraction,SPME)集样品分离纯化、富集和分析于一体,可大大提高前处理效率。殷行行等36将固相萃取与 LC-MS/MS 在线联用,对水体中 11 种 PSs 进行了快速分析,有效降低了测定值的相对标准偏差。SPME 利用纤维探针通过顶空模式、浸泡模式或直接插入样品中萃取分析物,萃取后可直接进入仪器设备分析检测37。在 SPME 基础上发展出的薄膜微萃取(Thin FilmMicroextraction,TFME),利用薄膜作为提取相,可对小体积样品进行快速无溶剂提取38。与普通的SPME 相比,TFME 萃取相的比表面积更大,是一种理想的超痕量分析萃取技术。SPE 技术简单实用,但在处理多目标物样品时,不能保证对所有待测物的高回收率,分子印迹技术在 SPE 中的应用可以克服上述问题。Han 等39基于目标物制备分子印迹聚合物作为 SPE 的吸附剂,可从复杂基质中选择性提取合成卡西酮类 PSs,制备的固体吸附剂对目标物表现出较高的吸附容量和回收率。与 LLE 相比,SPE 法适用性较强,操作过程相对简单,具有较好的选择性,易于和仪器设备联机实现自动化检测,是目前测定废水中 PSs 较为常用的处理方法。随着研究的不断深入,SPE 的萃取材料在特异性吸附和重复使用方面还将不断改进,以满足对多目标物的同时分析,降低使用成本。2郾 2摇 分析鉴别方法2郾 2郾 1摇 气相色谱气相色谱(Gas Chromatography,GC)是以气体为流动相,对各组分进行分离检测的色谱技术。气相色谱法适于分析低沸点易挥发的有机物40。Chan 等41使用气相色谱对 PSs 进行量化分析,8 种PSs 的检出限在 1 6 滋g/mL 之间,回收率为 99%102%。该方法快速准确、样品制备量小、精密度高。Castro 等42使用气相色谱质谱联用仪(Gas Chroma鄄tography Mass Spectrometry,GC-MS)对 7 种 PSs 进行了分析测试,结果显示,该方法对所有化合物都具有良好的准确度和精密度,对苯环己哌啶的灵敏度最高,最 低 检 出 限(Limit of Detection,LOD)为4郾 73 ng/mL。对 KET 的 灵 敏 度 最 低,LOD 为274郾 01 ng/mL。方法步骤简单、重现性好,在法医毒理学和环境损害检测中具有很大的潜力。张一辰等29建立了尿液中 8 种卡西酮类 PSs 的气相色谱串联质谱(GC-MS)分析方法,利用保留时间和丰度较高的特征离子进行分析定量,结果显示 8 种 PSs的 回 收 率 为 92郾 4%99郾 4%,LOD 为 2郾 0 10郾 0 ng/mL,精密度较好,可完全满足实际样品的测定需求。气相色谱法分离效率高,分析速度快,但高温易对热稳定性差的物质造成损失,一些高沸点PSs 也不宜使用气相色谱进行检测。2郾 2郾 2摇 液相色谱液相色谱(Liquid Chromatography,LC)是以液体溶剂作为流动相,对各组分进行分离检测的色谱技术。相比气相色谱,液相色谱适于分析沸点较高、热稳定性差、相对分子量较大的有机物,具有分离效率高、选择性好、灵敏度高等诸多优点,样品检测范围较气相色谱大大提高。但其使用成本较高,对有机溶剂消耗量大。超高效液相色谱有效降低了有机溶剂的使用量,使检测速度进一步加快。在 PSs 的检测分析中,常采用的检测器有二极管阵列检测器、紫外检测器、荧光检测器和质谱检测器等。三重四极杆串联质谱是目前应用较为广泛的质谱仪,具有定性定量双重优势、选择性和灵敏度好,可同时对多目标有机物进行快速筛查。随着质谱技术的发展,分辨率更高、扫描速度更快的静电场轨道阱质谱和飞行时间质谱也逐渐应用到 PSs 的研究中,支持在复杂基质中鉴别和定量更多痕量级的化合物碎片,提高分析灵敏度。Montesano 等43使用 LC-MS/MS81马宝龙等:詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬废水中精神活性物质的分析与研究分析了合成大麻素类、卡西酮和苯乙胺等 16 种PSs,该方法仅需 100 滋L 样品,对卡西酮和苯乙胺的定量限为 5 ng/mL,对合成大麻素及其代谢物的定量限为 0郾 25 2郾 5 ng/mL,灵敏度较高。Mar侏a 等34采用超高效液相色谱四极杆飞行时间质谱快速筛查水体中的 PSs 及代谢物的含量,方法的总运行时间为 24 min,一次可筛查 42 种 PSs,灵敏度在1 100 ng/L 之 间,回 收 率 为 42%115%,精 密 度19%,有效提高了废水中 PSs 的分析鉴别效率。目前,PSs 及其代谢物的筛查和分析主要采用液相色谱与质谱联用技术,该方法适用范围广,灵敏度高,但不适用于 PSs 的现场分析检测。2郾 2郾 3摇 电化学检测电化学检测是以 Faraday 定律为理论基础,根据目标物与工作电极产生的电信号建立的分析方法。电化学传感器一般由电极和信号处理原件组成,与色谱技术相比具有成本低、操作简单、检测速度快等优点44。使用未经修饰的裸电极检测 PSs时电子传递速度慢,灵敏度较低。通过对电极进行功能化修饰,可有效提高传感器的电导率,增大电极的比表面积,降低过电位,提高选择性。常用于检测PSs 的电极修饰材料有碳材料、金属纳米粒子、金属氧化物和导电聚合物等。Lima 等45设计了石墨碳丝网印刷电极,用于合成卡西酮的测定,采用差分脉冲伏安法对 MDPV 进行电化学检测,检出限为0郾 48 滋mol/L。该方法简单、快速、灵敏,可作为分析鉴定前的筛选方法。Echelpoel 等46制备了检测MDMA 的电化学传感器。由于电化学方法不受着色剂或荧光物质的影响,所以适合于检测色彩多样的 MDMA。使用甲醛对样品进行衍生化后,可进一步提高检测 MDMA 的选择性。2020 年该电化学传感器成功检出所有含有 MDMA 的样品,验证了该方法的适用性。电化学检测快速有效,但其选择性不如色谱技术,不能对多种化合物同时进行分析鉴别,可应用于废水中 PSs 的现场初检。PSs 的不同分析检测方法对比见表 2,对比发现 SPE 搭配色质联用的方法检出限较低,而电化学检测的目标物较为单一,通常作为快速检测技术,没有样品富集过程,所以方法检出限较高。表 2摇 全球废水中 PSs 的分布与分析检测对比目标物样品前处理测试仪器/电极检出限/(ng L-1)区域分布参考文献阿片类、安非他明类、苯二氮卓类SPEHPLC-MS/MS0郾 01 0郾 04合成卡西酮LLEGC-MS0郾 002 0郾 01安非他明类、阿片类、苯环已哌啶类LPMEHPLC-MS/MS0郾 3 8郾 7安非他明类、苯环已哌啶类TFMEGC-MS1郾 1 5郾 5苯丙胺NoneAuNPs0郾 84氯胺酮FiltrationPolytyramine/Sol鄄Gel/MWCNTs AuNPs166郾 4亚洲162932385149安非他明类、阿片类、大麻类SPEGC-MS/MS0郾 8 15合成卡西酮类SPEHPLC-MS/MS0郾 17 0郾 22安非他明类、阿片类、合成卡西酮类SPEHPLC-MS0郾 01 1郾 09吗啡FiltrationSPE-GO2500阿片类SPEHPLC-MS/MS1 15欧洲4711485052安非他明类、阿片类、大麻类、苯环已哌啶类SPEHPLC-MS/MS2 100合成卡西酮NoneSPE-Gr480大麻类、阿片类SPEHPLC-MS/MS0郾 2 0郾 5美洲144521合成卡西酮、阿片类、安非他明类SPEHPLC-MS/MS0郾 01 0郾 12安非他明类、阿片类SPELC-MS/MS0郾 08 0郾 75大洋洲1553摇 摇 注:SPE-Gr:碳石墨丝网印刷电极;SPE-GO:氧化石墨烯丝网印刷电极;AuNPs:金纳米粒子修饰电极;Polytyramine/Sol鄄Gel/MWCNTsAuNPs:聚酪胺/溶胶凝胶/多壁碳纳米粒子/金纳米粒子修饰电极。3摇 结语当前世界范围内对 PSs 的需求和使用不断增加,废水中的 PSs 会对人体健康和生态环境造成持久性危害。通过对城市废水的采样分析,可评估一定区域内 PSs 的流行种类、消费数量、污染程度、水91马宝龙等:詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬废水中精神活性物质的分析与研究处理能力以及对生态环境的危害风险。相关研究涉及的人群覆盖面广、数据信息量大、学科交叉错综,受到世界各国的高度重视。不同国家和地区,因为消费习惯、气候条件和原料供应的不同,废水中检出的 PSs 有所差异,欧美国家中 COC、BE、METC 和THC 的检出率相对较高,亚洲国家中 MAMP、AMP、EPH 和 KET 的检出率相对较高。目前废水中 PSs 的样品前处理过程多以 SPE 法为主,对比 LLE 法,SPE 对有机溶剂的消耗少、富集倍数高、净化效果好,可有效提高分析方法的灵敏度。但传统 SPE 技术存在操作步骤多,样品处理效率低,吸附剂缺乏选择性等问题,因此开发高选择性吸附剂,减少萃取填料提高萃取效率,将萃取过程与分析设备联用,降低人为操作误差对样品前处理技术的发展具有重要意义。对于废水中 PSs 的分析鉴别,GC-MS/MS 和LC-MS/MS 是目前常用的检测设备。相比 GC-MS/MS,LC-MS/MS 对 PSs 的检测范围更广,但仪器设备使用成本相对较高,对有机溶剂消耗量大,不便于进行现场检测。电化学检测虽然操作简单,设备便携,但其选择性还有待提高,不能满足多目标物的筛查工作。废水中 PSs 种类多、基质复杂,单一的样品前处理方式及检测方法很难胜任 WBE 的全面筛查工作,多种分析技术耦合将是 PSs 分析的发展方向。另外,为加强区域重点 PSs 的监测能力,研发灵敏度高、选择性好、实时在线、智能微型的现场检测方法也具有很好的应用前景。目前,对于废水中 PSs 的分析检测仍有一定局限性,主要表现在以下几个方面:(1)废水中的 PSs 涉及面广,样品数量大,受分析技术、仪器设备等方面制约,还不能广泛开展高频次,全覆盖,常态化的分析监测。(2)废水中的 PSs 种类多、浓度相对较低,对实时在线监测技术提出了较高要求。PSs 在生物体内的代谢过程及生物标志物还需进一步探究,以便更加准确地评估 PSs 的实际使用情况。(3)PSs 更新速度快,毒性研究相对滞后,特别是多种物质的联合毒性研究相对缺乏,这也对公共安全和环境损害风险评估工作造成影响。参考文献1摇 张艳,张婷婷,陈卫平,等.北京市水环境中精神活性物质污染特征J.环境科学,2017,38(7):2819-2827.2摇 张艳,张婷婷,郭昌胜,等.北京市城市河流中精神活性物质的污染水平及环境风险J.环境科学研究,2016,29(6):845-853.3摇 邓洋慧,郭昌胜,殷行行,等.常州市水环境中精神活性物质污染特征与生态风险J.环境科学研究,2022,35(2):488-498.4摇 The United Nations Office on Drugs and Crime(UNDC).World drug report 2022R.Vienna:UNDC,2022.5摇 CASTIGLIONI S,SALGUEIRO-GONZALEZ N,BIJLS鄄MA L,et al.New psychoactive substances in several Euro鄄pean populations assessed by wastewater-based epidemi鄄ologyJ.Water Research,2021,195:116983.6摇 BAKER D R,KASPRZYK鄄HORDERN B.Multi鄄residueanalysis of drugs of abuse in wastewater and surface waterby solid鄄phase extraction and liquid chromatography鄄posi鄄tive electrospray ionisation tandem mass spectrometryJ.Journal of Chromatography A,2019,1218(12):1620-1631.7摇 WONG G F,LEE W M,LI C K.Qualitative screening ofamphetamine鄄and ketamine鄄type abuse drugs in urine em鄄ploying dual mode extraction column by liquid chromatog鄄raphy鄄tandem mass spectrometry(LC鄄MS鄄MS)J.Jour鄄nal of Analytical Toxicology,2023,46(9):1045-1052.8摇 JIANG J J,LEE C L,FANG M D.Emerging organic con鄄taminants in coastal waters:anthropogenic impact,envi鄄ronmental release and ecological riskJ.Marine Pollu鄄tion Bulletin,2014,85(2):391-399.9摇 谷得明,郭昌胜,冯启言,等.精神活性物质在北京市某污水处理厂中的污染特征与生态风险J.环境科学研究,2020,33(3):659-667.10摇 IVONA K M,IVAN S,PETRA K,et al.Long鄄term moni鄄toring of drug consumption patterns in a large鄄sized Eu鄄ropean city using wastewater鄄based epidemiology:Com鄄parison of two sampling schemes for the assessment ofmultiannual trendsJ.Science of The Total Environ鄄ment,2019,647:474-485.11摇 NOELIA S G,ETTORE Z,SARA C,et al.Nationwide in鄄vestigation on the use of new psychoactive substances inItaly through urban wastewater analysisJ.Science ofThe Total Environment,2022,843:156982.12摇 GAO J F,XU Z Q,LI X Q,et al.Enantiomeric profilingof amphetamine and methamphetamine in wastewater:A7鄄year study in regional and urban Queensland,Austral鄄iaJ.Science of The Total Environment,2018,643:827-834.13摇 GATIDOU G,KINYUA J,NUIJS A,et al.Drugs of abuse02马宝龙等:詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬詬废水中精神活性物质的分析与研究and alcohol consumption among different groups of popu鄄lation on the Greek Island of Lesvos through sewage鄄based epidemiologyJ.Science of The Total Environ鄄ment,2016,563:633-640.14摇 BIJLSMA L,BOTERO鄄COY A M,ROLANDO J R,et al.Estimation of illicit drug use in the main cities of Colom鄄bia by means of urban wastewater analysisJ.Scienceof The Total Environment,201