污水中毒品检测

污水分析技术并非仅仅用于毒品检测，而是起源于20世纪90年代美国环境保护署 (EPA) 的环境监测项目。当时，EPA 希望通过分析污水中残留的药物和化学物质，评估人类活动对环境的影响，并监测水体的健康状况。随后，科学家们发现污水分析技术可以用于流行病学研究，即通过分析污水中残留的药物代谢产物，了解特定区域内人群的用药情况，例如抗生素、止痛药、避孕药等。这一发现为禁毒工作带来了新的思路。由于毒品使用者会在体内代谢产生特定的代谢产物，并通过尿液排出体外，这些代谢产物会进入污水系统。因此，通过分析污水中特定毒品代谢产物的浓度，可以推断出特定区域内人群的毒品使用情况，为禁毒情报工作提供重要的数据支持。2023年，我国共缴获毒品25.9吨，而污水排放量高达645亿吨。将缴获的毒品融入生活用水中，其浓度仅为40kg/亿吨，难以通过传统方法检测。为了应对这一挑战，污水毒品检测技术应运而生，成为打击毒品犯罪、维护社会安全的重要手段。污水毒品检测利用了药物代谢动力学原理。人体服用毒品后，会在体内代谢产生各种代谢产物，并最终通过尿液排出体外。这些代谢产物会进入污水系统，并在一定程度上反映出当地居民的吸毒情况。自2021年起，污水毒品检测的行业标准规范数量增加，由上海司法鉴定科学研究院与同济大学联合起草的团体标准T/SHSFJD 0001-2021中规范了生活污水采样及常见毒品检测的原理、试剂、仪器和材料、操作方法及分析结果评价。如上图可见，标准中规定了生活污水中14种目标化合物分析的检出限，那么生活污水样品中毒品及代谢物的检出限为0.5ng/L是如何得出的?（下方为标准中检出限指标可能的制定考量，污水中每种毒品的含量数据其实是无法做到精确计算的，所以标准中所有毒品的检出限是参考值）1)目前污水中毒品检出限：0.5ng/L,即0.5kg/亿立方米，即0.5kg/亿吨。2)以2023年为例，全年共缴获毒品25.9吨(《2023年中国禁毒形势报告》),我国污水排放量645亿吨，将缴获的毒品融 入生活用水中，浓度计算如下：25.9吨毒品/646亿吨=40kg/亿吨。3)考虑到毒品进入人体后代谢有折算校准系数，需要在如上的浓度中除以该系数得到污水中代谢后毒品浓度，系数以甲基苯 丙胺为最大，取其系数，计算得浓度为0.85kg/亿吨；因此，0.5ng/L的毒品检出限可满足现有污水中毒品含量的检测。随着仪器分析技术的发展，高灵敏度和低检测限的质谱技术出现，使得对污水中痕量目标物的检测成为现实。国内多以液相色谱－质谱/质谱联用（LC-MS/MS）仪器分析污水复杂基质体系中的待测物，大大提高了分析的专一性和灵敏度，保证结果的准确性。目前针对污水中毒品检测制定的主要标准如下：《生活污水采样及常见毒品检测技术规范》团体标准主要是规定了采样点、采样方式（采样量）、采样后处理、存储要求、实验室样品处理方法、检测方法和检出限。生活污水样品中13种毒品及代谢物的检出限为0.5ng/L，定量下限为1ng/L；《GA/T 2059-2023 法庭科学 水样中吗啡等10种毒品及代谢物检验 液相色谱-质谱法》规定了法庭科学水样检材中10种毒品和代谢物的液相色谱-串联质谱（LC-MS）检验方法。可以看到，污水中毒品检出限0.5ng/L，当前实验室LCMS检出限为0.1ng/ml，目前采用的技术主要是固相微萃取，其萃取能力对预浓缩的水量提出了要求，需要对500ml的污水进行预浓缩，且单次萃取时间在30分钟以上。每次采集500ml,每隔两小时采样一次，将24h内采集的样品等比例混合，取500mL样品进行预浓缩。每天需要采集6L的水，如1个月进行一次集中运输，每月需要存储和运输的水量为180L。图源公安部第三研究所金洁副研究员报告《毒品快速检测及污水/废液毒品监测技术发展》可以说，污水毒品检测技术面临挑战：低浓度检测）毒品在污水中的浓度极低，需要高灵敏度的检测技术才能准确测量。复杂基质干扰）污水成分复杂，各种杂质和干扰物会影响检测结果，需要有效的样品前处理和信号处理技术。数据解读）污水毒品检测结果需要结合流行病学、社会学等多学科知识进行解读，才能得出可靠的结论。污水毒品检测技术的兴起，为禁毒工作提供了新的思路和方法。相信随着技术的不断进步和完善，污水毒品检测将成为守护清水之源、构建无毒社会的有力武器。仪器信息网特别举办“第三届法医毒物与毒品分析技术进展”主题网络会议，点击了解精彩报告。

城市生活污水中毒品成分监测分析工作是科学、客观评价当地毒情发展态势的有效手段，是禁毒工作决策的重要依据。根据检测结果、污水处理厂当日潜水流量等参数，得到城市日均毒品消耗量、城市人口日毒品吸食总量和平均人口毒品暴露水平，用来追踪毒品滥用随时间的变化情况，城市非法药物和毒品贩制情况、以及城市的非法药品使用滥用情况，实现实时毒情监测。在此背景下，仪器信息网特别建立“质谱在毒品分析领域的技术应用进展”话题，聚焦质谱技术在毒品检测领域的最新应用，以增强业界质谱专家和技术人员、司法公安相关机构工作者之间的信息交流，同时向仪器用户提供毒品分析领域更丰富的质谱产品、技术解决方案。本文邀请到SCIEX公司应用技术专家孙小杰经理谈谈污水验毒相关的技术及解决方案。SCIEX公司 应用技术专家孙小杰经理污水中毒品及其代谢物的浓度测定是污水分析法评估毒品使用量的关键。方法的基本思路是对污水中的毒品及代谢物进行检测，但毒品代谢物进入污水系统后与生活污水进行混合，其中的化合物含量有可被稀释上千倍，浓度在ng/L级别，同时污水中复杂的基质也对仪器的抗污染能力提出较高要求。相比传统的离线固相萃取方式，在线固相萃取（On-line SPE）具有样品利用率高、所需样品少；全体积自动在线萃取、解吸、进样，通量高、可大大节约人力及时间成本；同时前处理交叉污染相对较少等特点。因此在实际污水验毒工作中深受一线检测人员欢迎。基于此，我们开发了SCIEX On-line SPE-MS/MS 系统对污水中12种毒品及代谢物进行定性与定量分析方法。本方法具有以下特点：1、速度快：无需复杂前处理过程，一针进样只需15分钟，同时结合重叠进样（Load Ahead）功能，可极大的减少样品等待时间，提高检测效率。2、抗污染：SCIEX专利的Turbo VTM离子源可耐受长期、大量的污水检测工作，无需频繁的清洗和维护，有效减少工作量，提高定量准确度。3、兼容性好：设备可以在On-line SPE-MS/MS和常规的UPLC-MS/MS之间无缝切换，在做污水验毒项目时不影响其他项目的检测。试验方法1.样品前处理取10mL污水，加入同位素内标制得25ng/L的溶液，10000rpm转速下离心10min，取上清，待上样分析。2. 液相条件液相：SCIEX Exion LC 20ADTM系统大体积进样器：CTC PAL3 进样系统分析柱及流动相条件：Phenomenex Kinetex Biphenyl（2.1*100 mm, 2.6μm），流速0.4mL/min，流动相A：水（0.02%甲酸+2mM甲酸铵）；B：乙腈（0.02%甲酸+2mM甲酸铵），梯度见表1。SPE柱及流动相条件：HLB（2.1*30mm, 20μm），流速2mL/min，A：水；B：甲醇，梯度见表2。柱温：40 ℃上样量：2mL梯度洗脱条件：表1 表2 实验结果12种毒品及代谢产物的典型色谱图采用空白污水样本加标，配置浓度在1-500ng/L范围内的系列标准曲线，内标加入浓度为25ng/L，全部12种化合物线性关系良好，见图2。图 2 12种毒品及代谢物的线性关系曲线总结建立了一种CTC On-line SPE系统和SCIEX Triple QuadTM 4500系统联用，分析污水中12种常见毒品及代谢物的分析方法。该方法前处理操作简单，可有效地节约时间和人力成本，提高工作效率；方法的灵敏度高、重复性好、准确度高，经过多批次的实际样品测定，结果稳定可靠。通过多目标物的在线自动富集，可有效提高方法的检测灵敏度，更好的应对污水验毒工作。打击防范毒品违法犯罪是一项复杂、艰巨、长期的系统工程。针对毒情新形势新变化，加强禁毒技术研究，推进禁毒科技创新，才能牢牢掌握同毒品违法犯罪作斗争的主动权，推动禁毒工作不断取得新成效。

当下，在毒品问题全球化的大背景下，毒情形势日益严峻，芬太尼类、合成大麻素类、卡西酮类等新型毒品更新换代速度极快，毒品毒物的检测判定作为执法依据变得尤为关键，加之毒品成瘾机理领域还有很多亟待科学解答的内容，也对分析方法提出了更高要求。在此背景下，仪器信息网特别建立“质谱在毒品分析领域的技术应用进展”专题，聚焦质谱技术在毒品检测领域的最新应用，以增强业界质谱专家和技术人员、司法公安相关机构工作者之间的信息交流，同时向仪器用户提供毒品分析领域更丰富的质谱产品、技术解决方案。本文特别邀请来自岛津企业管理（中国）有限公司分析仪器事业部的崔巍经理谈谈她对毒品检测质谱技术进展的看法。仪器信息网：据了解，仅2021-2022年发布并实施的毒品检测国家标准、行业标准已超二十项，您认为我国近两年毒品检测标准频繁颁布的背后有哪些因素在推动？我国毒品检测技术规范及标准的发展历程如何？您认为近些年该领域里程碑式的标准有哪些？崔巍：2022年毒品检测国家标准、行业标准发布进入快车道，国家对禁毒工作的关注度不断提升。技术方面最主要的目标就是对全类型精神活性物质的制造、贩运进行有效的管制。毒品检测规范的发展历程也反映了化学分析仪器的变革。1990-2009年GCMS类分析仪器成为毒品检测的主力机种产品；2010-2022年LCMSMS类分析仪器产品开始布局公安司法行业毒品检测领域；按照20年一个产业革命的周期分析，LCMSMS产品的产业布局将在2030年前结束。就行业标准而言有分为公安类检测标准和司法类检测标准。司法类检测标准对于毒品类型鉴定有更加清晰的分类，如：苯丙胺类、色胺类、合成大麻素类、芬太尼类等。公安类检测标准更加注重检测样品的类型：毛发中毒品检测、污水中毒品检测、血液、尿液等生物样品中毒品检测以及疑似物中毒品检测等。仪器信息网：您如何评价当前质谱技术在毒品检测领域的应用现状？其中质谱技术在该领域的发展将呈现怎样的趋势？贵公司针对毒品检测主推的产品有哪些？基于哪些技术？崔巍：当前质谱技术的难点有：1.痕量毒品及代谢物检测能力提升；2.未知类型毒品的筛查能力提升。这同时也预示着毒品检测将向着高灵敏度质谱技术和智能检测数据库开发这两个方向发展。下面就以岛津质谱技术为例介绍岛津在上述两个个领域的产品及应用技术成果。1.痕量毒品及代谢物检测能力提升样品中目标物浓度极低，在质谱技术灵敏度逐年提升的情况下，无限提升极限检测灵敏度势必将影响质谱仪及实验室数据的长期稳定性。在基质复杂的生物样品或污水检测中直接进样技术成熟度和仪器长期使用的稳定性均有待提升。目前较为成熟的技术是在线自动化样品富集技术，既可以最大程度的去除基质的干扰又可以提升质谱系统灵敏度，视为目前业内最稳定的系统化质谱平台：典型案例岛津AOE-LCMS-8050集在线固相萃取技术于一体化的AOE系统（岛津全自动固相萃取分析系统（Automatic Online Extraction System，简称AOE系统））客户装机实景图2.未知类型毒品的筛查能力提升中国毒品管制体系的建立，要求检测实验室具备大量的毒品及疑似物筛查检测方案。现有的检测方案虽可以满足常见策划类毒品的鉴定需求，但对于新型策划类物质的管理仍无法做到质谱筛查方案完全覆盖的能力。同分异构/同系物的出现更令众多业内专家十分头疼。智能化的数据库检索能力及可通过质谱信息预测检测化学结构的软件技术是毒品检测新技术革命的最新趋势。在传统GCMSMS平台上解决小分子类毒品的种属及结构鉴定是岛津质谱技术为毒品鉴定能力提升量身定制的解决方案。 软件平台：GCMS-TQ8050NX+卡西酮检测方法包智能化方法包检索原理排除同分异构体，1600 余种卡西酮类化合物共产生29种特征碎片离子，可进行产物离子扫描分析此外，结合质谱成像技术可以通过生物组织中毒品及代谢物的分布情况研究吸毒成瘾性及其背后的生物学原理。代表产品：iMScope QT 成像质谱显微镜产品及应用方向特点：1.带有光学显微镜的质谱仪，更加精准地融合光学显微镜图像和质谱成像图2.高空间分辨率、高速、高灵敏、高效成像分析功能3.通过拆装成像单元，使用一台仪器就能实现成像分析和LCMS分析。4.可提供从前处理到数据采集，数据分析的质谱成像整体解决方案应用案例：毛发截面样品中Methoxyphenamine（MOP）Methamphetamine（MA）在质谱显微镜下的分布图