论文部分内容阅读
砷形态化合物广泛分布在自然界中,大多数存在于沉积岩和熔积岩中,其丰度排第二十位。每年生产的砷化合物主要应用于砷元素金属、特殊合金、农药、木材防腐剂、催化剂、颜料以及玻璃工业等领域,使用范围广泛,因此人为或意外的砷中毒、砷暴露事故屡有发生。虽然随着人们环保意识的增强,砷化合物的生产使用比例已显著下降,但空气、土壤、水及沉积物仍有砷化合物:三氧化二砷(Arsenic trioxide,As2O3)或亚砷酸盐(Arsenite,AsⅢ)、砷酸盐(Arsenate,AsⅤ)、单甲基砷酸(Monomethylarsonic Acid,MMA)和二甲基砷酸(Dimethylarsonic Acid,DMA);以及海产品中的砷甜菜碱(Arsenobetaine,As B)和砷胆碱(Arsenocholine,As C)。长期暴露在砷污染环境下,可导致急、慢性砷中毒,严重时甚至会导致人体基因突变、细胞癌变以及胎儿畸形。因此,国际癌症研究机构(LARC)、美国疾病控制中心(CDC)已经将砷元素确定为第一类致癌物质,砷化合物同时也是全球重点监测的30种污染物之一。中外历史上砷化合物中毒致死的案例很多,例如日本“森永砷奶粉”案。由此可见,砷及砷化合物自古以来是法医毒物学关注的重点。目前司法鉴定实践中有关砷中毒案件的检测应用,主要根据总砷含量的检测结果来进行法医学评价,而不同形态的砷化合物具有不同的物理化学性质与生物毒性,因此仅以总砷含量来评价砷中毒程度有失严谨。譬如无机砷化合物中AsⅢ毒性是AsⅤ的60倍,是甲基砷化合物(如MMA和DMA)毒性的70倍,目前已被普遍研究的砷形态化合物毒性顺序依次为:砷化氢(Arsine,As H3)、AsIII、AsV、MMA、DMA、三甲基胂氧(Trimetlylamine oxide,TMAO)、As C、As B,后两者通常被认为无毒。综上,基于砷形态化合物生物毒性的差异,砷中毒的法医学评价应当以砷形态化合物的含量为评价基础。本研究旨在以常见的砷形态化合物为目标物,建立砷形态化合物的检测技术,以满足砷中毒的法医学评价需要以及证据可靠性的要求。高效液相色谱(HPLC)分离效果好,电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)灵敏度高、可靠性强,两者联用技术适合应用于金属元素分析,本研究将使用该联用技术建立砷形态分析方法。本论文研究基于砷化合物的形态特性、毒理药理性质,砷化合物的研究现状,分别以血液和尿液为检材,构建科学、可靠、专属的砷形态检测技术,建立高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱(HPLC-ICP-MS)分析方法,对此进行方法学验证并应用于司法鉴定实践,弥补司法实践中仅以总砷含量评价砷中毒案件的不足。本研究首先建立了测定血液中六种砷形态化合物的HPLC-ICP-MS方法。方法取用500μL血液进行系列前处理过程,优化选择稀释血液溶剂,确定使用0.1%曲拉通的50mmol/L乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA·2Na)溶液按1:1(v:v)稀释血液,络合血液中砷化合物,对比蛋白沉淀试剂,选用乙腈按按1:1(v:v)沉淀血液中蛋白质,取上清液供分析。HPLC使用Hamilton PRP-X100(4.1×250mm)阴离子交换柱以及其Hamilton PRP-X100预柱,使用100mmol/L碳酸铵((NH4)2CO3,p H=9.5)水溶液、超纯水为流动相A、B,通过梯度分离,使用HPLC-ICP-MS检测分析,仪器分析时间为20分钟。As C、As B、AsⅢ、DMA、MMA、AsV检测限为1.66ng/m L-10ng/m L,定量限为5ng/m L-30ng/m L,As C、As B、DMA线性范围为5ng/m L-250ng/m L,AsⅢ、MMA线性范围为15ng/m L-500ng/m L,AsV线性范围为30ng/m L-1000ng/m L,相关系数(R2)均为0.999,日内精密度(n=6)为0.5%-4.5%,日间精密度(n=24)为1.3%-6.1%。基质效应、提取回收率分别为86.4%-118.2%、90.2%-104.7%。研究内容之二建立了测定尿液中六种常见砷形态化合物的HPLC-ICP-MS方法。参照相关元素分析方法,采用超纯水做标准曲线,建立相应的砷形态化合物分析方法。经过0.1%曲拉通的50mmol/LEDTA·2Na溶液涡旋混合,超声40分钟,离心取上清液按1:1(v:v)加乙腈去蛋白沉淀,取上清液进样分析。As C、As B、AsⅢ、DMA、MMA、AsV检测限分别为0.5、0.6、5、1、3、10ng/m L,定量限分别为5、5、15、5、15、30ng/m L,线性范围为5ng/m L-250ng/m L、5ng/m L-250ng/m L、15ng/m L-500ng/m L、5ng/m L-250ng/m L、15ng/m L-500ng/m L、30ng/m L-1000ng/m L,相关系数大于0.995。考察方法室温稳定性测定值准确度分别为88.2%-109.4%,精密度为1.2%-7.3%。考察样品反复冻融稳定性测定值准确度分别为98.6%-114.5%,精密度为0.8%-3.3%。本研究成果已应用于一例实际案件鉴定中,结合总砷含量检测结果,补充说明了被鉴定人血液中砷形态化合物的含量水平,排除了案件中争议焦点-食用海鲜后注射维C是否会生成砒霜(AsⅢ)使人中毒的结论。本研究结果可为司法鉴定中砷中毒案件及相关案件提供技术支持和关键依据,使砷中毒案件的法医学评价结果更加科学、严谨、可靠。