水體毒品監(jiān)測技術(shù)研究

劉 昕 白楠楠 陳俊秋

(云南警官學(xué)院，云南·昆明 650223)

毒品不僅危害人體健康、擾亂社會治安，制毒廢棄物、吸毒后排泄物還對生態(tài)環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅。隨著毒品犯罪手段、技術(shù)的不斷更新，推進(jìn)毒品治理體系和治理能力現(xiàn)代化勢在必行。毒品經(jīng)人體吸食后會隨著汗液、尿液等代謝物排入廢水管網(wǎng)，最終排入自然水域。通過污水和自然水域中環(huán)境介質(zhì)的毒品濃度、時-空分布規(guī)律監(jiān)測，結(jié)合流行病學(xué)等相關(guān)研究方法進(jìn)行估算，可對區(qū)域內(nèi)毒品消費量進(jìn)行評估。結(jié)合區(qū)域內(nèi)的毒品案件破獲情況，可對區(qū)域內(nèi)毒品消費模式進(jìn)行研判。同時，監(jiān)測自然水域中的毒品以及新精神活性物質(zhì)濃度的時-空分布規(guī)律，也是研究毒品和新精神活性物質(zhì)生態(tài)環(huán)境風(fēng)險的重要手段。

一、水體毒品監(jiān)測的應(yīng)用

(一)污水流行病學(xué)調(diào)查和毒品消費情況研判

20 世紀(jì)末，德國聯(lián)邦消費者保護(hù)和食品安全局，通過對地表水的分析，實現(xiàn)了常見藥物濫用情況的宏觀研判(1)鄭曉雨，袁明俊，王德高，等．基于污水流行病學(xué)的毒情研判技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 生態(tài)毒理學(xué)報, http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.5470.X.20191209.1503.002.html。2001年，Daughton(2)Daughton C G. Pharmaceuticals and personal care products in the environment: scientific and regulatory issues [M]. Washington, D. C.: American Chenmical Society, 2001: 348-364.提出污水流行病學(xué)方法(Waste-water Based Epidemiology, WBE)，通過廢水中藥物殘留量的監(jiān)測來估計藥物消耗量。2005年，Zuccato(3)Castiglioni S, Bagnati R, Zuccato E, et al. A multiresidue analytical method using solid-phase extraction and high-pressure liquid chromatography tandem mass spectrometry to measure pharmaceuticals of different therapeutic classes in urban wastewaters [J]. Journal of Chromatography A, 2005, 1092: 206-215.等首次將WBE法用于意大利米蘭、瑞士盧加諾、英國倫敦等城市污水中大麻類、冰毒類、鴉片類等毒品的監(jiān)測和消費情況調(diào)查。2012 年以來，WBE受到了歐洲毒品與毒癮檢測中心(EMCDDA)、聯(lián)合國毒品與犯罪調(diào)查辦公室(UNODC)和歐洲污水分析核心成員國(SCORE)等國際組織或機構(gòu)的重視與支持，亞洲、歐洲、非洲、美洲和大洋洲均有該領(lǐng)域的研究。

WBE法的變量主要是人口數(shù)量和目標(biāo)分析物濃度(4)侯臣之, 花鎮(zhèn)東, 徐鵬, 等. 基于污水分析法的毒情評估研究及應(yīng)用進(jìn)展 [J]. 中國藥科大學(xué)學(xué)報, 2018，(04).。Zuccato等(5)Zuccato E, Chiabrando C, Castiglioni S, et al.Estimating Community Drug Abuse by Wastewater Analysis[J].Environmental Health Perspectives, 2008, 116, (8): 1027-1032.提出計算人口中毒品消費量(IDC，mg/人/天)的常規(guī)方法：

(1)

式中，Ci是污水樣中目標(biāo)分析物i的濃度(mg/L)，F(xiàn)是采樣期斷面的總流量(L/天)，P是斷面上游管網(wǎng)覆蓋(服務(wù))人數(shù)，Ri是母體藥物與目標(biāo)分析物i的分子量之比，Ei是母體代謝為目標(biāo)分析物i的排泄率(0

2014年，北京大學(xué)李喜青課題組采集了中國49個主要湖泊地表水樣本，對其中主要毒品代謝物進(jìn)行了分析檢測(8)Li K Y, Du P, Li X Q, et al. Occurrence of illicit drugs in surface waters in China [J]. Environmental Pollution, 2016, 213: 395-402.。云南滇池和杞麓湖的甲基苯丙胺(冰毒)、氯胺酮(K粉)、可待因含量遠(yuǎn)高于全國其他地區(qū)。同時，甲基苯丙胺和氯胺酮的濃度遠(yuǎn)高于其他毒品代謝物，合成毒品消費逐漸取代傳統(tǒng)毒品。Du 等(9)Du P, Li K, Li J, et al. Methamphetamine and ketamine use in major Chinese cities, a nationwide reconnaissance through sewage-based epidemiology [J]. Water Research, 2015, 84: 76-84.基于WBE法對全國主要城市甲基苯丙胺和氯胺酮的消費情況進(jìn)行研究，結(jié)合當(dāng)?shù)亟静块T繳獲毒品數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)，2015年前后云南和廣東的冰毒、氯胺酮緝獲量超過了消費量，表明云南和廣東存在制毒或毒品過境消費。

(二)環(huán)境風(fēng)險評估

目前多數(shù)精神活性物質(zhì)的環(huán)境風(fēng)險研究較少，且缺少有效的毒理學(xué)數(shù)據(jù)。因此，目前主要通過Quantitative Structure Activity Relationship(QSAR)和Ecological Structure Activity Relationship(ECOSAR)模型預(yù)測急性毒性數(shù)值，采用風(fēng)險熵值(RQ)法半定量評估風(fēng)險。張艷等(10)張艷, 張婷婷, 郭昌勝, 等. 北京市城市河流中精神活性物質(zhì)的污染水平及環(huán)境風(fēng)險 [J]. 環(huán)境科學(xué)研究, 2016,(06).監(jiān)測了北京市城市河流地表水體中甲基苯丙胺(METH)、安非他命(AMP)、氯胺酮(KET)、麻黃堿(EPH)、羥亞胺(HA)的濃度分度，并對其環(huán)境風(fēng)險進(jìn)行了評估。北京市7條主要城市河流5種精神活性物質(zhì)風(fēng)險熵(RQ)值均小于0.1，其可能環(huán)境風(fēng)險較低；Aa等(11)Aa M V D, Bijlsma L, Emke E, et al. Risk assessment for drugs of abuse in the Dutch watercycle [J]. Water Research, 2013, 47 (5): 1848-1857.研究發(fā)現(xiàn)，荷蘭Rhine和Meuse河流中8種精神活性物質(zhì)(METH、嗎啡、可待因、可卡因及其代謝產(chǎn)物BE等)的RQ值在0.0002-0.38之間，環(huán)境風(fēng)險較低；Alygizakis 等(12)Alygizakis N, Gago-Ferrero P, Pavlidou A S, et al. Occurrence and spatial distribution of 158 pharmaceuticals, drugs of abuse and related metabolites in offshore seawater [J]. Science of The Total Environment, 2015, 541: 1097-1105.對地中海海水進(jìn)行分層采樣檢測，發(fā)現(xiàn)咖啡因的RQ值大于1，對藻類存在一定的環(huán)境風(fēng)險?？傮w上，METH、AMP、KET等毒品在自然水域的RQ值較低，但其可能的生物富集性和生物活性對水生生態(tài)系統(tǒng)威脅不容忽視。隨著新精神活性物質(zhì)的不斷出現(xiàn)，新精神活性物質(zhì)的人體健康風(fēng)險、生態(tài)環(huán)境風(fēng)險，是今后毒品和生態(tài)環(huán)境問題治理面臨的嚴(yán)峻問題。

二、水體毒品監(jiān)測流程

環(huán)境風(fēng)險評估和污水流行病學(xué)調(diào)查的關(guān)鍵在于污水毒品濃度的監(jiān)測。包括毒品濃度的時-空分布規(guī)律的監(jiān)測。水體毒品監(jiān)測流程主要包括：確定目標(biāo)分析物→布點→采樣→預(yù)處理→檢測和數(shù)據(jù)處理。

(一) 確定目標(biāo)分析物

目標(biāo)分析物(DTR)是指水體中穩(wěn)定性好、具有代表性的毒品代謝產(chǎn)物。DTR可以是藥物本身或者是其代謝產(chǎn)物。理想的 DTR應(yīng)該滿足以下幾個條件：一是在環(huán)境介質(zhì)中可檢測到；二是僅有人體排泄的方式進(jìn)入環(huán)境介質(zhì)；三是具有明確的排泄特征以避免來自其他外源性或內(nèi)源性物質(zhì)的干擾；四是在取樣和儲存期間能夠穩(wěn)定存在(13)Gracia-Lor E, Zuccato E, Castiglioni S. Refining correction factors for back-calculation of illicit drug use[J]. The Science of the Total Environment, 2016, 573: 1648-1659.。常見水體中的DTR(14)周志剛, 王祎. 污水分析法監(jiān)測毒品濫用信息的方法研究 [J]. 云南警官學(xué)院學(xué)報, 2015,(03).(15)Baker D R, Barron L, Kasprzyk-Hordern B. Illicit and pharmaceutical drug consumption estimated via wastewater analysis. Part A: Chemical analysis and drug use estimates [J]. Science of the total environment, 2014, 487: 629-641.如表1所示。

表1 水體中常見毒品代謝目標(biāo)分析物(DTR)

(二)采樣與布點

水體中毒品及其代謝物的濃度會隨時間、空間分布變化?，F(xiàn)有報道包括樣本收集(16)Ort C, Lawrence M G, Rieckermann J, et al. Sampling for Pharmaceuticals and Personal Care Products (PPCPs) and Illicit Drugs in Wastewater Systems: Are Your Conclusions Valid? A Critical Review [J]. Environmental Science & Technology, 2010, 44 (16): 6024-6035.、樣本穩(wěn)定性(17)Nuijs A L N V, Abdellati K, Bervoets L, et al. The stability of illicit drugs and metabolites in wastewater, an important issue for sewage epidemiology [J]. Journal of Hazardous Materials, 2012, 239-240 (15): 19-23.(18)Senta I, Krizman I, Ahel M, et al. Assessment of stability of drug biomarkers in municipal wastewater as a factor influencing the estimation of drug consumption using sewage epidemiology [J]. Science of the Total Environment, 2014, 487: 659-665.(19)Mccall A K, Bade R, Kinyua J, et al. Critical review on the stability of illicit drugs in sewers and wastewater samples [J]. Water Research, 2016, 88 (1): 933-947.，主要關(guān)注時間(20)Mastroianni N, López-García E, Postigo C, et al. Five-year monitoring of 19 illicit and legal substances of abuse at the inlet of a wastewater treatment plant in Barcelona (NE Spain) and estimation of drug consumption patterns and trends [J]. Science of The Total Environment, 2017, 609: 916-926.(21)Tscharke B J, Chen C, Gerber J P, et al. Temporal trends in drug use in Adelaide, South Australia by wastewater analysis [J]. Science of The Total Environment, 2016, 565, 384-391.(22)Bade R, White J M, Gerber C. Qualitative and quantitative temporal analysis of licit and illicit drugs in wastewater in Australia using liquid chromatography coupled to mass spectrometry [J]. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2018, 410 (2): 529-542.和空間(23)Nefau T, Karolak S, Castillo L, et al. Presence of illicit drugs and metabolites in influents and effluents of 25 sewage water treatment plants and map of drug consumption in France [J]. Science of The Total Environment, 2013, 461-462: 712-722.(24)Kankaanp?? A, Ariniemi K, Heinonen M, et al. Current trends in Finish drug abuse: wastewater based epidemiology combined with other national indicators [J]. Science of The Total Environment, 2016, 568, 864-874.(25)Bijlsma L, Botero-Coy A M, Rincón R J, et al. Estimation of illicit drug use in the main cities of Colombia by means of urban wastewater analysis [J]. Science of The Total Environment, 2016, 565: 984-993.(26)Been F, Lai F Y, Kinyua J, et al. Profiles and changes in stimulant use in Belgium in the period of 2011-2015 [J]. Science of The Total Environment, 2016, 565: 1011-1019.上毒品消費信息的數(shù)據(jù)。在時間、頻率上，采樣模式一般分為連續(xù)采樣和離散采樣，目前水體毒品監(jiān)測主要是采用離散采樣。離散采樣一般遵循高頻率和等流量比例原則，包括等流量比例、等體積比例和等時間比例采樣等。目前報道中，有的關(guān)注特定時間點或者時間段的樣本采集，有的關(guān)注短期消費變異性、特定時間的娛樂刺激消費。例如，在不同國家進(jìn)行的WBE研究表明，周末、大型體育活動、音樂節(jié)和度假區(qū)旅游旺季，毒品的消費有所增加。相對于短期消費變異性研究，也有部分國家研究選定區(qū)域毒品消費模式的多年變化規(guī)律。目前，多數(shù)已有的多年份研究是基于給定時間段內(nèi)每周廢水的采樣、檢測(27)Wang D G, Zheng Q D, Wang X P, et al. Illicit drugs and their metabolites in 36 rivers that drain into the Bohai Sea and north Yellow Sea, north China [J]. Environmental Science and Pollution Research, 2016, 23 (16): 16495-16503.(28)Ort C, Nuijs A L N V, Berset J D, et al. Spatial differences and temporal changes in illicit drug use in Europe quantified by wastewater analysis [J]. Addiction, 2014, 109, 1338-1352.。

在空間、斷面上，污水采樣斷面一般為污水處理廠入水口，河流采樣斷面一般可與水文監(jiān)測站監(jiān)測斷面一致，以便獲得與環(huán)境監(jiān)測采樣斷面一致的水文資料。具體方法可參照《地表水和廢水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范要求》(HJ/T 91-2002)進(jìn)行。如Wang等(29)Wang D G, Zheng Q D, Wang X P, et al. Illicit drugs and their metabolites in 36 rivers that drain into the Bohai Sea and north Yellow Sea, north China [J]. Environmental Science and Pollution Research, 2016, 23 (16): 16495-16503.在研究渤海和北黃海地區(qū)入海河流采樣時，監(jiān)測斷面選擇河流入?？?，避免咸水的干擾。在WBE法中，大城市管網(wǎng)覆蓋全面，管網(wǎng)涉及社區(qū)人口信息較為明確。小城鎮(zhèn)存在偷排、管網(wǎng)覆蓋率和人口信息不全等滯后性，因而，WBE法研究小城鎮(zhèn)毒品消費情況具有局限性(30)Ort C, Nuijs A L N V, Berset J D, et al. Spatial differences and temporal changes in illicit drug use in Europe quantified by wastewater analysis [J]. Addiction, 2014, 109, 1338-1352.。

(三)水樣預(yù)處理

水體中的毒品及其代謝產(chǎn)物的濃度在ng/L～μg/L范圍，對水樣進(jìn)行預(yù)處理，將其中DTR進(jìn)行富集是污水中毒品定性、定量檢測的關(guān)鍵。常用富集方式包括液液萃取和固相萃取等。

液液萃取(LLE)是早期美國環(huán)保局(EPA)推薦、應(yīng)用最廣泛的水樣前處理方法。LLE對極性和非極性的有機物具有較高的分離效率。但LLE技術(shù)獲得的有機相體積較大，需要后續(xù)較為煩瑣的濃縮處理，面臨大量廢液的處理。固相萃取(SPE)是基于固相吸附材料表面選擇性吸附與選擇性洗脫的富集、分離、凈化技術(shù)。與傳統(tǒng)LLE相比，SPE可以提高分析物的回收率，更有效地將分析物與干擾組分分離，操作簡單、省時、省力。

目前，SPE法被廣泛用于水樣中精神活性物質(zhì)的富集、濃縮，其核心是吸附材料(填料)和洗脫條件(溶劑、pH等)的選擇。目前已有的商用萃取柱材料包括Oasis HLB、Oasis MCX、Oasis MAX、Oasis WAX、Strata-X、Strata-XC、Strata-XCW、Isolut ENY+、Isolute Cl8 (EC)、Isolute PH、Isolute HCX、Bond Elut Certify和Chromabond Easy等，可用于一種和多種藥物的富集、分離(31)Bones J, Thomas K V, Paull B. Using environmental analytical data to estimate levels of community consumption of illicit drugs and abused pharmaceuticals [J]. Journal of Environmental Monitoring, 2007, 9 (7): 701-707.(32)Vazquez-Roig P, Andreu V, Blasco C, et al. SPE and LC-MS/MS determination of 14 illicit drugs in surface waters from the Natural Park of L’Albufera (València, Spain) [J]. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2010, 397: 2851-2864.(33)Gheorghe A, Nuijs A L N V, Pecceu B, et al. Analysis of cocaine and its principal metabolites in waste and surface water using solid-phase extraction and liquid chromatography-ion trap tandem mass spectrometry [J]. Analytical & Bioanalytical Chemistry, 2008, 391 (4): 1309-1319.。其中，Oasis系列回收柱(Oasis HLB和Oasis MCX等)對安非他命、甲基苯丙胺、美沙酮、去甲氯胺酮和可卡因等回收率較高、應(yīng)用較廣泛(34)Nuijs A L N V, Tarcomnicu I, Bervoets L, et al. Analysis of drugs of abuse in wastewater by hydrophilic interaction liquid chromatography-tandem mass spectrometry [J]. Analytical & Bioanalytical Chemistry, 2009, 395 (3): 819-828.。國內(nèi)研究報道中，Oasis HLB和Oasis MCX系列較為常見，對污水、自然水域常見毒品、精神藥物的富集、分離效果較好(35)Du P, Li K, Li J, et al. Methamphetamine and ketamine use in major Chinese cities, a nationwide reconnaissance through sewage-based epidemiology [J]. Water Research, 2015, 84: 76-84.(36)Khan U, Nuijs A L N V, Li J, et al. Application of a sewage-based approach to assess the use of ten illicit drugs in four Chinese megacities [J]. Science of the total environment, 2014, 487: 710-721.(37)Li J, Hou L, Du P, et al. Estimation of amphetamine and methamphetaxnine uses in Beijing through sewage-based analysis [J]. Science of the Total Environment, 2014, 490: 724-732.。為了確定固相萃取柱對目標(biāo)分析物的回收率，常加入同位素標(biāo)定已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)物對實驗進(jìn)行內(nèi)標(biāo)校正。

(四)分析檢測

通過操作可行、靈敏度高的檢測方法，測定水體DTR濃度，是毒情和環(huán)境風(fēng)險評估的關(guān)鍵。目前報道的污水毒品痕量檢測法主要包括色譜-質(zhì)譜技術(shù)、光譜分析法、生物(電)化學(xué)分析法等。

1.色譜-質(zhì)譜分析

(1)LC-MS技術(shù)

理論上，不易揮發(fā)、能溶解于流動相的有機物均可用液相色譜(LC)技術(shù)進(jìn)行分離、檢測。目前常用的高效液相色譜(HPLC)、超高效液相色譜(UPLC)技術(shù)能實現(xiàn)更快速、更高效的分離。質(zhì)譜(MS)檢測限可達(dá)10-2ng/L，能滿足環(huán)境中痕量持久性有機污染物(POPs)、藥品和個人護(hù)理品(PPCPs)濃度范圍內(nèi)的檢測。在LC-MS檢測技術(shù)中，目前普遍采用的高效液相色譜-三重四級桿質(zhì)譜(LC-MS/MS)技術(shù)來實現(xiàn)更高的檢測限和重現(xiàn)性。Vazquez-Roig等(38)Vazquez-Roig P, Andreu V, Blasco C, et al. SPE and LC-MS/MS determination of 14 illicit drugs in surface waters from the Natural Park of L’Albufera (València, Spain) [J]. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2010, 397: 2851-2864.采用LC-MS/MS法對地表水中的可待因、可卡因、苯丙胺、甲基苯丙胺、嗎啡等14 種非法藥物成分進(jìn)行了測定。各待測物檢測限和定量限分別為0.01 - 1.54 ng/L和0.03 - 5.13 ng/L。

現(xiàn)有國內(nèi)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)體系(39)環(huán)境保護(hù)部. 水質(zhì)·氨基甲酸酯類農(nóng)藥的測定·超高效液相色譜-三重四極桿質(zhì)譜法： HJ 827-2017 [S].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社, 2017.(40)環(huán)境保護(hù)部. 水質(zhì) 苯氧羧酸類除草劑的測定 液相色譜/串聯(lián)質(zhì)譜法：HJ 770-2015 [S].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社, 2015.和研究報道(41)鄭曉雨，袁明俊，王德高，等．基于污水流行病學(xué)的毒情研判技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 生態(tài)毒理學(xué)報, http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.5470.X.20191209.1503.002.html(42)張艷, 張婷婷, 郭昌勝, 等. 北京市城市河流中精神活性物質(zhì)的污染水平及環(huán)境風(fēng)險 [J]. 環(huán)境科學(xué)研究, 2016,(06).(43)侯臣之, 花鎮(zhèn)東, 徐鵬, 等. 基于污水分析法的毒情評估研究及應(yīng)用進(jìn)展 [J]. 中國藥科大學(xué)學(xué)報, 2018，(04).中，LC-MS/MS已被廣泛用于環(huán)境介質(zhì)中農(nóng)藥殘留、POPs和PPCPs的痕量檢測。LC-MS/MS技術(shù)是檢測環(huán)境中痕量有機物較為普遍的方法。

(2)GC-MS技術(shù)

氣相色譜(GC)技術(shù)一般用于氣體、低沸點、易汽化有機組分的分離。相對于液相色譜技術(shù)，氣相色譜流動相通常是高純氮氣、氦氣等惰性氣體，成本相對較低，對環(huán)境污染小。LC具有選擇性高、操作簡便、分析速度快、分離效率高等特點，且GC一般連接單重四級桿質(zhì)譜即可實現(xiàn)痕量檢測。GC-MS的電離源通常為電子電離源(EI)，工作穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)信息豐富，有標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖可以檢索，且GC-MS的GC和MS部分易于操作和維護(hù)。近年來，出現(xiàn)了GC/MS/MS技術(shù)。相對于GC/MS和HPLC/MS技術(shù)，GC/MS/MS通過二級質(zhì)譜提高測定靈敏度，能提供更豐富的物質(zhì)結(jié)構(gòu)信息，對基質(zhì)復(fù)雜的樣品，能很好地降低基質(zhì)效應(yīng)，顯著地提高信噪比，更好地應(yīng)用于揮發(fā)、半揮發(fā)有機物的痕量分析。Alsenedi等(44)Alsenedi K A, Morrison C . Determination of amphetamine-type stimulants (ATSs) and synthetic cathinones in urine using solid phase micro-extraction fibre tips and gas chromatography-mass spectrometry[J]. Analytical Methods, 2018, 10: 1431-1440.通過固相微萃取和分析物衍生化用GC-MS法對尿液中8種安非他明類毒品進(jìn)行定量檢測。高純氦氣載氣，柱溫280℃，可實現(xiàn)安非他明類待測組分的汽化和分離，使其進(jìn)入MS檢測器。檢測線性相關(guān)濃度和選擇性均在50-2000 ng/mL之間，檢測限和定量下限分別在(5 - 25)和(25 - 100)ng/mL之間。

氣象色譜-質(zhì)譜法被廣泛用于環(huán)境中揮發(fā)性有機污染物(VOCs)的定性、定量分析。然而，環(huán)境中絕大多數(shù)毒品和精神類藥物不易揮發(fā)，常規(guī)GC技術(shù)難以適用。雖然近年來，柱前衍生化和頂空分析技術(shù)能滿足部分難汽化樣品的檢測，但作為間接分析手段，柱前衍生化和頂空分析技術(shù)在高沸點有機物分析方面尚且面臨應(yīng)用范圍不廣、測試前處理條件復(fù)雜等問題。

2.光譜分析

紅外和拉曼光譜屬于分子振動的指紋性圖譜，被較早被用于毒品分析和物證鑒定中。但早期光譜分析主要用于定性分析。Schulz等(45)Schulz H, Baranska M, Quilitzsch R, et al. Determination of alkaloids in capsules, milk and ethanolic extracts of poppy (Papaver somniferum L.) by ATRFT-IR and FT-Raman spectroscopy [J]. Analyst, 2004, 129: 917-920.采用金剛石晶體全反射紅外光譜(ATR-FT-IR)和近紅外拉曼光譜(NIR-FT-Raman)技術(shù)，實現(xiàn)了罌粟膠乳中主要生物堿的定性和半定量分析。相對于全反射紅外，漫反射和透射紅外在定量分析中易受水分、液體等的影響，對液體樣本的定量分析受限。

拉曼光譜能有效避免樣品中水分干擾，但普通拉曼散射光譜信-噪比較低。1974年， Fleischmann等(46)Fleischmann M, Hendra P J, Mcquillan A J. Raman spectra of pyridine adsorbed at a silver electrode[J]. Chemical Physics Letters, 1974, 26 (2): 163-166.在粗糙銀電極表面首次獲得單層吸附吡啶分子的高質(zhì)量拉曼光譜。1977年，Van Duyne(47)Jeanmaire D L, Duyne R P V. Surface Raman Spectroelectrochemistry: Part I. Heterocyclic, Aromatic, and Aliphatic Amines Adsorbed on the Anodized Silver Electrode [J]. Journal of Electroanalytical Chemistry Interfacial Electrochemistry, 1977, 84: 1-20.和Creighton(48)Albrecht M G, Creighton J A. Anomalously Intense Raman Spectra of Pyridine at a Silver Electrode [J]. Journal of the American Chemical Society, 1977, 99: 5215-5217.通過重復(fù)實驗和理論計算發(fā)現(xiàn)，粗糙銀表面上單層吸附的吡啶分子拉曼散射信號比普通溶液中吡啶拉曼散射信號強6個數(shù)量級，形成與粗糙金屬表面相關(guān)的表面增強拉曼光譜(Surface-enhanced Raman spectroscopy，SERS)效應(yīng)。

Dies等(49)Dies H, Raveendran J, Escobedo C, et al. Rapid identification and quantification of illicit drugs on nanodendritic surface-enhanced Raman scattering substrates [J]. Sensors and Actuators B, 2018, 257: 382-388.以樹突納米銀顆粒和SERS基體(substrate)對水和唾液中的可卡因、海洛因、四氫大麻酚進(jìn)行了檢測?？煽ㄒ?、海洛因、四氫大麻酚和羥考酮的檢測實現(xiàn)了100%的準(zhǔn)確度，唾液中的可卡因的檢測限達(dá)100 μg/L。Yu等(50)Yu B, Cao C, Li P, et al. Sensitive and simple determination of zwitterionic morphine in human urine based on liquid-liquid micro-extraction coupled with surface-enhanced Raman spectroscopy [J]. Talanta, 2018, 186: 427-432.以具有較強消光性和光譜可調(diào)諧性的Au納米棒為基底，結(jié)合液-液微萃取(LLME)前處理(富集)技術(shù)，實現(xiàn)了尿液中嗎啡的SERS檢測，檢測限低于1 mg/L；Subaihi等(51)Subaihi A, Muhamadali H, Mutter S T, et al. Quantitative Detection of Codeine in Human Plasma Using Surface-Enhanced Raman Scattering Via Adaptation of the Isotopic Labelling Principle [J]. Analyst, 2017, 142: 1099-1105.結(jié)合偏最小二乘回歸的統(tǒng)計學(xué)方法，利用穩(wěn)定同位素標(biāo)記實現(xiàn)了血漿樣品中嗎啡的 SERS檢測，檢測限達(dá)到406 μg/L，Andreou等(52)Andreou C, Hoonejani M R, Barmi M R, et al. Rapid Detection of Drugs of Abuse in Saliva Using Surface Enhanced Raman Spectroscopy and Microfluidics [J]. ACS Nano, 2013, 7 (8): 7157-7164.使用微流控技術(shù)對人體唾液中的中樞興奮劑甲基苯丙胺進(jìn)行SERS檢測，檢測限為15 mg/L。SERS通過粗糙納米金屬結(jié)構(gòu)表面的增強效應(yīng)，獲得了檢測低濃度分子所必需的信號強度(53)Ryder A G. Surface enhanced Raman scattering for narcotic detection and applications to chemical biology [J]. Current Opinion in Chemical Biology, 2005, 9 (5): 489-493.，具有高度的分子指紋性，受水分干擾小，可對水溶液樣品進(jìn)行檢測。但特殊納米結(jié)構(gòu)金屬表面材料(substrates)尚存在制備成本高，制備重現(xiàn)性較差、使用壽命低等問題。同時，SERS檢測的報道仍然處于起步階段，涉及復(fù)雜生物、環(huán)境樣品的SERS檢測報道較少(54)Haddad A, Comanescu M A, Green O, et al. Detection and Quantitation of Trace Fentanyl in Heroin by Surface-Enhanced Raman Spectroscopy [J]. Analytical Chemistry, 2018, (90): 12678-12685.，靈敏度也多集中于102-103μg/L水平。

就操作性而言，光譜分析技術(shù)適宜作為便攜檢測設(shè)備研發(fā)的方向。但目前光譜分析線性相關(guān)性較窄、抗干擾性能較差，檢測耗材(基底)穩(wěn)定性和檢測靈敏度也有待提高。

3.生物(電)化學(xué)傳感器檢測法(55)潘昱韡, 毛康, 楊竹根, 等. 電化學(xué)生物傳感器在污水分析及污水流行病學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)展 [J]. 電化學(xué), 2019,(03).

楊竹根等(56)Yang Z G, Castrignano E, Estrela P, et al. Community sewage sensors towards evaluation of drug use trends: detection of cocaine in wastewater with DNA-directed immobilization aptamer sensors [J]. Scientific Reports, 2016, 6: 21024.報道了一種基于電化學(xué)污水毒品傳感器，可實現(xiàn)可卡因的定量檢測。實驗條件下可卡因的檢測范圍為3 μg/L ～ 1.5 mg/L，具有較寬的線性檢測范圍。已用于英國西南城污水中可卡因的濃度監(jiān)測。隨后，該課題組(57)Mao K, Ma J, Li X, et al. Rapid duplexed detection of illicit drugs in wastewater using gold nanoparticle conjugated aptamer sensors [J]. Science of the Total Environment, 2019, 688, 771-779.用DNA報告探針(RPs)對金納米粒子(Au NPs)和Au@Ag納米粒子進(jìn)行了功能化修飾。設(shè)計了相應(yīng)的報告探針(RPs)和捕獲探針(CPs)，形成NPs-dsDNA-MBs三明治結(jié)構(gòu)的生物化學(xué)傳感器，用于可卡因和甲基苯丙胺的檢測。在單次分析中，甲基苯丙胺的檢測限為75 ng/L，可卡因為1 μg/L。在甲基苯丙胺濃度0 - 30 μg/L范圍內(nèi)，濃度定量線性相關(guān)度(r2)超過0.99，對可卡因濃度定量線性范圍較窄、相關(guān)度較差。生物(電)化學(xué)傳感器具有操作的便捷性和便攜性，適宜作為便攜式檢測設(shè)備的研發(fā)方向(58)Shaw L, Dennany L. Applications of electrochemical sensors: Forensic drug analysis [J]. Current Opinion in Electrochemistry, 2017, 3: 23-28.。但生物(電)化學(xué)傳感器檢測限在102- 103ng/L范圍。同時，其使用壽命相對較短、探頭具有靶向性。仍有待于進(jìn)一步探究生物(電)化學(xué)傳感器在多組分體系和復(fù)雜環(huán)境樣本中的適用性和靈敏度。

結(jié)合SPE富集技術(shù)的LC、HPLC技術(shù)能實現(xiàn)目標(biāo)分析物的高效分離、降低雜質(zhì)干擾，實現(xiàn)定性、半定量。MS則能實現(xiàn)分析物的定性、定量，其檢測限可達(dá)10-2ng/L。LC-MS/MS線性相關(guān)范圍廣、重現(xiàn)性好，已被作為環(huán)境中有機污染物的痕量檢測。

三、結(jié)論與展望

水體毒品濃度監(jiān)測是毒品消費模式研究和環(huán)境風(fēng)險評估的重要環(huán)節(jié)。光譜、質(zhì)譜、生物化學(xué)檢測法已被用于環(huán)境和生物樣本中毒品痕量分析研究中。其中SPE富集，結(jié)合LC-MS/MS技術(shù)靈敏度高(10-2ng/L)、線性范圍廣、重現(xiàn)性好，被廣泛用于水體毒品及其代謝產(chǎn)物的分析。但國內(nèi)研究尚處于起步階段，以下方面仍是未來的研究、發(fā)展方向：一是將水體毒品監(jiān)測方法拓展到水體新精神活性物質(zhì)的定性、定量分析。二是從主動、離散采樣向在線采樣、監(jiān)測轉(zhuǎn)變，更科學(xué)地反映濃度時-空分布范圍，為毒情研判和生態(tài)環(huán)境風(fēng)險評估提供更科學(xué)、客觀的濃度數(shù)據(jù)。三是簡化水樣前處理技術(shù)，提高生化和光譜分析靈敏度，研發(fā)便攜式檢測技術(shù)，為在線監(jiān)測、自動化監(jiān)測提供技術(shù)支撐。四是毒品和新精神活性物質(zhì)環(huán)境風(fēng)險的深入研究。