通过针对持久性和流动性有机化合物的筛查，拓展人类尿液中的化学成分范围

《Environmental Pollution》：Extending the chemical space in human urine by target and suspect screening of persistent and mobile organic compounds

本研究通过稀释-射击结合混合模式液相色谱-高分辨质谱分析大学社区150份尿液样本，发现人工甜味剂（阿斯巴甜、甜蜜素）检出率超90%，但无健康风险；代谢物N-去甲基醋胺磷（17%参与者超风险阈值）和半验证工业化学物质对甲苯-4-磺酰胺（24%超阈值）提示潜在风险。多因素回归模型揭示咖啡因摄入与工业化学物质正相关，年龄与生活方式影响暴露模式，为复杂暴露评估提供新方法。

　　在现代社会，人类暴露于各种有机化合物的现象日益受到关注。这些化合物具有持久性和迁移性，能够在环境中长期存在，并通过多种途径进入人体，从而对健康构成潜在威胁。一项最新的研究对150名大学社区成员的尿液样本进行了分析，使用了一种“稀释-直接进样”方法，结合混合模式液相色谱-高分辨率质谱技术（MMLC-HRMS），以更全面地了解这些化合物在人体内的暴露情况。研究不仅揭示了多种化合物的检测频率和浓度，还评估了它们对人体健康的风险，进一步强调了生活方式和环境因素在化学暴露中的重要作用。

### 一、研究背景与意义

持久且可迁移有机化合物（PMOCs）是一类具有特殊性质的合成化学品。它们在水体中降解缓慢，且对有机物质的亲和力较低，因此能够在水循环中持续存在，最终可能通过饮用水进入人体。这类化合物的特性使其具有较高的环境持久性，但也可能对人类健康产生潜在影响。由于其广泛的存在和复杂的暴露路径，PMOCs的分析和监测成为环境健康研究的重要领域。

目前，尽管政策制定者已采取多种措施来减少PMOCs的排放，但关于人类暴露水平的研究仍存在明显的信息空白。多数研究集中在水体中PMOCs的检测，而较少关注其在人体生物液体中的分布情况。尿液作为一种非侵入性的生物样本，是研究PMOCs暴露的理想选择。然而，传统的提取方法往往难以有效分离和检测这些高度极性的化合物。因此，研究者采用了一种快速、绿色且高通量的“稀释-直接进样”方法，以提高检测效率并减少对环境的干扰。

高分辨率质谱（HRMS）技术在暴露组学研究中具有重要作用，它能够提供高精度的分子信息，从而实现对复杂混合物的全面分析。混合模式液相色谱（MMLC）技术因其对极性化合物的分离能力，被广泛应用于PMOCs的分析。与传统的反相色谱相比，MMLC能够更有效地减少峰共洗脱现象，从而提高检测的准确性和可靠性。

### 二、研究方法与技术细节

本研究采用了目标分析和可疑筛查两种方法，以全面评估尿液中PMOCs的暴露情况。目标分析主要针对33种已知的PMOCs，包括人工甜味剂、农药代谢物和工业化学品。为了确保分析的准确性，研究团队使用了15种同位素标记的内标物，并在实验过程中严格遵循质量控制和质量保证（QA/QC）流程。

在尿液处理过程中，研究团队采用了一种标准化的稀释方法，将250 μL的尿液样本与250 μL的超高效液相色谱-质谱（UHPLC-MS）级别的水-乙腈混合液混合，并通过离心和过滤等步骤去除杂质。所有样本均在相同的实验条件下进行处理，以确保结果的一致性和可比性。

为了评估PMOCs的健康风险，研究团队计算了估计每日摄入量（EDI）和危险商数（HQ）。EDI的计算考虑了尿液浓度、每日尿液排出量、体重以及尿液排泄因子等因素。HQ则基于文献中报道的可接受每日摄入量（ADI）或估计的低风险剂量（EDLC）进行计算。当HQ值小于1时，表示风险较低；而当HQ值大于1时，则可能意味着存在较高的健康风险。

在可疑筛查过程中，研究团队使用了Compound Discoverer 3.3.2软件，对超过11,000种潜在化合物进行了识别。这些化合物包括PMOCs及其代谢物、其他饮用水污染物以及内源性分子。通过严格的筛选标准，如分子式、精确质量误差、峰面积与空白面积的比值、重复性分析的相对标准偏差（RSD）等，确保了可疑筛查的可靠性。

### 三、研究结果与分析

研究结果显示，人工甜味剂如阿斯巴甜和糖精在尿液中被检测到的频率分别为99%和85%，表明这些化合物在日常饮食中普遍存在。相比之下，环己基磺酰胺虽然在尿液中被检测到的频率较低（21%），但其几何平均浓度（GM）却高达1782 ng/mL，显示出在某些消费品中的高浓度存在。这提示我们，尽管某些化合物的检测频率不高，但其在特定产品中的高浓度可能对人体健康产生重要影响。

研究还发现，N-去甲基-乙虫脒，一种新烟碱类杀虫剂的代谢物，在75%的尿液样本中被检测到，其GM浓度为265 ng/mL。尽管这一化合物的健康风险评估显示17%的参与者可能面临潜在风险，但其与环境暴露的关系仍需进一步研究。相比之下，其他化合物如二乙醇胺和对甲苯磺酰胺在尿液中被检测到的频率均超过90%，显示出较高的暴露水平。其中，二乙醇胺的GM浓度为195 ng/mL，对甲苯磺酰胺为238 ng/mL。

研究团队还对尿液中的咖啡因进行了检测，发现其在79%的样本中被检测到。咖啡因的浓度与年龄相关，老年人（>55岁）的尿液中咖啡因浓度显著高于年轻人（18–24岁）。这一结果可能与老年人更频繁地饮用咖啡有关。此外，研究还发现咖啡因的摄入与某些工业化学品的浓度存在正相关，如对苯二胺，这提示我们咖啡因可能在某些消费品中作为添加剂或成分，从而间接影响PMOCs的暴露水平。

在多变量分析中，研究团队使用了多元线性回归（MLR）模型，以更全面地评估不同变量对PMOCs浓度的影响。结果显示，某些化合物的浓度与年龄、性别、职业、饮食习惯等因素存在显著关联。例如，学生群体的尿液中阿斯巴甜的浓度显著高于工作人员，这可能与学生更频繁地摄入含阿斯巴甜的食品和饮料有关。此外，MLR模型还揭示了一些在单变量分析中未被发现的关联，如二乙醇胺的浓度在偶尔使用塑料容器加热食品的参与者中较低，而N-去甲基-乙虫脒的浓度在学生群体中较低，这提示我们某些行为可能对PMOCs的暴露水平产生影响。

### 四、暴露模式与健康风险

研究团队通过分析不同群体的暴露模式，发现某些化合物的浓度与职业和生活方式密切相关。例如，工作人员的尿液中对甲苯磺酰胺和苯甲基三甲铵的浓度显著高于学生群体，这可能与工作环境中接触这些化合物的频率较高有关。此外，咖啡因的摄入与某些工业化学品的浓度存在正相关，如对苯二胺，这表明某些消费品可能同时含有多种PMOCs，从而增加健康风险。

值得注意的是，尽管阿斯巴甜和糖精在尿液中被广泛检测到，但它们的危险商数（HQ）均低于1，表明这些化合物在当前的暴露水平下对健康影响较小。然而，N-去甲基-乙虫脒的HQ值在17%的参与者中高于1，提示这一代谢物可能对人体健康构成潜在威胁。此外，对甲苯磺酰胺的HQ值在24%的参与者中高于1，尽管其检测频率较低，但其高浓度可能意味着在某些消费品中的暴露风险较高。

研究还发现，某些化合物的浓度与年龄和性别无关，但与特定行为存在关联。例如，咖啡因的摄入与对苯二胺的浓度呈正相关，而吸烟与咖啡因浓度呈负相关。这提示我们，某些PMOCs的暴露可能受到特定行为模式的影响，而不仅仅是环境因素。

### 五、研究的局限性与未来方向

尽管本研究提供了关于PMOCs暴露的重要信息，但仍存在一些局限性。首先，某些化合物的检测仅限于半定量分析，缺乏精确的定量数据，这可能影响其健康风险评估的准确性。其次，研究中未对饮用水（如自来水与瓶装水）的差异进行分析，这可能掩盖某些暴露源的影响。此外，研究中仅检测了部分化合物，未来的研究应进一步扩展检测范围，包括更多种类的PMOCs和潜在的健康影响因素。

研究团队还指出，某些化合物如己内酰胺和对羟基苯甲酮可能对人体健康产生潜在影响。己内酰胺虽然未被归类为致癌物，但可能引起短期和长期的健康问题，如组织刺激和皮肤脱落。对羟基苯甲酮则是一种防晒剂，已被限制使用以防止对珊瑚礁和海洋生态系统的危害，但其在人体内的健康影响仍需进一步研究。

### 六、结论与展望

综上所述，本研究揭示了人类暴露于PMOCs的广泛性和复杂性。人工甜味剂、新烟碱类杀虫剂代谢物和工业化学品在尿液中被频繁检测到，表明这些化合物在日常生活中具有较高的暴露风险。尽管某些化合物的健康风险较低，但仍有部分参与者可能面临较高的健康风险，特别是N-去甲基-乙虫脒和对甲苯磺酰胺。这些结果强调了PMOCs在人体暴露中的重要性，并为未来的研究提供了方向。

未来的研究应进一步探讨PMOCs的来源和暴露途径，特别是在不同人群中的差异。此外，应加强对这些化合物的定量分析，以更准确地评估其健康风险。研究团队建议，将这些化合物纳入未来的生物监测计划，并结合多变量分析和统计模型，以更全面地理解PMOCs的暴露模式和健康影响。同时，研究还应关注这些化合物与其他环境污染物之间的相互作用，以评估其潜在的协同效应。