尿液砷形态分析中意外发现对氨基苯胂酸污染：一项关于职业生物监测中预分析阶段重要性的研究

本刊推荐：研究人员在运用LC-ICP-MS（液相色谱-电感耦合等离子体质谱联用技术）进行尿液砷形态常规检测时，发现与As(V)峰重叠的未知峰。通过深入探究，鉴定该物质为对氨基苯胂酸，源于样本运输前使用含此化合物的试纸条进行快速检测导致的污染。该研究强调了痕量元素分析中避免样本接触试纸条的重要性，对职业卫生生物监测的预分析质量控制具有重要警示意义。

　　

在职业与环境健康领域，准确监测人体砷暴露水平至关重要。砷（As）是一种广泛存在的有毒元素，其毒性强烈依赖于化学形态。无机砷（inorganic arsenic）如三价砷（As(III)）和五价砷（As(V)）具有高毒性，而它们的代谢产物甲基胂酸（MA）和二甲基胂酸（DMA）毒性较低，来自海产品的砷甜菜碱（As-B）则基本无毒。因此，对尿液中的砷物种进行精确分离与定量，是评估砷暴露风险的关键手段。目前，阴离子交换液相色谱与电感耦合等离子体质谱联用技术（LC-ICP-MS）已成为测定尿液中砷形态最常用的方法。

然而，在常规监测中，意想不到的干扰因素时常给结果解读带来挑战。近期，在进行职业生物监测的尿液砷形态分析时，研究人员反复观察到一个不同寻常的现象：一个未知的砷色谱峰反复出现，其位置与有毒的As(V)峰高度重叠。这一发现引发了深入调查，因为若不能正确识别该峰，可能导致对As(V)浓度的严重高估，从而错误判断个体的中毒风险。那么，这个神秘的峰究竟是什么？它又从何而来？为了解答这些问题，一项细致的研究就此展开，其成果已发表于《Journal of Trace Elements in Medicine and Biology》。

为了开展研究，研究人员主要应用了几个关键技术方法。样本来源于职业性无机砷暴露工人的班后尿液，采集于聚丙烯容器中并运送至实验室。核心分析技术为经过验证的阴离子交换LC-ICP-MS方法，使用Hamilton PRP-X-100色谱柱进行砷形态分离，并通过梯度洗脱程序优化分离效果。砷的检测在m/z = 75进行，利用色谱分离避免了氯离子（⁴⁰Ar³⁵Cl⁺）带来的谱线干扰。样品前处理包括将尿液用含2%乙醇的水溶液进行1:10稀释。校准采用一系列浓度的砷形态标准溶液（0.1至10 μg/L）。

3. Results and discussion

在常规LC-ICP-MS分析中，研究人员偶尔在As(V)保留时间附近观察到一个意外的砷峰。通过对比暴露者尿液、加标样本及与试纸条接触后样本的色谱图，发现该未知峰与常规砷标准品（As-B, DMA, MA, As(III), As(V)）均不共洗脱，且样品基质未引起保留时间漂移。该化合物的峰形不受过氧化氢（H₂O₂）氧化或硫化氢（H₂S）硫化的影响，且其在不同洗脱液组成下的保留行为提示它可能是一种芳香族砷化合物。通过与单一有机砷物种的色谱图比对，并将可疑化合物对氨基苯胂酸（p-arsanilic acid）加入样本进行确认，最终鉴定该未知峰即为对氨基苯胂酸。溯源调查证实，该污染源于样本运送前使用了Servotest试纸条（含4.5 mg对氨基苯腈酸）进行快速亚硝酸盐检测，即使短暂接触也足以将试剂浸出至尿液中。接触时间越长，污染浓度越高。

CRediT authorship contribution statement

该研究由Peter Heitland进行可视化、验证、方法学建立、调查和概念化工作；Andrea Raab负责验证和方法学建立；Siegfried Krell参与了验证和方法学工作。

本研究得出结论，在运用LC-ICP-MS进行尿液砷形态分析时，意外检出的重叠于As(V)的色谱峰被鉴定为对氨基苯胂酸，其污染源自在样本分析前使用含该化合物的试纸条进行快速检测。这一发现具有重要的实践意义。它明确指出，用于痕量元素分析的尿液样本绝不能与任何试纸条接触，这是在后续职业生物监测中一个常被忽略的关键预分析前提。该案例为从事生物监测的职业与环境卫生工作者提供了宝贵见解，强调了预分析阶段质量控制的重要性，以避免类似污染导致对砷暴露风险的误判，从而保障监测结果的准确性与可靠性。