《Analytica Chimica Acta》：Method Development and Production of an Ambient-Stable Blood Certified Reference Material for Total Mercury, Methylmercury, and Trace Elements
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本研究开发了适用于热带及资源有限地区的稳定血液汞形态参考物质（NIMD-04），其总汞（6.16 μg/L）和甲基汞（5.46 μg/L）经严格验证，解决了传统冷链运输难题，并支持《水俣公约》下的全球汞污染监测。
Koichi Haraguchi|Mineshi Sakamoto|Hiromitsu Nagasaka|Keisuke Uchida|Yasunori Ito|Milena Horvat|Matthew D. Rand|Ciprian Mihai Cirtiu|Emmanuel Yumvihoze|Hitoshi Kodamantani|Megumi Yamamoto|Miyuki Iwai-Shimada|Hung T. Duong|Naoko Hishida|Maxim Slyadnev|Ermira Begu|Polona Kleme?i?|Adna Alilovi?|Kenta Iwai|Van Thi Nguyen|Masaaki Nakamura
日本环境省水俣病研究所，4058-18 Hama, Minamata, Kumamoto 867-0008
摘要 背景 迄今为止，用于生物流体中汞形态分析的认证参考物质（CRMs）仅限于冷冻或冷藏类型，这限制了热带或偏远地区实验室的参与。现有的CRMs往往无法完全满足用户需求，尤其是在储存稳定性和浓度相关性方面。
结果 利用混合的日本人体血液，我们开发了一种冻干型、常温稳定的血液CRM，其总汞（THg）的认证值为6.16 μg L-1 ，甲基汞（MeHg，以Hg计）的认证值为5.46 μg L-1 。这些浓度与全球生物监测数据得出的鱼类消费人群（例如小岛国家和亚马逊河流域社区）的中位暴露水平一致。通过实验室间比较和严格的不确定性评估，验证了其均匀性、稳定性和可追溯性。
意义 这种常温稳定的血液CRM扩大了全球范围内高质量质量控制（QA/QC）的汞形态分析的覆盖范围，特别是在缺乏冷链基础设施的地区。它有助于《水俣公约》下的能力建设，并增强了实验室间的可比性。目前正在进行COMAR注册和国际协作部署的工作，以提升全球汞生物监测的基础设施。
引言 《水俣公约》为通过强有力的分析监测和基于证据的政策保护人类健康和环境免受汞排放的影响提供了全球法律框架。分析化学在公约的实施中发挥着至关重要的作用，特别是在识别受污染地点（第12条）、保护面临汞暴露风险的人群（第16条）以及评估公约的有效性（第22条）方面。可靠且可比的监测数据对于这些目的至关重要，构成了风险评估和政策制定的科学基础。
人体生物监测（HBM）已被确认为评估公约有效性的关键指标，这一点在第四次和第五次缔约方大会（COP-4在巴厘岛，COP-5在日内瓦）上得到了认可。在这些会议上，缔约方推进了首次有效性评估周期，并采用了一组指标来评估公约下的进展。在此框架下，HBM被确定为追踪汞暴露趋势的主要证据。关于《水俣公约有效性评估的汞和汞化合物监测指南》[1]提出了一种分层方法，其中根据目标人群的不同，血液、尿液和头发中的汞浓度被作为核心指标。该指南进一步强调了生物监测项目中质量保证和质量控制（QA/QC）的重要性。特别是建议常规使用认证参考物质（CRMs）并参与实验室间比较（ILC）项目和/或能力测试（PT），以确保不同实验室测量结果的可比性和可追溯性。世界卫生组织（WHO）在其出版物《产前汞暴露评估》[2]中也提供了生物基质中汞测量的详细标准操作程序（SOPs），推荐使用标准化的血液汞分析方法进行国家生物监测项目。这些框架突显了特征明确的认证参考物质在确保实验室间生物监测数据可比性和可追溯性方面的重要性。
然而，现有的血液中汞的CRMs在数量和格式上仍然有限。广泛使用的材料如NIST SRM 955d和Seronorm?全血产品以冷冻或冷藏形式提供，需要冷链运输和储存。最近开发的冻干血液参考物质如ERM-DA634、ERM-DA635和ERM-DA636（欧洲委员会，JRC）能够在常温条件下提高运输稳定性，并提供包括总汞在内的多种微量元素的认证值[3]。然而，这些材料仅提供总元素浓度的认证值，不包含甲基汞等汞形态的信息。因此，适用于血液中汞形态质量保证的常温稳定CRMs的可用性仍然有限，特别是对于那些海鲜消费量较高的群体而言。
尽管取得了这些进展，但对于热带和资源匮乏地区的实验室来说，实际挑战仍然存在，因为这些地方往往缺乏可靠的冷链基础设施和认证参考物质的获取途径。此外，一些现有材料所含的汞浓度代表的是低鱼类消费人群的情况，可能不太适合分析高暴露人群的样本。此外，关于血液CRMs在较高运输温度（例如高达60°C）下的稳定性的信息仍然有限，尽管这对于向热带地区运输非常重要。
最近的综述还强调了随着《水俣公约》生效，全球对可靠CRMs和协调一致的分析基础设施的需求日益增加[4]。尽管已有超过120个国家签署了该条约，但人为汞排放量仍然很高——特别是在拉丁美洲、非洲和东南亚——这些地区的分析能力和计量可追溯性仍在发展中。因此，开发能够在无需冷链物流的情况下支持可靠汞生物监测的常温稳定血液认证参考物质仍然是全球实施《水俣公约》的重要分析需求。特别是关于CRMs在运输过程中的高温（例如高达60°C）下的稳定性信息仍然有限，尽管这对于向热带地区运输非常重要。
最近的进展，如干血斑（DBS）方法，证明了无需冷藏即可进行汞测定的可行性，凸显了常温稳定材料在生物监测中的潜力。Santa-Ríos等人[5]报告称，DBS中的甲基汞（MeHg）在室温下可长时间保持稳定，并且与静脉血浓度高度相关。这些发展表明了对常温稳定采样方法的兴趣日益增加，并强调了需要特征明确的参考材料来支持此类分析技术。
与基于DBS的方法并行，体积吸收微采样（VAMS）作为一种非冷链采样方法，也受到了越来越多的关注。VAMS能够准确收集固定体积的血液样本，并且最近的研究表明，它在室温甚至37°C下也能保持多种金属（包括汞）的浓度稳定，从而在热带气候和资源受限的环境中显示出强大的生物监测潜力[6]。这些进展反映了向常温稳定采样和参考材料发展的更广泛趋势。
本研究旨在开发并表征一种常温稳定的全血CRM（NIMD-04），其中包含总汞（THg）、甲基汞（MeHg）和多种微量元素。该材料旨在支持缺乏冷链基础设施的实验室的质量保证，并提高《水俣公约》下进行的人体生物监测研究的国际可比性。
开发过程概述 开发血液CRM的整个工作流程包括优化制备条件、在受控条件下的大规模生产，以及根据ISO Guide 35:2017[7]（最近更新为ISO 33405:2024和ISO 17034:2016[8]）评估均匀性、稳定性和特性。所有分析步骤的设计都旨在确保最终材料的可追溯性、可重复性和生物安全性。
制备条件的优化 优化了制备参数，以确保化学
制备和保存条件的优化 优化实验确认所选条件（EDTA-2K浓度为3.6 mg g-1 、冻干程序1以及21 kGy的伽马辐照）能够确保血液基质的化学稳定性和复溶性能。使用商业人体血液进行的全面初步测试验证了每个步骤的稳健性，为大规模生产奠定了基础。将EDTA浓度提高到3.6 mg g-1 可以防止凝固，同时不会改变THg或MeHg的水平。
常温稳定血液CRM的科学和实际意义 开发出在常温下保持稳定的冻干血液CRM直接解决了人体生物监测中长期存在的技术和物流难题。传统的血液材料必须冷冻运输和储存以保持汞形态的化学形式。这些要求给热带或偏远地区的实验室带来了高昂的成本和物流负担，而这些地区往往缺乏冷冻能力。
结论 本研究开发了一种冻干型、常温稳定的血液CRM（NIMD-04），其均匀性、稳定性和THg及MeHg的认证值均经过验证。在常温条件下短期运输并在≤ ?20 °C下储存至少1年后，没有出现可测量的降解。涉及14个机构的实验室间表征结果显示，THg、MeHg、Pb、Se、Cu和Zn的认证值在9%–15%范围内，Cd、Mn和As的不确定性较大（k = 2），同时提供了Cd、Mn和As的指示性值。
作者贡献声明 Matthew D. Rand： 撰写——审稿与编辑、方法学、数据分析。Milena Horvat： 撰写——审稿与编辑、监督、方法学。Emmanuel Yumvihoze： 撰写——审稿与编辑、方法学、数据分析。Ciprian Mihai Cirtiu： 撰写——审稿与编辑、方法学、数据分析。Megumi Yamamoto： 撰写——审稿与编辑、数据分析。Hitoshi Kodamantani： 撰写——审稿与编辑、方法学、数据分析。Hung T. Duong： 撰写——审稿与编辑、数据分析
利益冲突声明 作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。
致谢 本研究未获得公共、商业或非营利部门的任何特定资助。
我们感谢Thao Thi Huong Hoang博士（VAST化学研究所）和Darja Mazej博士（Jo?ef Stefan研究所）对其实验室分析工作和质量控制的监督。编辑支持由Edanz提供（
https://jp.edanz.com/ac ）。
