強(qiáng)堿清洗含砷鋁制品中毒法醫(yī)學(xué)鑒定2例

陳佳，徐斌，林纓，邱澤武，孟志云，彭曉波，吳劍峰，謝劍煒

（1.軍事科學(xué)院軍事醫(yī)學(xué)研究院毒物藥物研究所 抗毒藥物與毒理學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100850；2.解放軍總醫(yī)院第五醫(yī)學(xué)中心中毒救治科，北京 100071；3.軍事科學(xué)院軍事醫(yī)學(xué)研究院輻射醫(yī)學(xué)研究所，北京 100850）

1 案 例

1.1 簡(jiǎn)要案情

2017年8、9月份，某省兩地相繼發(fā)生兩起不明原因中毒事件，中毒人數(shù)累計(jì)達(dá)15人，其中3人死亡。中毒患者均從事廢舊設(shè)備的清洗翻新工作，口述在使用俗稱“燒堿”的氫氧化鈉強(qiáng)堿溶液清洗不明來(lái)源鋁制金屬設(shè)備時(shí)感覺(jué)不適并發(fā)生中毒，主要癥狀表現(xiàn)為不同程度的頭暈、頭痛、惡心、嘔吐，并出現(xiàn)醬油色尿等，中毒原因不清楚。

除現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)外，采集某中毒現(xiàn)場(chǎng)的樣品包括鋁制金屬架、油污灰塵附著物、燒堿（NaOH）、燒堿清洗液等適量。4名中毒患者血液樣品由解放軍307醫(yī)院提供，采用多項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行綜合篩查分析。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)室鑒定

基于不同原理的現(xiàn)場(chǎng)與實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)鑒定技術(shù)相結(jié)合的策略，使用ChemPro100手持式有毒有害氣體檢測(cè)儀（芬蘭Environics公司）、便攜式防化醫(yī)學(xué)檢毒箱（內(nèi)附偵檢管，軍事醫(yī)學(xué)研究院毒物藥物研究所研制），以及表面增強(qiáng)拉曼散射（surface-enhanced raman scattering，SERS）、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）和電感耦合等離子質(zhì)譜（inductively coupled plasma-mass spectrometry，ICP-MS）等多種分析檢測(cè)技術(shù)，對(duì)中毒現(xiàn)場(chǎng)所采集的鋁制金屬架、油污灰塵附著物、燒堿、燒堿清洗液以及中毒患者血液樣本，進(jìn)行綜合篩查分析和驗(yàn)證，在實(shí)驗(yàn)室模擬還原中毒現(xiàn)場(chǎng)。

1.2.1 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)與模擬還原實(shí)驗(yàn)

佩戴個(gè)人防護(hù)用具，按操作說(shuō)明書，采用Chem-Pro100手持式毒氣檢測(cè)儀和MultiRAE有毒有害氣體檢測(cè)儀（美國(guó)Honeywell公司）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)及周邊環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，未檢出任何有毒有害氣體。

現(xiàn)場(chǎng)采集樣品的檢測(cè)：將現(xiàn)場(chǎng)采集的燒堿清洗液、鋁制金屬架及油污灰塵附著物分別加入適量的丁硫醇正己烷溶液，80℃下加熱30min后，冷卻至室溫，取上清液用二氯甲烷稀釋后用TSQ Quantum氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國(guó)Thermo Fisher Scientific公司）進(jìn)行分析。

中毒現(xiàn)場(chǎng)模擬實(shí)驗(yàn)：配制一定濃度的燒堿溶液，待燒堿溶解清澈后，將粘有油污灰塵待清洗的鋁制金屬架浸泡于燒堿溶液中，并不時(shí)攪拌，堿液放熱同時(shí)有大量氣泡產(chǎn)生。將ChemPro100手持式毒氣檢測(cè)儀和MultiRAE有毒有害氣體檢測(cè)儀分別放置于容器四周或上方，數(shù)分鐘后均發(fā)出報(bào)警聲，其中ChemPro100手持式毒氣檢測(cè)儀指示“血液性毒劑”，而MultiRAE有毒有害氣體檢測(cè)儀指示較高濃度的氰化氫（HCN）。為確保鑒定意見(jiàn)的可靠性，現(xiàn)場(chǎng)采集鋁制金屬架、油污灰塵附著物、燒堿及其溶液等樣品適量，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)一步分析。

1.2.2 SERS檢測(cè)氰化物[1]

基于前期所建立的氰化物高靈敏SERS快速檢測(cè)方法[2]，使用i-Raman型便攜式拉曼光譜儀（美國(guó)BWTEK公司）對(duì)鋁制金屬架、油污灰塵附著物、燒堿、燒堿清洗液分別進(jìn)行檢測(cè)。取現(xiàn)場(chǎng)采集的樣品適量，分別用超純水或0.1mol/L NaOH溶液溶解或稀釋，離心取上清液加入金納米顆粒（參照文獻(xiàn)[3]合成，平均粒徑為55nm），混勻后取200μL置于96孔酶標(biāo)板中，調(diào)整激光功率為40 mW，采樣時(shí)間10 s，用便攜式拉曼光譜儀采集信號(hào)。結(jié)果顯示，上述樣品中均不含氰根離子。

1.2.3 便攜式防化醫(yī)學(xué)檢毒箱檢測(cè)砷化物和氰化物

采用便攜式防化醫(yī)學(xué)檢毒箱進(jìn)行檢測(cè)，按說(shuō)明書進(jìn)行操作：取現(xiàn)場(chǎng)采集的鋁制金屬架適量，剪成細(xì)絲，連同油污灰塵附著物加入配置的燒堿溶液中，插入偵檢管后密封，待測(cè)；取采集的油污灰塵附著物適量，加入超純水，搖勻，加入產(chǎn)氣片（檢毒箱內(nèi)附的產(chǎn)氣片，成分為硼氫化鈉和酒石酸）后插入偵檢管后密閉，待測(cè)；另取一份清潔的鋁制金屬架與燒堿溶液適量混合，插入偵檢管后密封，待測(cè)。數(shù)分鐘后觀察偵檢管固相顯色劑的顏色變化。結(jié)果顯示，氰化物仍為陰性，但發(fā)現(xiàn)樣品中砷化物呈陽(yáng)性反應(yīng)。中毒患者表現(xiàn)出的臨床癥狀也與氰化物中毒不相符，因此，可以確證現(xiàn)場(chǎng)所采集的各樣品中均不含有氰化物，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果存在假陽(yáng)性。

中毒現(xiàn)場(chǎng)模擬實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果：將所采集的燒堿清洗液和油污灰塵附著物，在加入產(chǎn)氣片后，偵檢管中的顯色劑均變?yōu)樘卣餍缘暮谧厣?，而清潔的鋁制金屬架無(wú)顏色變化。將油污灰塵附著物與配置的燒堿溶液混合，再加入市售鋁片后，也呈陽(yáng)性結(jié)果。由此可推測(cè)現(xiàn)場(chǎng)所采集的樣品中可能含有砷化物。模擬還原實(shí)驗(yàn)的檢測(cè)結(jié)果詳見(jiàn)表1。

表1 模擬還原實(shí)驗(yàn)的檢測(cè)結(jié)果Tab.1 Test results of simulated reduction experiment

1.2.4 GC-MS檢測(cè)砷化物[4]

分別取適量的油污灰塵附著物、鋁制金屬架和燒堿清洗液適量，用二氯甲烷浸泡數(shù)分鐘后，離心棄去不溶物，取二氯甲烷層用氮?dú)獯抵两珊?，加?0μL含丁硫醇（1mg/mL）的正己烷溶液，密封后在80℃下加熱30 min。冷卻至室溫后用二氯甲烷稀釋數(shù)倍后進(jìn)行GC-MS分析。

常見(jiàn)砷化物因其不易氣化導(dǎo)致無(wú)法用GC-MS對(duì)其進(jìn)行直接分析檢測(cè)[4]。從結(jié)果可看出，現(xiàn)場(chǎng)采集的油污灰塵附著物或燒堿清洗液經(jīng)丁硫醇衍生化后進(jìn)行GC-MS分析，在保留時(shí)間tr=15.68 min處均出現(xiàn)色譜峰，其質(zhì)譜圖與NIST譜圖庫(kù)中的三丁基硫化砷As（C4H9S）3化合物標(biāo)準(zhǔn)譜圖匹配度高于97.5%。

由此可以推斷油污灰塵附著物和燒堿清洗液樣品中含有一定含量的砷，而鋁制金屬架樣品未檢出，表明所采集的燒堿清洗液及油污灰塵附著物樣品中含有一定量的砷化物，也進(jìn)一步驗(yàn)證了便攜式防化醫(yī)學(xué)檢毒箱的檢測(cè)結(jié)果。

1.2.5 ICP-MS分析砷[5]

取適量采集的燒堿清洗液，離心棄去沉淀物，取上清液用超純水稀釋數(shù)倍后，直接用Agilent ICP-MS（7700x，美國(guó)Agilent公司）進(jìn)行分析。取中毒患者血樣適量，加入1mL濃硝酸，蓋緊，放入100℃水浴中消解2h，待溶液透明時(shí)，開(kāi)蓋，散氣30min，用超純水定容至10mL，混勻待測(cè)。為了準(zhǔn)確定量，配制10μg/mL的鋁（Al）、砷（As）、鉻（Cr）、鎘（Cd）、鉛（Pb）等25種元素混合物標(biāo)準(zhǔn)溶液，5 000 μg/mL的鈉（Na）元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，10μg/mL的汞（Hg）元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，10μg/mL的鈷（Co）、鉈（Tl）元素的質(zhì)譜調(diào)諧液。

中毒患者的血液樣品和現(xiàn)場(chǎng)采集的燒堿清洗液樣品，經(jīng)過(guò)消解處理后，ICP-MS分析結(jié)果見(jiàn)表2。從結(jié)果可以看出，中毒患者血液樣品中所含的Pb、Hg、Tl、Co、Cr和Cd等金屬離子含量均低于0.1μg/g，其值接近或低于參考標(biāo)準(zhǔn)，而As的含量卻遠(yuǎn)高于參考值[6]，依據(jù)該結(jié)果可判定中毒是由砷所引起的。現(xiàn)場(chǎng)采集的燒堿清洗液，采用ICP-MS的檢測(cè)結(jié)果也表明，其中存在較高濃度的砷，由此進(jìn)一步驗(yàn)證了中毒與砷化物有關(guān)。但具體是由何種形態(tài)的砷所引起的，GCMS和ICP-MS尚不能給出較好的判定結(jié)果。

表2 樣品檢出各元素的ICP-MS檢測(cè)結(jié)果Tab.2 Results of each element detected by ICP-MS in the samples （μg/g）

2 討 論

上述實(shí)驗(yàn)表明，現(xiàn)場(chǎng)待清洗的鋁制金屬架上的油污灰塵中含有砷化物，與十余人中毒事件密切相關(guān)。推測(cè)該事件的中毒原因?yàn)椋翰僮鞴と嗽谑褂谩盁龎A”溶液清洗不明來(lái)源鋁制金屬架時(shí)，鋁在強(qiáng)堿性條件下生成氫氣，將附著油污灰塵中的含砷化合物還原轉(zhuǎn)化為易揮發(fā)的砷化氫，從而導(dǎo)致該中毒事件的發(fā)生。

砷化氫無(wú)色無(wú)味，是毒性極強(qiáng)的有毒氣體，短時(shí)間內(nèi)吸入一定量即可引起急性血管內(nèi)溶血、嚴(yán)重者可出現(xiàn)急性腎功能衰竭、中毒性腦病等一系列嚴(yán)重的并發(fā)癥，如不及時(shí)采取正確有效的救治措施，死亡率極高[6-11]。本研究對(duì)兩起不明原因中毒事件的調(diào)查分析表明，不可揮發(fā)的砷化物可能會(huì)還原轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性的劇毒砷化氫氣體，如果現(xiàn)場(chǎng)缺乏良好通風(fēng)條件，很容易導(dǎo)致中毒事件。為減少該類事件的再次發(fā)生，建議鋁制金屬架不宜采用強(qiáng)堿或強(qiáng)酸進(jìn)行清洗，應(yīng)選擇中性溶液進(jìn)行清洗。其檢測(cè)鑒定過(guò)程提示：（1）各種技術(shù)方法均有一定的局限性和適用范圍，特別是對(duì)諸多現(xiàn)場(chǎng)使用的各式手持式有毒有害氣體檢測(cè)儀主要適用于特定場(chǎng)景的檢測(cè)，實(shí)際使用時(shí)應(yīng)考慮其適用范圍和可能存在的誤報(bào)；（2）采用多種檢測(cè)原理的分析鑒定技術(shù)相結(jié)合的策略，綜合分析和驗(yàn)證，并結(jié)合模擬還原實(shí)驗(yàn)和臨床中毒癥狀，可為不明原因中毒事件的毒物篩查鑒定提供強(qiáng)有力的技術(shù)和明確思路；（3）砷化物不易氣化，本研究采用衍生化試劑丁硫醇與砷化物在較溫和條件下反應(yīng)生成易氣化的砷衍生物——三丁基硫化砷，從而可實(shí)現(xiàn)樣品中砷化物的間接檢測(cè)；（4）ICP-MS分析技術(shù)是目前公認(rèn)的多元素同時(shí)分析的強(qiáng)有力工具，能提供極低的檢出限、極寬的動(dòng)態(tài)線性范圍，具有譜線簡(jiǎn)單、干擾少、分析精密度高和分析速度快等優(yōu)點(diǎn)，在突發(fā)化學(xué)中毒應(yīng)急檢測(cè)中具有較廣泛的應(yīng)用。

本文是一起采用綜合篩查鑒定技術(shù)策略確證砷中毒的案例，不僅為中毒患者的及時(shí)診斷和救治提供了重要技術(shù)支撐，而且也為其他不明原因中毒事件的調(diào)查提供了借鑒。