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随着经济全球化和社会信息化加快发展,全球毒品滥用问题日益严重。据《2019年世界毒品报告》显示,全球每年约有2.7亿人吸毒,近60万人直接死于毒品滥用。尽管中国毒品滥用形势持续好转,但是毒品滥用规模依然较大,截止2019年底,中国现有吸毒人员214.8万名,占全国人口总数的0.16%;此外,吸毒活动隐蔽性增强,新型毒品增多,亟需建立全方位毒情监测体系,推动禁毒人民战争取得新成效。
目前常用的毒品滥用监测方法包括人口调查、犯罪统计、医疗记录、治疗需求及毒品缴获量等。人口调查的成本高昂、耗时,并且受到人口覆盖率有限的影响,通过上述方法确定的毒品滥用量有很大的不确定性。环境科学领域的快速发展为毒品滥用的评估提供了新思路。Daughton等[1]于2001年首次提出“污水流行病学”概念,将城市生活污水中监测的毒品及代谢物的浓度用于特定区域内毒品滥用量的评估。相较于传统方法,基于污水监测指标估算毒品滥用量具有实时监测、成本低、数据客观等优势,在全球毒情形势监测中得到广泛应用。欧洲毒品与毒瘾监测中心(European Monitoring Center for Drugs and Drug Addiction, EMCDDA),联合国毒品与犯罪调查办公室(United Nations Office on Drugs and Crime UNODC)及澳大利亚刑事情报委员会(Australian Criminal Intelligence Commission, ACIC)等机构对污水中常见毒品进行长期监测,并基于污水中的毒品原体或代谢物的浓度估算不同区域毒品滥用量。González-Mariño等[2]基于液相色谱-质谱/质谱联用技术测定了2011—2017年来自欧洲、澳大利亚、加拿大、美国、韩国等120个城市常见毒品及代谢物的含量(苯甲酰爱康宁、四氢大麻酸、苯丙胺、甲基苯丙胺、亚甲二氧基甲基苯丙胺(MDMA)),并根据特定区域人口数量估算了其滥用量。结果表明,欧洲南部、西部地区以及南美的毒品滥用主要为可卡因;而欧洲东部、北部地区及美国和澳大利亚主要滥用毒品为苯丙胺类。北京大学李喜青教授是国内最早开展城市生活污水中滥用药物监测研究的团队,于2012年测定了北京、上海、广州、深圳地区甲基苯丙胺、海洛因、氯胺酮、MDMA等常见毒品及代谢物的含量,并揭示甲基苯丙胺和氯胺酮是中国的主要滥用毒品[3-4]。
近年来,全国各省市禁毒部门积极开展城市生活污水毒情监测工作,在吸毒人员管控、追查制毒窝点、打击毒品犯罪方面发挥了重要作用[5]。《Nature》新闻报道了中国的污水监测技术在缉毒禁毒实际工作中的应用[6]。但是,污水监测在禁毒实战中也存在一定的局限性,如目前主要开展城市生活污水监测,而污水处理厂一般是将几个区域的污水集中处理,无法精准反应每个区域的毒品滥用情况;另外,制毒窝点通常隐蔽于农村、乡镇等地区,而这些区域的污水并未进行集中处理,因此无法准确客观的动态监测农村等地区的毒情形势。考虑到大气环境监测采样地点选择的灵活性及监测数据的近实时性,欧美等国家探索将大气环境中的毒品监测作为污水监测方法的补充,将两种监测手段相结合,以期为缉毒禁毒工作提供更有价值的数据[7]。本文将针对大气环境中毒品的来源及赋存形态、样品的采集及前处理方法、仪器分析方法、全球大气环境中毒品变化趋势及健康风险评估等进行综述,并提出该领域目前存在的问题及今后的研究建议。
大气环境中毒品监测研究进展
A review on the determination of illicit drugs in the air
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摘要: 毒品滥用严重危害人体健康,并给经济发展和社会进步带来巨大威胁。基于环境要素的毒品监测被广泛用于毒情评估中。大气环境中的毒品监测一般需要样品采集、萃取、净化、质谱分析等步骤。目前,大气环境中的毒品监测研究主要集中在意大利和西班牙,在毒品滥用严重的美国、澳大利亚、中国等地尚未见相关报道;监测的毒品种类主要是可卡因和大麻,其浓度范围为几十—几百pg·m-3,而对于广泛流行的甲基苯丙胺类和新精神活性物质鲜见报道。空气中毒品含量受观测点的地理位置、气象条件、排放方式等影响;已有报道的空气中毒品含量水平不会危害人体健康。本文从大气环境中的毒品来源、赋存形态、分析方法、全球浓度分布及暴露水平等角度介绍该领域研究进展,讨论了现有研究的不足并提出了未来的研究方向。Abstract: Drug abuse has a serious impact on human health, and poses a huge threat to economic and social development. Illicit drugs in the air are generally determined as follows: sampling, extraction, purification, and mass spectrum analysis. So far, researches on the determination of illicit drugs in the air were mainly conducted in Italy and Spanish, but few campaigns were carried out in the United States, Australia, and China, where drug abuse are serious. Furthermore, only cocaine and cannabinoids were detected in the air with the concentrations ranging from tens to hundreds of pg·m−3, while methamphetamines being widely abused and new psychoactive substances were rarely reported. The concentrations of illicit drugs were influenced by the geography location, meteorological conditions, and emissions. Additionally, illicit drugs which have been determined in the air in previous studies showed negligible impacts on human health. In this study, researches on the emission sources, occurrence forms of the illicit drugs in the air, analysis methods, the distributions of their concentrations in the world, as well as the exposure levels were reviewed, and then the shortcomings of those reported studies on the determination of illicit drugs in the air were discussed, and finally the future researches on this area were suggested.
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Key words:
- illicit drug /
- atmosphere /
- trends in drug abuse /
- determination /
- review
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表 1 常见毒品理化性质
Table 1. Physico-chemical properties of the illicit drugs
中文名称
Compounds英文名称
Compounds缩写
Abbreviation分子式
Formular分子量
Molecular
weight结构式
Chemical
structure亨利常数/
(atm m3·mol−1)
Henry’s constant
(25 °C)蒸气压/
Pa
Vapor pressure
(25 °C)pKa
(25 °C)水溶性/
(mg·L−1)
Solubility
(25 °C)可卡因 Cocaine COC C17H21NO4 303.4 4.24×10−11 2.54×10−5 8.61 1.8×103 △9-四氢
大麻酚△9-Tetrahydrocannabinol △9-THC C21H30O2 314.5 2.44×10−7 6.17×10−6 10.6 2.8×103 海洛因 Heroin HER C21H23NO5 369.4 6.15×10−13 1.01×10−7 7.95 0.6×103 吗啡 Morphine MOR C17H19NO3 285.3 1.33×10−16 2.5×10−8 8.21 1.49×102 甲基苯丙胺 Methamphetamine MA C10H15N 149.2 2.37×10−6 0.60 9.87 1.33×104 苯丙胺 Amphetamine AM C9H13N 135.2 1.08×10−6 32.0 10.1 2.8×104 3,4-亚甲
二氧基甲
基苯丙胺3,4-
methylenedioxymethamphetamineMDMA C11H15NO2 193.2 2.75×10−9 3.02×10−2 9.87 7.03×103 氯胺酮 Ketamine KET C13H16ClNO 237.7 — — — — 表 2 全球主要地区大气颗粒物中常见毒品含量
Table 2. Concentrations of illicit drugs in particles in the world
国家
Country城市
City采样地点
Sampling site采样时段
Sampling period粒径
Particle size浓度/( pg·m−3) Concentration 文献
ReferenceCOC 总大麻素* △9-THC CBN CBD HER MA AM 意大利 罗马 大学 2003—2006
不同时段PM10 98±13 — — — — — — — [12] 商业区 12±10 — — — — — — — 峡谷街道 15±17 — — — — — — — 居民区 21±20 — — — — — — — 城市花园 70±47 — — — — — — — 郊区 10 ±10 — — — — — — — 农村 11±6 — — — — — — — 塔兰托 城区 2004夏季和冬季 PM10 <10 — — — — — — — 城镇 10±10 — — — — — — — 农业区 <5 — — — — — — — 阿尔及利亚 阿尔及尔 城区 2006夏季 PM10 <2 — — — — — — — 郊区 <2 — — — — — — — 意大利 罗马 城市花园 2008年9月 PM10 — — 30±5 17±5 2±1 — — — [13] 2008年10月 — — 58±15 19±10 <1 — — — 农村 2008年9月 PM10 — — 44±5 39±10 3±1 — — — 2008年10月 — — 104±61 70±22 6±3 — — — 巴里 郊区 2007年3月 PM10 — — 39±7 32±8 2±1 — — — 阿尔及利亚 阿尔及尔 工业区 2007年10月 PM10 — — <1 10±2 <1 — — — 意大利 罗马 人口密集区 2006年2—3月 PM10 69 — — — — — — — [14] 商业旅游区 2006年2—3月 36 — — — — — — — 学校 2006年2—3月 70 — — — — — — — 郊区 2007年春季 47 — — — — — — — 城市花园 2006年9月—2007年7月 63 — — — — — — — 城外 2006年9月—2007年7月 24 — — — — — — — 意大利 米兰 城区 2006夏—2007冬 PM2.5 208 — — — — — — — [14] 巴里 城区 2006冬季 PM10 13 — — — — — — — 塞尔维亚 潘切沃 公园 2006夏—2007春 PM10 <LOD — — — — — — — 消防队 <LOD — — — — — — — 居民区 <LOD — — — — — — — 化肥厂 <LOD — — — — — — — 城市背景点 <LOD — — — — — — — 葡萄牙 波尔图 城市背景点 2006年7月 PM10 148 — — — — — — — 阿尔及利亚 阿尔及尔 城区 2007夏季 PM10 <LOD — — — — — — — 居民区 <LOD — — — — — — — 工业区 <LOD — — — — — — — 智利 圣地亚哥 城区 2007年6月 PM10 2800 — — — — — — — 巴西 圣保罗 大学校园 2003冬季 PM2.5 590 — — — — — — — 2007秋季 250 — — — — — — — 皮拉西卡巴 大学校园 2003冬季 PM10 76 — — — — — — — 2007秋季 89 — — — — — — — 阿拉拉夸拉 大学校园 2003冬季 PM10 101 — — — — — — — 欧鲁普雷图 城区 2002冬季 PM10 47 — — — — — — — 2003秋季 101 — — — — — — — 西班牙 巴塞罗那 大学校园 2007年9—11月 PM2.5 204 — 27 — — <LOD 3.5 1.4 [16] 马德里 大学校园 2007年11月-2008年1月 PM2.5 480 — 44 — — 84 0.9 2.3 西班牙 巴塞罗那 夜生活区 2008年11月 PM10 194 — <LOD — — 26 6 13 [10] 大学校园 PM10 98 — <LOD — — <LOD <LOD <LOD 居民区 PM2.5 336 — 26 — — 11 2.8 15 马德里 夜生活区 2008年11月—12月 PM2.5 334 — 23 — — 44 10 <LOD 西班牙 马德里 大学校园 2008年11月—12月 PM2.5 63 — <LOD — — <LOD <LOD <LOD [10] 居民区 PM2.5 28 — <LOD — — <LOD <LOD <LOD 拉科鲁尼亚 夜生活区 2009年2月 PM10 85 — 34 — — 90 <LOD <LOD 郊区 PM10 57 — 26 — — 24 <LOD <LOD 居民区 PM10 11 — <LOD — — 5 <LOD <LOD 意大利 都灵 交通点 2011年6月—2012年5月 PM10 260±110 960±1370 — — — — — — [32] 米兰 城市背景点 100±60 300±370 — — — — — — 维罗纳 城市背景点 50±30 140±170 — — — — — — 博洛尼亚 交通点 70±60 680±760 — — — — — — 佛罗伦萨 交通点 80±30 260±280 — — — — — — 罗马 居民区 130±50 470±500 — — — — — — 那不勒斯 交通点 210±70 280±250 — — — — — — 巴勒莫 城市背景点 20±10 50±50 — — — — — — 西班牙 巴塞罗那 城区 2012年2—3月 PM10 267 — 75 985 214 15 40 12 [27] 英国 伦敦 城市背景点 2013年3月 PM10 230±110 — — 20±20 — — — — [28] 2014年7月 180±50 — — 60±20 — — — — 路边 2013年3月 50±30 — — 10±10 — — — — 2014年7月 60±10 — — 50±20 — — — — 荷兰 阿姆斯特丹 城市背景点 2011年3月 PM2.5,10 30 — — <10 — — — — 路边1 PM2.5 60 — — <10 — — — — 路边2 PM10 140 — — <10 — — — — 城市背景点 2013年3月 PM2.5,10 50±20 — — 20±10 — — — — 路边1 PM2.5 70±50 — — 10 — — — — 路边2 PM10 60±40 — — 30±30 — — — — 瑞典 斯德哥尔摩 城市背景点 2014年9—11月 PM2.5,10 <3 — — 20 — — — — *总大麻素为△9-四氢大麻酚(△9-THC),大麻酚(CBN)和大麻二酚(CBD)的浓度总和。**LOD:检出限。—表示未测定. -
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