法医毒物实验室有机溶剂的回收利用

郑可芳， 张绍雨

（福建警察学院 a.实验中心;b.刑事科学技术系，福建福州 350007）

0 引言

法医毒物实验室分析各种毒物、毒品。①样品种类繁多。可能为中毒案件检材，如嫌疑毒物、嫌疑被投毒的食物、饮料等;② 受害人抢救过程中采集的生物样品。如尿液、血液等;③ 中毒死者解剖时提取的样品。如血液、尿液、肝、胃、脑等组织、胃内容等［1］;④涉及毒品案件的样品主要有嫌疑毒品、嫌疑吸毒人员的尿样、血样，吸毒中毒死者的组织等。在样品处理和分析过程中需要大量使用各种有机溶剂。用过的溶剂如果直接排入城市排水系统，污染环境，危害人们健康。现在人们越来越关注环境保护。回收利用这些有机溶剂，不仅可以保护环境，保护实验人员，还可以降低实验室运行成本［2-9］。

要从根本上改进实验方法，① 使用新技术新方法，减少有机溶剂的使用，或者使用非有机溶剂处理方法。②选择低毒、环境友好的有机溶剂，如避免大量使用苯、氯仿等毒性较大的溶剂，尽量使用己烷、乙酸乙酯、醇类、丙酮等低毒溶剂。③ 对用过的有机溶剂进行回收再利用。实验室完全避免使用有机溶剂是不可能的。环境保护部门可以回收有机废液，集中处理。发达国家对实验室有毒溶剂的管理非常严格，在实验室安装监控系统，一旦排放超标，传感器立即报警。违法、违规的实验室面临整改甚至关闭的危险。目前我国的实验室废物处理主要依靠实验室和实验人员的自觉性。对于有毒有害物质，可以使用必要的设备处理。法医毒物实验室产生的有机溶剂较多，利用实验室已有的设备就可以处理，循环利用，这样不仅可以减少环境污染，还可以减少实验室购买新溶剂的费用。

1 毒物实验室废有机溶剂产生的途径

法医毒物实验室产生废有机溶剂的场合主要有样品处理、样品配制、玻璃仪器清洗等。

1.1 样品处理

对于复杂基质的样品，一般要进行各种萃取。法医毒物实验室的样品，多为复杂基质，除了可能含有分析物，还含有大量基质。把分析物从大量基质中提取出来，要利用相似相容原理，把分析物提取到有机溶剂中来。传统的液液萃取（Liquid-Liquid Extraction，LLE）要消耗大量的有机溶剂，在法医毒物实验室仍然普遍使用。在投毒、中毒案件中，毒物的毒性大，浓度较低，为了达到仪器的检测水平，需要处理较多的样品。处理样品越多，消耗的溶剂量越大。

为了保护分析仪器，减少分析的干扰，有时对提取的毒物还要进行净化。常用净化的方法有液液反萃取、固相层析（Solid-Phase Extraction，SPE）、凝胶渗透色谱（Gel Permeation Chromatography）等。无论是采用哪种方法，都要消耗大量有机溶剂。

目前毒物分析中特别注意采用较少有机溶剂或者不用有机溶剂的样品处理方法，如固相萃取法（solid phase extraction）、顶空法（head space）［10-11］、热脱附法（thermal desorption）、吹扫捕集（purge and trap）、盘片式固相萃取（disc solid-phase extraction）［12］和固相微萃取（Solid-Phase Microextraction，SPME）［13］等。

高效液相色谱（HighPerformanceLiquid Chromatography，HPLC）分析样品可以处理成水相，如用缓冲溶液溶解样品。毛细管电泳（Capillary Electrophoresis，CE）分析的样品一般也处理成缓冲溶液，一般不用有机溶剂。

另外各国实验室越来越趋于使用低毒的有机溶剂，如甲醇、乙醇、丙酮、乙醚、乙酸乙酯等，尽量避免使用毒性较高、有致癌、致畸风险的溶剂，如苯及其取代物溶剂、氯代甲烷溶剂等。

1.2 样品配制

法医毒物、毒品通常为小分子有机化合物，经常用色谱分析，实践中最常用的就是气相色谱（Gas Chromatography，GC）或气质联用（Gas Chromatography-Mass spectrometry，GC-MS）分析。样品称量后用适当的有机溶剂溶解、定容。常用的有机溶剂为甲醇、乙醇、乙酸乙酯、乙醚、丙酮等。以一个样品消耗的有机溶剂为25 mL计算，我省每年的毒品样品数按1.5万计算，消耗的有机溶剂为375 L。定量分析溶剂的消耗量将增加20%，即我省每年毒品检测消耗的有机溶剂为450 L。据此计算，全国31个省（市）有机溶剂消耗可达1.4万L，数量还是相当大。

1.3 仪器运行

毒品也可以用HPLC和液相色谱质谱（Liquid Chromatography-MassSpectrometry，LC-MS）分 析。HPLC和LC-MS对于极性较大、相对分子质量较高、挥发性较低的毒物、毒品分析比较方便，如可以用HPLC或者LC-MS法分析吗啡、鸦片、可待因、苯二氮卓类毒品。液相色谱分析样品可以用缓冲溶液配制，可以减少有机溶剂的消耗，但是液相色谱分析流动相通常需要有机溶剂，常用的反相（reversed phase）液相色谱的流动相为甲醇或乙腈与缓冲溶液的混合物。

1.4 玻璃仪器清洗

在法医毒物实验室，有时要用有机溶剂清洗玻璃仪器、仪器消耗器材。如清洗自动进样器样品瓶、插管、滴管等。为了防止刷洗不到的部位残留的毒物、毒品，可以用适量有机溶剂浸泡超声处理。由于日常检测的样品量大，这些小器件的清洗也要消耗大量的有机溶剂，清洗后的有机溶剂也要回收处理。

2 废有机溶剂处理方法

2.1 溶剂收集

要对法医毒物实验室废有机溶剂再利用，首先要对各类使用过的有机溶剂分类收集。实验室经常使用的溶剂主要为甲醇、乙醇、丙酮、乙醚、乙酸乙酯等。各种回收溶剂最好分别盛放在不同的瓶中。混合溶剂单独收集。当收集的有机溶剂达到一定数量再进行处理。对于沸点较低、挥发性高的溶剂注意密封。所有回收溶剂应放在阴凉的地方，密封，防止溶剂挥发。

禁毒部门有时查处秘密制毒实验室（clandestine laboratory of drug of abuse）［14-15］。这些秘密制毒工厂常常有大量易制毒化学品，包括制毒溶剂，如丙酮、氯仿、乙醇等。案件办理后侦查机关一般委托废物回收公司处理这些化学品，废物回收公司一般做焚烧或填埋处理。现场勘查采取物证以后，缴获的有机溶剂也可以赠送给相关实验室利用。接收的实验室要对移交的有机溶剂妥善管理，防止重新流入非法制毒渠道。

2.2 废有机溶剂处理

回收的溶剂处理后可以继续使用。废有机溶剂可以由环保公司集中处理，或由实验室自行处理［14-15］。

2.2.1 实验室处理

（1）蒸馏。对于组成比较简单的有机溶剂，可以用蒸馏的方法处理。典型的蒸馏装置由蒸馏烧瓶、冷凝管、温度计、铁架台、电热套、收集容器等部分组装。

这种装置简单，价格较低，操作方便。温度计水银球上缘要对准镇流烧瓶支管下缘，调整电热套的加热速度，使蒸馏的速度适中。为了防止暴沸，加热前要向烧瓶内的有机溶剂中加入碎瓷片、沸石防止暴沸，但沸石不如碎瓷片。碎瓷片可以用损坏的瓷器敲碎，一次可以多做些，供日后使用，碎瓷片使用前不要用水洗，上面的无机杂质蒸馏时不会进入回收溶剂。蒸馏中途需要补充溶剂，要等烧瓶足够冷却时再加，否则热的溶剂容易喷溅出来。收集的容器要干净。注意冷凝管通水的方向，是从下到上的。混合溶剂的馏分不可能为单一组分。

如果是回收水中的乙醇等溶剂，要注意乙醇和水形成恒沸混合物，蒸馏出来的是含乙醇95%的乙醇-水的混合物。要得到不含水的乙醇，要加入吸水剂（如无水硫酸钠），重新蒸馏。

（2）旋转蒸发。旋转蒸发常用来快速除去萃取液中大量的有机溶剂。法医毒物实验室一般有配备旋转蒸发器。旋转蒸发也可以用来回收废有机溶剂。为回收到更多的有机溶剂，使用的旋转蒸发器最好带加强冷凝的外套。旋转蒸发器比简单的蒸馏装置贵，包括旋转蒸电机和支架、水浴锅和真空泵。可以根据处理的废液的多少选择合适大小的蒸馏烧瓶。旋转蒸发器加热时不用加入沸石或碎瓷片作为助沸材料，旋转有搅拌的作用。为了防止残留在溶剂中的毒物、毒品在较低的真空下和溶剂一起蒸馏出来，要调节适当的温度和真空度。

对于溶解在废溶剂中酸碱有机物，可以加入无机碱或酸使之形成盐，这样就难以随溶剂蒸发出来，如1～5 mol/L硫酸或者1～5 mol/L氢氧化钠。法医毒物实验室中经常分析甲基苯丙胺（amphetamine）、3，4-亚 甲 二 氧 基 甲 基 苯 丙 胺 （3，4-methylenedioxylmethamphetamine， MDMA）、氯 胺 酮（ketamine）、麻 黄 素 （ephedrine）/伪 麻 黄 素（pseudoephedrine）、甲卡西酮（methcathinone）、可卡因（cocaine）等，可以加入适量硫酸。这些化合物分子量小，沸点低，如果不加硫酸溶液，蒸馏后期一部分很容易随溶剂蒸馏出来，灵敏度较高的GC-NPD、GC-MSSIM、GC-MS-MS等法，很容易检出回收溶剂中残留的化合物。为了简便起见，法医毒物实验室用旋转蒸发法回收废有机溶剂，通常向蒸馏烧瓶中加入硫酸溶液，防止部分残留毒物随溶剂蒸馏到回收的溶剂中。

为了防止其他中性分子随有机溶剂一起蒸馏出来，只能减小真空度、降低温度，当然这样会降低蒸馏速度。另外要注意旋转蒸发时务必不要让溶液蒸干。

可以向被蒸馏的溶液中加入无机盐，利用盐析的原理降低有机溶剂在水中的溶解度，使有机溶剂最大限度蒸馏出来，提高溶剂的回收率。图1是法医毒物实验室回收利用废溶剂常用的旋转蒸发器。

图1 放在通风橱中的旋转蒸发器（冷凝管只显示局部）

（3）萃取。如果大量的有机溶剂溶解在较多的水中，要回收利用这部分有机溶剂，可以用萃取的方法。用少量沸点较高的溶剂萃取，如苯甲酸乙酯等。同样也可以向待萃取的溶液中加入无机盐，降低有机溶剂在水溶液中的溶解度，提高萃取率。萃取后再用蒸馏或旋转蒸发法回收沸点较低的溶剂。高沸点溶剂可以反复使用。

2.2.2 环境部门集中处理

回收的有机溶剂一般也委托给环保公司处理。大多数情况下有机溶剂可能被焚烧或填埋处理［16-17］。这样废溶剂不仅得不到利用，还可能进入土壤、水、大气，造成环境污染。环保公司要收取一定的废物处理费用，目前环境保护部门对医疗垃圾监管较严厉，通常定期包干。对于实验室废液的处理还没有象对待医疗垃圾一样强制回收，有条件的实验室可以自己处理使用过的有机溶剂。法医毒物实验室一般具备处理条件，处理后回收的溶剂还可以重新利用，抵充一部分实验成本。

2.2.3 回收有机溶剂利用价值的评价

回收的溶剂未经测试评估不能代替新购的分析纯级的溶剂使用。回收溶剂要用单独的容器盛装，并写明是回收溶剂。

回收的溶剂在使用前最好经过GC或者GC-MS进行组成评估。因为实验室日常使用的溶剂种类还是比较明确的，可以用GC火焰离子化检测（GC-FID）进行定量分析，定量分析的目标无非是乙醇、甲醇、乙腈、丙酮、乙酸乙酯、二氯甲烷、氯仿、苯、甲苯、乙醚等日常实验室经常使用的溶剂。也可以用GC-MS简单考查是否含有待分析的分析物，排除使用回收溶剂时可能产生的干扰。评价过的回收溶剂可以在容器上注明组成，以便使用时心中有数，避免不良影响。

图2是利用GC-MS评价回收溶剂的结果。图2（a）是旋转蒸发处理前溶剂的总离子图（TIC），其中检出了甲基苯丙胺、MDMA、氯胺酮、O6-乙酰吗啡、麻黄素、咖啡因等滥用药物。图2（b）是50℃下快速蒸馏得到的回收溶剂的TIC和m/z58提取离子色谱图（EIC），其中检出了少量的甲基苯丙胺，未检出较难挥发的氯胺酮、海洛因、6-乙酰吗啡等组分。图2（c）是蒸馏前向废溶剂中加入适量2 mol/L硫酸30 mL，在同样条件下蒸馏，回收溶剂的TIC和m/z58 EIC，未检出甲基苯丙胺。这样的回收溶剂可以用来配制毒品样品。

图2 回收溶剂及其旋转蒸发后的GC-MS评价结果

3 回收溶剂的利用

法医毒物实验室回收的有机溶剂主要可以用于清洗、样品配制和样品处理。经过GC-FID和GC-MS评价，回收溶剂确定没有对即将开展的分析产生干扰，就可以使用了。

（1）清洗。将需要清洗的小件耗材等，放在大烧杯中，加入回收溶剂，在超声波清洗器中清洗10～15 min，2～3次。每次使用的溶剂的量以淹没被清洗物品为宜。

（2）样品配制。如果样品的基质简单，杂质较少，回收溶剂的组成不影响测定，同时回收溶剂对分析物有较好的溶解性，就可以使用回收的溶剂溶解样品。这是法医毒物实验室回收溶剂重要的应用之一。

（3）样品处理。如果经过评价回收的溶剂是以某一种成分为主，且在水中溶解度低，就可以用于样品的萃取。如果回收的是混合溶剂，用作样品萃取会有问题，因为萃取溶剂的组成不一定满足实验设计的比例。

4 结语

利用法医毒物实验室的条件，容易对用过的有机溶剂回收利用。回收的方法主要有简单的蒸馏和旋转蒸发器蒸馏，以后者更快，效率高。回收的溶剂可以用于清洗或样品配制。如果回收的溶剂组成相对单一且难溶于水，也可以用于样品萃取处理。法医毒物实验室利用回收溶剂，不仅可以减小溶剂对试验人员的损害，还可以减少环境污染，降低新溶剂的消耗，节约实验成本。

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