强碱清洗含砷铝制品中毒法医学鉴定2例

陈佳，徐斌，林缨，邱泽武，孟志云，彭晓波，吴剑峰，谢剑炜

（1.军事科学院军事医学研究院毒物药物研究所 抗毒药物与毒理学国家重点实验室，北京 100850；2.解放军总医院第五医学中心中毒救治科，北京 100071；3.军事科学院军事医学研究院辐射医学研究所，北京 100850）

1 案 例

1.1 简要案情

2017年8、9月份，某省两地相继发生两起不明原因中毒事件，中毒人数累计达15人，其中3人死亡。中毒患者均从事废旧设备的清洗翻新工作，口述在使用俗称“烧碱”的氢氧化钠强碱溶液清洗不明来源铝制金属设备时感觉不适并发生中毒，主要症状表现为不同程度的头晕、头痛、恶心、呕吐，并出现酱油色尿等，中毒原因不清楚。

除现场检测外，采集某中毒现场的样品包括铝制金属架、油污灰尘附着物、烧碱（NaOH）、烧碱清洗液等适量。4名中毒患者血液样品由解放军307医院提供，采用多项技术进行综合筛查分析。

1.2 现场和实验室鉴定

基于不同原理的现场与实验室检测鉴定技术相结合的策略，使用ChemPro100手持式有毒有害气体检测仪（芬兰Environics公司）、便携式防化医学检毒箱（内附侦检管，军事医学研究院毒物药物研究所研制），以及表面增强拉曼散射（surface-enhanced raman scattering，SERS）、气相色谱-质谱联用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）和电感耦合等离子质谱（inductively coupled plasma-mass spectrometry，ICP-MS）等多种分析检测技术，对中毒现场所采集的铝制金属架、油污灰尘附着物、烧碱、烧碱清洗液以及中毒患者血液样本，进行综合筛查分析和验证，在实验室模拟还原中毒现场。

1.2.1 现场检测与模拟还原实验

佩戴个人防护用具，按操作说明书，采用Chem-Pro100手持式毒气检测仪和MultiRAE有毒有害气体检测仪（美国Honeywell公司）对现场及周边环境进行检测，未检出任何有毒有害气体。

现场采集样品的检测：将现场采集的烧碱清洗液、铝制金属架及油污灰尘附着物分别加入适量的丁硫醇正己烷溶液，80℃下加热30min后，冷却至室温，取上清液用二氯甲烷稀释后用TSQ Quantum气相色谱-质谱联用仪（美国Thermo Fisher Scientific公司）进行分析。

中毒现场模拟实验：配制一定浓度的烧碱溶液，待烧碱溶解清澈后，将粘有油污灰尘待清洗的铝制金属架浸泡于烧碱溶液中，并不时搅拌，碱液放热同时有大量气泡产生。将ChemPro100手持式毒气检测仪和MultiRAE有毒有害气体检测仪分别放置于容器四周或上方，数分钟后均发出报警声，其中ChemPro100手持式毒气检测仪指示“血液性毒剂”，而MultiRAE有毒有害气体检测仪指示较高浓度的氰化氢（HCN）。为确保鉴定意见的可靠性，现场采集铝制金属架、油污灰尘附着物、烧碱及其溶液等样品适量，带回实验室进一步分析。

1.2.2 SERS检测氰化物[1]

基于前期所建立的氰化物高灵敏SERS快速检测方法[2]，使用i-Raman型便携式拉曼光谱仪（美国BWTEK公司）对铝制金属架、油污灰尘附着物、烧碱、烧碱清洗液分别进行检测。取现场采集的样品适量，分别用超纯水或0.1mol/L NaOH溶液溶解或稀释，离心取上清液加入金纳米颗粒（参照文献[3]合成，平均粒径为55nm），混匀后取200μL置于96孔酶标板中，调整激光功率为40 mW，采样时间10 s，用便携式拉曼光谱仪采集信号。结果显示，上述样品中均不含氰根离子。

1.2.3 便携式防化医学检毒箱检测砷化物和氰化物

采用便携式防化医学检毒箱进行检测，按说明书进行操作：取现场采集的铝制金属架适量，剪成细丝，连同油污灰尘附着物加入配置的烧碱溶液中，插入侦检管后密封，待测；取采集的油污灰尘附着物适量，加入超纯水，摇匀，加入产气片（检毒箱内附的产气片，成分为硼氢化钠和酒石酸）后插入侦检管后密闭，待测；另取一份清洁的铝制金属架与烧碱溶液适量混合，插入侦检管后密封，待测。数分钟后观察侦检管固相显色剂的颜色变化。结果显示，氰化物仍为阴性，但发现样品中砷化物呈阳性反应。中毒患者表现出的临床症状也与氰化物中毒不相符，因此，可以确证现场所采集的各样品中均不含有氰化物，现场检测结果存在假阳性。

中毒现场模拟实验分析结果：将所采集的烧碱清洗液和油污灰尘附着物，在加入产气片后，侦检管中的显色剂均变为特征性的黑棕色，而清洁的铝制金属架无颜色变化。将油污灰尘附着物与配置的烧碱溶液混合，再加入市售铝片后，也呈阳性结果。由此可推测现场所采集的样品中可能含有砷化物。模拟还原实验的检测结果详见表1。

表1 模拟还原实验的检测结果Tab.1 Test results of simulated reduction experiment

1.2.4 GC-MS检测砷化物[4]

分别取适量的油污灰尘附着物、铝制金属架和烧碱清洗液适量，用二氯甲烷浸泡数分钟后，离心弃去不溶物，取二氯甲烷层用氮气吹至近干后，加入50μL含丁硫醇（1mg/mL）的正己烷溶液，密封后在80℃下加热30 min。冷却至室温后用二氯甲烷稀释数倍后进行GC-MS分析。

常见砷化物因其不易气化导致无法用GC-MS对其进行直接分析检测[4]。从结果可看出，现场采集的油污灰尘附着物或烧碱清洗液经丁硫醇衍生化后进行GC-MS分析，在保留时间tr=15.68 min处均出现色谱峰，其质谱图与NIST谱图库中的三丁基硫化砷As（C4H9S）3化合物标准谱图匹配度高于97.5%。

由此可以推断油污灰尘附着物和烧碱清洗液样品中含有一定含量的砷，而铝制金属架样品未检出，表明所采集的烧碱清洗液及油污灰尘附着物样品中含有一定量的砷化物，也进一步验证了便携式防化医学检毒箱的检测结果。

1.2.5 ICP-MS分析砷[5]

取适量采集的烧碱清洗液，离心弃去沉淀物，取上清液用超纯水稀释数倍后，直接用Agilent ICP-MS（7700x，美国Agilent公司）进行分析。取中毒患者血样适量，加入1mL浓硝酸，盖紧，放入100℃水浴中消解2h，待溶液透明时，开盖，散气30min，用超纯水定容至10mL，混匀待测。为了准确定量，配制10μg/mL的铝（Al）、砷（As）、铬（Cr）、镉（Cd）、铅（Pb）等25种元素混合物标准溶液，5 000 μg/mL的钠（Na）元素标准溶液，10μg/mL的汞（Hg）元素标准溶液，10μg/mL的钴（Co）、铊（Tl）元素的质谱调谐液。

中毒患者的血液样品和现场采集的烧碱清洗液样品，经过消解处理后，ICP-MS分析结果见表2。从结果可以看出，中毒患者血液样品中所含的Pb、Hg、Tl、Co、Cr和Cd等金属离子含量均低于0.1μg/g，其值接近或低于参考标准，而As的含量却远高于参考值[6]，依据该结果可判定中毒是由砷所引起的。现场采集的烧碱清洗液，采用ICP-MS的检测结果也表明，其中存在较高浓度的砷，由此进一步验证了中毒与砷化物有关。但具体是由何种形态的砷所引起的，GCMS和ICP-MS尚不能给出较好的判定结果。

表2 样品检出各元素的ICP-MS检测结果Tab.2 Results of each element detected by ICP-MS in the samples （μg/g）

2 讨 论

上述实验表明，现场待清洗的铝制金属架上的油污灰尘中含有砷化物，与十余人中毒事件密切相关。推测该事件的中毒原因为：操作工人在使用“烧碱”溶液清洗不明来源铝制金属架时，铝在强碱性条件下生成氢气，将附着油污灰尘中的含砷化合物还原转化为易挥发的砷化氢，从而导致该中毒事件的发生。

砷化氢无色无味，是毒性极强的有毒气体，短时间内吸入一定量即可引起急性血管内溶血、严重者可出现急性肾功能衰竭、中毒性脑病等一系列严重的并发症，如不及时采取正确有效的救治措施，死亡率极高[6-11]。本研究对两起不明原因中毒事件的调查分析表明，不可挥发的砷化物可能会还原转化为挥发性的剧毒砷化氢气体，如果现场缺乏良好通风条件，很容易导致中毒事件。为减少该类事件的再次发生，建议铝制金属架不宜采用强碱或强酸进行清洗，应选择中性溶液进行清洗。其检测鉴定过程提示：（1）各种技术方法均有一定的局限性和适用范围，特别是对诸多现场使用的各式手持式有毒有害气体检测仪主要适用于特定场景的检测，实际使用时应考虑其适用范围和可能存在的误报；（2）采用多种检测原理的分析鉴定技术相结合的策略，综合分析和验证，并结合模拟还原实验和临床中毒症状，可为不明原因中毒事件的毒物筛查鉴定提供强有力的技术和明确思路；（3）砷化物不易气化，本研究采用衍生化试剂丁硫醇与砷化物在较温和条件下反应生成易气化的砷衍生物——三丁基硫化砷，从而可实现样品中砷化物的间接检测；（4）ICP-MS分析技术是目前公认的多元素同时分析的强有力工具，能提供极低的检出限、极宽的动态线性范围，具有谱线简单、干扰少、分析精密度高和分析速度快等优点，在突发化学中毒应急检测中具有较广泛的应用。

本文是一起采用综合筛查鉴定技术策略确证砷中毒的案例，不仅为中毒患者的及时诊断和救治提供了重要技术支撑，而且也为其他不明原因中毒事件的调查提供了借鉴。