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地表水中可溶性阳离子（Li+、Na+、NH4+、K+、Ca2+、Mg2+）是水环境监测的常规项目[1]，实验室主要采用ICP-MS（电感耦合等离子体质谱仪）测定Li+,采用ICP-OES（全谱直读等离子体发射光谱仪）测定K+、Na+、Ca2+和Mg2+，采用紫外分光光度法或快速化学分析仪测定NH4+, 以上6种阳离子需要使用3种不同的方法分别测定，耗时长，易受干扰，因此建立6种阳离子高效快速的检测方法十分必要[2-3].
近年来关于一些学者采用离子色谱法测定水体阳性离子的报道,大多数是同时测定4种或是5种可溶性阳离子，如赵云[4]研究了离子色谱同时检测地表水中的Na+、K+、Mg2+、Ca2+等4种阳离子的快速测定方法，马丽萍和杨磊[5]以及王晓梅[6]建立了利用离子色谱法同时测定不同水体中K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+等5种可溶性阳离子，然而关于城市河道中6种可溶性阳离子Li+、NH4+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+同时测定鲜有报道.
分析水体中不同阳性离子组分对了解区域内水体污染情况和生态环境状况具有重要的指导意义，本文对北京市不同区域河道水体中的阳离子变化进行了季节性监测，取样点多，检测工作量大，而利用离子色谱法最大的优点是可同时测定多种离子，节约人力成本及时间成本，同时具有样品预处理简便、检出限及检测限低、速度快、灵敏度高、无污染、稳定性好的优势，使其在地表水环境的监测中发挥了重要作用.
因此，本文为了全面、准确地监测北京市不同区域河道水体可溶性阳离子变化，建立了离子色谱法同时测定水体中Li+、Na+、NH4+、K+、Ca2+、Mg2+ 的6种阳离子的方法，分析北京市不同区域河道水体中可溶性阳离子随季节变化情况，掌握河道水体生态环境状况，有利于水体生态环境保护.
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（1）离子色谱仪：ICS-1000型（美国戴安公司），配有DionexIonPac CG12A 阳离子保护柱（4 mm×50 mm），CS 12A 阳离子分离柱（4 mm×250 mm），CSRS 300 型抑制器（4 mm），电导检测器，AS自动进样器.
（2）超纯水仪：美国密理博公司Milli-Q超纯水仪，型号：Advantage A10，电导率为18MΩ·cm（25 ℃）.
（3）甲基磺酸（MSA）：质量分数为 99%，美国赛默飞世尔科技有限公司.
（4）Li+、Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+标准溶液：编号分别为GSB 04-1734—2004、GSB 04-1738—2004、GSB 04-2832—2011、GSB 04-1733—2004、GSB 04-1735—2004、GSB 04-1720—2004，质量浓度均为1000 mg·L−1，购于国家有色金属及电子材料分析测试中心.
Li+标准物质（0.762±0.034）mg·L−1，编号为BY400060，批号为B21060436；Na+标准物质（11.9±0.6）mg·L−1，编号为BY400059，批号为B21110027；NH4+标准物质（0.65±0.03）mg·L−1，编号为BY400064，批号为B21060262；K+标准物质（6.36±0.51）mg·L−1，编号为BY400061，批号为B21070308；Mg2+标准物质（5.56±0.27）mg·L−1，编号为BY400063，批号为B21080031；Ca2+标准物质（20.4±2.0）mg·L−1，编号为BY400062，批号为B21080029. 所有标准物质均购于坛墨质检科技股份有限公司.
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进样体积25 µL ，抑制器电流59 mA ，柱流速1.00 mL·min−1，柱温保持在30 ℃，淋洗液浓度 20 mmol·L−1.
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分别移取5mLLi+标准工作液（1000 mg·L−1）和5mLNH4+标准工作液（1000 mg·L−1）于两个50 mL容量瓶中，用水稀释后定容至标线混匀，Li+储备液和NH4+储备液浓度为100 mg·L−1，标准曲线溶液配制具体见表1.
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本次研究分别于2021年3月、6月、9月和11月采集城区、城乡结合部和郊区水样，其中城区样品29个位点，城乡结合部11个位点，郊区9个位点，具体采样点见图1. 不同区域河水样品中阳离子（Li+、Na+、NH4+、K+、Ca2+、Mg2+）含量采用离子色谱法测定，根据区域分类求出测定数据的算术平均值.
根据《水环境监测规范》SL 219—2013 [7]要求采集地表水样品，采集样品分装于1 L聚乙烯瓶中，每瓶样品中加入pH≤2的浓HNO3并放置于4 ℃冰箱中避光保存，备用. 待测水样经0.45 μm微孔滤膜过滤，在1.2节仪器工作条件下进样测定.
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根据1.3节溶液配制方法配制成 8个不同浓度的混合标准系列，横坐标为待测离子的质量浓度（X），纵坐标为色谱峰面积（Y），以此绘制标准工作曲线，计算线性方程和相关系数，结果如表2所示，6种阳离子在0.01—0.50 mg·L−1到5.0—100.0 mg·L−1浓度范围内具有较好的线性关系，相关系数均大于0.999.
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以同样方法对在超纯水中加入标准溶液的样品进行测定和分析，计算加入标准溶液后7个平行结果的标准偏差，方法检出限 =3.143×标准偏差，以4倍检出限作为测定下限，测定结果如表3所示，方法检出限为0.002—0.020 mg·L−1，测定下限为0.008—0.080 mg·L−1.
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分别对6种阳离子进行低、中、高的标准溶液7次重复测定，计算3种标准溶液6种阳离子浓度的平均值和相对标准偏差，结果如表4所示，6种阳离子在低、中和高的3种标准溶液的测定结果相对标准偏差分别为0.52%—2.98%、0.17%—1.25%和0.10%—0.94%，证明此方法灵敏度高，可满足地表水中6种阳离子的同时测定要求.
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分别对有证标准溶液 Li+（B2103065）、Na+（B21050087）、NH4+（B2101055）、K+（B1905134）、Ca2+（B2105014）、Mg2+（B21040276）进行6次平行测定，测定结果见表5，其结果均在保证值范围，相对标准偏差为0.19%—1.73%，相对误差在-2.50%—4.38%范围之内，说明该方法具有较高的准确性。
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将已知浓度的阳离子标准溶液加入到实际地表水水样中，并按照试验方法，进行7次重复测定，回收率结果如表6所示. 根据《水环境监测规范》SL 219—2013的相关要求，回收率要求控制在 90%—110% 之间[7]，由表6 可知，样品回收率为 90.7%—107.5%，均在控制范围内，表明该方法准确度较高，可用于地表水中6种阳离子测定.
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北京市不同区域水体水化学统计特征见表7，河水pH 值变化范围为 6. 94—9. 69，城乡结合部、城区和郊区的pH均值分别为8.31、8.74和7.55，均呈弱碱性，变异系数分别为 4.33%、4.12%和4.61%，3个区域变异系数相差不大，表明pH在不同区域水体内较稳定.
由表7可知，城乡结合部区域6种阳离子总体质量浓度为150.05 mg·L−1，高于城区和郊区25.35%和63.54%；3个区域阳离子浓度均值均为：Ca2+> Na+>Mg2+> K+>NH4+>Li+. 不同区域阳离子组分中，Ca2+含量较高，自然水体的主要离子来源包括自然因素和人为因素。自然因素主要是大气沉降和岩石矿物风化，人为因素主要是人为活动输入，当水体受岩石风化影响时阳离子组分多在 Ca2+一端[8-9].
Li+质量浓度最低，均低于各自区域阳离子总质量浓度的0.1%；NH4+浓度在各区域均呈稳定状态且低于0.2 mg·L−1，均达到地表水二类标准；Ca2+和 Na+是3个区域水体的优势离子，浓度分别为52.49—59.61 mg·L−1和23.84—58.39 mg·L−1，Ca2+和Na+质量浓度占阳离子总浓度的78.13%—85.82%，二者变异系数均值分别为28.76%和53.19%，表明Ca2+含量在流域内变化不大，水体中各类风化岩石等天然矿物含量丰富，地表水中Ca2+主要由岩石土壤等与地表水充分接触并缓慢溶解，使得3个区域Ca2+浓度明显高于其他阳离子.
城乡结合部和城区Na+质量浓度明显高于郊区，居民排放的生活污水中含有一定的Na+，有研究证明Na+作为人类活动影响水体的指标，可以指征生活污水排放对自然水体环境的影响[10-12].
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不同水体阳离子之间的相关性以及离子来源是否一致可以通过相关性分析表示，利用 SPSS 软件分别计算郊区、城乡结合部和城区水体6种阳离子之间的 Pearson 相关性系数，用 r值表示（表8），其中，r > 0 表示两变量呈正相关，r < 0 表示两变量呈负相关.
由表8可知，郊区水体中，Na+与Ca2+、Mg2+呈显著负相关，相关系数分别是-0.889和-0.778，与Li+呈显著正相关，相关系数为0.500；Ca2+与Mg2+呈显著正相关，相关系数分别是0.932；NH4+与Li+呈显著负相关，相关系数为-0.641. 城乡结合部水体中，K+与Na+、Ca2+、Mg2+、Li+呈显著正相关，相关系数分别为0.906、0.684、0.651和0.648；Na+与Ca2+、Mg2+、Li+呈显著正相关，相关系数分别为0.755、0.793和0.614；Ca2+与Mg2+呈显著正相关，相关系数为0.862. 城区水体中，K+与Na+、Ca2+、Mg2+、Li+呈显著正相关，相关系数分别为0.841、0.478、0.551和0.658；Na+与Ca2+、Mg2+、Li+呈显著正相关，相关系数分别为0.470、0.834和0.797；Ca2+与Mg2+、Li+呈显著正相关，相关系数分别是0.639和0.289；Mg2+与Li+呈显著正相关，相关系数为0.663.
综上分析可知，城乡结合部和城区的水体各离子间相关性变化规律较为接近，说明城区水体和城乡结合部水体有较密切的联系；郊区水体中Na+与Ca2+、Mg2+呈显著负相关，而城乡结合部和城区水体Na+与Ca2+、Mg2+呈显著正相关，推测可能受到了人为因素的影响；城乡结合部、城区和郊区水体Ca2+与Mg2+呈显著正相关，说明来源于相同的岩石风化过程.
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选取北京市城区、郊区和城乡结合部等不同区域水体，对其3月、6月、9月和11月的阳离子指标进行空间分布格局的对比分析（图2）发现，6种阳离子浓度变化存在一定的差异，除郊区外，城区和城乡结合部区域阳离子浓度变化具有明显季节性.
由图2可以看出，城乡结合部和城区水体中K+、Ca2+、Na+和Mg2+等4种阳离子质量浓度3月和11月份的监测均值高于6月和9月份，这4种阳离子浓度春季、冬季高于夏季、秋季，北京地区属于典型的北温带半湿润大陆性季风气候，夏季雨水较多、温度高，6—10月是主要的降雨期，降雨期时自然水体水量增加，在无外来离子来源情况下，降水对自然水体化学组分起到稀释作用，特别是对阳离子的稀释更为明显，因此冬季时阳离子浓度低于夏季[13-14].
城乡结合部水体3月和11月阳离子总质量浓度达到了174.1 mg·L−1和189.3 mg·L−1，6月和9月为118.3 mg·L−1和139.8 mg·L−1；城区水体3月和11月阳离子总质量浓度达到了131.4 mg·L−1和132.3 mg·L−1， 6月和9月为109.5 mg·L−1和104.1 mg·L−1. 城乡结合部水体中Na+和Ca2+是占绝对优势的离子，3月、6月、9月和11月的Na+占各月份总量的41.49%、41.11%、36.66%和39.61%，Ca2+占各月份总量的37.49%、37.01%、42.53%和39.01%；城区水体中3月、9月和11月Ca2+占优势，占水体中各月份总量的45.89%、48.45%和47.77%， 6月水体中Na+是占优势的离子，占总量的44.37%.
郊区水体中K+、Na+、Ca2+和Mg2+4种阳离子浓度变化不大，3月、6月、9月和11月阳离子总质量浓度分别为88.7 mg·L−1、89.3 mg·L−1、91.8 mg·L−1和96.6 mg·L−1；水体中Ca2+是占绝对优势的离子，分别占各月份离子总量的57.45%、50.54% 、66.45%和64.22%.
3个区域水体的NH4+质量浓度在3月、6月和12月变化不大，均值分别为0.035 mg·L−1、0.046 mg·L−1和0.036 mg·L−1，九月份NH4+质量浓度最高，均值达到0.139 mg·L−1，高于其他月份3—4倍，主要原因是夏季过后秋季降雨量明显减少，径流量降低，含NH4+污染物排入河道中得不到有效稀释，从而导致地表水中有机污染物浓度升高，NH4+质量浓度也随之增大.
本研究中3个区域各月份Li+质量浓度均低于0.02 mg·L−1，且在各月份中浓度变化不大，因此本文未对Li+变化情况进行讨论.
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（1）本文建立了利用离子色谱测定地表水中Li+、Na+、NH4+、K+、Ca2+、Mg2+等6种可溶性阳离子的方法，其标准曲线、精密度、准确度、最低检出限和加标回收率均符合相关技术要求，实现了6种阳离子同时检测，同时适用于地表水中水溶性阳离子测定.
（2）通过对北京市不同区域水体6种阳离子分布特征分析可知，3个区域水体整体呈弱碱性，城乡结合部区域6种阳离子总浓度高于城区区域和郊区区域；3个区域阳离子浓度均值大小均为：Ca2+> Na+>Mg2+> K+>NH4+>Li+，主要的阳离子Ca2+和 Na+，二者质量浓度占阳离子总浓度的78.13%—85.82%.
（3）通过对不同水体阳离子之间的相关性可知，城乡结合部和城区的水体各离子间相关性变化规律较为接近；城乡结合部和城区水体Na+与Ca2+、Mg2+呈显著正相关，郊区水体中则相反；城乡结合部、城区和郊区水体Ca2+与Mg2+均呈显著正相关.
（4）不同区域水体阳离子浓度变化存在一定差异，城区和城乡结合部区域阳离子浓度受季节变化影响，具有明显的季节性特征，春冬季阳离子浓度高于夏秋季，而郊区水体阳离子浓度年度变化不大.
离子色谱法同时测定北京市不同区域水体6种阳离子
Ion chromatography for simultaneously determining six cations in water bodies of different areasof Beijing
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摘要: 建立离子色谱法测定不同区域水体Li+、Na+、NH4+、K+、Ca2+、Mg2+等6种阳离子的方法，以及验证方法在实际应用的可行性. 以 ICS1000型离子色谱仪配有DionexIonPac CG12A 阳离子保护柱（4 mm×50 mm）和CS 12A 阳离子分离柱（4 mm×250 mm），CSRS 300 型抑制器（4 mm），甲基磺酸为淋洗液，流量为1.0 mL·min−1，6种阳离子的质量浓度在0.01—0.50 mg·L−1到5.0—100.0mg·L−1范围内线性较好，相关系数＞0.9995，方法检出限为0.002—0.020 mg·L−1，与有证标准溶液相对误差−2.50%—4.38%（n=6），不同环境水样加标回收率90.7%—107.5%. 利用以上色谱条件分析北京市不同区域地表水阳离子分布特征，结果显示城乡结合部、城区和郊区水体pH稳定，呈弱碱性；城乡结合部水体6种阳离子总浓度为150.05 mg·L−1，明显高于城区和郊区25.35%和63.54%，阳离子浓度均值大小为：Ca2+＞ Na+＞Mg2+＞ K+＞NH4+＞Li+，其中Ca2+和 Na+是3个区域水体的优势离子，NH4+和Li+质量浓度最低；城乡结合部和城区水体阳离子浓度在夏季和秋季低于春季和冬季. 实验结果表明，离子色谱法样品处理简便，分析速度快，准确可靠，灵敏度高，重复性好，适用于地表水中6种水溶性阳离子的快速批量测定.Abstract: A method for determination of Li+, Na+, NH4+, K+, Ca2+ and Mg2+in different areas of water bodies by ion chromatography was established, and verify the feasibility of the method’s chromatographic conditions and characteristic indexes in the laboratory. The method precautions were also discussed for the reference of model ICS1000 chromatography with DionexIonPac CG12A cation protection column (4 mm × 50 mm) and CS 12A cation separation column (4 mm×250 mm), CSRS 300 suppressed conductivity detector (4 mm), methane sulfonic acid as eluent, and flow rate of 1.0 mL·min−1. The mass concentration of six cations had a good linear relationship with the chromatographic peak area in the range of 0.01—0.50 mg·L−1and 5.0—100.0 mg·L−1, correlation coefficient > 0.9995, and the detection limits of the method were 0.002—0.020 mg·L−1, the relative error of −2.50%—4.38%（n=6）with the certified standard solution, and the recovery rate of standard addition of water samples measured in different environments was 90.7%—107.5%. Six cations in different areas of water bodies in Beijing were analyzed according to the above-mentioned chromatography conditions, and the result reflects that water bodies were weakly alkaline and pH was stable, the total concentration of six cations (150.05 mg·L−1) in the urban and rural joint area was higher than the city proper and the suburbs (25.35% and 63.54%); Order of mean values of cation concentrations: Ca2+＞ Na+＞Mg2+＞ K+＞NH4+＞Li+, Ca2+ and Na+ were the dominant ions, while NH4+ and Li+ had the lowest concentrations. The total concentration of six cations of the urban and rural joint area and city area in summer and autumn was lower than in spring and winter. The results showed that the method is simple sample preparation, rapid determination, high sensitivity and accuracy, good repeatability, which is suitable for rapid determination of cations in surface water.
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Key words:
- ion chromatography /
- cations /
- surface water /
- distribution characteristics.
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挥发性硫化合物（ volatile sulfur compounds, VSCs）能抑制所有有氧细胞线粒体呼吸链末端的细胞色素氧化酶[1]，造成细胞窒息，对人体的危害性极大. 司法实践中，硫化氢（H2S）是最常见的VSCs致死毒物，每年全国会有上百人因H2S中毒致死[2 − 3]. H2S是一种较为常见的神经毒剂，主要依靠呼吸道进入身体，也可以通过皮肤、消化道进行缓慢地吸收. H2S在体内的代谢主要有3条途径：其一，H2S进入人体之后与细胞色素氧化酶等蛋白酶结合，导致蛋白酶失去其原有的作用；其二，硫离子在人体被氧化，形成硫代硫化物、硫酸盐等；其三，H2S甲基化后，生成甲硫醚（dimethyl sulfide, DMS）和甲硫醇（methanethiol, MT），之后甲硫醇会随着时间的推移，逐步转化为甲硫醚[4 − 5]. 第一条途径是导致人体硫化氢中毒的原因，后两条途径为肝脏等器官进行解毒的过程.
因DMS和MT的刺激性气味，很少发生直接摄入而急性中毒的案例，且经过初步检验也易将MT、DMS中毒与H2S中毒区分开。因此，作为H2S在人体内主要的代谢产物，DMS和MT具有一定的标识作用。目前，国内外学者主要通过研究血液中的硫离子、硫代硫酸盐以及硫化血红蛋白等鉴定H2S中毒，如强火生、罗才会、Varlet 、张震等[6 − 9]通过GC-MS或GC-FPD等方法测定血液中的S2-，褚建新、刘春霞等[10 − 11]分别通过分光光度计和荧光探针检测血中的硫化血红蛋白，同时为了提高定量的准确性，Maseda等[12]通过LC-MS方法测定血液和尿液中的硫代硫酸盐. 但是上述方法均存在重复性差、操作复杂等缺点。为了避免此类问题，需对H2S甲基化产生的DMS、MT进行分析. 基于相关文献可知[5,9]，在人体内检测出H2S、DMS和MT的存在，可为H2S中毒做出判断. 国内外主要是采用气相色谱-质谱（gas chromatography mass spectrometry, GC-MS）法和气相色谱法检验DMS和MT，王芳琳、吴颖娟[13 − 14]采用GC-MS分别对血中的MT和废水中的DMS进行定性定量，张立江、Ábalos等[15 − 16]采用顶空气相色谱的方法对废水中的DMS、MT进行检验，并对挥发性硫化物性质进行较为全面的研究.
顶空气相色谱法（HS-GC）是一种联合操作技术，采用顶空萃取，可专一性收集样品中的易挥发性成分[17]. HS-GC具有较高的灵敏度和比较迅速的分析速度，可降低共提物引起的干扰，且操作简便[18]. 其简便性、快捷性和准确性满足鉴定机构的检验要求，因此本文拟建立全血中DMS和MT的顶空气相色谱检验方法，以期为公安机关处理硫化氢中毒案件和安全生产等方面提供理论依据和方法支撑.
1. 材料与方法（Materials and methods）
1.1 仪器
Agilent 7890B气相色谱仪（美国安捷伦公司）；Agilent 7697A顶空进样器（美国安捷伦公司）；Agilent J&W GS-GasPro（30 m×320 μm×5 μm）毛细管柱（美国安捷伦公司）.
1.2 试剂
甲硫醚、甲硫醇：色谱纯级，>99.7 %，上海麦克林生化公司；无氧水：实验当天将高纯N2通入到去离子水中进行脱氧 15 min 以制备无氧水；饱和硼砂（Na2B4O7）溶液：称取足量的Na2B4O7，加入无氧水100mL 溶解，充分超声振荡，自然静置后，取上层清澈溶液[19]；0.1 %氢氧化钠溶液配制：用电子天平称取0.1 g NaOH固体加入99.9 mL无氧水中[20].
1.3 实验样品
硫化氢中毒致死者的全血样本：经公安部物证鉴定中心同意，样本取自于2021年7月—2022年1月因硫化氢中毒而死亡的5起案件，检材样本为心血，并及时在-20 ℃环境下冷冻保存以延缓腐败. 15份血液样本的基本信息见表1. 空白血液样本：50份健康成年人血液，冷冻保存. 其他血液样本：选取20份其他死因中毒血样，冷冻保存.
表 1 15份样本的基本信息Table 1. Basic information for the 15 samples案件编号Sequence number 简要案情Brief case 死亡人数Number of deaths 1 2022年1月某地员工矿洞内工作时中毒死亡，之后进入的两位救援人员相继中毒死亡. 3 2 2021年9月某地员工井下作业时中毒死亡. 3 3 2021年7月某地因暴雨导致井位上升，使得居住点临近井位的一家六口全部中毒死亡. 6 4 2021年11月某地梁某在猪饲料厂清理粪池时，中毒死亡. 1 5 2021年10月某地工厂员工下水道作业时中毒死亡. 2 | Show Table
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1.4 样品前处理
在10 mL顶空瓶中依次加入0.5 mL待测血液样品、0.2 mL的20 %硫酸溶液、0.15 g 氯化钠、1 mL无氧水稀释，及时密封.
1.5 仪器条件
（1）色谱条件：进样口温度250 ℃，分流模式，分流比10:1，载气为氮气，采用gas-pro毛细管柱，流量为0.5 mL·min−1；柱温升温程序为起始温度50 ℃，保持2 min后，以20 ℃·min−1升至250 ℃，保持2 min，平衡时间1 min；尾吹气为高纯氮气，恒流60 mL·min−1；FPD检测器，温度为270 ℃；空气流量为恒流60 mL·min−1；氢气燃气流量为恒流60 mL·min−1.
（2）顶空进样器条件：加热箱温度为60 ℃，样品瓶平衡时间为15 min，定量环温度为80 ℃，传输线温度为95 ℃.
2. 结果与讨论（Results and Discussion）
2.1 仪器条件的优化
2.1.1 色谱柱的优化
本次实验考察了ALC-1、gas-pro和plot-q三种色谱柱，而ALC-1对于DMS和MT的保留能力较差，plot-q的峰容易出现拖尾现象，响应值较差. 结合文献[9]和实际操作发现Agilent J&W GS-Gas-Pro（30 m×0.32 mm×5 μm）对于DMS、MT和溶剂峰有着较好地分离，且色谱柱的流失较少，所以本实验选择gas-pro强极性色谱柱.
2.1.2 检测器的优化
本次实验比较了电子捕获检测器（ECD）、氢火焰离子化检测器（FID）和火焰光度检测器（FPD）. 以往的研究表明FPD、ECD具有较高的灵敏度，其中FPD对于含硫、磷的物质具有较强的选择性；而ECD对电负性强的物质有较高灵敏度，但硫化物的电负性并不高，在实际检测中灵敏度不如FPD. 在温度较高时，易受溶剂蒸气的污染，以致于减少仪器使用寿命[5]. 所以本实验选择的检测器为FPD，经优化后将其温度参数设置为270 ℃，空气流量为恒流60 mL·min−1，氢气燃气流量为恒流60 mL·min−1.
2.2 前处理的考察
2.2.1 酸碱介质环境的优化
随着储存时间的增加，硫化氢中毒血样会产生二硫化碳等有机物，这些硫化物会干扰FPD检测器对甲硫醚和甲硫醇的检验效果，因此，本实验决定对DMS、MT所在的酸碱环境进行研究，以期达到最优的提取效果.
分别取6份0.5 mL DMS浓度依次为0.01、0.2、0.8 μg·mL−1血样装入顶空瓶中，分别加入空白去离子水、20%硫酸溶液、10%磷酸溶液、三氯乙酸溶液、饱和硼砂溶液、0.1%氢氧化钠溶液，以满足中性、酸性、碱性的测定环境. 具体结果见表2.
表 2 考察酸碱介质对DMS血样峰面积的影响Table 2. Examining the effect of acid and base media on the peak area of DMS blood samples0.01 μg·mL−1 DMS 0.2 μg·mL−1 DMS 0.8 μg·mL−1 DMS 去离子水 0 986 5742 20%硫酸 47 6005 93505 10%磷酸 0 0 0 三氯乙酸 0 2063 19965 饱和硼砂 0 782 5320 0.1%氢氧化钠e 0 0 0 | Show TableDownLoad:
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根据表2中数据所示，样品经去离子水稀释后可以显现出DMS，但是其响应值较低，灵敏度不足，实操性较差；饱和硼砂溶液和0.1%氢氧化钠溶液提供的碱性环境不利于醚类和醇类化合物的挥发造成DMS的响应值大幅度降低；磷酸为弱酸，同样不利于待测物的挥发，使得DMS的分析结果较差；三氯乙酸溶液可以很好地提高DMS的GC响应值，但高温环境会使一部分三氯乙酸生成氯仿，对检测器造成污染，具体数据和效果如表2、图1（a）所示；20%硫酸溶液可以有效地提高DMS的响应值，并且杂质峰较少，具体数据和效果如表2、图1（b）所示. 因此，本次实验选择20%硫酸溶液作为酸性介质，检验环境为酸性溶液.
此外，实际操作发现，由于MT的沸点较低（6 ℃），常温下容易挥发. 实验室常温下配制的标准溶液，准确性非常差，虽然可以使用冷藏的溶剂测得其标准曲线，但是重现效果较差，且所得数据不稳定. 结合实际检验工作的条件，含MT的H2S中毒血不可能保存完好. 因此，本实验决定不再研究MT的定量方法，但根据保留时间可以对MT进行定性.
同时，本实验对20 %硫酸溶剂加入量进行考察，发现加入0.2 mL效果最好，因此，本实验选择加入0.2 mL 20 %的硫酸溶液.
2.2.2 NaCl添加量的考察
本实验就离子强度对实验结果的影响进行了考察，加入0.1—0.3 g的NaCl使得DMS的响应值得到了较好提升，当加入量在0.15 g以上时，虽然峰面积也有升高，但是提升效果不明显，且加入0.15 g NaCl的效果已达到检验工作的标准，为了减少资源浪费，本实验选择0.15 g NaCl添加量，具体见图2.
2.3 方法学验证
2.3.1 标准曲线、检出限和定量限：
取空白血，添加DMS标准物质配制成含0.01、0.02、0.04、0.08、0.1、0.2、0.4、0.8、1.0、2.0 μg·mL−1 DMS的血液样品，使用“1.4”前处理方法处理，做3组平行实验. 以血样的DMS浓度为横坐标，所得的峰面积为纵坐标，得到DMS血样包含误差棒的标准曲线，通过测定检出限（LOD）和定量限（LOQ）来评价该方法的灵敏度，以信噪比3:1为LOD，以信噪比10:1为LOQ[21 − 22]. 结果见表3和图3. 由图3可知，在0.01—2.00 μg·mL−1 范围内呈幂指数.
表 3 DMS的相关系数、范围、检出限及定量限Table 3. Correlation coefficient, range, detection limits and quantification limits of DMS回归方程Regression equation 范围/（μg·mL−1）Range 相关系数R2 LOD/（μg·mL−1） LOQ/（μg·mL−1） DMS y = 153120x1.755 1 0.01—2.00 0.997 0.003 0.01 | Show TableDownLoad:
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2.3.2 回收率和精密度
按照考察所得的全血中DMS检测方法，使用相对标准偏差（RSD）表示精密度. 配制DMS低、中、高 3 种浓度的标准溶液，且连续7 d进行相同操作，得到日内日间精密度，结果见表4. 相对标准偏差落在1.6%—3.6%之间，表示仪器处于较为稳定的状态，满足实际工作需要.
表 4 DMS血样的回收率和精密度Table 4. Recovery rates and precision of DMS blood samples全血样品浓度/ （μg·mL−1）Concentrations of whole blood samples 回收率/%Average recovery rate RSD/% 日内精密度within-day precision 日间精密度Inter-day 0.8 96 1.6 2.1 0.2 94 2.8 3.5 0.02 97 2.6 3.6 | Show TableDownLoad:
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2.4 实际应用
2.4.1 空白血样分析
使用“1.4”前处理方法处理50份健康成人血样，基于所得实验结果，50份空白血样中仅含有H2S，并未检测出DMS和MT的存在. 结合文献[5]分析其原因，随着储存血样时间的推移，腐败产生的H2S逐渐增多，但由于血样脱离人体，细胞失去活性、代谢停止，使得H2S不能进行甲基化反应得到DMS和MT. 因此，在空白血样中并未检测出DMS和MT的存在.
2.4.2 其他死因血样分析
将收集到的20份其他死因中毒血样，按照本实验考察所得的最佳仪器条件、前处理条件进行检验，在其他死因血样中并未检测出DMS和MT的存在，说明其他毒物使人中毒死亡，并不会产生DMS和MT. 因此，本实验判定DMS和MT可能是H2S中毒后特定的代谢产物，研究DMS和MT作为硫化氢中毒的标志物具有重要意义.
但需特别注意的是，在特定案件中，可能存在高浓度DMS和MT的中毒致死案件，此类案件会对于硫化氢中毒起一定的干扰作用，需要结合现场环境及硫化氢中毒后的其他代谢产物，如硫代硫酸盐等进行综合分析判断.
2.4.3 硫化氢中毒案件分析
采用建立的方法，对硫化氢中毒案件中的血液检材进行检验，结果见表5. 对表5检验结果分析，此五起案件共计15份血样中都存在DMS，浓度范围在0.016—0.430 μg·mL−1之间，位于DMS血样标准曲线的范围，由此证明本实验所建立的方法可以应用到硫化氢中毒案件中DMS的实际案例中.
表 5 硫化氢中毒案件中DMS的含量Table 5. Content of DMS in hydrogen sulfide poisoning cases序号Sequence number 死亡人数Death toll DMS/（μg·mL−1） 是否检出MTWhether MT is detected ① 3 0.430 √ 0.305 √ 0.280 √ ② 3 0.376 √ 0.296 × 0.215 × ③ 6 0.067 × 0.016 × 0.016 × 0.078 √ 0.093 × 0.027 √ ④ 1 0.247 √ ⑤ 2 0.218 √ 0.079 × | Show TableDownLoad:
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此外，虽然MT的沸点低，以致于其在室温条件下极易挥发，使得一些H2S中毒血中没能检测出MT，但是本实验发现，其他死因的血样中，都未发现MT的存在，只有H2S中毒血中存在MT. 因此，MT的存在依旧可以作为判断H2S中毒的标志物之一.
3. 结论（Conclusion）
（1）本实验经过分析空白血样、其他死因血样可知，DMS和MT为人体因硫化氢中毒而死亡的特定代谢物. 但需特别注意的是，在公安实践中，也会发生因吸入高浓度DMS和MT中毒致死的案件，此类血样中也可检测出DMS和MT的存在，对于此类特殊情形，检验人员需要结合相关法医学知识对其进行深入分析，以确定其死因.
（2）关于未来研究硫化氢中毒案件的展望：由于随着时间的推移，尸体、血液会逐渐腐败，因此，在检验硫化氢中毒事故中，尚需建立更加准确的内源性硫化氢、硫代硫酸盐、二硫化碳的阈值，以及研究血液腐败、尸体腐败所产生的硫化氢含量等基础数据.
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图 1 北京市3个区域的样点分布图
Figure 1. Distribution map of sampling points in thethreeareas of Beijing
图 2 3个区域水体阳离子浓度的时空变化
Figure 2. Spatio-temporal variation of cation concentrationsof water bodies in the threeareas
表 1 标准曲线溶液配制（mg·L−1）
Table 1. Preparation of calibration solution （mg·L−1）
离子Cations 标准溶液 Standard Solution 1 2 3 4 5 6 7 8 Li+ 0.01 0.05 0.10 0.20 0.50 1.00 2.00 5.00 Na+ 0.20 0.50 1.00 2.00 5.00 10.00 20.00 50.00 NH4+ 0.01 0.05 0.10 0.20 0.50 1.00 2.00 5.00 K+ 0.50 1.00 2.00 5.00 10.00 20.00 50.00 100.0 Mg2+ 0.50 1.00 2.00 5.00 10.00 20.00 50.00 100.0 Ca2+ 0.50 1.00 2.00 5.00 10.00 20.00 50.00 100.0
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表 2 标准工作曲线的回归方程和相关系数
Table 2. Regression equations and correlation coefficientsofthestandard curve
出峰顺序Peak occurrence sequence 离子名称Cations 线性方程Linear equations 相关系数Related coefficient 1 Li+ Y=0.9249X+0.0026 0.9999 2 Na+ Y=0.3115X+0.0490 0.9999 3 NH4+ Y=−0.0185X2+0.3390X+0.0173 0.9997 4 K+ Y=0.1899X+0.0553 0.9996 5 Mg2+ Y=0.4900X+0.1890 0.9998 6 Ca2+ Y=0.3768X-0.0918 0.9998
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表 3 方法的检出限、测定下限（mg·L−1）
Table 3. Method detection limit and the limit of quantitation（mg·L−1）
离子名称Cations 平均值Average value 标准偏差Standard deviation 方法检出限Method detection limit 测定下限Limit of quantitation Li+ 0.0507 0.0005 0.002 0.008 Na+ 0.0530 0.0021 0.01 0.04 NH4+ 0.0576 0.0031 0.01 0.04 K+ 0.4830 0.0026 0.01 0.04 Mg2+ 0.5195 0.0048 0.01 0.04 Ca2+ 0.4848 0.0027 0.02 0.08
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表 4 不同浓度标准溶液的测定平均值和相对标准偏差
Table 4. Measured meanconcentrations and relative standard deviations of standard solutions with different concentrations
离子Cations 低浓度/（mg·L−1）Low concentration 相对标准偏差/%Relative standard deviation 中浓度/（mg·L−1）Medium concentration 相对标准偏差/%Relative standard deviation 高浓度/（mg·L−1）High concentration 相对标准偏差/%Relative standard deviation Li+ 0.05 1.45 0.53 0.40 1.08 0.46 Na+ 0.55 0.52 12.68 0.87 21.47 0.10 NH4+ 0.11 2.98 1.15 1.25 5.77 0.36 K+ 0.26 0.76 7.34 0.64 21.74 0.94 Mg2+ 0.22 1.29 5.64 0.77 22.67 0.19 Ca2+ 0.76 0.82 5.48 0.17 21.16 0.18
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表 5 有证标准溶液阳离子浓度测定结果
Table 5. Results of determination of cationic concentration in certified standard solution
离子Cations 平均值/（mg·L−1）Average value 标准样品浓度/（mg·L−1）Standard sample concentration 相对标准偏差/%Relative standard deviation 相对误差/%Relative error Li+ 0.77 0.76±0.03 1.41 0.72 Na+ 12.35 11.90±0.60 0.19 3.82 NH4+ 0.63 0.65±0.03 1.73 −2.50 K+ 6.34 6.36±0.51 0.74 −0.29 Mg2+ 5.68 5.56±0.27 1.45 2.11 Ca2+ 21.29 20.4±2.0 0.33 4.38
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表 6 阳离子的加标回收率
Table 6. Therecovery rates of spiked cations
离子Cations 原样浓度/（mg·L−1）Original concentration 加标量/（mg·L−1）Added scalar quantity 加标回收率/%Recovery rate Li+ 0.0167 0.05 90.7 0.50 103.0 5.00 97.4 Na+ 109.8143 0.50 98.1 5.00 99.5 50.00 95.9 NH4+ ND 0.05 92.6 0.50 96.2 5.00 97.9 K+ 12.2641 1.00 93.0 20.00 107.5 50.00 103.7 Mg2+ 41.7051 1.00 92.8 20.00 106.7 50.00 104.5 Ca2+ 93.1263 1.00 98.1 20.00 105.8 50.00 99.3
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表 7 3个区域水体水化学特征值
Table 7. Hydrochemical characteristic values of water bodies in thethreeareas
区域Region 项目Item pH 离子/（mg·L−1） Cations K+ Na+ Ca2+ Mg2+ NH4+ Li+ 城乡结合部 最大值 9.45 29.07 112.13 94.56 31.72 1.47 0.031 最小值 7.45 1.63 6.09 26.52 6.93 0.00 0.001 平均值 8.31 12.34 58.39 59.61 19.59 0.11 0.013 标准差 0.36 7.15 30.79 18.52 6.52 0.28 0.006 变异系数CV/% 4.33 57.94 52.73 31.07 33.28 254.6 46.15 城区 最大值 9.69 20.31 109.16 131.59 49.17 0.23 0.044 最小值 7.73 1.53 4.85 19.92 6.65 0.00 0.00 平均值 8.74 6.63 41.04 52.49 19.48 0.06 0.010 标准差 0.36 4.71 32.14 21.76 10.47 0.07 0.01 变异系数CV/% 4.12 71.04 78.31 41.46 53.75 116.7 100.0 郊区 最大值 8.49 18.19 35.48 64.82 11.71 0.20 0.004 最小值 6.94 2.30 9.59 36.04 7.06 0.00 0.001 平均值 7.55 3.69 23.84 54.90 9.27 0.05 0.003 标准差 0.35 2.75 6.80 7.55 1.53 0.06 0.001 变异系数CV/% 4.64 74.53 28.52 13.75 16.50 120.0 33.33
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表 8 3个区域水体阳离子相关性矩阵
Table 8. Correlation matrices of cation concentrations of water bodies in the three areas
郊区 Suburb K+ Na+ Ca2+ Mg2+ NH4+ Li+ K+ 1 −0.042 0.089 0.076 −0.110 0.105 Na+ 1 −0.889*** −0.778*** −0.354 0.500* Ca2+ 1 0.932*** 0.160 −0.227 Mg2+ 1 −0.004 −0.110 NH4+ 1 −0.641*** Li+ 1 城乡结合部 Urban fringe area K+ Na+ Ca2+ Mg2+ NH4+ Li+ K+ 1 0.906*** 0.684*** 0.651*** −0.037 0.648*** Na+ 1 0.755*** 0.793*** −0.043 0.614*** Ca2+ 1 0.862*** −0.028 0.401 Mg2+ 1 −0.019 0.383 NH4+ 1 −0.044 Li+ 1 城区 Urban area K+ Na+ Ca2+ Mg2+ NH4+ Li+ K+ 1 0.841*** 0.478*** 0.551*** −0.146 0.658*** Na+ 1 0.470*** 0.834*** −0.202 0.797*** Ca2+ 1 0.639*** −0.208 0.289* Mg2+ 1 −0.214 0.663*** NH4+ 1 −0.172 Li+ 1 注:***表示在 0.001 置信度下显著相关，**表示在 0.01 置信度下显著相关，* 表示在 0.05 置信度下显著相关. Note:*** indicated a significant correlation between the 0.001 confidence level,** indicated a significant correlation between the 0.01 confidence level, * indicated a significant correlation between the 0.05confidence level.
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