日前，南京農業(yè)大學資環(huán)學院汪鵬教授課題組合成了甲基巰基砷類化合物的標準物質，利用常規(guī)高效液相色譜串聯(lián)電感耦合等離子體質譜儀（HPLC-ICP-MS），結合C18反相色譜柱，成功建立了甲基巰基砷類化合物的形態(tài)分離和定量檢測的方法，并利用該方法研究了稻田系統(tǒng)甲基巰基砷的生物地球化學過程，發(fā)現(xiàn)了二甲基一巰基砷（DMMTA）是土壤孔隙水中主要的甲基巰基砷類化合物，占孔隙水中總砷的1-34%，揭示了稻田系統(tǒng)土壤中DMMTA的產生、消亡的動態(tài)變化規(guī)律與機制，發(fā)現(xiàn)了DMMTA的產生是無機砷先甲基化后巰基化過程（Dai et al. Environ. Sci. Technol. 2021, 55, 8665-8674）。

 

　　據(jù)介紹，砷對人體有毒，也是農田土壤中主要污染物之一，威脅農田系統(tǒng)健康和農產品安全。砷存在著多種化學形態(tài)，以往主流認識多集中在無機砷和甲基砷兩類形態(tài)。而近年來，研究者在地下水、熱泉、稻田、人體尿液中檢測出了甲基巰基砷類的化合物。由于巰基砷化合物缺乏標準物質，且形態(tài)檢測分離需要耐高鹽高堿的色譜裝置、以及分析時間長等分析瓶頸問題，僅在國外極少數(shù)實驗室建立了分析方法。

 

　　DMMTA對人體細胞毒性強，是無機砷毒性的5-10倍，屬于最毒的砷化學形態(tài)之一。且DMMTA在人體尿液也被檢出，其來源一直不清楚。當前學術界和食品安全監(jiān)管領域非常關注大米砷化學形態(tài)的分析，傳統(tǒng)方法都是基于微波輔助酸消解的前處理結合陰離子交換色譜柱（PRP）的形態(tài)分離，該方法只能檢測出無機砷和二甲基砷（DMA）兩類主要化學形態(tài)。由于無機砷對人體毒性強，而DMA被認為對人體毒性較低，因此，國際食品法典和多數(shù)國家大米中砷限量標準體系中都是以無機砷計，不考慮DMA。

 

　　近期，該課題組利用淀粉酶解前處理和C18反相色譜柱分離，建立了大米中DMMTA分析方法（圖1）。通過對比，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的微波輔助酸消解樣品前處理會導致大米中的DMMTA完全脫巰基為DMA，且傳統(tǒng)方法中的陰離子交換柱對DMMTA的滯留效應也導致無法檢測出DMMTA，這些原因導致了傳統(tǒng)的分析方法把DMMTA誤認為是無毒的DMA。后續(xù)采集了覆蓋我國水稻主產區(qū)103個稻米樣品和全球6大洲16個國家大米市場上140個大米樣品，發(fā)現(xiàn)了全球產地大米中廣泛存在DMMTA，其含量占稻米總砷的1-21%，且具有明顯的地理分布規(guī)律，即緯度越高，大米中DMMTA含量越高，歐美國家產的大米中DMMTA含量普遍比亞洲產的大米要高，同時評估了全球大米中DMMTA的人體健康風險，為完善大米砷食品安全標準體系提供重要的科學依據(jù)（圖2）。

 

　　該研究結果以“Widespread occurrence of the highly toxic dimethylated monothioarsenate （DMMTA） in rice globally”為標題發(fā)表在Environmental Science & Technology上，且被選為封面文章，南京農業(yè)大學博士后戴軍為該論文第一作者，汪鵬教授為通訊作者。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃項目以及國家自然科學基金項目的資助。

 

　　文章鏈接： https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.1c08394