NPS多变的特点对法庭科学实验室提出了挑战。NPS市场非常活跃, 新物质的快速引入使得分析方法很难跟得上节奏。NPS的检测和定性、定量分析实验耗时长、复杂而且成本昂贵。尽管如此, 至少应该确定市场上出现的新物质是否存在药物成瘾性, 是否属于管制类药品。在这种情况下, 对市售产品（有时称为“ 合法药物” ）的分析通常使用多种技术结合的分析手段, 如核磁共振、高分辨质谱、气相色谱-质谱、X射线单晶衍射、红外光谱、紫外光谱和圆二色谱, 才能对未知新药的特性进行全面的表征, 得到正确的结论^{[41, 42, 43, 44, 45, 46]}。

NPS的不断出现, 加上标准物质的缺乏和购买困难, 使得监测数百个不断更新的NPS时, 开发定量方法在某种程度上成为不可能完成的任务。因此, 人们把大部分精力放在开发能够检测和识别大量化合物的定性筛查上。液相色谱（LC）与高分辨率质谱（HRMS）联用是达到这一目的最有效的方法之一^{[47, 48, 49]}。由于其具有精确的质量、全谱段数据采集的特点, 成为筛查大量NPS最有效的方法之一。基于LC-HRMS的定性、可疑目标筛查的主要原理, 原则上不需要标准物质, 检索的成功率由数据库中的数据量决定^{[39, 47, 48, 50, 51]}。为了帮助识别NPS, 有关部门开发了一个新的基于网络的数据库（NPS数据中心）, 目的是从法庭科学实验室获取数据, 以便于识别未知物质^[52]。这样, 分析实验室获得的有价值的数据以识别新出现化合物的时间显著缩短。对于给定的化合物, 可以使用任意的分析手段, 最常用的技术是核磁共振、质谱或高分辨质谱和红外/拉曼光谱。复合数据库和高分辨质谱数据库的结合是法庭科学实验室识别NPS的有力工具^[53]。

如果认为在市售产品中检测NPS操作复杂, 那么在尿液样本中检测和识别NPS残留物就更加具挑战性了。由于样品中的分析物浓度较低、尿液基质的复杂性以及内源性成分的浓度远高于可能服用的NPS等原因, 上述大多数分析手段在此类分析中都无法应用。此外, 分析单个尿液样本时发现的阳性率较低, 使得对NPS的监测更加复杂。为此, 最好在特定环境下对数百（或数千）名个体的大宗尿液样本进行分析筛查, 以提高检出NPS的可能性。夜店集中地区、音乐节或地方性节日活动场所的公厕或便携式厕所容器, 是收集尿液样品的有效地点。尿液样本量越大即提供尿液样本的人数越多, 检出NPS的概率就越大。

从立式小便器或便携式厕所中收集到的样本, 属于不记名样本, 而且很难确定样本的组成数量以及供体的数量。值得注意的是, 报道中大多数研究从立式小便器收集的样本, 比在便携式厕所收集的尿液样本更干净。后者常被粪便和消毒化学品污染, 这可能对NPS的稳定性造成不确定的影响。此外, 必须考虑到立式小便器是专为男性设计的, 因此只代表了一部分数据, 不能体现女性群体的NPS滥用情况。对吸毒案件中嫌疑人或易染人群的尿液进行分析, 同样可以提供NPS监测的信息^{[5, 49]}。然而, 要获得这些检材并不容易, 需要征得当事人或其家人的同意。因此, 从NPS服用概率较高的地方（如歌舞厅、音乐节或夜店集中区域）收集尿样进行分析, 可以更真实地了解当地人口NPS的使用情况。这些样本是不记名收集的, 可以将伦理问题限制在最低的程度^{[54, 55]}。过去五年报道的尿样中NPS的分析研究成果中, 绝大多数实验使用了LC-HRMS对NPS进行定性检验鉴定, 使用了飞行时间（TOF）或离子阱（Orbitrap）仪器联用。部分研究集中在特定目标物上, 使用低分辨率质量分析仪（LC-MS/MS QQQ）进行定量分析^[21]。通过选择合适的样本分析尿样, 可以提高检出NPS的成功率。60%的研究是从音乐节的尿液样本中采集到了满意的数据, 因为这种环境下毒品或NPS被滥用的概率更高^[48]。

在这些研究成果中, 检测到最多的NPS分别是合成卡西酮类和苯乙胺类。因为在音乐节和夜店场所, “ 瘾君子” 们更喜欢服用兴奋类药物, 所以上述研究成果也是合乎逻辑的。此外, 检测出的单个NPS, 甲氧麻黄酮（喵喵）^[21]和氯胺酮（K粉）^[22]是尿样分析中报道最多的药物。

生活污水中NPS的滥用行为检测遇到了更大的挑战, 由于与常用的非法药物相比, NPS消耗量较少, 以及生活污水中的高稀释倍数, 导致目标物的含量极低。在尿液或生活污水检测中, LC-HRMS筛选NPS的主要缺点是其灵敏度低于特定的定量方法, 灵敏度是评价一种分析方法最重要的指标。此外, 在这些复杂的基质中, 被分析物信号通常会受到强烈的电离抑制。因此, 标准的定量方法仍然是有使用价值的, 尽管它们仅限于标准方法范围内的有限化合物检测试验^{[23, 24, 49]}。另一个相关问题是NPS的代谢规律, 它对选择合适的生物标记物（母体化合物或代谢物）来监测尿样或生活污水中的NPS起着关键作用, 然而目前许多NPS的代谢途径研究都缺乏相应成果。同时, 即使主要代谢产物的信息可从文献中获取, 由于缺乏标准物质, 它们的分析过程也可能很复杂, 因此只能使用HRMS进行初步检验鉴定。

污水流行病学在精神物质使用量研究中主要关注点在非法药物上^[25], 而在NPS方面应用较少。如前所述, 生活污水中的NPS研究过程非常复杂, 缺乏关于NPS排泄率和代谢途径的资料, 生活污水中待测物浓度极低是面临的主要难题。大多数已发表的研究生活污水中关于NPS的文章仅涉及到NPS的检测方法和浓度计算, 不会对生活污水集水区内的总量负荷（即目标物浓度乘以生活污水流量）或标准化数据展开研究。

在查阅的基于生活污水分析监测NPS使用情况的研究成果中, 由于质量分析器的灵敏度提高, 绝大多数研究将固相萃取技术（SPE）用于浓缩目标化合物, 随后进行LC-MS/MS QQQ分析^{[23, 24, 49, 54, 55]}。同时, 也有使用LC-HRMS的研究报道^{[47, 48, 49, 51]}。虽然逆向估算一个群体的NPS消耗量的过程很复杂, 甚至说目前操作起来还不现实, 但与传统非法药物的总量负荷概念相比, NPS的定量分析（如大多数常用LC-MS/MS方法）可以更好地描述其实际使用的情况。

有几项研究集中在周末、庆典或节日时采集生活污水样本, 可以得到浓度较高的NPS检材 ^{[24, 47]}。一般而言, 在污水处理厂入口处收集复合样本需要采集满24 h, 样本数据才具有说服力。

生活污水中最常见的NPS是合成卡西酮类。在查阅的30篇综述文章中, 有21篇提到了至少一种合成卡西酮的阳性案例, 其中3, 4-亚甲二氧基甲卡西酮^{[23, 48, 49, 54, 55]}和甲氧麻黄酮^{[23, 24, 49, 54]}最为常见。尽管这些化合物在许多国家都已经被列为非法物品, 但生活污水中经常检测到这些化合物表明它们似乎在黑市上很受欢迎。其他的NPS, 如合成大麻素类, 被检测出来的报道比较少^[47], 这可能与合成大麻素在人体内代谢速度较快有关, 因此在生活污水中检测出的主要成分是合成大麻素的代谢产物。最近新闻报道生活污水中检出了合成类阿片引起了人们的特别关注, 因为过去几年中, 特别是在美国, 阿片类销量明显增加。最近, 欧洲和美国的不同研究表明, 芬太尼及其代谢物也可以在生活污水中检测出来。中国政府一直高度关注并积极采取有效措施应对芬太尼类物质的走私和滥用问题。中国政府高度重视毒品问题的全球共治, 在联合国禁毒公约和本国法律框架内, 积极与包括美国在内的各国开展合作。某些化合物可能没有被列为NPS, 因为很难区分这些化合物的使用目的是否合法。例如, 啤酒中含有大麦芽碱成分, 一些研究认为这种物质是“ 潜在的NPS” ^{[22, 47]}。氯胺酮作为兽药和医疗药物用于某些特定行业, 但被EMCDDA视为违禁药物。如上文所述, EMCDDA将NPS定义为“ 新误用” 物质, 这种物质包括违背最初设计目的, 而用于其他用途的化学品。

生活污水中的NPS研究的大部分成果是在2016年^{[48, 51]}、2017年^{[23, 47]}和2018年^[49]期间完成的, 欧洲取得的成果最多^{[23, 24, 47, 48, 51, 54, 55]}, 其次是澳大利亚^[49]。然而, 亚洲、美国和非洲几乎没有开展应用生活污水分析NPS的科学研究。