高分辨液質(zhì)解決方案在新污染物篩查中的應(yīng)用

 

牛夏夢 郭藤

近年來，環(huán)境污染事件屢次發(fā)生，新污染物這一概念進(jìn)入大家的視線，引起大家的廣泛關(guān)注，越來越多的科研單位以及政府機(jī)關(guān)開始關(guān)注環(huán)境中新污染物的監(jiān)測和篩查：

2014年，華東理工大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)與清華大學(xué)，聯(lián)合研究發(fā)現(xiàn)中國地表水環(huán)境中含有68種抗生素，另外還有90種非抗生素類的醫(yī)藥成分被檢出[1]；

2016年，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院針對全國23個(gè)省、44個(gè)大中小城市和城鎮(zhèn)、共155個(gè)點(diǎn)位采集了164個(gè)水樣，包括出廠水、用戶龍頭水和水源水，NDMA平均濃度分別為11ng/L和13ng/L，是美國的3.6倍[2]；

2019年，中科院生態(tài)環(huán)境研究中心對北京城區(qū)河流和湖泊進(jìn)行布點(diǎn)進(jìn)行一年的長期水樣的采集和檢測，結(jié)果表明水中全氟化合物均有檢出，總體濃度在30-70ng/L[3]；

2021年，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所聯(lián)合生態(tài)環(huán)境部，研究中國地表水 69 個(gè)，地下水 7 個(gè)，飲用水4個(gè)相關(guān)檢測，監(jiān)測了 432 種 PPCP（表 S2）；其中，地表水中檢測到 138 種 PPCP，地下水和飲用水中檢測106種PPCP[4]；

新污染物治理版圖-國家層面

 

 

從提出重視到成為攻克重點(diǎn)，新污染物只用了2年時(shí)間！

新污染物治理版圖：“篩、評、控”思路，如何針對新污染物進(jìn)行快速準(zhǔn)確的篩查是實(shí)現(xiàn)新污染物治理的第一步，也是關(guān)鍵的一步！01

新污染物篩查的技術(shù)難點(diǎn)：

新污染物種類較多，《重點(diǎn)管控新污染物清單（2023年版）》就有14類，14類下面包含更多的小項(xiàng)，建立相關(guān)的譜庫需要需要消耗大量的時(shí)間和人力成本，很難快速實(shí)現(xiàn)；

新污染物中含有較多不同性質(zhì)的化合物，同類別的化合物也存在相關(guān)的異構(gòu)體，如何能更快更全面的分離分析又是另一大挑戰(zhàn)；

新污染物的篩查結(jié)果，影響我們對當(dāng)前環(huán)境污染現(xiàn)狀的評估，那么數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性以及穩(wěn)定性至關(guān)重要，對于檢測物質(zhì)的質(zhì)量精度的要求更加準(zhǔn)確，偏差越低數(shù)據(jù)可靠性越強(qiáng)；02

解決方案：

賽默飛耗時(shí)半年多，推出新污染物篩查方法包：

使用標(biāo)準(zhǔn)品建立了新污染物的數(shù)據(jù)庫及譜庫，300多種化合物來源于《重點(diǎn)管控新污染物清單（2023年版）》、《優(yōu)先控制化學(xué)品名錄》以及相關(guān)的環(huán)境污染物檢測標(biāo)準(zhǔn)；

優(yōu)化儀器方法，實(shí)現(xiàn)15min的梯度，兩種流動(dòng)相，一根色譜柱，正負(fù)切換，300多種新污染物的篩查鑒定；

全新的Thermo Scientific™ Orbitrap™ Exploris 平臺，可以實(shí)現(xiàn)7天內(nèi)，質(zhì)量偏差小于5ppm，引入系統(tǒng)自帶的easy IC，可以實(shí)現(xiàn)質(zhì)量偏差1ppm以內(nèi)！

TraceFinder篩查數(shù)據(jù)展示：

數(shù)據(jù)庫中的主要化合物種類：

 

純標(biāo)準(zhǔn)品建立的的二級譜庫Library（左）以及相關(guān)的Database（右）

 

 

實(shí)際數(shù)據(jù)匹配的結(jié)果展示：

 

匹配細(xì)節(jié)展示：

 

 

 

Compound Discoverer未知物鑒定邏輯展示：

針對目前還沒有進(jìn)入大家重點(diǎn)關(guān)注的，有待發(fā)現(xiàn)的物質(zhì)，Compound Discoverer軟件可以幫助客戶快速鑒定，其中包括同位素分布匹配搜索、同位素和加合離子自動(dòng)歸屬、質(zhì)量虧損過濾、碎片離子搜索以及mzlogic算法等。CD軟件內(nèi)置多種Nodes，方便自定義工作流程，同時(shí)也提供了一系列的包括食品、環(huán)境、藥包材浸出物以及代謝組學(xué)等領(lǐng)域的工作模板，幫助客戶實(shí)現(xiàn)未知物鑒定。

 

鑒定結(jié)果展示：

 

全氟化合物深度解析鑒定解析：分子網(wǎng)絡(luò)以及質(zhì)量虧損[5]

 

總結(jié)

環(huán)境安全與否和我們?nèi)祟惖纳�存息息相關(guān)，而污染物的篩查和檢測，則是環(huán)境健康的數(shù)字化指標(biāo)。賽默飛推出新污染物篩查方案致力于做好環(huán)境健康指標(biāo)的指示燈，預(yù)警環(huán)境安全，以幫助使我們的生活更健康、更清潔、更安全。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王丹, 隋倩, 趙文濤, 等. 中國地表水環(huán)境中藥物和個(gè)人護(hù)理品的研究進(jìn)展. 科學(xué)通報(bào), 2014, 59: 743–751.doi: 10.1360/972013-370.

[2] 清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院國家環(huán)境模擬與污染控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室對全國飲用水系統(tǒng)中亞硝胺類消毒副產(chǎn)物的普查結(jié)果.

[3] Wang, Y., Shi, Y., & Cai, Y. (2019). Spatial distribution, seasonal variation and risks of legacy and emerging per- and polyfluoroalkyl substances in urban surface water in Beijing, China. Science of The Total Environment, 673, 177–183. doi:10.1016/j.scitotenv.2019.04.067.

[4] Huang, C., Jin, B., Han, M., Yu, Y., Zhang, G., & Arp, H. P. H. (2021). The distribution of persistent, mobile and toxic (PMT) pharmaceuticals and personal care products monitored across Chinese water resources. Journal of Hazardous Materials Letters. doi:10.1016/j.hazl.2021.100026

[5] Simplifying Nontargeted Analysis of PFAS in Complex Food Matrixes Get access Arrow Anton Kaufmann, Patrick Butcher, Kathryn Maden, Stephan Walker, Mirjam Widmer Journal of AOAC INTERNATIONAL, Volume 105, Issue 5, September-October 2022, Pages 1280–1287, doi.org/10.1093/jaoacint/qsac071.

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