质谱赋能丨SCIEX助力新污染物治理新篇章
时间：2022-07-11 阅读：628
今年5月初，国务院办公厅印发的《新污染物治理行动方案》指出，到2025年，建立健全化学物质环境风险管理法规制度体系和有毒有害化学物质环境风险管理体制，动态发布《重点管控新污染物清单》；完成国内外高关注、高产（用）量的化学物质危害筛查，完成一批化学物质环境风险评估，新污染物治理能力明显增强。
新污染物（Emerging Contaminants，简称ECs）不同于常规污染物，指新近发现或被关注，对生态环境或人体健康存在风险，尚未纳入管理或者现有管理措施不足以有效防控其风险的污染物。现阶段国际上主要关注的新污染物包括：环境内分泌干扰物、全氟化合物等持久性有机污染物、抗生素、微塑料等四大类。
新污染物具有生物毒性、环境持久性和生物累积性等特征，在环境中即使浓度较低，也可能具有显著的环境与健康风险，其危害具有潜在性和隐蔽性。由于环境样品基质复杂，新污染物监测面临的挑战有：在环境中含量较低且基质复杂，同时样品数量大。液质技术已成为越来越多研究者和检测平台都采用的高灵敏度、高通量的新污染物筛查和监测*的分析方法。
SCIEX 一直是质谱前沿技术的创新者，针对新污染调查和监测具有完备的新污染物监测解决方案，依托高灵敏、抗基质干扰的液质联用仪，满足痕量级别的新污染物工作要求，具备高灵敏度、高稳定性和高覆盖率的技术优势。
1、持久性有机污染物类
1.1 全氟和多氟烷基化合物(PFASs
PFASs是指含有至少一个*氟化碳原子的全氟烷基和多氟烷基物质。这个家族成员庞大，由近5000种合成化学物质组成，包括全氟烷基酸（PFAAs）、全氟烷基羧酸/全氟烷基羧酸（PFCAs）、全氟烷基磺酸/全氟烷基磺酸酯（PFSAs）、全氟烷基磺酰胺（FASAs）等，被广泛应用于纺织、润滑剂、表面活性剂、食品包装、不粘锅涂层、电子产品、防火服、灭火泡沫等领域。PFASs有肝毒性、胚胎毒性、生殖毒性、神经毒性和致癌性等，可以干扰内分泌、改变动物的本能行为。随着其应用越来越广，其排放量也在不断增加，最终会使其回到环境和水体中。由于难以降解，如果水体中的全氟化合物浓度较高进入人体中会对人体带来伤害，所以需要对其浓度进行准确检测和严格把控。因此，建立水中同时检测PFASs的方法，对于环境中PFASs的长期监测和研究工作具有重要意义。
利用SCIEX ExionLC™ 系统和SCIEX Triple Quad™系统建立了饮用水中56种PFASs的LC-MS/MS解决方案。其采用直接进样的方式对56种PFASs进行分析具有通量高，灵敏度优异等特点，适宜水体中痕量PFASs的分析。
图1. 56种PFASs提取离子流图
图2. 自来水中1ng/L PFOA和PFOS色谱图
1.2 六溴环十二烷和四溴双酚
六溴环十二烷（HBCDs）和四溴双酚A（TBBPA）是目前应用广泛的两种溴系阻燃剂，大量应用于纺织、家电和工业品中。HBCDs被认定是一种持久性有机污染物（POPs），具有持久性、迁移性、 生物蓄积性，并且可导致血清甲状腺激素浓度下降。TBBPA是一种类似于持久性有机污染物潜在环境内分泌干扰物，能在环境和生物体内累积，对环境和生物体产生严重影响。HBCDs有三种主要异构体，在160 ℃以上会发生热重排，在 240 ℃以上将脱溴降解，因此不适用于气相及气相质谱法。基于SCIEX Triple Quad™系统开发了快速高通量液质方法，采用ESI负模式扫描，一针5 min内完成TBBPA和HBCDs三个异构体的准确定性和定量。
图3. HBCDs的三种异构体和TBBPA的总离子流图
1.3 氯酸盐和高氯酸盐
氯酸盐和高氯酸盐是一种新型环境污染物，具有高扩散性和持久性，它可以干扰人体甲状腺的正常功能，从而影响人体生长发育。饮用水中氯酸盐和高氯酸盐的测定对于保证人体健康有重要意义，也是目前国际国内研究的热点问题。我们在SCIEX液质系统上建了了水中氯酸盐及高氯酸盐的检测方法，可用于饮用水中氯酸盐及高氯酸盐的监测分析。
图4. 饮用水中0.05 ng/L氯酸盐及0.005 ng/L高氯酸盐色谱图
2、环境内分泌干扰物
环境内分泌干扰物是指一类外源性化合物进入机内后，具有干扰体内正常分泌物质的合成、释放、运输、代谢、结合等过程，激活或者抑制内分泌系统功能，从而破坏其维持机体稳定性和调控作用的物质。常见的内分泌干扰物质包括一些有机化合物如烷基酚（AP）、烷基酚聚氧乙烯醚（APE）、双酚A、邻苯二甲酸酯（PAE）、多氯联苯类、多溴联苯类（PCB）、农药（如有机氯、有机磷农药）等都是内分泌干扰物。
2.1双酚A类物质
双酚A，也称BPA，广泛应用于制造塑料食品容器，如保鲜盒、婴儿奶瓶和矿泉水瓶等。研究发现BPA 有类似雌激素的作用，即使很低的剂量也能使动物产生雌性早熟、精子数下降、前列腺增长等作用。近年来不断有地表水、地下水甚至饮用水中检出双酚A报道，双酚A的水体污染已成为饮用水安全领域的一个重要问题。
采用在线捕集技术，在LCMS建立了水中4种双酚A类的检测方法，具有靠干扰及高灵敏度的特点。
图5. 四种双酚A类化合物提取离子流色谱图
2.2 邻苯二甲酸酯类 （Phthalate esters，PAEs）
邻苯二甲酸酯是邻苯二甲酸形成的酯的统称，又称酞酸酯，是常见的增塑剂。因其加工性能良好且成本低，被广泛的应用到化妆品、包装材料、农药、玩具等生产过程中。邻苯二甲酸酯为内分泌干扰素, 可干扰人体激素分泌, 在体内长期积累会导致畸形、癌变和致突变。近年来随着塑料垃圾的大量增加，邻苯二甲酸酯不断的进入环境，目前已成为全球性的污染物之一。
GB5749-2022《生活饮用水卫生标准》共涉及邻苯二甲酸酯类指标3项，其中扩展指标1项（邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯，0.008mg/L），参考指标2项（邻苯二甲酸二乙酯，0.3mg/L和邻苯二甲酸二丁酯，0.003mg/L）。邻苯二甲酸酯作为常用塑化剂，在检测过程中很容易产生本底干扰，直接影响检测结果的准确性。本方案基于SCIEX Triple Quad™系统，并在系统中加装捕集柱，采用直接进样法，建立了饮用水中23种邻苯二甲酸酯类检测整体解决方案。
图6. 23种邻苯二甲酸酯类化合物MRM提取离子流色谱图
在系统中加装捕集柱，对流动相和系统管路中可能产生的本底干扰进行有效捕集，避免了其对检测结果产生的影响。
图7. 捕集柱对液相系统本底影响对比图（红线：DEHP标准品，蓝线：空白梯度）
3、抗生素类
抗生素是指低浓度下能够选择性抑制或杀灭其他微生物的微生物代谢产物及其化学衍生物。在医学治疗，畜禽养殖中广泛使用，对水生生物具有慢性毒性效应，同时抗生素的广泛使用会使细菌产生耐药性而导致细菌基因突变，形成新的更多的耐药细菌。
3.1药物及个人护理产品（PPCPs)
环境水中的新型微量有机污染物-药物和个人护理品(Pharmaceuticals and Personal Care Products， PPCPs)已引起公众和学术界的广泛关注。2007年美国环保署（EPA）发布了 EPA 1694 方法，用于检测水中药品及个人护理品（PPCPs）。该方法采用高效液相色谱串联质谱法（LC/MS/MS）对水样中 PPCPs 进行测定，方法中包含了 74 种 PPCPs，包括磺胺类、喹诺酮类、四环素类、大环内酯类等抗生素的检测。
水中PPCPs检测的挑战在于水体中的PPCPs浓度非常低 (ng/L， ppt级别)，且污染物种类来源广泛。我们在SCIEX Triple Quad™系统建立了176种常见的PPCPs污染物的筛查和定量分析方法。该方案分类全，覆盖面广，可用于常见的痕量PPCPs筛查分析。
表1：176种PPCPs覆盖及分类
图8. 176种PPCPs 提取离子流色谱图
总结
针对紧迫的新污染物监测需求，SCIEX液质技术具有高灵敏度、高通量和高稳定性的技术特点，并有完备的新污染物监测解决方案，帮您轻松解决环境新污染物监测中的难题，为新污染物治理工作的顺利开展贡献一份力量。
