今年5月初,國務院辦公廳印發的
《新污染物治理行動方案》指出,到2025年,建立健全化學物質環境風險管理法規制度體系和有毒有害化學物質環境風險管理體制,動態發布《重點管控新污染物清單》;完成國內外高關注、高產(用)量的化學物質危害篩查,完成一批化學物質環境風險評估,新污染物治理能力明顯增強。
新污染物(Emerging Contaminants,簡稱ECs)不同于常規污染物,指新近發現或被關注,對生態環境或人體健康存在風險,尚未納入管理或者現有管理措施不足以有效防控其風險的污染物。現階段國際上主要關注的新污染物包括:環境內分泌干擾物、全氟化合物等持久性有機污染物、抗生素、微塑料等四大類。
新污染物具有生物毒性、環境持久性和生物累積性等特征,在環境中即使濃度較低,也可能具有顯著的環境與健康風險,其危害具有潛在性和隱蔽性。由于環境樣品基質復雜,新污染物監測面臨的挑戰有:在環境中含量較低且基質復雜,同時樣品數量大。液質技術已成為越來越多研究者和檢測平臺都采用的高靈敏度、高通量的新污染物篩查和監測不可或缺的分析方法。
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SCIEX 一直是質譜前沿技術的創新者,針對新污染調查和監測具有完備的新污染物監測解決方案,依托高靈敏、抗基質干擾的液質聯用儀,完全滿足痕量級別的新污染物工作要求,具備高靈敏度、高穩定性和高覆蓋率的技術優勢。
1. 持久性有機污染物類
1.1 全氟和多氟烷基化合物(PFASs)
PFASs是指含有至少一個完全氟化碳原子的全氟烷基和多氟烷基物質。這個家族成員龐大,由近5000種合成化學物質組成,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,被廣泛應用于紡織、潤滑劑、表面活性劑、食品包裝、不粘鍋涂層、電子產品、防火服、滅火泡沫等領域。PFASs有肝毒性、胚胎毒性、生殖毒性、神經毒性和致癌性等,可以干擾內分泌、改變動物的本能行為。隨著其應用越來越廣,其排放量也在不斷增加,最終會使其回到環境和水體中。由于難以降解,如果水體中的全氟化合物濃度較高進入人體中會對人體帶來傷害,所以需要對其濃度進行準確檢測和嚴格把控。因此,建立水中同時檢測PFASs的方法,對于環境中PFASs的長期監測和研究工作具有重要意義。
利用SCIEX ExionLC™ 系統和SCIEX Triple Quad™系統建立了飲用水中56種PFASs的LC-MS/MS解決方案。其采用直接進樣的方式對56種PFASs進行分析具有通量高,靈敏度優異等特點,適宜水體中痕量PFASs的分析。
圖1. 56種PFASs提取離子流圖
圖2. 自來水中1ng/L PFOA和PFOS色譜圖
1.2 六溴環十二烷和四溴雙酚A
六溴環十二烷(HBCDs)和四溴雙酚A(TBBPA)是目前全球應用最為廣泛的兩種溴系阻燃劑,大量應用于紡織、家電和工業品中。HBCDs被認定是一種持久性有機污染物(POPs),具有持久性、遷移性、 生物蓄積性,并且可導致血清甲狀腺激素濃度下降。TBBPA是一種類似于持久性有機污染物潛在環境內分泌干擾物,能在環境和生物體內累積,對環境和生物體產生嚴重影響。HBCDs有三種主要異構體,在160 ℃以上會發生熱重排,在 240 ℃以上將脫溴降解,因此不適用于氣相及氣相質譜法。基于SCIEX Triple Quad™系統開發了快速高通量液質方法,采用ESI負模式掃描,一針5 min內完成TBBPA和HBCDs三個異構體的準確定性和定量。
圖3. HBCDs的三種異構體和TBBPA的總離子流圖
1.3 氯酸鹽和高氯酸鹽
氯酸鹽和高氯酸鹽是一種新型環境污染物,具有高擴散性和持久性,它可以干擾人體甲狀腺的正常功能,從而影響人體生長發育。飲用水中氯酸鹽和高氯酸鹽的測定對于保證人體健康有重要意義,也是目前國際國內研究的熱點問題。我們在SCIEX液質系統上建了了水中氯酸鹽及高氯酸鹽的檢測方法,可用于飲用水中氯酸鹽及高氯酸鹽的監測分析。
圖4. 飲用水中0.05 ng/L氯酸鹽及0.005 ng/L高氯酸鹽色譜圖
2. 環境內分泌干擾物
環境內分泌干擾物是指一類外源性化合物進入機內后,具有干擾體內正常分泌物質的合成、釋放、運輸、代謝、結合等過程,激活或者抑制內分泌系統功能,從而破壞其維持機體穩定性和調控作用的物質。常見的內分泌干擾物質包括一些有機化合物如烷基酚(AP)、烷基酚聚氧乙烯醚(APE)、雙酚A、鄰苯二甲酸酯(PAE)、多氯聯苯類、多溴聯苯類(PCB)、農藥(如有機氯、有機磷農藥)等都是內分泌干擾物。
2.1 雙酚A類物質
雙酚A,也稱BPA,廣泛應用于制造塑料食品容器,如保鮮盒、嬰兒奶瓶和礦泉水瓶等。研究發現BPA 有類似雌激素的作用,即使很低的劑量也能使動物產生雌性早熟、精子數下降、前列腺增長等作用。近年來不斷有地表水、地下水甚至飲用水中檢出雙酚A報道,雙酚A的水體污染已成為飲用水安全領域的一個重要問題。
采用在線捕集技術,在LCMS建立了水中4種雙酚A類的檢測方法,具有靠干擾及高靈敏度的特點。
圖5. 四種雙酚A類化合物提取離子流色譜圖
2.2 鄰苯二甲酸酯類 (Phthalate esters,PAEs)
鄰苯二甲酸酯是鄰苯二甲酸形成的酯的統稱,又稱酞酸酯,是常見的增塑劑。因其加工性能良好且成本低,被廣泛的應用到化妝品、包裝材料、農藥、玩具等生產過程中。鄰苯二甲酸酯為內分泌干擾素, 可干擾人體激素分泌, 在體內長期積累會導致畸形、癌變和致突變。近年來隨著塑料垃圾的大量增加,鄰苯二甲酸酯不斷的進入環境,目前已成為全球性的污染物之一。
GB5749-2022《生活飲用水衛生標準》共涉及鄰苯二甲酸酯類指標3項,其中擴展指標1項(鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯,0.008mg/L),參考指標2項(鄰苯二甲酸二乙酯,0.3mg/L和鄰苯二甲酸二丁酯,0.003mg/L)。鄰苯二甲酸酯作為常用塑化劑,在檢測過程中很容易產生本底干擾,直接影響檢測結果的準確性。本方案基于SCIEX Triple Quad™系統,并在系統中加裝捕集柱,采用直接進樣法,建立了飲用水中23種鄰苯二甲酸酯類檢測整體解決方案。

圖6. 23種鄰苯二甲酸酯類化合物MRM提取離子流色譜圖
在系統中加裝捕集柱,對流動相和系統管路中可能產生的本底干擾進行有效捕集,避免了其對檢測結果產生的影響。
圖7. 捕集柱對液相系統本底影響對比圖
(紅線:DEHP標準品,藍線:空白梯度)
3. 抗生素類
抗生素是指低濃度下能夠選擇性抑制或殺滅其他微生物的微生物代謝產物及其化學衍生物。在醫學治療,畜禽養殖中廣泛使用,對水生生物具有慢性毒性效應,同時抗生素的廣泛使用會使細菌產生耐藥性而導致細菌基因突變,形成新的更多的耐藥細菌。
3.1 藥物及個人護理產品(PPCPs)
環境水中的新型微量有機污染物-藥物和個人護理品(Pharmaceuticals and Personal Care Products, PPCPs)已引起公眾和學術界的廣泛關注。2007年美國環保署(EPA)發布了 EPA 1694 方法,用于檢測水中藥品及個人護理品(PPCPs)。該方法采用高效液相色譜串聯質譜法(LC/MS/MS)對水樣中 PPCPs 進行測定,方法中包含了 74 種 PPCPs,包括磺胺類、喹諾酮類、四環素類、大環內酯類等抗生素的檢測。
水中PPCPs檢測的挑戰在于水體中的PPCPs濃度非常低 (ng/L, ppt級別),且污染物種類來源廣泛。我們在SCIEX Triple Quad™系統建立了176種常見的PPCPs污染物的篩查和定量分析方法。該方案分類全,覆蓋面廣,可用于常見的痕量PPCPs篩查分析。

表1:176種PPCPs覆蓋及分類
圖8. 176種PPCPs 提取離子流色譜圖
總結
針對緊迫的新污染物監測需求,SCIEX液質技術具有高靈敏度、高通量和高穩定性的技術特點,并有完備的新污染物監測解決方案,幫您輕松解決環境新污染物監測中的難題,為新污染物治理工作的順利開展貢獻一份力量。