方案分享 | 新污染物篩查難？高分辨質(zhì)譜提供解決方案

沃特世技術(shù)服務(wù)

2023.5.09

新污染物定義：“新污染物”是指由人類(lèi)活動(dòng)造成的、目前已明確存在、但尚無(wú)法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)予以規(guī)定或規(guī)定不完善，危害生活和生態(tài)環(huán)境的，所有在生產(chǎn)建設(shè)或者其他活動(dòng)中產(chǎn)生的污染物。相較于傳統(tǒng)的二氧化硫、氮氧化物等污染物，大部分新污染物持久性、累積性、遷移性的特征更為明顯，因?yàn)槠淠茉诃h(huán)境中持久存在，治理難度遠(yuǎn)超傳統(tǒng)的污染物。“十四五”規(guī)劃提出，“新型污染物”和“新興污染物”兩種學(xué)術(shù)界長(zhǎng)期并存的稱呼被統(tǒng)稱為“新污染物”。

使用沃特世全氟化合物篩查解決方案針對(duì)某城市水體進(jìn)行全氟化合物監(jiān)測(cè)

全氟化合物（Per- and polyfluoroalkyl substances, PFAS），即全氟和多氟烷基物質(zhì)，是一系列非天然人工合成有機(jī)化合物，主要由碳原子和氟原子構(gòu)成，同時(shí)具有親水性功能團(tuán)及疏水性烷基側(cè)鏈，還具備耐火性、高穩(wěn)定性和持久性，因此在各行業(yè)中被廣泛采用。多用于紡織、表面活性劑、食品包裝、不粘涂層、滅火泡沫等領(lǐng)域，但因其具有高熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，可在環(huán)境中持久存在，幾乎不被生物降解。

已有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，能夠準(zhǔn)確定量的PFAS相關(guān)物質(zhì)僅有幾百種，但是全氟化合物的種類(lèi)和數(shù)量已經(jīng)超過(guò)10,000種，只占很少一部分，仍有大量新型和未知的PFAS分析需求和挑戰(zhàn)亟待解決。

1.1

面對(duì)不同環(huán)境樣品，種類(lèi)眾多，含量差異大（微量，痕量，亞ppt級(jí)別）的PFAS分析，沃特世液相色譜-高分辨質(zhì)譜全氟化合物篩查解決方案區(qū)別于傳統(tǒng)液相色譜-串聯(lián)四極桿質(zhì)譜方法。該方法可以進(jìn)行高通量、高靈敏度篩查，一次進(jìn)樣可以同時(shí)完成幾千種目標(biāo)全氟化合物篩查，篩查靈敏度高，且不需要全氟化合物化合物標(biāo)準(zhǔn)品（或很難獲得標(biāo)準(zhǔn)品）。通過(guò)針對(duì)湖泊、地下水、自來(lái)水及質(zhì)控樣品等水體篩查結(jié)果顯示，本解決方案能夠快速、準(zhǔn)確的完成水體中全氟化合物的監(jiān)測(cè)工作。

液相色譜-高分辨質(zhì)譜全氟化合物（PFAS）篩查數(shù)據(jù)庫(kù)特點(diǎn)：

液相色譜-高分辨質(zhì)譜全氟化合物篩查數(shù)據(jù)庫(kù)包括該化合物的化學(xué)式、結(jié)構(gòu)式及CAS號(hào)等信息（圖1）,篩查數(shù)據(jù)庫(kù)的全氟化合物數(shù)量包括近5000種，既可以滿足UPLC-QTof，又可以滿足GC-APGC-QTof在日常水體樣品的全氟化合物篩查工作。

液相色譜-高分辨質(zhì)譜全氟化合物（PFAS）篩查數(shù)據(jù)庫(kù)準(zhǔn)確性及靈敏度測(cè)試：

以超純水為空白樣品，向空白樣品中添加10個(gè)已知目標(biāo)全氟化合物為質(zhì)控樣品（QC樣品，濃度為10 ng/mL），QC樣品的篩查結(jié)果如下（如圖2），其中10種全氟化合物色譜圖如下（圖3），其中目標(biāo)化合物之一Perfluorooctanesulfonic acid的信噪比為13,174。

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使用以上液相色譜-高分辨質(zhì)譜全氟化合物篩查解決方案分別針對(duì)某湖泊、地下水和城市自來(lái)水等水體樣品進(jìn)行全氟化合物篩查，其篩查到地下水中全氟化合物數(shù)量、種類(lèi)遠(yuǎn)少于地表水及湖泊水體。其中，篩查到湖泊水體中某種全氟化合物結(jié)果展示如下：

waters_connect軟件在全氟化合物篩查應(yīng)用特點(diǎn)介紹：

waters_connect軟件結(jié)構(gòu)解析工具

waters_connect軟件“發(fā)現(xiàn)設(shè)置”中包括很多功能強(qiáng)大的結(jié)構(gòu)解析工具，下面以“通用碎片離子設(shè)置”為例進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

我們知道，許多PFAS類(lèi)化合物通常具有相似的碎片結(jié)構(gòu)，這可能導(dǎo)致當(dāng)它們受到碰撞誘導(dǎo)解離（CID）時(shí)產(chǎn)生通用碎片離子。這些常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)信息可用于可疑分析，一旦常見(jiàn)的碎片確定，它們可以輸入到“通用碎片離子”化學(xué)式（圖6），處理方法的搜索條件中包括這些共同的結(jié)構(gòu)特征。圖7 中的“組件概要”表顯示了具有常見(jiàn)碎片的PFAS，m/z 79.95736（SO3）和m/z 98.95577（FSO3）。碎片也反映示例中具有這些共同特征的多個(gè)碎片。

篩查常見(jiàn)碎片是鑒定潛在未知PFAS的一種方法，有些PFAS可能不存在篩查數(shù)據(jù)庫(kù)中。一旦使用通用碎片過(guò)濾進(jìn)行了潛在的鑒定，該組分就可以使用發(fā)現(xiàn)工具進(jìn)行解析，以識(shí)別未知組分的潛在結(jié)構(gòu)。

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waters_connect未知組分鑒定工具

首先，選擇某未知組分進(jìn)行化合物鑒定（如圖8），再選擇“元素成分”分析后獲得該組分“化學(xué)式”（如圖9），之后再選擇waters_connect軟件內(nèi)嵌ChemSpider網(wǎng)站在線數(shù)據(jù)庫(kù)（如圖10）檢索得到可能的鑒定結(jié)果（如圖11），最后，確認(rèn)鑒定結(jié)果無(wú)誤

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具體詳情參見(jiàn)：720007931ZH_使用沃特世UPLC-QTof全氟化合物篩查解決方案針對(duì)不同水體進(jìn)行全氟化合物監(jiān)測(cè)

1.2

使用沃特世APGC-QTof全氟化合物篩查解決方案針對(duì)某城市水體進(jìn)行全氟化合物監(jiān)測(cè)，本方案中全氟化合物篩查解決方案借助APGC離子源，該技術(shù)屬于“軟電離”技術(shù)（區(qū)別常規(guī)GC-MS/MS的EI電離源），能夠得到明顯的化合物分子離子峰，從而能夠極大提升質(zhì)譜的儀器靈敏度。同時(shí)，借助APGC離子源還可以與電噴霧離子源（ESI）進(jìn)行自由切換,同一臺(tái)質(zhì)譜即可“氣質(zhì)”又可“液質(zhì)”的想法得以完美實(shí)現(xiàn)。結(jié)合了大氣壓電離技術(shù)與高分辨質(zhì)譜的雙重優(yōu)勢(shì)的GC-APGC-QTof，克服GC-EI-MS的固有的缺點(diǎn)，得到越來(lái)越多研究人員的廣泛認(rèn)可，并應(yīng)用于靶向和非靶向化合物篩查分析中。

某城市水體樣品中豐富的化合物色譜信息：

某城市水體樣品中添加已知全氟化合物標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（QC樣品）監(jiān)測(cè)結(jié)果：

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具體詳情參見(jiàn)：720007820ZH_使用沃特世GC-APGC-QTof全氟化合物篩查解決方案針對(duì)某城市水體進(jìn)行全氟化合物監(jiān)測(cè)

使用沃特世GC-APGC-QTof篩查解決方案針對(duì)某城市水體進(jìn)行PPCPs環(huán)境污染物監(jiān)測(cè)

PPCPs全稱是Pharmaceutical and Personal Care Products，是一種“新污染物”，包括各類(lèi)抗生素、人工合成麝香、止痛藥、降壓藥、避孕藥、催眠藥、減肥藥、發(fā)膠、染發(fā)劑和殺菌劑等。許多PPCPs組分具有較強(qiáng)的生物活性、旋光性和極性，大都以痕量濃度存在于環(huán)境中。大多數(shù)PPCPs會(huì)以原始或被轉(zhuǎn)化形式排入到污水中，并隨污水進(jìn)入污水處理廠。歐洲和北美都曾有文獻(xiàn)報(bào)道，在城市污水處理廠排放口檢測(cè)到一定濃度的PPCPs和天然雌激素。

沃特世環(huán)境新污染物PPCPs解決方案借助APGC離子源，該技術(shù)屬于“軟電離”技術(shù)（區(qū)別常規(guī)的EI電離源），能夠得到明顯的化合物分子離子峰，從而能夠大幅度提升質(zhì)譜儀器的靈敏度。該環(huán)境污染物解決方案包括三千多種PPCPs新污染物化合物信息。

使用沃特世環(huán)境新污染物PPCPs解決方案針對(duì)某城市水體樣品監(jiān)測(cè)結(jié)果：