基于毒性效应的间隙水致毒物质鉴别技术进展

沉积物作为污染物迁移转化过程中重要的"源"和"汇",与整个生态系统及人类健康有着密切联系。间隙水很大程度上反映了水体沉积物的污染状况,同时可以真实反映生物的实际暴露情况,间隙水中关键致毒物质的鉴别是科学准确地评价间隙水及沉积物毒性与风险的重要基础。毒性鉴别评估(Toxicity Identification Evaluation,TIE)和效应引导的污染物识别(Effect Directed Analysis,EDA)技术作为致毒物质识别的主要方法,已在沉积物和间隙水的致毒物筛选中得到了初步的应用。本文介绍并比较了常用的间隙水提取方法,总结了TIE和EDA在间隙水致毒物质异位及原位鉴别方面的应用与发展,及鉴别过程中使用到的基本毒性量化方法与其适用条件。在当前间隙水关键致毒物质识别研究的基础上,指出了异位分析难以避免毒性损失和有机污染物鉴别方面的局限等问题,并提出应推广原位毒性试验技术且进一步发展有机物的精细分离技术和质谱识别技术等发展方向。     

基于气相/液相色谱-高分辨率质谱联用技术的非目标化合物分析方法研究进展

近10多年来随着色谱(气相色谱和液相色谱)和高分辨率质谱联用技术以及相关数据处理软件和数据库的发展,使得高通量的非目标化合物分析方法得以实现,并在环境研究、食品监管、药物研发以及生物代谢物研究等领域得到日益广泛的应用.本文综述了基于气相/液相色谱-高分辨率质谱联用技术的非目标化合物分析方法的研究进展,包括其分析方法策略、流程及其在环境研究领域的实际应用情况,并探讨了该方法所存在的问题和发展前景,为环境中的新兴污染物及其代谢转化产物、关键致毒物的甄别、环境健康风险评估等提供一种新兴的高通量分析鉴别技术.     

应用7000C GC/MS/MS气相色谱-三重串联四极杆质谱联用仪一针进样分析多种植物性食品中865种农药残留和环境污染物

本文介绍了用安捷伦7890B/7000C气相色谱-三重串联四极杆质谱联用仪(GC/MS/MS)以及农残和环境污染物MRM数据库创建的一针进样同时监测865种农残和环境污染物的分析方法.使用该方法分析了多种常见植物源性食品,包括玉米、青菜、西兰花、韭菜、橘子、番茄、大蒜.实验结果证明,安捷伦7000C GC/MS/MS不仅能够满足食品安全风险评估对大量样品当中众多化合物进行快速检测的高通量分析需求,而且在极端分析条件下仪器依然具有优异的灵敏度和稳定性.而同一化合物多离子对的同时检测还保证了基质干扰多样化情况下的高选择性.     

基于GC-QTOF/MS的大气中有机污染物的非靶标筛查及半定量分析

本文借助气相色谱-四极杆飞行时间质谱仪(GC-QTOF/MS)开展了大气中有机污染物的非靶标筛查,并对识别出的特征污染物进行半定量分析.基于高分辨质谱数据库和NIST质谱数据库的匹配,样品中共识别出139种污染物,主要以多环芳烃(PAHs)及其衍生物、邻苯二甲酸酯(PAEs)为主;除此之外,还识别出多种尚未受到监管的杂环类化合物,例如苯并噻唑、四甲基哌啶酮、1-甲基-2吡咯烷酮、氧杂蒽等.识别出的有机污染物半定量浓度为288 ng·m-3,其中大气常规监测的16种PAHs的浓度是18.1 ng·m-3,仅占总浓度的6.28％.PAEs的浓度为44.6 ng·m-3,邻苯二甲酸二丁酯(DBP)的浓度最高(14.8 ng·m-3).以含氮、氧、硫为主的杂环化合物浓度是47.9 ng·m-3,其中苯并噻唑浓度最高,为9.51 ng·m-3;其次是1-甲基-2吡咯烷酮、四甲基哌啶酮、尼古丁和二苯并呋喃,浓度分别为9.22、8.78、5.11、4.15 ng·m-3.本研究展示了高分辨质谱技术在未知物识别中的优势,并对识别出的特征污染物进行了半定量分析,其结果能够为后期污染物的风险评估提供借鉴意义.     

气相色谱串联三重四极杆质谱在持久性有机污染物分析中的应用

三重四极杆质谱的多重反应监测模式适合痕量有机化合物的分析,应用气相色谱串联三重四极杆质谱(GC-MS/MS)检测多环境介质中持久性有机污染物有逐年增多的趋势.本文综合评述了GC-MS/MS在水体、大气、土壤、沉积物和生物样品中持久性有机污染物分析方面的应用.     

使用具有解卷积报告软件和新农药数据库的GC/MS筛选926种农药和内分泌干扰物

介绍一种最新扩展的质谱数据库,来代替安捷伦的保留时间锁定农药数据库和解卷积农药应用.新的数据库包括926种农药、内分泌干扰物质和相关化合物--比原来的数据库多了359种化合物,包括日本的"肯定列表(Positive List)"中用GC/MS分析的所有化合物.所有保留时间锁定的化合物,都可以在安捷伦的GC/MS保留时间锁定软件中精确重复.新的数据库可以作为标准的GC/MS数据库来确证化合物,或者结合安捷伦筛选软件在保留时间和质谱谱图匹配的基础上定性检测化合物.当这些数据库与安捷伦新版本的解卷积报告软件(部件号G1716AA版本A.03.00)结合使用时,可以得到最大的收益.本方法对所有926种农药和内分泌干扰物进行GC/MS筛选,大约只需要2 min.解卷积帮助确证谱图中隐藏在共流出物中的农药.本文比较了新的数据库和较小的数据库,通过解卷积报告软件分析17个地表水样品.在新的数据库的协助下,解卷积报告软件找到了99种农药、代谢物、阻燃剂和相关污染物,而这些在以前的农药和内分泌干扰物保留时间所定数据库中是不包含的.     

土壤中有机污染物的气相色谱-四极杆飞行时间质谱非靶标筛查

本文基于气相色谱-四极杆飞行时间质谱(GC-QTOF/MS)对宜昌某化学工业园区内的土壤进行潜在有机污染物的非靶标筛查.根据已有高分辨数据库和保留时间信息,采用精确质量数提取筛查流程识别出样品中96种污染物,主要以多环芳烃及其代谢产物、氯苯类和农药为主.进一步通过未知物分析软件解卷积功能和质谱NIST数据库的匹配,发现了如二氯苯胺、9-芴酮、3-甲基二苯并噻吩等更多的污染物.该方法能够快速筛查和识别出样品中潜在有机污染物,为当地污染物的风险管控提供借鉴意义.     

多种色谱质谱联用技术测定沉积物中的十溴二苯醚

随着十溴二苯醚(BDE-209)正式进入《斯德哥尔摩公约》名单,准确测量其浓度水平对研究其环境行为具有重要意义.本文对多种色谱质谱联用技术——气相色谱-负化学电离质谱(GC-NCI-MS)、气相色谱-电子轰击电离质谱(GC-EI-MS)、气相色谱-电感耦合等离子体质谱(GC-ICP-MS)和高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱(HPLC-ICP-MS)进行了优化和评估,并对其在实际环境沉积物样品中检测BDE-209的性能进行了考察.4种检测方法的定量限为3—200 ng·mL~(-1),在0.5-10μg·mL~(-1)的范围内有良好的线性关系(r~2 0.995),测量结果的相对标准偏差(RSD)在0.5%—8.7%之间,可以满足BDE-209分析检测的需求.应用到沉积物实际样品的检测时,各方法测量结果的RSD为0.7%—15.7%,基质效应为98%—166%,其中GC-EI-MS和GC-NCI-MS表现出基质增强效应且分析结果的稳定性受到影响,可通过内标或基质加标方式进行校正,GC-ICP-MS、HPLC-ICP-MS几乎不受实际样品基质的影响,测量结果的准确性良好.     

环境水体中9种内分泌干扰物的同时高效富集方法

本文以双酚A、雌酮、17β-雌二醇、雌三醇、炔雌醇、辛基酚、壬基酚、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯等环境水体中检出频率高的9种内分泌干扰物为研究对象,从目标污染物的结构特征出发,考察了不同萃取剂对目标污染物的吸附特征,筛选出性能互补的两种萃取剂C18和NAX进行组合,实现了对目标污染物的高效富集.同时,通过比较多种洗脱剂对目标污染物的洗脱效率,确定乙腈为洗脱剂.在此基础上,为评价本方法对目标污染物的浓缩富集效果,建立了9种污染物的液相色谱-质谱检测方法,标准曲线线性关系良好,线性决定系数大于0.9983,线性范围为0.01—8 mg·L-1.9种目标物在不同水体的加标回收率范围为71.6%—108.5%,相对偏差为1.2%—6.3%.本文所建立的浓缩富集方法操作简单,成本低,回收率高,适合于不同水体基质中9种内分泌干扰物的定性及定量分析.     

环境基质有机标准样品研究进展

有机污染物在环境中广泛存在,其在环境中的浓度和行为受到环境监测与研究人员的高度关注.然而,由于环境基质复杂,有机污染物浓度水平低,环境基质中有机污染物的分析检测十分复杂.环境基质有机标准样品能够对环境有机污染物分析检测过程进行质量控制与质量保证,是保证环境监测和科学研究数据可靠性的计量工具.本文系统综述了国内外土壤、沉积物、大气颗粒物和水基质有机标准样品的研究现状,并介绍了大气颗粒物和水基质有机标准样品的制备技术.根据目前环境监测与科学研究的需求,提出了未来环境基质有机标准样品的研究方向.     

Identifizierung toxischer Verbindungen in Sedimenten: Ansätze zur Integration von Wirkung und Bioverfügbarkeit

Sediments play an important role for aquatic ecosystem functions. However, they also act as sink, storage and source of lipophilic toxicants and metals. Effect-directed analysis (EDA) is a powerful tool to identify compounds causing adverse effects. In order to avoid misinterpretations and biased prioritization bioavailability needs to be considered together with effects. Bioavailability is a complex process finally resulting in the transfer of a so far particle bound molecule to the target location within the organism where it causes an effect. In order to operationalize this concept for EDA it can be divided into several partial processes. These include desorption from sediments and thus bioaccessibility, equilibrium partitioning of desorbable compounds between sediment, water and organisms driven by activity, and toxicological bioavailability as a result of toxicokinetics including resorption, transport, metabolization and excretion. Bioaccessibility is based on desorption kinetics and can be simulated with mild extraction methods e.?g. using TENAX. Equilibrium partitioning can be simulated with partition-based dosing techniques. First results with these approaches indicate that consideration of bioavailability increases the significance of polar sediment-associated toxicants relative to classical non-polar contaminants such as polycyclic aromatic hydrocarbons.     

水体和沉积物中毒害污染物的生态风险评价方法体系研究进展

人类活动导致大量毒害污染物进入水体和沉积物,从而对水生生物产生诸多不利影响.开展毒害污染物的生态风险评价,筛选高风险毒害污染物,是毒害污染物风险管控和生态系统保护的基础.对美国和欧盟等发达国家和地区毒害污染物的生态风险评价方法进行了综述.水体和沉积物中毒害污染物风险评价的基本方法首先是采用预测或测定环境浓度(PEC或M...     

鱼体中有机微污染物的定量及筛查研究进展

化学品通过多种途径进入环境水体,可对水生生物及人体健康造成潜在风险.鱼类作为水环境污染物监测的指示生物,分析鱼体内有机微污染物的分布特征是评估水环境安全的重要方法.现有污染物种类繁多,且在生物体内存在降解转化的过程,基于靶向定量分析的监测方法难以系统、准确地评估鱼体中有机污染物的暴露特征.由于具有高分辨率、高质量精度、...     

疏水性有机污染物在土壤/沉积物中的赋存状态研究

土壤/沉积物是环境中有机污染物主要的汇,由于土壤-沉积物结构和性质的复杂性,有机污染物进入其中,会结合在不同的位点上,赋存状态发生分化,具有不同的物理流动性、生态风险和化学反应活性.对于土壤-沉积物中有机污染物吸附/解吸的研究是认识其赋存状态并预测其生态风险的重要手段.本文对于疏水性污染物吸附/解吸及赋存状态的国内外研...     

基于风险分析的流域优先有机污染物筛查:方法构建

化学品的大量使用和排放进入水环境,对水生态系统产生诸多不利影响。因此,流域环境管理的重点之一就是如何筛查具有潜在风险的优先污染物。对于流域环境介质中污染物筛查而言,难点和关键是如何建立高效的分析方法来尽可能多的获取环境介质中的污染物信息,进而对其危害及风险水平进行判断与筛查。对在流域环境介质中污染物筛查方面具有潜在应用可能性的环境分析方法进行了综述,提出了以高通量分析方法为基础的基于概率风险分析的流域优先有机污染物筛查方法体系,并对体系中涉及的筛查基准、数据选择等关键问题进行了讨论。     

Contaminants in water: non-target UHPLC/MS analysis

Contamination of water resources is one of the major problems to be faced for environment preservation and sustainability. The monitoring of target compounds based on mass spectrometry and selected reaction monitoring mode is often insufficient to definitely assess the quality of surface water. Also potentially harmful non-target pollutants simultaneously present must be taken into account. Liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometry is suitable to obtain complete information on water composition. Hybrid mass spectrometers such as triple quadrupole/linear ion trap, hybrid quadrupole/time-of-flight and linear ion trap/orbitrap analyzers should be used. Here, we review ultra-high performance liquid chromatography coupled with mass spectrometry methods developed for post-target and non-target screening analysis of water emerging contaminants, such as pesticides and their degradation products, pharmaceuticals and drug side-reaction products, surfactants and illicit drugs. The major points are the following: (1) the possibility of performing retrospective analysis only by high-resolution mass analyzer; (2) the compatibility of mass analyzer with ultra-high performance liquid chromatography; (3) the use of deconvolution software to detect unknowns; and (4) the limited availability of library database.     

环境中短链和中链氯化石蜡的来源、污染特征及环境行为研究进展

短链氯化石蜡(SCCPs)是持久性有机污染物,已于2017年5月被正式列入《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》附件A的受控名单.中链氯化石蜡(MCCPs)具有相似的性质.由于氯化石蜡(CPs)大量生产以及广泛应用,其在环境介质中的含量处于较高水平.本文综述了SCCPs和MCCPs的生产和排放,以及2016年以后文献报道的SCCPs和MCCPs在不同环境介质中的研究进展,包括在大气、水体、土壤和沉积物中的赋存、分布特征,探讨了SCCPs和MCCPs的环境行为,同时指出环境中CPs的溯源、界面过程及区域传输是未来的主要研究方向.     

Untersuchungen zum ökotoxikologischen Schädigungspotenzial und Erosionsrisiko von kontaminierten Sedimenten in staugeregelten Flüssen

Particle-bound pollutants accumulate in river-bottom sediments, a process which results in a significant decrease in the ecotoxicological availability of toxicants for the majority of aquatic organisms. Under normal hydrologic conditions, the release of contaminants from bottom sediments is usually of minor importance. In contrast, flood events may remobilize highly contaminated sediments via in-stream erosion. The objective of this study was to develop a combined ecotoxicological and hydraulic approach to elucidate the ecotoxicological implications associated with the risk of erosion of contaminated sediments. This integrated strategy was applied to the lock-regulated Neckar river in Southern Germany. Both the bottom-sediment cores and suspended matter from two intensive flood events were investigated. Sediment samples below an erosional unconformity showed a sharp increase in the ecotoxicological load. Moreover, it was found that major flood events (HQ₅ and higher) could possibly erode even very old, well-consolidated and highlycontaminated sediments. The suspended matter of the high discharge events investigated (return periods of 15 to 20 years) exerted significantly higher cytotoxicity and mutagenicity than a moderate flood with a 1-year return period. These findings support the conclusion that the observed ecotoxicological effects during major floods may at least in part be due to the in-stream erosion of highly contaminated bottom sediments.