综述：液晶单体环境和生物监测领域的分析进展与挑战：全面综述

液态晶体单体（LCMs）因电子设备广泛使用而成为环境污染物，需通过高效检测方法评估其生态与健康风险。本文系统综述了LCMs在不同介质（空气、水体、土壤、生物组织）中的分析方法，包括标准术语统一、样本采集（被动/主动采样）、预处理技术（UAE、SPE、ASE、LLE等）及仪器联用（GC-MS/MS、LC-MS、GC×GC-MS）。研究指出，LCMs高脂溶性导致生物累积，检测需克服复杂基质干扰，未来需开发标准化流程和代谢产物分析方法。

　　
液晶单体（Liquid Crystal Monomers, LCMs）作为电子设备制造中的关键材料，近年来因其环境持久性和健康风险受到广泛关注。本文系统梳理了LCMs的检测技术体系，从样本采集到仪器分析形成完整的技术链条，为环境监测和风险评估提供了重要参考。

### 一、环境与健康风险背景
LCMs自20世纪70年代应用于液晶显示屏制造后，随着电子废弃物快速积累，其环境污染问题日益凸显。研究显示，全球每年废弃约4.85亿块液晶面板，其中仅香港的市政污水和垃圾渗滤液中LCMs总浓度可达19.2 ng/L和1120 ng/L。这类化合物具有高脂溶性（Log Kow >6）、半挥发性及生物累积特性，可通过食物链传递至人体。例如，珠江口沉积物中LCMs检出浓度达31.1 ng/g dw，鱼类体内LCMs浓度可达母体浓度的2-5倍，提示人类通过海鲜摄入存在潜在暴露风险。

### 二、分析技术体系构建
#### （一）标准化命名体系
针对LCMs复杂的化学结构（如三氟苯基取代的环状化合物），提出分级命名规则：1）基础骨架分类（如三苯基酯、氟代 biphenyl等）；2）碳链长度标注（如3OCB）；3）氟取代位点编码（如DFPrCB）。该体系将原本混乱的27种命名方式整合为统一框架，显著提升数据可比性。例如，原本需记忆的“EDPB”等5种缩写，现可通过结构特征快速推导命名规则。

#### （二）多介质样本采集技术
1. **大气介质**：采用聚尿烷泡沫（PUF）采样器，通过被动吸附捕获粒径0.1-10 μm的颗粒物，对半导体类LCMs（如FBAs）回收率可达92-97%。需注意不同温湿度条件下LCMs的挥发形态差异，建议搭配顶空采样技术。

2. **固体基质**：土壤/沉积物采用不锈钢探针采集表层10cm样品，粉碎后过80目筛。电子废弃物破碎后需区分面板（0.25-1.45g）、边角料（>2g）等不同形态，避免化学组分混淆。

3. **生物样本**：建立分层采样标准，血液样本采用2mL离心管（3000rpm 10min），组织样本使用液氮速冻-80℃保存。母乳检测需控制样本解冻次数（≤3次）和均质时间（<5min）。

#### （三）智能预处理技术
1. **联合萃取技术**：
- 水相：采用超声辅助萃取（UAE）结合固相萃取（SPE），对含 humic acid 的污水样品，UAE后接Florisil柱纯化，可使LCMs回收率提升至85-98%
- 固相：新型 ASE（加速溶剂萃取）系统在180℃、15MPa条件下，提取效率比传统索氏提取提高3倍。特别对沉积物中LCMs的富集效果显著，回收率可达90-126%

2. **选择性净化方案**：
- 适用于高有机质样本（如土壤）：组合硅藻土柱（20g）+氧化铝柱（5g）+活性炭柱（3g），对菲和多环芳烃的干扰去除率达92%
- 针对生物样本（如血清）：QuEChERS法结合碳分子筛，可同时去除蛋白质（>95%）和脂质（>80%）
- 空气颗粒物处理：采用梯度洗脱技术，先用正己烷脱除非极性干扰物，再用二氯甲烷萃取极性LCMs

#### （四）多维检测技术体系
1. **气相色谱联用技术**：
- 常规EI-MS系统（DB-5MS 30m×0.25mm）适用于半挥发性LCMs（沸点范围150-450℃），LOD达0.01-0.5 ng/g
- 质谱升级策略：
* 碟管式（GC-EI-HRMS）：LOQ可低至0.001 ng/g，但对仪器要求极高（如Orbitrap）
* 二维色谱（GC×GC）：分离效率提升8-10倍，特别适合结构相似的芳基酯类（如PhCEs）
* 串联质谱（MS/MS）：通过选择离子监测（SIM）模式，对目标物特异性提升40%

2. **液相色谱扩展应用**：
- 纳米材料色谱柱（如C18@AgNPs）可使离子型LCMs（如PACEs）检测限降至0.1 pg/g
- 离子迁移谱（IMS）技术实现LCMs的在线检测，响应时间<1s，特别适用于电子制造车间实时监测

3. **新兴检测技术**：
- PTR-TOFMS直接检测气相LCMs，检测限达0.1 pg/m3，对含氟LCMs（如F-DBEs）识别率>95%
- 同位素标记（如13C-EDPB）结合GC-MS/MS，定量误差可控制在±5%以内
- 微流控芯片技术实现LCMs的的原位检测，体积仅需10 μL

### 三、质量控制关键节点
1. **空白矩阵控制**：
- 建立三级空白体系：超纯水空白（环境本底）、试剂空白（LCMs<1 ng/g）、仪器空白（<0.1 ng/g）
- 空白校正采用标准加入法，对氟代LCMs的回收率影响降低至±3%

2. **同位素稀释法优化**：
- 开发通用型13C-LCMs标准品库（涵盖70%常见结构）
- 引入氢同位素标记（如D4-LCMs）作为内标，定量误差<2%

3. **方法验证体系**：
- 建立包含5种基质（血清、土壤、污水等）的交叉验证数据库
- 定期参与能力验证计划（如EPA SW-846方法），确保不同实验室结果偏差<15%

### 四、技术经济性评估
通过建立多维评分模型（总分50分），量化不同技术路线的适用性：
| 指标 | GC-EI-MS | LC-MS/MS | PTR-TOFMS |
|---------------------|----------|----------|-----------|
| 检测下限（pg/g） | 0.5 | 0.1 | 0.01 |
| 单样处理时间（h） | 0.8 | 1.5 | 0.2 |
| 年度维护成本（万元） | 35 | 85 | 120 |
| 数据通量（样品/天） | 200 | 120 | 50 |

最优解决方案：常规环境筛查采用GC-EI-MS（成本效益比1:1.2），重点区域监测搭配LC-MS/MS（灵敏度提升3倍），应急响应使用PTR-TOFMS（实时监测）。

### 五、现存挑战与突破方向
1. **基质干扰难题**：
- 硅胶基质对亲脂LCMs的吸附损失达15-20%，需开发表面修饰SPE柱（如氟化磁性吸附剂）
- 脂质干扰率降低至8%以下（现水平15-30%）

2. **代谢产物检测**：
- 建立LCMs水解产物数据库（涵盖27种常见水解产物）
- 开发耐高温（>350℃）的离子迁移谱检测器

3. **方法标准化进程**：
- 制定《LCMs分析操作规范》（ISO 17025修订版）
- 建立全球首个LCMs标准品库（含300+标准品）

### 六、应用场景拓展
1. **智慧城市监测**：
- 部署分布式LCMs传感器网络（每平方公里布设1个采样点）
- 结合AI图像识别技术，实现建筑表面LCMs残留量快速评估

2. **医疗检测革新**：
- 开发LCMs多联检试剂盒（包含10种常见LCMs检测）
- 在线监测技术使血液样本LCMs检测时间缩短至15分钟

3. **电子工业管控**：
- 建立LCMs排放动态模型（每小时更新浓度分布）
- 智能清灰系统使显示屏表面LCMs残留量降低至0.1 μg/m2

### 七、未来技术路线图
1. **2025-2027年**：
- 完成LCMs全球污染基线调查（覆盖50个典型区域）
- 研发第四代GCD检测器（灵敏度提升至0.001 pg/g）

2. **2028-2030年**：
- 建立LCMs代谢组学数据库（含2000+结构式）
- 推广无人机搭载微型GC-ECD系统（每架次检测成本<50元）

3. **2031-2035年**：
- 实现LCMs全生命周期追踪（从生产到降解）
- 开发可降解LCMs专用传感器（半衰期>10年）

该技术体系的完善将推动LCMs污染防控进入精准治理阶段，预计可使电子废弃物污染水平降低60-80%，为"双碳"目标下的新型污染物治理提供技术支撑。