综述：开发并验证了一种用于检测水中新兴污染物的多类固相萃取-液相色谱串联质谱方法

多类新兴污染物LC-MS/MS方法开发及环境基质应用研究 摘要：本研究开发了同时检测39种多类新兴污染物的LC-MS/MS方法，优化了固相萃取（SPE）和质谱参数，适用于瓶装水、自来水、地表水、海水及污水进出水。方法灵敏度高（检测限低至0.01 ng/L），准确性达70-130%，可有效追踪污染源及评估处理效果。

　　
### 新兴污染物多类联合作业液相色谱-串联质谱法开发与验证研究解读

#### 研究背景与意义
随着工业化和城市化进程加快，水环境中新兴污染物（ECs）的浓度和种类持续上升。这些污染物涵盖工业化学物质、药品及个人护理产品、农药、阻燃剂等，具有持久性、生物累积性和毒性风险。尽管现有分析方法多聚焦于单一类别或特定基质，但实际环境中污染物常以混合形式存在，单一检测方法难以满足全面监测需求。本研究通过优化固相萃取（SPE）和液相色谱-质谱联用技术（LC-MS/MS），建立可同时检测39种多类ECs的高灵敏度方法，为水环境监测提供可靠工具。

#### 方法开发关键步骤
1. **多类污染物筛选与优化**
研究团队基于国际优先筛查数据库（如NORMAN、ECHIDNA），选取全球广泛分布且具有生态或健康风险的45种ECs进行初步筛选。通过系统优化发现6种化合物（如双酚A、邻苯二甲酸二异辛酯等）因峰形不佳或回收率不足被排除，最终确定39种目标污染物。

2. **固相萃取（SPE）条件优化**
- **溶剂体系**：采用甲醇-水（1:3,v/v）作为复溶溶剂，在保证各组分溶解性的同时优化色谱峰对称性。对比发现10%甲醇水溶液洗涤可有效去除基质干扰，而纯水洗涤导致部分极性物质损失。
- **洗脱策略**：采用梯度洗脱（先乙酸乙酯后甲醇），相比单一溶剂洗脱，可将回收率从62%提升至89%（如双氯芬酸），尤其适用于同时含有极性（如咖啡因）和非极性（如邻苯二甲酸酯）污染物的复杂基质。
- **SPE填料选择**：通过比较Strata-X、Oasis HLB等5种填料，最终确定Oasis HLB（60 mg/3 mL）为最佳选择。该填料通过氢键和疏水作用结合污染物，在保证极性物质（如对氨基苯甲酸）回收率的同时，仍能高效吸附非极性阻燃剂（如三氯新戊基磷酸酯）。

3. **质谱参数与色谱条件协同优化**
- **电离模式**：27种化合物在正离子电离（ESI+）模式下响应最佳，18种在负离子电离（ESI-）模式下更优。例如，β受体阻滞剂（如阿替洛尔）在ESI+模式下检测限低至0.01 fg/column，而阴离子型抗生素（如环丙沙星）在ESI-模式下信噪比提升40%。
- **碰撞能量调节**：通过调整碰撞能量（CE）和毛细管电压（CAV），使目标物与同位素标记内标（如脱氧核糖核苷酸标记物）的响应比达到1:5以上。例如，氟喹诺酮类抗生素（如环丙沙星）的CE值优化至25 V时，信号强度提升3倍。
- **色谱柱选择**：采用Agilent Zorbax Eclipse Plus C18柱（2.1×50 mm，1.8 μm），其表面多孔结构可改善峰形，在0.01-500 ng/L范围内线性良好（R2>0.99）。

4. **基质效应控制**
通过添加0.1%甲酸酸化样品，将金属络合导致的基质抑制降低62%（如双氯芬酸回收率从58%提升至85%）。同时采用分步洗脱（先水洗后10%甲醇洗）策略，在去除表面活性剂等干扰物的同时，保持目标物吸附稳定性。

#### 方法学验证
1. **灵敏度指标**
- 方法检测限（MDL）低至0.01 ng/L（如左氧氟沙星），定量限（MQL）0.03-3.96 ng/L，满足WHO饮用水标准（≤50 ng/L）。
- 仪器检测限（IDL）为0.01-27.22 fg/column，通过优化前处理（50 mL水样浓缩至1 mL）实现样品基质与标准品兼容性。

2. **精密度与准确度**
-日内精密度（RSD）<10%（如阿替洛尔峰面积变异系数8.2%），日间精密度（RSD）<15%（如西氟沙星日间变异14.3%）。
-加标回收率70-130%（平均85.2%），在10倍方法检测限（0.1 ng/L）时仍保持回收率>70%（如灭蚁灵硫磺酯）。

3. **环境适用性验证**
在6类典型基质（污水 influent/effluent、海水、地表水、瓶装水、自来水）中验证，发现：
- **污水系统**： influent检出率最高（39/45），如灭蚁灵（3.2-5.8 ng/L）、双氯芬酸（8.7-12.3 ng/L）。
- **自然水体**：海水检测限可达0.01 ng/L（如对氨基苯甲酸），地表水受有机质干扰导致部分参数回收率下降至60-70%。
- **饮用水**：仅检出痕量苯酚类（如邻苯二甲酸酯）和消毒副产物（<0.1 ng/L）。

#### 创新点与局限性
1. **技术创新**
- **双模式质谱检测**：通过切换正/负离子模式，覆盖pH范围2-10的污染物（如酸性抗生素对氨基苯甲酸与碱性阻燃剂四溴双酚A）。
- **动态基质补偿**：在SPE步骤引入5%氮气吹扫，将基质干扰降低35%（如西氟沙星）。
- **内标同步监测**：采用同位素标记内标（如13C-15N-阿司匹林），在SPE阶段直接加入，避免萃取步骤导致标记物损失。

2. **应用局限性**
- **高疏水性物质检测限提升**：邻苯二甲酸酯类（如DEHP）受限于Oasis HLB填料的疏水作用，MDL达1.32 ng/L，需开发疏水改性填料（如Florisil-C18）进行后续优化。
- **复杂基质干扰**：海水中的高盐（3.5% NaCl）导致离子化效率下降20%-30%，需添加0.01 M NH4Cl平衡离子强度。
- **空白干扰控制**：检测到0.88-1.29 ng/L的本底干扰（如双酚A），需改用 amber玻璃容器系统降低至0.03 ng/L以下。

#### 环境健康与风险管理启示
1. **污染源解析**
污水 influent中检出率>90%的污染物（如对乙酰氨基酚、灭蚁灵），表明其来源为市政排放和工业废水。例如，某污水处理厂 influent中双氯芬酸浓度达1200 ng/L，超过WHO饮用水标准24倍。

2. **生态风险预警**
检测到4-NP（0.02-0.15 ng/L）和双酚A（0.03-0.07 ng/L）等内分泌干扰物，其半衰期>60天，在食物链中富集系数达10^4（如鱼类组织）。

3. **监管建议**
- 建立混合污染物的筛查数据库，对检测限>0.1 ng/L的15种物质（如TCEP、TCPP）实施季度监测。
- 开发基于超临界CO2的绿色SPE方法，减少有机溶剂用量（如将甲醇替换为乙醇-水体系）。

#### 方法标准化与推广
研究团队通过AGREE、MoGAPI、BAGI三大评估体系，确定该方法在环境可持续性（得分58/100）和实用性（得分65/100）上的平衡。建议在以下场景推广：
1. **饮用水厂**：定期检测管网末梢水中咖啡因（<0.5 ng/L）和抗生素（如环丙沙星<0.3 ng/L）。
2. **污水处理厂**：监控 influent中双氯芬酸（目标值>100 ng/L）和灭蚁灵（>5 ng/L）的进水负荷。
3. **海洋监测**：针对海水富集的邻苯二甲酸酯（MDL 0.02 ng/L）和卤代阻燃剂（MDL 0.03 ng/L）建立长期数据库。

#### 结论
本研究成功构建了适用于复杂水样（包括超纯水至高浓度污水）的多类ECs同步检测方法，其核心价值在于：
1. **方法整合性**：单一SPE-LC-MS/MS流程可覆盖从痕量（pg/L级）到超量（mg/L级）的浓度范围。
2. **基质适应性**：通过动态调节SPE条件（如酸化强度、洗脱梯度）和LC参数（流动相pH、离子源温度），实现海陆不同水体基质的兼容。
3. **数据可比性**：采用统一加标水平（1/20/100 ng/L）和评估标准（RSD≤20%），便于不同实验室间结果比对。

该方法为《斯德哥尔摩公约》修订提供了技术支撑，特别适用于多介质（地表水-地下水-海水）联运流域的污染追踪。