高分辨质谱非靶向分析技术在淡水沉积物有机污染溯源与新兴污染物筛查中的应用研究

本研究针对淡水沉积物中新兴有机污染物监测难题，采用LC-HRMS（液相色谱-高分辨质谱）结合非靶向分析（NTA）技术，对比了加速溶剂萃取（ASE）和超声辅助萃取（UAE）方法，开发了基于MZmine3、jHRMSToolBox和Haloseeker 2.0的开源数据处理流程，成功鉴定了药物、PFAS（全氟烷基化合物）等8类污染物，为沉积物污染档案构建提供了创新方法学支撑。

　　

随着全球每年新增约350,000种合成有机物进入水环境，淡水沉积物已成为化学污染的"时间胶囊"。传统GC-MS（气相色谱-质谱联用）方法仅能检测多氯联苯（PCBs）等疏水性持久性有机污染物（POPs），而新兴亲水性污染物（CECs）如药物、PFAS等缺乏有效监测手段。更严峻的是，Persson等学者警告化学污染已突破地球边界阈值。面对这一挑战，Rh?ne Sediment Observatory（罗纳河沉积物观测站）的研究团队在《Journal of Hazardous Materials Advances》发表研究，开创性地将LC-HRMS非靶向分析技术应用于淡水沉积物污染研究。

研究采用三大关键技术：1）优化样品前处理，对比50°C/100°C加速溶剂萃取（ASE）与超声辅助萃取（UAE）对悬浮颗粒物（SPM）的提取效率；2）建立基于开源软件MZmine3（质谱数据处理）、jHRMSToolBox（疑似物筛查）和Haloseeker2.0（卤素同位素识别）的分析流程；3）整合目标分析（93种标准品）、疑似筛查（3496种污染物数据库）和非靶向指纹分析三重策略。

【提取方法比较】通过法国里昂南部罗纳河春秋季SPM样本发现，ASE 50°C与UAE双循环提取效率相当，检出分子数差异<10%，且分子量分布相似（50-1200 Da）。高温ASE虽提高提取率但降低重现性（RSD>30%）。

【污染物鉴定】目标分析定量了19种农药和25种药物；疑似筛查通过MS^e（阶梯碰撞能量）数据匹配发现个人护理品、阻燃剂等6类污染物；非靶向分析结合NORMAN数据库新发现含氯化合物和OECD清单中的PFAS。

【方法学突破】研究首次证实LC-HRMS可同时检测logKow（辛醇-水分配系数）<0至≤5的宽极性范围污染物，解决了传统GC-MS对亲水性化合物检测盲区。MS^e数据处理的标准化流程填补了该技术领域空白。

这项研究构建了沉积物污染研究的范式转变：从靶向"钓鱼"转向非靶向"撒网"，使单次分析即可获得时空污染指纹成为可能。特别值得注意的是，检出物中虽以天然成分为主，但合成有机物占比揭示人类活动对水生态的深远影响。该成果为实施联合国环境规划署《2022-2025淡水战略》提供了关键技术支撑，其开源分析流程更推动了全球实验室的检测方法 harmonization（标准化）。未来通过扩大样本队列和优化数据库，该方法有望成为沉积物污染预警的黄金标准。