《ANALYTICAL AND BIOANALYTICAL CHEMISTRY》：Development of a multi-platform MS approach for the determination of organic micropollutants in terrestrial invertebrates
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专业术语翻译（摘要部分）
陆生无脊椎动物占据关键的生态系统功能，并会从农业、城市和工业来源中积累有机微污染物（organic micropollutants, OMPs），然而现有的生物监测方法通常仅针对狭窄的、类别特异性的化学空间。本研究开发了四种样品制备方
专业术语翻译（摘要部分）
陆生无脊椎动物占据关键的生态系统功能，并会从农业、城市和工业来源中积累有机微污染物（organic micropollutants, OMPs），然而现有的生物监测方法通常仅针对狭窄的、类别特异性的化学空间。本研究开发了四种样品制备方法，其中两种基于珠磨（bead beating, BB），两种基于加速溶剂萃取（accelerated solvent extraction, ASE），并通过一种智能验证方案，将其与气相色谱和液相色谱-高分辨质谱（GC-HRMS, LC-HRMS）联用进行比较。两种性能最佳的方法，即BB-GC和BB-LC，在三个平台上进行了验证：GC-HRMS、LC-HRMS和气相色谱串联质谱（GC-MS/MS）。研究人员采用化学计量学方法选择了一套验证集，涵盖植物保护产品、药物、全氟和多氟烷基物质（per- and polyfluoroalkyl substances, PFAS）、多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs）、多氯联苯（polychlorinated biphenyls, PCBs）、多氯化萘和有机氯农药，覆盖了包含超过2800种独特化合物的内部数据库的化学空间。总计验证了303种LC-HRMS、179种GC-HRMS和82种GC-MS/MS分析物。在平均回收率为70–120%且每个加标水平的重复性≤20%的严格标准下，LC-HRMS、GC-HRMS和GC-MS/MS分析物的符合率分别为55%、91%和95%；其余分析物满足SANTE/11312/2021 v2026允许的扩展回收率范围30–140%，且具有一致的重复性。方法定量限分别为：LC-HRMS为3.4至15 μg kg?1湿重，GC-HRMS为3.4至10 μg kg?1湿重，GC-MS/MS为0.73至2.6 μg kg?1湿重。作为新型宽谱筛查方法的概念验证，研究人员分析了来自希腊的复合蜜蜂（Apis mellifera）和陆生蜗牛（Eobania vermiculata）样品，揭示了共存的历史遗留污染物（PCB 153、PAHs）、当前使用的农药（嘧霉胺、氯氰菊酯）以及工业化学品，即具有不同环境来源的化合物，而这些是任何单一类别的方法都无法捕获的。
论文解读
一、研究背景与科学问题
陆生无脊椎动物是生态系统架构的基础组成部分，在养分循环、有机物分解、生态系统工程、授粉和生物扰动等方面发挥着不可替代的作用。同时，这些生物作为食物网中的初级营养连接，是包括人类在内的大多数脊椎动物赖以生存的关键食物资源。然而，无脊椎动物持续承受着来自有机微污染物（OMPs）的严重人为压力——包括历史遗留的持久性有机污染物（POPs）和新出现的关注污染物（CECs）——这些化学胁迫因子可能在其组织中累积、诱发系统性毒理效应，并在食物网中构成生物放大风险。因此，监测这些生物指示物种体内的化学残留负荷对于评估更广泛的生态系统健康至关重要。
然而，当前全球关于生物体内OMPs的研究主要集中在顶级鸟类和哺乳动物捕食者上，对无脊椎动物群落的研究存在显著空白。现有针对无脊椎动物的生物监测方法局限于特定化学域，而非暴露组的完整化学空间：大量研究聚焦于PAHs和PCBs等高亲脂性POPs，而现代研究则分离高极性OMPs以测定特定化学类别的物质，如植物保护产品（PPPs）、药物和PFAS。此外，传统方法在分析技术上被人为割裂——疏水性POPs通过气相色谱（GC）分析，极性CECs通过液相色谱（LC）分析。这种割裂的做法忽视了这些化合物及其代谢物和/或转化产物在复杂无脊椎动物基质中共同累积的混合物。缺乏能够同时提供宽谱覆盖和精确定量的统一工作流程，进一步限制了先前未知污染物的非靶向识别和回顾性数据挖掘的全面实施。
无脊椎动物中OMPs的分析构成了一项重大的分析挑战，原因在于该特定基质的复杂性：无脊椎动物组织富含脂质和脂肪酸，以及多种代谢物、蛋白质和色素，这些物质会与目标分析物一同被提取出来，从而在从仪器到数据处理的各个分析阶段造成干扰。此外，一些无脊椎动物具有几丁质外骨骼等结构组分，形成异质样品，抵抗均质化并降低提取效率；无脊椎动物个体产出的样品质量也较低，需要小规模样品制备技术。因此，需要精心选择提取和纯化技术，以确保样品制备方法能够覆盖广泛的疏水性POPs和亲水性CECs，同时避免共洗脱的基质干扰。
二、研究内容与主要结论
针对上述挑战，本研究的主要目标是开发一种新型、全面的多平台筛查方法，用于同时测定陆生无脊椎动物中的多种OMPs（包括CECs和POPs），整合LC和GC两种仪器平台。为此，研究人员针对每种色谱技术比较了不同的样品制备方案——加速溶剂萃取（ASE）和珠磨（BB），形成四种不同的工作流程：BB-GC、ASE-GC、BB-LC和ASE-LC。通过配对比较提取效率，最终确定了最佳方法（BB-GC和BB-LC），并在三个仪器平台（GC-HRMS、LC-HRMS和GC-MS/MS）上进行了全面验证。验证后的化合物子集通过化学计量学方法与其母体筛查数据库进行表征，以确定所报告性能适用的化学空间。最后，将优化和验证后的方法应用于真实世界的陆生无脊椎动物样品，证明其作为能够绘制痕量水平复杂OMP混合物图谱的生物监测工具的实际适用性。
三、关键技术方法
研究人员采用了多种关键技术方法。样品制备方面，开发并比较了四种方案：BB-GC采用珠磨机械均质化结合乙腈提取，经溶剂交换后通过1-g Florisil固相萃取小柱净化；BB-LC采用珠磨结合甲醇:水（1:1, v/v）提取，经正己烷分配除脂和冷甲醇蛋白沉淀；ASE-GC和ASE-LC则以Dionex ASE 350系统分别使用正己烷:二氯甲烷（2:1, v/v）和甲醇:乙腈（2:1, v/v）进行自动化加压溶剂萃取。分析检测方面，采用GC-APCI-QTOF MS、UHPLC-VIP-HESI-QTOF MS和GC-EI-QqQ MS三种仪器。验证样品来源于希腊阿提卡商业昆虫养殖设施的欧洲夜行蚯蚓（Dendrobaena veneta）和牙买加田野蟋蟀（Gryllus assimilis），按1:1干重比混合制备代表性复合基质。化学计量学验证采用主成分分析（PCA）、马氏距离、Kolmogorov-Smirnov检验和推土机距离等方法，以三维正交理化描述符（分子量MW、脂溶性log P、拓扑极性表面积TPSA）表征验证集对母体数据库的化学空间覆盖度。
四、研究结果
方法比较——分析物覆盖度： 通过配对性能评估，BB-GC在所有重复中成功检测到验证库中100%的活性目标，证明室温机械研磨提供了化学非破坏性的提取环境；而ASE-GC系统性丢失了18种分析物，涵盖植物保护产品、挥发性工业化学品和两种遗留PCB。在LC平台上，BB-LC在两种电离极性下均实现100%目标检出率；而ASE-LC在ESI?模式下未检出全氟辛烷磺酰胺（PFOSA），在ESI?模式下丢失了7种目标分析物（包括2种工业化学品、4种植物保护产品和2种药物）。分析物覆盖度成为区分工作流程的首要标准——对于宽谱筛查方法而言，未检出的分析物被报告为不存在而非回收不佳。
提取效率与重复性： BB-GC在低和高两个浓度水平均表现出可接受的准确度，平均回收率在70–120%监管窗口内；而ASE-GC在50 μg kg?1时回收率分布宽泛，在100 μg kg?1时出现超过142.8%上限的过估异常值（集中于高分子量PAHs）。BB-GC的中位%RSDr在低浓度下低于10%，高浓度下几乎全部目标分析物均低于10%；而ASE-GC的中位%RSDr在低和高浓度下分别接近14%和18%，违反≤20%的优选限值。在LC平台，BB-LC在ESI?低浓度下81%的目标化合物符合70–120%回收率范围（ASE-LC为56%）；在ESI?模式下BB-LC回收率聚集在80%附近，而ASE-LC出现严重不稳定性和过估异常值。BB-LC在高浓度下ESI?中位回收率为93%、ESI?为106%，均处于控制阈值内；其ESI?高浓度下中位RSDr为4.81%（SD=3.57%），98.9%目标在精度上限内，而ASE-LC中位RSDr为14%且存在超过20%的极端尾部。
共提取物负荷与基质效应： BB-GC表现出优异的基质缓解能力，大多数目标化合物紧密聚集在±20%容差窗口内；而ASE-GC提取物表现出类别特异性基质失衡——PCBs和PPPs出现高信号增强（ME%>40%），遗留OCPs出现显著信号抑制（ME%
工作流程选择与全面验证： 两种珠磨工作流程（BB-GC和BB-LC）被选为最优方法。在严格标准（平均回收率70–120%、每个加标水平重复性≤20%）下，LC-HRMS、GC-HRMS和GC-MS/MS分析物的符合率分别为55%、91%和95%；其余分析物满足SANTE/11312/2021 v2026允许的30–140%扩展回收率范围且具有一致的重复性。方法定量限分别为：LC-HRMS为3.4至15 μg kg?1湿重，GC-HRMS为3.4至10 μg kg?1湿重，GC-MS/MS为0.73至2.6 μg kg?1湿重。化学计量学验证确认了验证集在母体数据库化学空间内的均匀嵌套分布。
实际样品应用： 作为概念验证，研究人员分析了来自希腊的3个蜜蜂（Apis mellifera）复合样品（其中1个为自然死亡基线参考，2个来自突发大规模死亡事件的蜂群）和2个来自纳克索斯岛原始山区的陆生蜗牛（Eobania vermiculata）样品。结果揭示了共存的遗留污染物（PCB 153、PAHs）、当前使用的农药（嘧霉胺、氯氰菊酯）以及工业化学品——即具有不同环境来源的化合物，这些是任何单一类别方法都无法同时捕获的。
五、讨论与结论
本研究的创新之处在于将多平台GC-和LC-MS方法适配到陆生无脊椎动物这一分析挑战性基质上——其几丁质、脂质和色素含量使其在分析上具有难度，且相对于脊椎动物研究明显不足。珠磨方法在覆盖度、回收率一致性和基质控制方面均优于加速溶剂萃取方法，特别是对极性和热不稳定分析物。研究结论表明，所开发的多平台方法能够显著扩展可及的化学空间，为陆生无脊椎动物的宽谱生物监测提供了一种通用的分析框架，能够以痕量水平绘制复杂的OMP混合物图谱，弥补了现有生物监测方法在化学空间覆盖上的根本性不足。
