2022年國家頒布的《新污染物治理行動方案》中指出，新污染物是指新近發現或被關注，對生態環境或人體健康存在風險，尚未納入管理或者現有管理措施不足以有效防控其風險的污染物。與此對應的是，國際上一般認為新污染物(Emerging contaminants, ECs)是那些僅在過去二三十年中因缺少能夠在復雜基質中檢測痕量濃度（μg/L水平）的分析方法而被廣泛研究的環境污染物。因此，色譜和質譜技術的進展是推進新污染物研究的前提和關鍵。例如，從首次使用GC/MS檢測地表水中的藥物到使用LCMS檢測地表水中更廣泛存在的新污染物就花費了27年。美國著名化學家Diana S. Aga在一篇綜述文章中，就表達了這一觀點[1]。Aga通過回顧過去20多年來 3500多篇關于ECs的論文，發現相關研究近年來呈指數級增長趨勢(圖1)，在這一過程中也見證了儀器技術的飛速發展(圖2)。

△圖1 有關新污染物研究的

年度發表文章數量

△圖2 儀器發展與新污染物分析

的重要里程碑

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Diana S. Aga

瑞士聯邦環境科學與技術研究所(ETH/EAWAG)

博士后研究員，現任美國布法羅大學教授

被授予國家科學基金會職業生涯獎

Journal of Hazardous Materials期刊編輯

團隊一直致力于基于HRMS開發高效的非靶向分析(NTA)工作流程，從發現環境中的新污染物到受影響生物體中代謝物的輪廓分析

基于HRMS的NTA分析是當下的熱點，也是未來的趨勢。時任EAWAG負責人的Juliane Hollender博士認為，具有越來越高分辨率的質譜與LC和GC的聯用技術的發展，結合高效能的算法策略，能夠大大拓寬分析窗口，實現越來越復雜的數據處理，這預示著NTA在確定污染物的“優先關注清單”和監管評估中具有巨大潛力[2]。與此如出一轍，中國科學院生態環境研究中心的江桂斌院士團隊通過研究認為，效應導向分析方法（EDA）的應用在確定優先關注的新污染物研究中非常關鍵，而HRMS對中未知活性組分的非靶標分析具有重要作用。同時考慮到基質的復雜性,一般的指導性原則是,分析環境樣品和生物樣品的質譜分辨率應該分別不低于30000和100000[3]。

Juliane Hollender

瑞士聯邦環境科學與技術研究所(ETH/EAWAG)

水產科學技術部門負責人

團隊一直致力于地表水、地下水及廢水等污染物分析及處理等研究

她的環境化學研究整合了如Orbitrap的高分辨質譜、色譜及生物轉化等其他學科

在她最近的研究中，被引用最多的論文集中在:環境化學、廢水、風險分析、質譜分析和鑒定等

Orbitrap-HRMS同時具有優秀的定性與定量能力，能夠很好的應對復雜環境基質中多種痕量物質分析所帶來的技術挑戰，非常適合環境新污染物的靶向分析和非靶向分析。GC-Orbitrap/MS作為LC-Orbitrap/MS的補充，兩者結合可以實現復雜環境樣品中更多污染物的研究與分析。GC-Orbitrap/MS出色的穩定性和易操作性,結合賽默飛氣質產品的經典黑科技—NeverVent技術與PPINICI技術，讓從事新污染物的科學研究變得更常規，讓從事新污染物的常規分析變得更高級。

△Orbitrap Exploris GC 系列

01

靶向分析方面

德國霍恩海姆大學的Kerstin Krätschmer評價了GC-Orbitrap/MS在SCCPs分析中的性能[4]。出色的分辨率能夠顯著區分來自MCCPs及PCBs的干擾，從而提高定量的準確性，同時也可以弱化色譜分離（圖3、表1）。出色的靈敏度也為SCCPs的定量分析帶來便利（表2）。

△圖3 SCCPs（黑色）、MCCPs（紅色）與PCBs（藍/綠色）

△表1 SCCPs、MCCPs與部分POPs定量離子及所需的最低分辨率Rmin（5%峰高）

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注：若將表1中Rmin換算成除磁質譜外的HRMS分辨率計算方式（FWHM），則HRMS需要具備至少兩倍于Rmin的分辨率能力。

▽表2 與其他已發表方法相比，GC-Orbitrap/MS得到的檢測限（單位：pg/μL）

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02

非靶向分析方面

在Juliane Hollender率先提出的基于LC-HRMS鑒定未知化合物的評級體系基礎上（文章被引次數1136），美國紐約州立大學Steven C. Travis與耶魯大學Jeremy P Koelmel分別提出了基于GC-Orbitrap/MS技術的未知化合物鑒定評價體系[5][6]。該體系旨在為GC-HRMS產生的大量化學數據提供賦值置信度的化學注釋標準化方法，從而傳達對定性結果的信心。

△圖4 未知化合物注釋評價體系

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來自荷蘭烏得勒支大學的Hanna M. Dusza利用GC-Orbitrap/MS技術開展羊水中非極性內分泌干擾物EDCs的靶向與非靶向分析研究[7]。文中提到，靶向分析顯示足月羊水中存在42種已知的EDCs，包括二噁英和呋喃、多溴二苯醚、農藥、多氯聯苯和多環芳烴。非靶向分析顯示有14110個特征，其中3243個與譜庫匹配。數據過濾策略初步確定了121種化合物。進一步的數據挖掘和電子預測共發現69例疑似EDC。選擇其中14種化學品進行確認，12種具有生物活性。

△圖5 EDCs研究技術路線

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本文總結

借用Juliane Hollender的觀點：基于HRMS的非靶標分析在環境領域中的應用時代已到來。這一觀點也可以從利用GC-Orbitrap/MS技術發表的文獻中，環境領域的應用位居第一來佐證。

更多有關GC-Orbitrap/MS技術在新污染物領域的方案，請撥冗垂詢！