应用导读 | 环境与生态方向——安捷伦GC/Q-TOF应用文摘等你参阅

波罗的海地区主要物种的健康由于暴露于人为有害物质（AHSs）而受到损害，这些物质会在生物体内累积并通过食物链传递。因此，需要对生态系统中 AHSs 的存在和累积进行综合表征。在本研究中，我们使用非靶向筛查（NTS）方法来实现这一目的。生物样品 NTS 的一个主要挑战是去除基质成分，如脂质，这些成分可能会干扰感兴趣化合物的检测和识别。在这里，我们将凝胶渗透色谱与 Florisil® 柱分级分离相结合以充分去除脂质，使用电子电离（EI）和电子捕获负离子化学电离（ECNI）气相色谱 - 高分辨质谱进行分析。此外，我们提出了新的数据处理流程，旨在系统地发现和识别经常出现和具有生物富集性的 AHSs，包括已知的、新兴的和新的污染物。使用这些工作流程，我们在蓝贻贝、鱼类和海洋哺乳动物的组织样本中发现了多种污染物，并计算了它们的生物富集因子（BMF）。在鲱鱼和至少一种海洋哺乳动物中，BMF 高于 1 的化合物包括遗留的含氯污染物（多氯联苯、滴滴涕、氯苯 / 环己烷、氯丹、毒杀芬、狄氏剂）、多溴二苯醚（PBDE）和溴代联苯。然而，也有一些是卤代天然产物（卤代甲氧基溴代二苯醚、 1'- 甲基 -1,2'- 联吡咯、1,1'- 二甲基 -2,2'- 联吡咯和卤代单萜混合卤代化合物 1）以及新型阻燃剂德克隆 602 和多种多环芳烃、萜类和类固醇。遗留污染物表现出预期的生物富集行为，证明了非导向数据处理流程的实用性。

有机硅被广泛应用于消费性产品，在生活环境中无处不在。然而，关于此类污染物在大气颗粒物中的系统研究很少。本研究使用气相色谱和高分辨飞行时间质谱技术，提出了一种基于三种硅同位素质量差的非靶向分析策略，在采集自北京 2 年间的 PM2.5 样品中筛查有机硅化合物。从 1019 个峰中筛查出 61 个有机硅，其中有 35 个鉴定为有机硅氧烷，包括 17 个甲基硅氧烷和 18 个苯基甲基硅氧烷，其中分别有 6 个甲基硅氧烷和 3 个苯基甲基硅氧烷经参考标准品确认。这些有机硅氧烷可分为三组：低硅数甲基硅氧烷、高硅数甲基硅氧烷和苯基甲基硅氧烷。低硅数甲基硅氧烷在采暖季节丰度高，但非采暖季节丰度低，而高硅数甲基硅氧烷则呈现相反的季节变化。本研究为筛查有机硅化合物提供了一种有前景的非靶向方法策略，并为进一步研究有机硅氧烷的来源和健康风险提供了新见解。

微塑料（MPs）可以吸附生物或环境基质中的有毒化学物质，从而影响其性能和有效性。为了研究 MPs 和有毒有机化学物质的协同污染如何影响微生物的生长和代谢，研究人员在复合已知的培养基中培养了大肠杆菌（E. coli），并用人体相关浓度水平的聚苯乙烯微塑料（PS MPs）和 dichloro-diphenyl-tricgloroethane（DDT）进行了暴露处理。体内代谢物使用新型固相微萃取（SPME）探针进行捕集，以反映大肠杆菌在不同污染胁迫下的代谢紊乱。结果表明，DDT 的毒性作用表现出显著的剂量依赖性，而 PS 的存 在降低了 DDT 对大肠杆菌生长和代谢的干扰作用。吸附结果揭示了 PS 通过降低处理培养基中游离 DDT 的浓度来减弱其不利影响的机理。大肠杆菌中与三羧酸（TCA）循环相关的酶活性和抗氧化防御的相关物质也证实了这一机理。此研究扩展了 MPs 与有毒有机化学物质对微生物生态毒性的理解。

污水处理厂（WWTP）中微量污染物的存在对水体系统和人体健康构成了潜在威胁。本研究采用气相色谱与四极杆飞行时间质谱联用系统（GC/Q-TOF）建立了可疑物筛选方法，使用 Agilent MPP 软件进行数据间差异分析，对污水处理厂中微量污染物的存在、消除和转化进行了综合表征。总体来说，在进水中有 5724 个特征物被检出，而在出水中仅检出 3418 个特征物。使用层次聚类分析（HCA）对特征物（基于响应强度）进行分组，以研究检出特征物的行为和变化。根据相应特征物的分布共定义了 4 种具有代表性的变化趋势。在污水处理过程中共有 117 个化合物被鉴定，分别为进水中 99 个、生物转化产物（TPs）中 10 个、臭氧 TPs 中 3 个、紫外 TPs 中 5 个。此外，对所检出化合物的去除效率进行了测定。本研究的发现强调了 WWTP 对新兴污染物和 TPs（如氟虫腈、氟虫腈砜、氟虫腈亚砜）去除的重要性。

室内粉尘中含有众多复杂的人为合成类化合物，这些物质与皮肤和呼吸系统疾病有密切关联性。目前已有研究创建了针对粉尘样品中不同类别目标化合物的定量方法；然而针对灰尘基质中不同类别化合物的全面表征分析依然是一个具有挑战性的问题。本研究评估了使用气相色谱（GC）飞行时间质谱（TOF-MS）的电子电离（EI）模式对室内粉尘中化合物进行筛查的分析流程。样品先经加压液体萃取（PLE）处理，然后使用 Agilent GC-EI-TOF-MS 分析。本研究提出了一种数据挖掘工作流程，通过与 NIST17 谱库中名义质量 EI-MS 质谱图的初步比较，对粉尘提取物中不同类别非目标化合物进行了初步鉴定。文中对该工作流程的可能性和局限性进行了讨论，通过与真实标样的比对分析，室内环境的粉尘中有 75 种化合物被检出确认。在本研究中被鉴定一些化合物类型，如靛蓝、邻苯二甲酸酐、2,4- 甲苯二异氰酸酯、邻苯二胺、某些紫外线吸收剂和辛基异噻唑啉酮，并未包含在以前报道的粉尘分析方法的目标物清单中。该研究还通过创建针对粉尘提取物的订制化准确质量 EI-MS 质谱图数据库，评估了两种不同分析策略对疑似目标物的筛查效果。后，本研究对 27 个系列粉尘样品中的 44 种污染物的浓度范围进行了半定量估算。

蜜蜂（Apis mellifera）的健康受到多种环境压力的严重影响，包括寄生虫感染、农药暴露和营养不良。因此，蜜蜂健康水平下降是一个复杂的多因素问题，需要一个全面的调查方法。在暴露组学范式中，综合暴露于环境、药物、食物以及个体内部生物化学以正面和负面的方式影响健康。在暴露组学背景下，蜜蜂蜂巢感染寄生虫（Nosema ceranae）也是一种环境暴露形式。在本研究中，我们假设接触外源化合物杀虫剂和其他环境化学物质会增加蜜蜂在偶然接触寄生虫时对 N. ceranae 的易感性。我们进一步的疑问是这些暴露是否与保守代谢生物通路的变化有关。从 10 个地点的 30 个蜂巢中采样，使用气相色谱 - 飞行时间质谱（GC-TOF）在每个蜂巢采集的蜜蜂提取物中共发现了 2352 个化学特征物。其中，有 20 种农药被鉴定和注释，并发现其与 N. ceranae 感染显著相关。我们进一步确定，受感染的蜂巢与暴露的外源化合物数量有关，而暴露的相对浓度与 N. ceranae 感染的存在无关。在蜜蜂的暴露组学图谱中，我们还发现了 Apis mellifera 已知生物代谢通路中包含的化学物质，并确定了 9 种异常的代谢通路。这些发现 引导我们进行如下假定：对于暴露于类似化学物质的蜂巢，当它们同时遭受多重外来压力因素时会有更大的机率感染 N. ceranae。从机理上看，此研究结果表明这些暴露强势性地对蜜蜂的生物学功能产生了负面影响，并可以解释蜜蜂数量的下降是如何与杀虫剂暴露相关的。