新型卤代有机污染物的准靶向鉴定和半定量分析

Besides the halogenated organic pollutants (HOPs) already discovered so far, enormous undiscovered novel HOPs may present in the environment. Identification and quantification of these novel HOPs in environmental media are prerequisite for further investigation of their environmental behaviours and eco-environmental risks. In present, target analysis, non-target analysis, suspect screening and pseudo-targeted analysis have been applied to environmental and biological analysis. This research proposal will integrate the advantages of the above-mentioned analytical methods, and then propose the concept and blueprint of quasi-targeted analysis, particularly based on the basic principles of pseudo-targeted analysis and suspect screening. According to the the concept and blueprint of quasi-targeted analysis, we will develop and validate a quasi-targeted analytical method for the identification of novel HOPs in environmental matrices using gas chromatography high resolution mass spectrometry (GC-HRMS). These novel HOPs would involve mix-halogenated (chlorinated/brominated) organic compounds, sulfur-containing HOPs, halogenated polycyclic aromatic hydrocarbons and other HOPs with uncommon carbon skeletons. After identification of novel HOPs, we will develop a semiquantitative analytical method by associative utilization of isotopologue distribution computation, isotope-dilution analysis and GC-HRMS, for preliminary quantification of these HOPs in environmental matrices. The results of this research will pave the way for further studing novel HOPs, and will provide data support for making policies to prevent the potential environmental pollution and human health risks triggered by these novel pollutants.

除目前已经研究的卤代有机污染物(HOPs)外，环境中还可能存在大量未知的新型HOPs。鉴定和定量分析环境介质中的这些新型HOPs是深入研究其环境行为和生态危害的基础。目前靶向、非靶向、嫌疑筛查和拟靶向分析方法已经开始应用于环境污染物分析和生物分析。本项目拟综合上述方法之精髓，根据拟靶向分析和嫌疑筛查的基本原理，提出准靶向分析的概念和思路；建立基于气相色谱高分辨质谱的准靶向定性分析方法，筛查鉴定环境介质中的新型HOPs，如Br-Cl混合取代有机污染物、含硫HOPs、卤代多环芳烃及其他具有异于常见污染物碳骨架的HOPs等。继之，结合同位素分布计算，利用同位素稀释法和气相色谱高分辨质谱建立半定量分析方法，初步定量分析环境介质中的新型HOPs。项目结果可以为研究环境中未知的新型HOPs奠定基础，进而为制定措施以预防这些污染物可能造成的环境污染和人类健康危害等问题提供数据支持。

新型卤代有机污染物(HOPs)的鉴定与定量分析是目前环境研究的一大热点，对拓展环境科学研究领域具有极其重要的意义。本项目基于准靶向分析思想，建立和验证了准靶向定性分析环境样品中新型HOPs的方法，并应用该方法鉴定环境中的新型HOPs; 在此基础之上，建立定量/半定量分析环境样品中一些具有重要研究价值的代表性新型HOPs的方法，并在实际环境样品中对这些新型HOPs进行初步定量分析。本项目在环境样品中鉴定出多类未曾报道或少见报道的新型HOPs, 能确证的分子式一共有106种。本项目利用基于定量构效关系方法的软件计算了已鉴定新型HOPs的物理化学性质，预测了它们的生物活性(如各种毒性等)，模拟了它们的环境行为和可能代谢途径。本项目选择六氯/溴混杂取代苯(HXBs)作为一类典型新型HOPs开展研究，建立和验证了定量/半定量分析环境基质中HXBs的方法。方法的精确度为87.3-107.8%, 精密度(RSD)为2.8-5.0%, 回收率为42.7-102.1% (RSD: 3.7-13.9%), 在飞灰和土壤中的定量限为0.10 ng/g, 在空气中的定量限为0.09 pg/m3. 本项目已成功将定量/半定量分析方法应用于环境样品中HXBs的定量分析，发现五种HXBs均存在于环境基质中。HXBs在飞灰、土壤和空气中的浓度范围分别为0.11-16.60 ng/g, 0.29-8.43 ng/g和0.09-3.04 pg/m3, 总含量分别为19.48 ng/g, 10.44 ng/g和5.13 pg/m3, 分别占相应基质中六氯苯和六溴苯总含量的10.63%, 0.38%和10.75%. HXBs的浓度水平联合计算毒理学和环境模拟结果表明，HXBs是一组不可忽视的污染物，值得更加广泛和深入的研究。此外，在HOPs分析过程中，研究人员发现了HOPs在色谱质谱上的氯/溴同位素效应，并建立了HOPs的单体氯/溴同位素分析方法，取得了系列研究成果。本项目的研究成果为新型HOPs的进一步深入研究奠定了方法学基础，并为初步为新型HOPs的防治提供了基础信息。目前，本项目已发表国际SCI论文7篇，其中1篇发表于环境科学TOP期刊, 1篇发表于分析化学TOP期刊, 3篇发表于色谱领域顶级期刊，1篇发表于质谱领域知名期刊。