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高效检测环境样品中化学污染物

来源: SCIEX 阅读数:164 时间:2020-09-11 14:07:07






环境污染一直是全球关注的焦点,越来越多的化学合成物质被认为会对人类、植物和动物的健康造成不利影响,并引起气候变化。日本北九州市立大学环境工程学院开发了使用SCIEX X500R QTOF 系统检测环境样品中化学污染物的质谱检测方法。


日本福冈北九州市立大学环境工程学院有“跨越地域,保护环境,联通世界”的愿景,并鼓励学生在全球角度思考环境问题。2016 年 3 月,从大学退休后, Kiwao Kadokami 教授作为特聘教授继续进行教学和研究。他描述自己的经历:“我研究这些化学物质问题已有 40 年多年,而且我担心环境污染会对人类健康和生态系统产生不利影响。为了解释这个情况,需要一种高效的检测方法来评估当前的环境污染状况。我的研究课题涉及到这种检测方法的开发,并将其用于检测环境污染物。”

目前,气质和液质检测方法具有出色的灵敏度和选择性,它们是痕量化合物检测的首选方法。但是,每个目标化合物都需要校准标准物,这就限制了仪器可检测的化合物数量。Kadokami 教授的研究重点是摆脱标准品的限制,开发基于数据库的自动定性和定量检测系统(AIQS-DB)。通过使用数据库而不是标准物校准的方式进行检测,AIQS 可以同时检测数百种化合物。在标准的仪器方法下,得到每种化合物的保留时间、质量信息和校准曲线,这些化合物的信息被保存在数据库中。

然后,使用相同的仪器方法检测样品,通过参考数据库信息可以得到可靠的定性和定量结果。数据库可以简单快捷增加新的化合物信息,并且数据库所包含的化合物数量理论上没有上线。这样的检测方法无需标准校准,运行成本低,甚至可以分析难以获得标准品的化合物。

Kadokami 教授解释说:

大约 15 年前,我基于气质检测方法,创建了 AIQS 的气相版本(AIQS-GC)。它已被接受成为日本工业标准(JIS),并被许多机构使用,受到广泛认可。随着液质检测方法也被广泛的使用,在 2016 年 9 月,我选择了 SCIEX X500R LC- QTOF-MS 系统来开发 AIQS 的液相版本。作为选择替代我之前的 LC-MS/MS 和 LC-TOF-MS 仪器的重要考察标准,是仪器同时对大量化合物进行全面分析的能力。我考察了几乎所有的液质制造商,但是,最终的决定是基于与这些液质产品的实际用户交流结果做出的。”

AIQS- 液相数据库包括无法使用气质方法检测的常见环境污染物,比如农药,药品和个人护理产品, 还有更多的标准品是由 Kadokami 教授的合作方提供的。他说:“多亏了 X500R 系统 稳健的性能,只用了六个月时间就在 AIQS- 液相版本 (AIQS-LC) 中收录了 500 种化合物。” “目前,AIQS 是唯一可以同时检测这么多环境污染物的方法。”

尽管,Kadokami 教授仅仅负责这个可以用于定性定量检测的 AIQS-LC 的开发,但是,他有许多来自中国,越南,塞尔维亚和澳大利亚以及日本国内的合作者,他们正在使用 AIQS-LC 来监测环境污染。他们一起分析了大约 1000 个样本,包括一般环境中的水、饮用水、排放水、土壤和沉积物,环境空气中的颗粒物和室内灰尘。

Kadokami 教授详细阐释了最终选择 SCIEX 仪器的原因:

SCIEX X500R 系统是同时分析大量化学物质的理想工具,通过 SWATH® 采集技术,可以同时得到一级和二级质谱数据,并且检测过程不容易受到污染物的干扰。SWATH 数据可以用于靶向和非靶向筛查方法,数据具有可追溯性,可以对初次分析时数据库中没有的化合物进行回顾性分析。离子源抗污染能力强,数据文件所占存储空间小,并且数据处理速度明显比我之前的仪器快。因此,我的研究工作进展非常顺利。我选择将 X500R 系统用于 AIQS 的液质方法开发是正确的。

将来,我想使用不同的仪器条件、色谱柱和电离方式来检测其他化合物。我们目前使用电喷雾离子源 (ESI) 的正电离模式检测比较多,但是我正在考虑基于 ESI 负电离模式建立另一个数据库。在 X500R 系统上实现同时检测超过 1,000 种化合物。这就是我想要达到的目标,尽管我已经年龄大了。

“离子源抗污染能力强,数据文件所占存储空间小, 并且数据处理速度明显比我之前的仪器快。”