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您知道室内尘埃含有哪些污染物吗?
随着新型冠状病毒肺炎 (COVID-19) 疫情在全球范围内爆发，许多国家/地区开始采取封闭式管理，如居家隔离，来防止病毒的进一步传播与扩散。人们在家时间明显增加，相应地接触室内尘埃中各种化学物质的几率也大大增加，暴露其中会给人体健康带来潜在危害。
此前已有研究表明，室内尘埃会受到多种化学物质的污染，如农药、个人护理用品、增塑剂、阻燃剂和多氟化合物等。由于这些化合物具有不同的理化特性和结构，此类研究通常采用靶向分析方法研究一类或几类化合物。
随着高分辨率质谱的不断发展，现在不仅可以检测具有可用标样的已知化合物（目标物），还可以通过数据库或谱库筛查预期化合物（疑似物），甚至还可以通过仔细检查高分辨率质谱结果鉴定以前未知的化合物（非目标物）。
LC/Q-TOF + GC/Q-TOF，
最强室内尘埃筛查分析平台
加州大学戴维斯分校公共卫生科学系和健康与环境中心，使用安捷伦 LC/Q-TOF + GC/Q-TOF，将靶向分析、疑似物分析和非靶向筛查分析相结合。如图 1 中的流程图所示，共收集并分析了来自加利福尼亚州萨克拉门托市和夫勒斯诺市 38 个家庭的尘埃样品。
此次研究目标是：1）测定来自不同家庭的尘埃样品中的已知和未知化学物质；2) 比较不同家庭组的化学指纹信息。
图 1. 高分辨质谱筛查工作流程
实验结果：目标物、疑似物、
非目标物，一网打尽
核心要点抢先看
在 38 个尘埃样品中，通过 GC/Q-TOF 检测并识别 86 个化合物（59 个靶向和 27 个非靶向）；通过 LC/Q-TOF 检测并识别了 204 个化合物（42 个靶向，79 个疑似以及 83 个非靶向）
LC-Q/TOF 和 GC-Q/TOF 对于完全分析样品中的化合物都是必需的
GC-EI MS 优势：可重现的碎片离子谱图以及包含大于 200000 个化合物的谱库
LC/Q-TOF 优势：为疑似物筛查方法提供准分子离子信息；MS/MS 谱图配合虚拟碎裂对于识别缺乏 MS/MS 信息的化合物（未知的）有很大帮助
靶向分析
方法验证获得了良好的绝对回收率（一式三份加标样品的提取回收率，结果如图 2 所示）：76 种 GC/Q-TOF 分析的目标化合物中 80% 以上绝对回收率高于 75%，56 种 LC/Q-TOF 分析的目标化合物中 80% 以上绝对回收率高于 50%。LC/Q-TOF 分析的目标化合物的方法检测限 (MDL) 普遍更低。总体来说，50% 的化合物 MDL 低于 10 ng/g 尘埃，80% 的化合物 MDL 低于 100 ng/g 尘埃。
图 2. GC/Q-TOF 和 LC/Q-TOF 对各类污染物的检出能力
疑似物筛查
通过全离子 MS/MS (AIM) 在单次进样中可获得分子离子精确质量和碎片离子。在安捷伦 MS/MS 谱库中搜索碎片离子，可以确认目标化合物/疑似物。为确保碎片离子来自目标化合物而非基质干扰物质，可以采用共流出得分对子离子进行色谱确证。目前，采用两种安捷伦个人化数据库与谱库 （PCDL） — 法医毒理 PCDL（8000 种化合物）和农药 PCDL（1700 种化合物）— 进行筛查，在应用自动过滤标准并手动检查之后，可在室内尘埃中初步鉴定出 97 种化合物。
鉴定出的其中一种化合物是杀菌剂抑霉唑（分子式 C14H14Cl2N2O），其通常用于防止柑橘类水果腐烂，对人体可能有致癌作用（图 3）。质量偏差为 +4.5 ppm，同位素模式解释了为何两个 Cl 原子使同位素匹配得分达到 97 分（满分 100）。此外，5 个主要碎片离子与 [M + H]+ 共洗脱。通过比对参比标样的保留时间明确确认了该化合物。38 份尘埃样品中有 29 份检测到了这一化合物。
图 3. 抑霉唑（样品/标样）的全离子扫描谱图
上述结果表明，使用优化谱库和自动化软件工作流程进行疑似物筛查效果显著，无需购买数千种标样或优化靶向方法，即可轻松鉴定数十种化合物。比如，通过此方法检测到了此前室内尘埃研究中未检测过的 21 种药物，包括苯海拉明、咪康唑和双氯芬酸。
非靶向筛查
LC/Q-TOF 分析以全扫描模式（正离子和负离子）采集数据，并使用 Agilent Profinder 软件进行递归性特征提取。简而言之，该软件在第一个样品中搜索和识别分子特征（一组相应的离子，即同一化合物的加合物和同位素，这些离子在特定 RT 处形成色谱峰），并与后续样品进行比较。在第二步中，在每个样品中扫描共有特征列表的平均精确质量和 RT，检查在第一步（递归性特征提取）中是否有特征被遗漏。
接下来，利用 Agilent Mass Profiler Professional (MPP) 软件扣除空白，从特征列表中筛选出 2300 个特征（正离子和负离子）。通过在所测量的 RT 处触发选定特征的 [M - H]- 或 [M + H]+ 质量，在靶向 MS/MS 模式 (CE = 20) 下重新运行所选特征强度最高的样品。利用 MS/MS 信息，通过以下两个虚拟碎裂软件包对特征进行初步鉴定（如有可能，如图4所示）：安捷伦分子结构关联 (MSC) 工具和程序 MetFrag。
图 4. 通过非靶标 LC-Q-TOF 的负离子模式筛查，配合虚拟碎裂软件 MetFrag 识别到了 6:2/8:2 diPAP (CAS 943913-15-3)
GC/Q-TOF 分析需要利用安捷伦未知物分析软件，通过质谱解卷积提取非靶向特征。接下来，软件将每个特征的谱图与 NIST 14 谱库进行比较，计算出匹配因子（如图 5 所示）
图 5. 甲氧基肉桂酸辛酯的特征提取及碎片离子匹配
参考文献
Moschet et al.Household Dust as a Repository of Chemical Accumulation: New Insights from a Comprehensive High-Resolution Mass Spectrometric Study.Environ.Sci.Technol., 52: 2878-2887 (2018).
