中國廣州分析測試中心研究團隊成功破解氯化石蠟活體分析難題
近日，測試所（中廣測）省化學測量與應急檢測技術重點實驗室科研團隊與中山大學合作，建立了一種基于吸附劑輔助的大氣壓化學電離源/傅里葉變換離子回旋共振質譜（APCI/FT-ICR-MS）的氯化石蠟分析新方法，同時結合固相微萃取（SPME）活體采樣技術進一步開發了氯化石蠟的活體分析新技術。研究推進了固相微萃取技術在解決氯化石蠟活體分析這一環境難題中的應用，并為氯化石蠟的生物蓄積和消除行為研究提供有利工具。
氯化石蠟（CPs）是環境中廣泛存在的一類新型持久性有機污染物（POPs），根據不同碳鏈長度可分為短鏈氯化石蠟（SCCPs，C10-13）、中鏈氯化石蠟（MCCPs，C14-17）和長鏈氯化石蠟（LCCPs，C18+）。自20世紀30年代起，氯化石蠟作為塑料增塑劑、金屬加工液、阻燃劑和涂料添加劑等，在全世界范圍內廣泛生產應用。2017年斯德哥爾摩公約第八次締約方大會上，短鏈氯化石蠟被列入新增持久性有機污染物名單，限制或禁止使用。2022年，中鏈氯化石蠟被列入斯德哥爾摩公約POPs的候選清單。國內外多項研究表明氯化石蠟在水、空氣、土壤、沉積物、動植物等復雜環境和生物基質中廣泛存在，對人類健康和環境產生的影響不容忽視。
由于氯化石蠟的組成十分復雜，具有成千上萬種同系物及同分異構體，且缺少合適的標準品，同時分析時易受基質中其他含氯化合物的干擾。因此，氯化石蠟在樣品前處理和準確定性定量分析方面存在很多困難，其活體分析方法的開發更是極具難度。
為解決這一研究難題，研究團隊開發了一種新型的吸附劑輔助、非溶劑依賴的氯化石蠟儀器分析方法。通過將乙烷橋連的雙層介孔有機二氧化硅空心球（PMO）吸附材料制備成涂層裝置，與大氣壓電離源的直接探針器件耦合，從而形成吸附劑輔助大氣壓電離源模塊，并將該模塊與傅里葉變換離子回旋共振質譜聯用，以建立氯化石蠟的高靈敏、快速分析方法。該方法首次實現了氯化石蠟同系物的同步無溶劑電離和源內熱解吸，氯化石蠟的儀器分析時間僅需30秒，離子化后形成氯化石蠟同系物（CnClm）的單一[M-H]-分子離子，電離效率提高，短鏈和中鏈氯化石蠟的檢出限分別低至0.10～24 pg/μL和0.48～5.0 pg/μL。
為將該技術用于活體分析，研究團隊將雙層介孔有機二氧化硅空心球吸附劑涂層裝置作為可拆卸的固相微萃取活體采樣探針，開發了活體羅非魚中氯化石蠟的活體采樣方法。同時，結合模式解卷積數學方法和固相微萃取采樣速率活體定量校正方法，實現對羅非魚中氯化石蠟的活體定量分析。通過對實驗室培養的羅非魚進行氯化石蠟的暴露培養，利用經典加速溶劑萃取/內標法對活體采樣的同一魚體組織進行離體分析，驗證了活體定量分析方法的可靠性和準確性。此外，基于氯原子的天然同位素豐度特征，利用傅里葉變換離子回旋共振質譜首次在活體羅非魚中鑒定出58種氯化石蠟潛在轉化產物，其中所涉及的轉化路徑包括羥基化、脫鹵還原、磺化等轉化過程。
吸附劑輔助的APCI/FT-ICR-MS分析新方法與氯化石蠟活體分析新技術實例圖
相關研究成果以“In Vivo Profiling and Quantification of Chlorinated Paraffin Homologues in Living Fish”為題發表于環境科學領域自然指數期刊《Environmental Science & Technology》上，測試所（中廣測）為第一和通訊作者單位，上述工作得到了國家自然科學基金、廣東省重點領域研發計劃重點專項、廣東省基礎與應用基礎研究基金、廣州市科技計劃項目等的資助。
論文信息：Shuqin Liu, Xiaoji Ye, Xi Zhou, Chao Chen, Yiquan Huang, Shuting Fang, Pengran Guo, Gangfeng Ouyang. In Vivo Profiling and Quantification of Chlorinated Paraffin Homologues in Living Fish. Environmental Science & Technology, 2023, 57(8), 3053–3061.
論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.2c05923
