南科大環(huán)境學(xué)院鄭國貿(mào)團(tuán)隊在室內(nèi)新污染物篩查方面取得進(jìn)展
近日,南方科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院副教授鄭國貿(mào)團(tuán)隊在 Environmental Science & Technology 上發(fā)題為“High-Resolution Mass Spectrometry Screening of Quaternary Ammonium Compounds (QACs) in Dust from Homes and Various Microenvironments in South China”的研究論文,并被選為當(dāng)期 Supplementary Cover。該研究基于高分辨質(zhì)譜技術(shù),結(jié)合靶向和疑似靶向的方法,對家庭和多種不同公共場所的室內(nèi)環(huán)境中的季銨鹽化合物(Quaternary Ammonium Compounds, QACs)進(jìn)行了全面篩查,定量了該類物質(zhì)在疫情期間室內(nèi)環(huán)境中的濃度水平,并且比較了其組成特征,為了解這一新污染物在室內(nèi)不同微環(huán)境的污染情況提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。
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季銨鹽化合物(QACs)是一類陽離子型化合物,作為活性成分被廣泛應(yīng)用于抗菌劑、表面活性劑、防腐劑、抗靜電劑、織物柔軟劑和分散劑中。隨著新冠疫情的爆發(fā),以季銨鹽化合物作為主要成分的抗菌劑被大量用于環(huán)境(尤其是室內(nèi)環(huán)境)中的病毒消殺,造成了這一類物質(zhì)在室內(nèi)環(huán)境的嚴(yán)重污染。
圖 1. 室內(nèi)環(huán)境中新型季銨鹽化合物(QACs)的篩查策略、色譜和高分辨質(zhì)譜圖。
在先前的報道中,全球范圍內(nèi)針對這類物質(zhì)在室內(nèi)環(huán)境的研究僅限于北美和歐洲,而中國在這一領(lǐng)域的研究仍然十分缺乏。此外,以往的研究僅限于家庭室內(nèi)環(huán)境,并且監(jiān)測的季銨鹽化合物種類有限。在該研究中,研究團(tuán)隊基于 PubChem, EPA N List 等數(shù)據(jù)庫中可疑的季銨鹽化合物,構(gòu)建了高分辨質(zhì)譜 Personal Compound Database and Library (PCDL) 數(shù)據(jù)庫(圖 1)。隨后,采用迭代數(shù)據(jù)依賴的采集模式(Iterative DDA),對超過 200 種季銨鹽化合物在多種不同的室內(nèi)環(huán)境中進(jìn)行了全面篩查,包括醫(yī)院、火車站、商場、電影院、酒店、辦公室以及家庭,并成功鑒定出 46 種季銨鹽化合物,其中 15 種為首次在環(huán)境中報道。
研究結(jié)果顯示,在不同的室內(nèi)環(huán)境中,電影院的室內(nèi)環(huán)境中季銨鹽化合物的污染情況最為嚴(yán)重,中位數(shù)濃度達(dá)到 65.9 μg/g, 其次是家庭(58.3 μg/g)、辦公室(44.2 μg/g)、商場(34.2 μg/g)、醫(yī)院(34.1 μg/g)、火車站(28.4 μg/g)和酒店(23.7 μg/g)(圖 2)。
圖 2. 不同室內(nèi)環(huán)境灰塵中 QACs 濃度水平和差異比較 。
此外,研究團(tuán)隊還對比了不同室內(nèi)環(huán)境中季銨鹽化合物的組成特征(圖 3),發(fā)現(xiàn)在所有室內(nèi)環(huán)境中,季銨鹽化合物的組分相差不大。對于傳統(tǒng)的季銨鹽化合物而言,均以 BAC 類季銨鹽化合物為主,這一現(xiàn)象在家庭的室內(nèi)環(huán)境中尤為明顯;而對于新型的季銨鹽化合物而言,在不同的室內(nèi)環(huán)境中均以 DADMAC 類物質(zhì)為主,且在不同室內(nèi)環(huán)境中沒有明顯差異。值得注意的是,研究團(tuán)隊在辦公室的室內(nèi)環(huán)境中發(fā)現(xiàn)了較高比例的新型季銨鹽化合物,表明辦公室室內(nèi)環(huán)境有其他的季銨鹽化合物的污染來源。
圖 3. 不同室內(nèi)環(huán)境灰塵中 QACs 組分特征和差異比較。
此外,研究團(tuán)隊在含有紡織品(如地毯和窗簾)的室內(nèi)環(huán)境中檢測到了較高濃度的季銨鹽化合物 (65.6 μg/g),顯著高于不含紡織品的室內(nèi)環(huán)境中的季銨鹽化合物濃度水平 (32.6 μg/g),這表明紡織品的使用可能是室內(nèi)季銨鹽污染的另一個不可忽視的來源,未來需要進(jìn)一步的研究來證實。
該研究論文的第一作者為科研助理程瑤(現(xiàn)為暨南大學(xué)在讀博士),目前已在 ES&T 上以第一作者發(fā)表論文 2 篇。課題組成員劉成琳、呂中、梁宇戈、謝懿春、萬盛、冷馨蕊以及胡敏均做出了重要貢獻(xiàn),中國環(huán)境科學(xué)研究院王琛研究員為論文的共同作者,鄭國貿(mào)副教授為論文的通訊作者,南科大是論文的第一單位。該研究成果得到國家自然科學(xué)基金(22206071)和深圳市城市環(huán)境健康風(fēng)險精準(zhǔn)測量與預(yù)警技術(shù)重點實驗室(ZDSYS20220606100604008)的聯(lián)合資助。
在研究過程中,季銨鹽化合物全面篩查及定量分析在本研究起著極為關(guān)鍵的作用。而本研究的數(shù)據(jù)采集采用的是安捷倫 1290 超高效液相 - 6546 四極桿串聯(lián)飛行時間高分辨質(zhì)譜系統(tǒng) (Q-TOF) 聯(lián)用,并基于安捷倫高分辨質(zhì)譜 PCDL 數(shù)據(jù)庫的強(qiáng)大功能進(jìn)行靶向和疑似靶向數(shù)據(jù)分析,采用 MassHunter 等數(shù)據(jù)處理軟件對不同室內(nèi)環(huán)境中的季銨鹽化合物進(jìn)行深入的定量分析,為本次研究提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。
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