環境中新污染物檢測方法分析

摘要：近年來，環境中新污染物的檢出種類逐漸增多。因其來源廣、含量低、毒性強和環境持久性，當前急需完善新污染物的檢測方法，有效識別新污染物的種類和濃度，以減少對生態環境和人體健康的威脅。目前，常用的環境中新污染物檢測方法有色譜法、質譜法、毛細管電泳法和電化學分析法等，可以實現部分新污染物的識別與檢測。結合環境中新污染物檢測現狀，本文綜述新污染物的檢測方法，并對比不同檢測方法，提出未來研究重點，旨在為環境中新污染物的檢測提供有益參考。

關鍵詞：環境；新污染物；檢測

中圖分類號：X830 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）03-00-05

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.03.027

Abstract： In recent years， the types of new pollutants detected in the environment have gradually increased. Due to its wide source， low content， strong toxicity， and environmental persistence， there is an urgent need to improve the detection methods for emerging contaminants， effectively identify the types and concentrations of emerging contaminants， and reduce the threat to the ecological environment and human health. At present， commonly used methods for detecting emerging contaminants in the environment include chromatography， mass spectrometry， capillary electrophoresis， and electrochemical analysis， which can achieve the identification and detection of some emerging contaminants. Based on the current situation of detecting emerging contaminants in the environment， this paper reviews the detection methods for emerging contaminants， compares different detection methods， and proposes future research priorities， aiming to provide useful references for the detection of emerging contaminants in the environment.

Keywords： environment; emerging contaminants; detection

隨著工業化、城市化的高速發展，化學品的種類不斷更替，在使用過程中產生的廢水、廢氣、廢渣直接或間接地排放到環境中，其中部分持久性存在的新污染物（Emerging Contaminants OR Contaminants of Emerging Concern，簡稱ECs）將長期對居住環境和生態系統產生危害。“十四五”時期，要大力開展ECs治理，提升ECs治理效果，有效推進禁止、限制、限排等環境風險監管措施。目前，關注較多的ECs主要包括藥物及個人護理產品、全氟辛基磺酸及其鹽類、全氟辛酸及其鹽類、內分泌干擾物、抗生素、短鏈氯化石蠟、阻燃劑等化合物及其轉化產物，這些物質具有易富集、代謝速度慢、環境持久性強、檢出值低、檢測困難等特點[1]。我國化學品使用量大，重視ECs監管，強化ECs檢測技術研發能力，是有效控制ECs環境污染，保護生態環境，實現可持續發展的必然要求。

1 環境中新污染物檢測現狀

當前，我國環境中ECs的預防、監管和治理面臨持續的挑戰。全國重點行業、典型企業、耕地等各類普查調查僅將少部分ECs列入監管行列，國內已實施的檢測標準更多地針對常規污染物，ECs檢測方法較少。為有效控制ECs，國內已經對ECs的評估、監管、檢測和治理進行大量研究，使得少部分ECs納入環境監管系統，但設施條件等方面的局限性制約檢測技術的發展[2]。因此，環境中新污染物檢測技術的研發和應用顯得尤為重要。

環境中ECs含量一般較低，基質比較復雜，使得ECs在環境中的分離和檢測困難。盡管許多高靈敏度的檢測設備已應用于ECs檢測，檢測設備的更新換代為準確測定環境樣本中微量/痕量的ECs提供保障，但是精密的硬件設施提高檢測成本，限制其廣泛應用，要進一步研發適合普及的檢測技術。

2 新污染物的檢測方法

分析測試是環境檢測中最為關鍵的步驟，它將直接影響檢測結果的準確度。目前，我國土壤、水體、固體廢物、氣體、粉塵等環境中新污染物的檢測標準尚不健全，僅僅只有少部分的標準可供參考[3]。環境中新污染物的檢出值普遍較低，新污染物檢測技術主要有氣相色譜法、液相色譜法、質譜法、毛細管電泳法、電化學分析法等，多種方法常聯合使用，其中以色譜和質譜聯用技術的應用尤為廣泛。如表1所示，常用的檢測儀器有氣相色譜-質譜聯用儀（Gas Chromatography-Mass Spectrometer，GC-MS）[4-5]、氣相色譜-串聯質譜儀（Gas Chromatography-Mass"Spectrometer/Mass Spectrometer，GC-MS/MS）[6-7]、全二維氣相色譜-高分辨率飛行時間質譜聯用儀（Two-Dimensional Gas Chromatography-High Resolution Time-of-Flight Mass Spectrometer，GC×GC-HR-ToF-MS）[8]、氣相色譜-電子轟擊源-串聯質譜儀（Gas Chromatography-Electron Impact-Mass Spectrometer/Mass Spectrometer，GC-EI-MS/MS）[9]、超高效液相色譜儀（Ultra Performance Liquid Chromato-graphy，UPLC）[10]、高效液相色譜-質譜聯用儀（High Performance Liquid Chromatography-Mass Spectrometer，HPLC-MS）[11]、高效液相色譜-串聯質譜儀（High Performance Liquid Chromatography-Mass Spectrometer/Mass Spectrometer，HPLC-MS/MS）[12]、超高效液相色譜-高分辨率質譜儀（Ultra Performance Liquid Chromatography-High Resolution Mass Spectrometer，UPLC-HRMS）[13]、超高效液相色譜-串聯質譜儀（Ultra Performance Liquid Chromatography-Mass Spectrometer/Mass Spectrometer，UPLC-MS/MS）[14-16]、水溶性碲化鎘/硫化鎘量子點-毛細管電泳儀（CdTe/CdS-CE）[17]、毛細管電泳儀（Capillary Electrophoresis，CE）[18-19]和電化學分析儀（Elemental Analyzer，EA）[20-21]。

2.1 色譜法和質譜法

色譜法是一種分離測定多組分混合物的有效方法，基于各組分在色譜柱的分配系數差異，各組分實現分離和檢測。色譜法主要分為氣相色譜法（Gas Chromatography，GC）和液相色譜法（Liquid Chromatography，LC），LC在檢測高分子量、高沸點、性質不穩定的污染物時具有獨特優勢，巧妙規避GC檢測的缺點。質譜法（Mass Spectrometer，MS）具有高靈敏度、強定性能力的特點。色譜與質譜的結合既發揮色譜的高分離能力，又發揮質譜的高鑒別能力，大大擴展色譜法的應用[22]。隨著技術的進步，精度更高的檢測設備不斷推出，如全二維氣相色譜-串聯質譜儀、超高效液相色譜-高分辨率質譜儀等，進一步推動ECs檢測技術的快速發展。色譜法和質譜法技術成熟，成本較低，廣泛用于環境中部分ECs的檢測，同時國內已發布相關檢測標準[23]。

Ieda等[24]通過GC×GC-HR-ToF-MS對河口沉積物樣品進行可能性目標和非目標進行篩選，目標篩選檢測出47種有機鹵素化合物，包括多氯聯苯、多溴聯苯醚、有機氯殺蟲劑等持久性有機污染物，非目標篩選鑒定出磷系阻燃劑和溴化苯酚兩種化合物。該方法數據處理簡單，重現性高，處理大量數據的時間短，它可應用于高分辨率質譜的非目標篩選，為我國未知新污染物的篩查提供指導。Holton等[25]在多反應監測模式下利用UPLC-MS/MS對固體和液體環境中的58種抗生素及其26種代謝物進行鑒定和定量，最高檢測濃度達3 000 μg/L，準確度和精密度較高，地表水、廢水、沉積物和顆粒懸浮物的檢出限分別為0.017 ng/L、0.044 ng/L、0.008 ng/g、0.009 ng/g，該方法成功驗證從水樣中提取的64種分析物和從固體中提取的45種分析物的定量分析，為同時分析多組分的污染物提供參考。

2.2 毛細管電泳法

毛細管電泳法是在高壓直流電場的驅動下，以毛細管為分離通道，使得帶電荷不同的待分離組分在毛細管中的運動速度不同，從而將待測組分分離的一種方法。該方法只需要極少量化學試劑，方法簡便，分析時間短，設備易清洗，符合綠色化學的要求，特別適用于環境分析[26]。由于樣品注入體積小和用于吸光度檢測的光路長度短，毛細管電泳法的應用受限。使用毛細管電泳法測定新污染物時，超痕量檢測存在明顯的不足。Li等[27]建立場放大進樣-毛細管電泳法與二極管陣列檢測器聯用的方法，檢測水中磺胺噻唑、磺胺嘧啶等6種抗生素殘留，在溫度20 ℃、電壓19 kV、硼砂70 mmol/L和硼酸60 mmol/L的情況下，35 min內6種抗生素被完全分離，該聯用方法靈敏度較毛細管電泳法提升6.25%～10.00%，檢出限低（0.02～0.05 mg/L），這為分析環境中的抗生素殘留提供一種更簡單、更快的方法。

2.3 電化學分析法

電化學分析法是利用電流、電導、電勢、阻抗、電量和濃度的關聯，依據溶液中待測組分電化學性質的差異而研發的一種檢測方法。常用的電化學分析儀包括電化學生物傳感器、電化學傳感器、分子印跡傳感器等。電化學分析法檢測簡單，準確度高，選擇性強，抗干擾性能好，能迅速檢測污染物含量，但操作較為復雜，限制其應用[26]。PollaP等[28]以二氧化鈦溶膠為黏合劑，采用CMK-3型介孔碳對石墨電極進行改性，制備一種靈敏高的電化學傳感器，同時測定環丙沙星和對乙酰氨基酚，開發的傳感器通過循環伏安法進行表征，兩種物質的檢出限分別為0.108 μmol/L和0.210 μmol/L，線性范圍分別為1～10 μmol/L和10～52 μmol/L，開發的方法能夠準確測定環境水基質和廢水基質的濃度。

3 不同檢測方法對比

新污染物的檢測方法以色譜法和質譜法為主，不同檢測方法的對比如表2所示。在實際檢測過程中，依據污染物的種類、基質和量級選擇合適的檢測方法及分析設備，以便快速進行定量分析。

4 結論

隨著新污染物檢測的持續開展，多組設備的組合可以有效地填補單個設備組分分離困難、檢測靈敏度低的缺陷。現階段，我國新污染物檢測技術研究取得一定成果，逐漸形成相對成熟穩定的檢測技術路線，但還有改進空間。今后研究應該建立更多標準化和規范化的檢測方法，開發以常規檢測設備為主的檢測方法，降低檢測成本，同時開發有利于現場快速篩查的分析方法。常規的靶向分析是利用已知的標準品與研發經驗進行分離檢定，但是標準品的種類和數量不足，靶向分析難以覆蓋數以萬計的新型污染物，應著力推進未知化合物的非靶向研究。

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收稿日期：2024-01-04

基金項目：江蘇省基礎研究計劃自然科學基金——青年基金項目（BK20220230）。

作者簡介：王雪瑾（1993—），女，江蘇宜興人，碩士，工程師。研究方向：環境檢測。

通信作者：何星星（1993—），男，湖北武漢人，博士，工程師。研究方向：環境科學。