使用LC-HRMS和在线固相萃取对雨水蓄水池中污染物进行目标和非目标分析

分离通常使用干净的溶液进行演示，因此，由于基质成分复杂，或者需要某种形式的预浓缩来检测极低水平的分析物，因此并不总是反映实际样品，这些样品会带来许多相关挑战。在分析环境水样时，这两个挑战都存在，因此使用联用技术来实现与HPLC-HRMS（高分辨率质谱仪）耦合的在线固相萃取，可以实现选择性和灵敏度，并通过使用HRMS提高选择性。

质谱与液相色谱的耦合是现在是例行手术，但在早期，这两种技术的连字符并不是一个简单的过程，尝试了许多不同的方法几乎没有成功。约翰·芬恩[1]，随后他在这一领域的工作获得了诺贝尔奖，发现了一种普遍接受的去除液体和电离分析物分子的方法。介绍电喷雾革新了质谱学并导致这项技术在世界各地的许多实验室成为常规[2-6]。

它还促进了质谱学的发展，特别是在高分辨率领域，Orbitrap的引入TM（TM）该技术允许在不需要FT-ICRMS技术的情况下难以置信地拆分标称等压化合物[7]。它还使我们有可能对非常广泛的化合物进行筛选，而不受更具体技术（如串联质谱）的限制，因为串联质谱必须在化合物数量和灵敏度之间保持折衷

这些化合物的仪器

在环境监测中，一个令人关切的领域是农药的过度使用，导致径流进入当地水生生物生态系统[8,9]。这可能会对这个特定的生态系统产生巨大影响，因此，对这些地点周围的水进行监测将有助于确保不会过度使用农用化学品。通常情况下，这些化学品在一年中被广泛使用，对作物几乎没有好处。谨慎管理农用化学品的使用将确保对环境的影响最小，并确保采用有效的作物保护制度。

因此，有必要发展

分析技术，可以识别和量化各种水生污染物，因此可以确定这些污染物的环境归宿，从而减少污染并帮助使用农用化学品。由于需要开发化合物，因此对水生生物的归宿和有机微污染物的影响进行全面评估受到很大阻碍-

采样前的具体方法和分析。将介绍一个数据驱动的工作流程，它将高分辨率、高精度质谱和高灵敏度在线固相萃取（SPE）结合在一起结合液相色谱分析，确保完整的特征描述

水生环境中的有机污染物。

在这项工作中，从沿海高尔夫球场社区采集了水样，并对其进行了微量有机物的筛选最初使用非靶向污染物HPLC-HRMS工作流程。然后通过更有针对性的高通量在线SPE LC/MS方法定量评估已识别和确认污染物的发生。SPE与LC的耦合使分析具有更大的稳健性，并允许样品预浓缩，从而提高分析的灵敏度。这将有助于发展数学模型来描述水生环境中微污染物的去向。

实验

样品采集

从南卡罗来纳州Kiawah Island（图1）采集了地表水、地下水和废水样本，这是一个沿海高尔夫球场社区，广泛使用了草坪管理化学品，回收的废水用于灌溉。高尔夫球场和雨水径流收集在池塘中，池塘串联在一起，与

邻近河口

非靶向筛选的初始采样包括2010年5月采集的0.5 L随机样品，并由SPE在两周内现场提取。同样，10 mL样品

2011年5月采集用于定量分析。选择样本点代表各种微污染物进入水生环境的途径和潜在的化学接触途径，详见表1。高尔夫球场径流既包括用于球场的草皮管理化学品，也包括通过灌溉引入的废水污染物。

宽光谱HPLC-HRMS筛查

最初，使用范围渐变

确定可能存在的化合物。这是使用耦合到Thermo Scientific的™ 质谱仪™ MS，使用Thermo Scientific进行数据分析™ ExactFinder（精确查找器）™, 哪一个发现约1000种已知化合物基于可用的数据库。使用高分辨率质谱仪意味着高置信度可以与这些化合物的鉴定相关联。

目标量化

完成屏幕处理后使用EQuan MAX Plus进行目标量化™ 在线SPE

和HPLC系统（Thermo Scientific™, 美国圣何塞）。

有许多不同的阀门配置可用于SPE与LC的耦合。在这种情况下，图2显示了六端口阀门的配置，该阀门用于将SPE连接到LC，其中使用两个泵，一个是指加载泵，其中使用泵将样品移到SPE柱上，以及洗脱泵，用于将化合物从色谱柱洗脱到检测器。具体来说，使用此配置有四个步骤；装载、清洗、洗脱和重新平衡色谱柱。这些步骤与离线固相萃取中涉及的四个基本步骤（条件、装载、清洗、洗脱）非常相似，并可用于类似目的。在大多数情况下，装载和清洗步骤同时进行。

将样品在弱溶剂中装入萃取柱，以确保实现化合物的保留。清洗步骤使用相同的阀位，并允许使用更强的清洗溶剂

与负载溶剂相比，使用的是在某些情况下使用。在负载和清洗配置中，阀门的位置应确保所有洗脱液都流向废物流。由于基质由广泛的物理化学性质组成，因此基质的某些成分不会在此阶段保留并将直接执行浪费、有效清洁样品或从散装基质中提取样品。

下一阶段是洗脱步骤，初始加载步骤后保留的组分用高洗脱流动相从色谱柱中洗脱。此时，阀门被切换，以便洗脱液流现在通过分析柱或直接进入检测器，而不是浪费。使用第二个色谱柱可以更好地分离分析物和任何剩余的基质成分。此步骤中使用加载泵冲洗自动进样器和相关管道，减少了重新平衡时间，也减少了携带。

最后阶段是重新平衡系统为下一次样品注射做好准备。阀门被重新定位到其原始位置，流动相成分被重置为其启动条件。

在实际系统中，由于使用了两个注入口，用户可以在LC和SPE-LC之间进行切换，因此阀门配置看起来稍微复杂一些，而SPE-LC配置也使用仅限LC的注入阀。

将1 mL注射液装入Thermo Scientific™ Hypersil黄金aQ™ 色谱柱（20 x 2.1 mm，12µm粒径）并在Thermo Scientific上分离™ Accucore公司™ aQ分析柱（100 x 2.1 mm，2.6µm粒径），梯度洗脱

甲醇/水流动相。MS数据在选定的反应监测中获得Thermo Scientific上的（SRM）模式™ TSQ Quantiva公司™ 配备H-ESI的MS

接口。进行定量分析使用Thermo Scientific™ TraceFinder（跟踪查找器）™ 软件版本3.1。

结果和讨论

HRMS筛选和非目标识别

SPE提取物的代表性HRMS色谱图经过非靶向筛选以鉴定有机物污染物与目标化合物的选择定量分析如所示

图3

通过EFS数据库筛选和

ExactFinder中的光谱库搜索软件如图4所示。面板A显示了氟啶酮的EFS数据库匹配，模型色谱峰和观察到的峰之间的拟合优度得分为0.93。B组比较了拟用假分子离子的模拟质谱[C nineteenH（H） fourteenF类 three否]月H以及在单同位素峰和100%同位素模式分数处具有良好质量精度（-0.31ppm）的平均全扫描观测数据。在面板C中，对观察到的HRAM CID MS2光谱进行库搜索会返回与EFS库条目的氟啶酮匹配，分数为70%。尽管在所示的示例中有很好的匹配，但应注意的是，一般来说，EI和CI生成的MS光谱往往具有更高的一致性，因此使用这些来源生成的数据库更好。

已识别化合物的完整列表

通过非目标筛选和

样品表2列出了它们的发现地点。

目标量化

通过在线SPE LC/MS

基于非靶向筛选结果、岛上化学品使用知识和现成参考标准，在线SPE LC/MS方法

用于量化事件Kiawah岛上废水和草皮管理衍生有机污染物的分布。

表3提供了在线SPE LC/MS方法的详细信息，包括监测的化合物和仪器检测限（LOD）。将样品定量至ppt（pg/mL）以下。

图5显示了典型暴雨和废水滞留池中测量的污染物浓度。

结论

已经证明了一种多方面的方法，利用联用技术结合液相色谱法来识别和量化受处理废水影响的环境地表水和地下水样品中的非目标新兴化合物。

•HRMS可用于识别废水中的环境化合物处理厂影响了环境

•在线SPE与三重四极杆质谱联用可用于将样品定量到亚ppt（ng/L）水平。

未来的工作将包括研究这些化合物对水生物种的毒理学影响。