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南科大環(huán)境學(xué)院鄭國(guó)貿(mào)團(tuán)隊(duì)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(guó)貿(mào)團(tuán)隊(duì)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(duì)家庭和多種不同公共場(chǎng)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(yáng)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(bào)道中，全球范圍內(nèi)針對(duì)這類物質(zhì)在室內(nèi)環(huán)境的研究?jī)H限于北美和歐洲，而中國(guó)在這一領(lǐng)域的研究仍然十分缺乏。此外，以往的研究?jī)H限于家庭室內(nèi)環(huán)境，并且監(jiān)測(cè)的季銨鹽化合物種類有限。在該研究中，研究團(tuán)隊(duì)基于 PubChem, EPA N List 等數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)（圖 1）。隨后，采用迭代數(shù)據(jù)依賴的采集模式（Iterative DDA），對(duì)超過(guò) 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(chǎng)、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(bào)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(chǎng)（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(duì)還對(duì)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(duì)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(duì)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(méi)有明顯差異。值得注意的是，研究團(tuán)隊(duì)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(lái)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(duì)在含有紡織品（如地毯和窗簾）的室內(nèi)環(huán)境中檢測(cè)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(gè)不可忽視的來(lái)源，未來(lái)需要進(jìn)一步的研究來(lái)證實(shí)。
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(wàn)盛、冷馨蕊以及胡敏均做出了重要貢獻(xiàn)，中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院王琛研究員為論文的共同作者，鄭國(guó)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(guó)家自然科學(xué)基金（22206071）和深圳市城市環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)精準(zhǔn)測(cè)量與預(yù)警技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（ZDSYS20220606100604008）的聯(lián)合資助。
在研究過(guò)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(shí)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(kù)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(duì)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。
