液相色谱－高分辨质谱技术在沉积物和颗粒物中有机污染物分析的研究进展

赵亚静，邹 立，牛增元，罗 忻*，李晓瞳

（1.中国海洋大学 海洋环境与生态教育部重点实验室，山东 青岛 266100；2.青岛海关技术中心，山东 青岛 266002）

有机污染物，特别是持久性有机污染物，通常具有疏水性和亲脂性，进入水环境后易吸附或结合于富含有机质的颗粒物上，而难以在水相中检测到［1］。吸附在颗粒物上的有机污染物可通过迁移、沉降，埋藏在沉积环境中［2］；部分有机物被生物摄食或吸收后也会随生物体的凋亡沉降到底部沉积物中，沉积物虽未与污染源直接接触，但其他介质中的有机污染物会通过一系列的迁移过程最终到达沉积物，因此沉积物是有机污染物一个重要的“汇”［3］。以中国东部边缘海为例，占全球总量约10%的河流沉积物由中国的主要河流（如黄河和长江）输送到黄海、东海等海域［4］，同时，黄海、东海也是亚洲大陆气溶胶向西北太平洋输送的必经之地，大量的大气颗粒物及其吸附的有机污染物通过干、湿沉降等方式进入该海域［5］，加之陆架泥质区特有的环流动力体系及较稳定的高浑浊特点，使其存在固有的物质“汇”特性。此外，当外界环境或气象条件发生改变时，沉积物会经再悬浮等方式将有机污染物重新释放到水体中，造成水体的二次污染［6］。颗粒物和沉积物作为有机污染物的主要载体和最终归宿之一，其有机物污染是影响水环境安全的重要因素。

环境中有机污染物赋存浓度往往处于ng/kg～mg/kg的痕量乃至超痕量水平［7］，其物理化学特征各有差异，面对有机污染物种类和数量的剧增，传统分析方法的检测通量低等问题开始凸显，高分辨质谱（HRMS）技术的发展为环境痕量分析带来了新的机遇。HRMS具有高分辨能力（10000～1000000）、高质量精度（＜2～5ppm）和高灵敏度（在全扫描模式下为fg到pg范围），一次运行即可筛选数百种化合物而不失其灵敏度和选择性［8］。相比于传统的气相色谱－高分辨质谱技术（GC－HRMS）（如磁质谱或傅里叶变换离子回旋共振质谱）主要分析多氯联苯、二英等挥发性和弱极性物质，液相色谱－高分辨质谱技术（LC－HRMS）更适合广泛的中等极性到较强极性的有机污染物分析［9－12］，特别是在新兴有机污染物的高通量分析方面，其应用更为普遍［10，13－19］。本文通过回顾应用LC－HRMS技术筛查和鉴定沉积物和颗粒物中有机污染物的研究，总结该技术在有机污染物分析中的分析策略、分析流程和实例，以期深化和拓展其在环境科学领域的应用。

1 基于LC－HRMS的分析方法策略

基于LC－HRMS的分析方法策略有3类：目标化合物分析（Target analysis）、可疑化合物分析（Suspect analysis）和非目标化合物分析（Nontarget analysis）。目标化合物分析是在标准物质存在的情况下，对选定的化合物进行鉴定和定量，由于并非所有环境污染物的标准物质均可获得，所以该分析方法受标准物质局限［7］。可疑化合物分析是针对样品中可能存在的物质列出化合物清单，利用精确质量数、同位素丰度等信息，结合数据库和相关软件进行化合物筛查，该方法一定程度上弥补了目标化合物分析中忽略目标外物质的不足。当无可参考的化合物信息时，通常采用非目标化合物分析方法，研究对象可为通过全扫描采集获取的HRMS数据，依次经过峰的选择和提取、分子式拟合、数据库检索以及碎片裂解模拟等步骤，对化合物进行结构推测，初步鉴定可能存在的化合物［20］。前两种策略是在有标准物质（目标化合物分析）和先验信息（可疑化合物分析）情况下的针对性分析策略。而非目标化合物分析既无先验信息，也不依赖于标准物质［21］。本文在文献［8，22］基础上将LC－HRMS分析流程进行整理和归纳（如图1）。

不同文献对分析策略中被分析物的描述存在差异，如将“目标化合物”和“可疑化合物”归为“目标物分析”，将“目标化合物”和“可疑化合物”统称为“已知物”，将“非目标化合物”称为“未知物”，以及将3类分析物分别称为“已知的已知（Known known）”、“已知的未知（Known unknown）”、“未知的未知（Unknown unknown）”。此外，小分子化合物分析领域也会用代谢组学较为常见的“靶向”和“非靶向”描述“目标”和“非目标”。实际上，这3类分析物的策略基本遵循图1的流程。

图1 目标化合物、可疑化合物和非目标化合物的分析方法策略流程图Fig.1 The flow chart of target，suspect and nontarget analysis

2 LC－HRMS应用范围

HRMS的出现适应了当今环境污染物分析的发展需求，促成了高通量技术和未知物鉴定技术的形成，在Web of Science中对相关主题词进行检索，其中有51篇文献涉及沉积物和颗粒物中有机污染物分析（统计截止于2020年11月）。近十年LC－HRMS技术在该领域的研究报道逐渐增多，在沉积物方面的应用［10－12，15－18，23－55］多于颗粒物［17，28，31，38，56－57］，这可能与沉积物被普遍认为是有机污染物的“汇”有关，相对于颗粒物，其可以记录并保存有机污染物的大量信息，如采集具有一定深度的沉积物样品可用于探索环境污染历史［42，45，51－52］。

表1归纳整理了LC－HRMS的研究环境、分析策略和应用方向等信息，主要有以下特点：①研究主要集中在国外，尤其是欧洲地区，国内开展的相关工作较少。②应用于淡水环境（如河流和湖泊）的报道是海洋环境的5倍，这可能与海洋环境样品不易获取、有机污染物含量低不易检出、有机污染问题不突出有关。③在待测污染物方面，数量整体呈高通量的特点，越来越倾向于不同分析策略的综合应用；种类上，新兴有机污染物受到越来越多的关注，国外已开展了较多研究，且在方法开发和扩大污染物监测范围上取得了一定成果，而国内在此方面较为薄弱。④样品前处理方式多样化，加压液体萃取（PLE）与固相萃取（SPE）分别为应用最广泛的有机污染物提取和净化方法，超声辅助萃取（UAE）应用也较为频繁，新兴的方法如QuEChERS也逐渐应用于沉积物与颗粒物样品的前处理。⑤静电场轨道阱质谱（Orbitrap）和飞行时间质谱（TOF）为目前最主流的两类高分辨质谱，其中Orbitrap应用更多。⑥HRMS二级数据采集模式主要有两种：数据依赖性采集（DDA）和数据非依赖性采集（DIA），DDA应用多于DIA，DDA虽然是目前应用最广泛的数据采集方式，但近几年DIA在高通量目标物和非目标物分析中较占优势。⑦LC－HRMS也被应用于有机污染物的降解、转化产物分析，或通过模拟实验探索其降解率，以及沉积物对母体化合物和降解产物的吸附能力。

表1 国内外不同区域基于LC－HRMS开展的沉积物和颗粒物中有机污染物研究Table1 Studies on organic contaminants in sediments and particulate matters based on LC－HRMS in different regions

（续表1）

（续表1）

3 沉积物与颗粒物样品的前处理

3.1 样品的制备

沉积物样品分析前通常需要冷冻干燥，也有少数研究采用风干或低温烘干的方式［15，23］，然后研磨过筛，对筛子的孔径无统一要求，孔径一般小于2mm。经过干燥过筛后的样品即可进行后续的有机物提取。颗粒物样品是通过过滤水样获得，后续也需对滤膜进行干燥［17，31，38］，提取方式与沉积物样品几乎无差异。

3.2 样品的提取与净化

样品的提取与净化是痕量化合物分析的重要程序，发展各种环境基质中样品的前处理方法极为重要。对于沉积物和颗粒物两种固体样品，由于其基质较为复杂，所以前处理过程较水样品繁琐。沉积物样品首先需通过微波辅助溶剂萃取（MASE）、UAE、振荡离心或PLE等方式从样品中提取待测物，再进行净化。但有些研究为了确保潜在的化合物损失最小，不再采取进一步的净化［10，16，25，28，30－31，36，38－39，48，50，58，61，63］。合适的提取溶剂是提高回收率的关键，甲醇、二氯甲烷和丙酮等是常用的提取溶剂［10，15，18，24，30］。近年来高通量有机污染物分析逐渐成为热门趋势，同时采用两种及以上溶剂提取样品中具有广泛物理－化学性质的待测物的方法也得到了广泛应用，如Massei等［10－11］采用3种混合溶剂对农药、药品和个人护理品（PPCPs）等上百种目标污染物进行提取，以保证良好的提取效果。

由表1可以看出，UAE与PLE应用最为广泛，两者适用于多种化合物的提取，但在选择时应考虑到UAE的提取效果相对较差、溶剂消耗量大，PLE仪器价格较高、样品用量较多等问题［64－65］。另有部分研究采用索氏提取、涡旋－离心等方法，索氏提取是最经典的固液萃取方式之一，具有操作简单、萃取效果稳定等优点，但存在溶剂用量大、萃取时间长等缺点［66］。以上方法通常选用SPE作为后续的净化步骤，与传统的液液萃取相比，SPE更快速、高效，且有机溶剂用量少、绿色环保，缺点在于小柱成本较高［67］。近年来，更简便的前处理方法得到了快速发展，如QuEChERS，该法旨在简化萃取程序，最小化成本，后续通常采用分散固相萃取（dSPE）对提取液进一步净化。综合来看，随着对环境样品中有机污染物研究的不断深入，样品的前处理方法正逐渐向快速、高效、环保以及自动化的方向发展，在实际应用中选择最适用于当前研究的前处理方式，并通过优化实验对提取效果进行改进。

4 LC－HRMS在目标污染物分析中的应用

LC－HRMS不仅用于某一类化合物的定性定量分析，在多组分的高通量、宽范围的目标物分析中也发挥了极大作用，可以对不同极性和类别的化合物同时进行筛查和鉴定［10－11，15，35，50，52－54，58－59］，亦广泛应用于新兴污染物筛查和转化产物探索［14，17－19，23－24，26，30－31，33－34，57－58，60－61］。

4.1 高通量目标污染物分析

基于高通量分析的优势，多位学者将该法应用于环境研究中。如Chiaia－Hernández等［52］将电喷雾电离（ESI）和大气压光致电离（APPI）两种方法结合，研究湖泊沉积物中180种具有广泛物理－化学特征的PPCPs、农药、麝香香料、紫外线稳定剂和防晒用品等的赋存状况，其中APPI主要针对后3类物质，定量检出13种污染物，并通过污染物的时间分布特征与人文活动和社会事件的相关性，反演和探究了湖泊污染历史。Massei等［10］对上述方法进行了优化，将待分析污染物范围扩大到偏极性及离子型化合物，以发现和分析水生环境中310种有机化学物质的分布和组成，但该方法存在部分化合物回收率较低的问题。结合毒理学方法，质谱高通量分析还可用于污染物潜在风险性评估研究，如将LC－HRMS技术与斑马鱼胚胎病理学试验相结合，对河流沉积物中428种目标污染物（包括药品、农药和工业化学品）进行研究，筛查出药品（如镇痛药布洛芬）为克罗地亚萨瓦河的重要污染源，并获取了其毒性信息［15］。

4.2 新兴污染物筛查

新兴污染物一般指尚无相关的环境管理政策法规或排放控制标准，但根据对其检出频率及潜在健康风险的评估，有可能被纳入管制对象的物质［68］。目前受关注较多的新兴污染物有：内分泌干扰物、药品和PPCPs、全氟化合物和阻燃剂等。

PPCPs因包含的化合物类别广泛且消耗量可观，获得了较多的研究关注［18，23，33－34］，在一次运行中对此类化合物进行多残留检测成为技术开发的关键。基于HRMS的优势，Tong等［23］、Nannou等［34］完成了多类别PPCPs的定性、定量研究，有效评估了低剂量赋存于沉积物中PPCPs的潜在毒性和生态安全性［23］，为精准检测和评估污染状况提供了有效方法［34］。氯化石蜡（CPs）作为增塑剂和阻燃剂，被广泛使用并存在于各种环境介质中。由于工业化合物的高度复杂性，以及检测时存在CPs单体之间或其它脂溶性卤代有机污染物的质量干扰等问题，增加了分析难度。近期，Zheng等［24］首次开发了氯化铵增强型LC－Q－TOF方法，采用氯化铵作为Cl－供应试剂，在ESI、APCI和热辅助ESI电离源条件下，实现了对沉积物和水体中三大类（短、中和长链）11种CPs的定量分析检测，该方法检出限较低，可推广到其他氯化污染物的相关研究中。Wu等［14］也应用高分辨质谱同时检测沉积物中的短链和中链CPs，该方法缩短了检测时间，检出限较低，通过将分辨率设置为120000，避免了CPs同类物和氯化烯烃的干扰，与气相色谱－电子捕获负化学电离－低分辨质谱法（GC－ECNI－LRMS）相比，获得了更准确合理的CPs定量浓度。CPs类化合物检测方法的改进和HRMS技术的发展，为研究复杂环境介质中CPs的分布与组成提供了更多可能。与PPCPs和阻燃剂类物质相比，季膦类化合物的相关研究报道较少，但有研究表明，此类化合物在莱茵河与易北河流域内的含量呈上升趋势，且被颗粒物和沉积物吸附后会持久存在，几种选定的季膦类化合物在高浓度下均表现出细胞毒性，甚至具有遗传毒性的潜力［31］。以上结果显示出对该类化合物进行排放管控的必要性。

新兴污染物筛查还可与高通量分析相结合，Kandie等［59］对沉积物和生物样品（蜗牛）中429种多类别新兴污染物进行了高分辨质谱筛查，在沉积物中共检出78种物质，化合物（甲基嘧啶磷）含量最高可达110ng/g（以有机碳含量计算）。该研究将沉积物和生物样品的检测数据与前期水体中的污染数据进行了比较，且采用环境样品与生物样品分析的相辅相成，对于更全面、准确地评估污染状况有极大的帮助，也是目前环境分析的一个重要方向。

5 LC－HRMS在可疑污染物分析中的应用

HRMS对目标污染物的高通量分析仅涵盖了有机污染物中很小的一部分，且受到标准物质的限制（如价格昂贵、无法获得等），为达到扩大污染物筛查范围，并降低分析成本和时间的目的，使用LC－HRMS筛查分析预期目标以外污染物的方式正日益成为热门趋势。可疑物分析前通常需编制可疑化合物列表，也可用已建立的数据平台直接进行数据处理，如DSFP（Digital sample freezing platform）、UNIFI®筛选平台（Waters Corporation，Milford MA，USA）等。分析策略大体相同，但在数据缩减以简化分析或相关参数设置等方面则会根据研究内容和目的进行调整，如精确质量数偏差作为常规使用的鉴定参数，其在不同研究中的设置值也有差异，但通常设置为小于10ppm；除常用的参数外，部分研究还会对元素组成、峰形得分等做出限制，这与所研究化合物的性质、使用仪器或数据处理软件有关。表2给出了相关研究采用的参数设置。

表2 沉积物和颗粒物样品中可疑与非目标化合物分析的优先级策略及初步鉴定标准Table2 Prioritization strategies and tentative identification criterias for suspect and nontarget compounds in sediments and particulate matters

（续表2）

5.1 编制可疑化合物列表

Chiaia－Hernández等［55］在前期工作的基础上，根据几个欧美国家的消费数据编制了包含农药和一些重要药品等838种物质的可疑化合物列表，包括精确质量数、分子式、加合物形式和预测的保留时间（RT=1.65 ×log Kow+4.36 ）等信息。然后基于峰面积、信噪比（S/N）、峰形得分、同位素匹配度等参数进行初步鉴定，最后利用标准物质对初步鉴定的可疑化合物进行确认。Chen等［28］采用类似方式建立了249种亲脂性海洋毒素的可疑化合物列表，列表中包含精确质量数和分子式等信息，基于实验数据与期望值的比较，包括质量偏差和同位素匹配度，并将MS/MS数据与文献比对初步鉴定可疑物，最后使用标准物质进行确认。然而，在可疑物分析过程中，从化合物列表编制到化合物鉴定均较为耗时，其中又涉及多种软件和数据库的协同使用，对分析人员的专业能力和工作强度都是一种挑战。若将这些工作流程集成到一个平台中进行自动化数据处理，不仅可提高工作效率，还便于各项研究的开展。

5.2 应用数据平台

有研究对地中海流域水体和沉积物中的新兴污染物进行了可疑物分析［19］，样品检测数据经UNIFI®筛选平台进行处理，该平台包含了涵盖2200种农药、PPCPs及其他有害物质的数据库。通过对RT、精确质量数和响应值等参数的设置，将样品数据与库进行匹配，初步鉴定的42种化合物均满足基于Schymanski等［70］描述的置信度2级标准（可能的结构）。为防止假阳性结果并确认目标化合物，最后通过标准物质进行了验证。除了UNIFI®，各家高分辨质谱仪器公司通常有配套的数据筛选平台或软件，以通过集成数据库或在线数据库进行化合物鉴定。此外还有免费软件如enviMass和MZmine，可以兼容主流高分辨质谱厂家仪器采集的原始数据，在通用性上有一定优势。

DSFP是由NORMAN网络（www.norman－network.com）的非目标筛查工作组（NTS WG）开发的LCHRMS数据存档平台，可用于追溯筛查数千种环境污染物，该平台目前只对提供数据的组织或研究人员开放［71］。对波河三角洲的新兴有机污染物进行可疑物分析时［18］使用了该平台：首先将元数据和预处理数据导入DSFP，平台根据精确质量数偏差、合理的RT、同位素匹配度和碎片离子匹配情况进行自动筛选，最后通过谱库匹配打分得出初步鉴定结果。通过类似程序，Diamanti等［50］应用DSFP平台对HRMS数据进行处理，评估了德涅斯特河的污染状况。该平台的突出特点是可以存档数据用于回顾性分析。

目前可用于污染物筛查、鉴定的数据库主要由政府机构、科研机构和仪器厂商等提供，公开共享的数据平台为各项研究提供了便利。此外，研究人员还可自建数据库。数据库分为质谱数据库和化合物数据库，前者收集了化合物的质谱图，可通过母离子、碎片离子、丰度比等信息进行化合物鉴定，常见的质谱数据库有MassBank、mzCloud、NIST Mass Spectral Library等；后者包含化合物的分子式、性质、结构等，如ChemSpider、PubChem等，为分子式的确定提供了重要参考。相对而言，仪器自带数据库与实验室自建数据库包含的数据量较少，通常只有数百种或上千种，尤其是自建数据库，需花费大量的时间和经济成本，超出大部分实验室的承受能力［72］，但其针对性较强，适用于有目标的化合物鉴定。而由NORMAN Suspect Exchange initiative组织建立的可疑化合物清单已收集并整理40053种化合物的信息，NORMAN MassBank（http：//massbank.ufz.de/MassBank/）也收集近5万个质谱图［71］。免费的在线数据库在可疑化合物或非目标化合物的鉴定中发挥了极大作用，如ChemSpider可从数百个数据源中提供超过6700万个结构信息，mzCloud中包含约10000种化合物和超过700万张谱图。

6 LC－HRMS在非目标污染物分析中的应用

6.1 未知化合物鉴定的置信水平

近年来非目标化合物分析，包括未知化合物的鉴定，成为环境科学领域的热点。为实现不同目的，各项研究针对化合物鉴定制定了不同的标准（如表2）。由于使用的仪器和软件不同，化合物鉴定的设置参数存在差异，彼此难以建立准确、共通的联系，例如精确质量数偏差、保留时间偏差和同位素拟合度等常规参数在不同研究中设置值并不相同，参数名称也因软件不同而存在差异；有些研究还会考虑一些特定参数，如鉴定有机溴和有机碘化合物时可考察前体离子与特征碎片峰之间的相关性［41−43］等。在代谢组学、法医学等其他领域，基于HRMS的可疑和非目标物分析来解释小分子化合物来源和转化机制的应用也越来越多，因此需要统一的标准衡量化合物鉴定的置信度。

在HRMS得到广泛应用前，欧盟准则2002/657/EC［73］中给出的识别点概念可用于表征化合物在其标准物质可获取时的鉴定依据。随着HRMS的应用普及，这一准则在鉴定程序及鉴定标准等方面已不适用。近年，Schymanski等［70］提出了HRMS在小分子化合物结构鉴定中的置信度分级方法（共分5个等级）。该方法源于代谢组学标准倡议（MSI）中的4个置信度等级［74］，而后者在原来的基础上添加了“Level0”，对明确的3D结构确认提出了要求［75］。HRMS在小分子化合物结构鉴定中的置信度分级方法，与目前代谢组学中应用的分级方法对比如表3所示。

表3 两种不同的化合物鉴定置信度分级方法［70，75］Table3 Two different identification confidence levels of compounds［70，75］

Schymanski置信度分级方法以代谢组学领域早期应用为基础，所以两者存在共通之处，但因适用领域不同和后期发展改进而存在差异。Schymanski分级方法侧重于基于HRMS开展的化合物鉴定，而MSI中的置信度等级方法主要应用于代谢组学研究。新标准的兴起并不代表以往的经典准则被取代，而是为化合物的鉴定分析提供更多可能，如Rochat［76］基于欧盟准则2002/657/EC和MSI编辑的两部文件，提出了针对LC－HRMS数据分析的置信度量表，尝试在代谢组学和筛查实验室（通常涉及食品安全、废水、环境、法医学和毒理学分析的实验室）之间建立联系。

6.2 数据非依赖性采集

数据依赖性采集（DDA）和数据非依赖性采集（DIA）是常见的两种HRMS二级数据采集模式。在DDA采集模式下，只有在较窄m/z窗口（通常宽为1～3Da）内的选定离子才会被选择，传输到碰撞室中以生成碎片，使得MS/MS数据具有较高的选择性，干扰小，适用于目标化合物的鉴定。不足是该模式使色谱－质谱易受限于质谱的扫描速度，而不易进行全面检测，且可能无法产生足够的谱图数以构成可供定量的分析物色谱峰。DIA为将连续区段式的固定或可变质量范围前体离子同时送入碰撞室，进一步执行碎裂离子碰撞，该模式相对缺乏特异性，但具有无时限地获取所有信息的优势。与DDA相比，DIA不受仪器扫描速度的限制［21］，理论上，在选定的m/z窗口中诱导所有前体离子碎裂，有利于对数据进行回顾分析，所以DIA正逐渐被大量应用于非目标或可疑化合物分析中。

一项针对河流沉积物中药物残留分析的研究［69］，对DDA和DIA（SWATH）两种模式进行了比较，在32种化合物的添加实验中，DIA模式可获得更高比例化合物数量的二级谱图，而在600种化合物的可疑筛查中，DIA模式也可鉴定出更多的物质。但DIA带来分析普适性的同时，由于其专属度不如DDA模式，二级谱图的质量较DDA模式差。另有学者对地中海流域新兴污染物进行目标物、可疑物和非目标物分析时采用DIA模式，经“过滤筛选”与“数据库比对”等6个步骤实现了对样品中13种非目标污染物的初步鉴定［19］。Chiaia－Hernández等［45，55］、Peng等［41－43］的多项研究中也应用DIA进行数据采集，以进行湖泊污染历史调查和有机卤代化合物的鉴定与时空分布分析。DIA模式的发展和应用，有助于高通量污染物分析的开展，也拓展了对未知化合物的鉴定，对发现环境中普遍存在的污染物以及评估潜在的环境风险提供了更广泛的平台。DIA数据采集后应用的数据分析软件不尽相同，数据解析和化合物鉴定流程较为繁琐，需耗费大量的时间和精力，成为DIA应用于非目标物分析的难点所在。

6.3 优先级策略

非目标物的筛查范围比目标污染物和可疑污染物更广泛，程序更复杂，数据处理和解析难度更大，因此需要多种工具和软件的配合，有时需借助其他仪器设备，如核磁共振（NMR）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等［77－78］。颗粒物和沉积物作为流域内污染物运输的载体和污染历史的承载者，包含了数以万计的天然和人工化合物，采用LC－HRMS分析，会得到上千甚至上万个化合物峰，解析所有未知峰非常困难。因此，有必要根据研究目的优先选择未知峰进行分析，称之为优先级策略。优先级策略减少了未知峰的数量，便利了后续化合物的初步鉴定工作，表2给出了代表性研究采用的优先级策略和初步鉴定标准的相关设置。

大多数研究遵循基于强度的优先级标准，强度是获得高质量MS/MS数据的关键参数，对鉴定步骤至关重要；又因通常认为许多氯代和溴代化合物属于人为来源，可帮助阐释人文活动与环境变化间的关系，所以基于特征性同位素模式（例如Cl、Br、S）的优先选择方法也得到广泛应用。中欧湖泊污染历史调查中使用非目标物分析方法鉴定“可能存在”、“具有研究意义”，但不包含在监测要求范围中的污染物时，将强度＞106、具有特征性的同位素模式、化合物在环境中浓度随时间推移增加等作为优先选择的条件，通过与数据库匹配（EFS，Thermo Scientific，＞1700organic contaminants）和借助MetFrag进行碎片裂解模拟评估数据，初步鉴定了杀菌剂抑霉唑［45］。地中海流域水体和沉积物中新兴污染物评估也应用了基于峰强度和特征同位素模式的优先级标准［19］，在“过滤筛选”和“阐明工具设置”两个步骤中，通过峰强度、色谱峰宽、质谱峰分辨率和卤素参数设置，将样品中的组分减少了90%以上，并可用以关注包含Cl、Br、F等对环境毒害性较大的污染物，再通过匹配在线数据库、计算机排序，初步鉴定了13种化合物。

优先级选择的标准还可通过质量亏损值设置、效应导向分析（EDA）和提取特征碎片离子等方式实现。首先，对质量亏损值进行设置，可减少MS和MS/MS中干扰峰的数目，显著改善了MS同位素匹配和碎片的预测与拟合［55］。其次，将效应测试和逐步分离结合起来的EDA方法可识别复杂环境样品中的主要毒害物质，其逐步分离程序降低了混合物的复杂性，优先考虑生物活性成分，如Zaja等［79］基于EDA的优先级策略识别出P－糖蛋白抑制剂。此外，基于LC－APCI－HRMS技术建立的DIA和特征碎片（DIPIC－Frag）分析方法，对湖泊沉积物中的溴代有机物进行了非目标物分析［43］，采用APCI离子源，DIA模式采集数据；提取特征碎片离子Br－，筛选出前体离子；根据溴原子数、强度和精确质量数等信息计算化学式；通过数据库搜索和高分辨MS/MS谱图对比，确认化合物结构。该方法筛查出1593种溴代有机物，其中大部分未被报道过，该结果比Pena－Abaurrea等［80］采用GC×GC－TOF法检测河流沉积物中的污染物更多，后者通常识别不足100个卤代化合物。

7 总结与展望

应用LC－HRMS技术同步进行目标物、可疑物和非目标物分析已成为环境研究领域的应用趋势，近年来无论是仪器升级换代还是数据处理软件开发，均取得了长足进步，但LC－HRMS在实际应用中仍有待完善。首先，LC－HRMS应用于沉积物和颗粒物中有机污染物检测的案例相对较少，主要集中在淡水系统。海洋，尤其陆架边缘海域，作为众多污染物的归宿之一，与人文活动密切相关，其有机污染状况和污染历史受到越来越多的关注与重视，将是LC－HRMS技术应用的新兴区域。其次，分析基于HRMS获取的大量数据时，质谱数据库可以有效缩短分析时间，而LC－HRMS相比于GC－MS的明显缺陷在于，同一化合物使用不同仪器得到的二级质谱不尽相同，因此少有类似于NIST（GC－MS质谱库）的通用LC－MS标准质谱库可供使用。LC－HRMS往往需要实验室通过购买标准物质自建数据库，虽然仪器厂商也在做相关的积累工作，但远达不到环境研究的需求，所以数据库的不断补充和完善成为LC－HRMS广泛应用的重要条件，同时应鼓励各研究机构保存和公开其谱库数据，加强信息共享和传播。此外，RT作为化合物鉴定的重要参数，可提高化合物鉴定的置信度，降低假阳性结果，在无标准物质的情况下，RT的预测对化合物鉴定显得尤为必要，而目前的RT预测方法误差较高，需要开发可集成到鉴定软件中的更准确的RT预测模型。最后，非目标化合物分析仍处于起步阶段，各项研究应用的数据处理软件及相关术语不统一，化合物鉴定标准也有差异，方法应用达不到标准化水平，因此需要建立相应的技术规范和完善的通用鉴定标准，并促进数据处理流程明朗化、自动化，形成成熟可靠的解析算法，以简化化合物鉴定程序，提高筛查效率。