Name: identifying per- and polyfluorinated chemical species with a combined targeted and non-targeted-screening high-resolution mass spectrometry workflow
Uploaded: 2019-04-18T14:00:00
Duration: 9 min 4 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Identifying Per- and Polyfluorinated Chemical Species with a Combined Targeted and Non-Targeted-Screening High-Resolution Mass Spectrometry Workflow at JoVE.c

美国环保局通过其研究与发展办公室资助和管理了这里描述的研究。本文件已由美国环境保护署研究开发办公室审查, 并获准出版。本文所表达的观点是作者的观点, 不一定代表美国环保局的观点或政策。这项研究得到了国家接触研究实验室博士后研究方案的部分支持, 该项目由橡树岭科学和教育研究所管理, 通过机构间协议 DW89992431601。美国能源部和美国环境保护署。

1. 收集水样
<ol><li>PFAS 标准股票的准备<ol>
<li>在甲醇中制备含有任何有针对性的化合物 (例如全氟辛烷磺酸、全氟辛烷磺酸、HFPO-DA) 的 PFAS 标准混合物, 价格为 1 ngμl。这是本地 PFAS 混合物。商业制备的混合物也可获得 (即 PFAC 混合 a 和混合 B)。</li>
		<li>准备一种标准混合物, 其中含有标记为 (SIL) PFAS 化合物的匹配稳定同位素 (例如, 13c 4-全氟辛烷磺酸、 13c 8-Ffos、13 c3Hfpo-da),价格为 1 ngμμl。这是 IS PFAS 混合物。商业制备的混合物也可提供 (即 MPAFC 混合 A 和混合 B)。 注: 如果没有目标 PFAS 的 SIL 版本, 则可以使用结构和链长相似的代理 (例如, 13 C2-ffhxa 用于 HFPO-DA) </li>
	</ol>
</li>
	<li>现场空白 (FB)、尖刺空白 (SB) 样品的制备<ol>
<li>填充两个, 干净的高密度聚丙烯 (HDPE) 或聚丙烯 (PP) 瓶与1000毫升的实验室去离子 (DI) 水, 已知是免费的 PFAS。 注意: PFAS 材料经常具有未定义的毒性和致癌性。应注意避免口腔或皮肤接触标准或库存解决方案。</li>
		<li>在最终浓度相当于预期样品浓度 (例如 100 ngl) 的瓶子中添加一定数量的 PFAS 标准混合物。这是尖刺空白 (SB)。</li>
		<li>在尖刺空白中加入5毫升的35% 硝酸防腐剂。</li>
		<li>将 SB 样本和未刺字段作为控件作为控件作为采样位置作为空白。</li>
	</ol>
</li>
	<li>现场取样 注: 样品收集器应尽可能佩戴丁腈手套和流动系统的样品。在取样前, 应允许轻触样品流动和平衡 (2-3分钟)。<ol>
<li>收集500-1000 毫升的水从现场位置在一个干净的高密度聚乙烯或 PP 瓶。</li>
		<li>在样品瓶和田间空白处加入5毫升的35% 硝酸防腐剂。 注意: 硝酸具有腐蚀性和强氧化剂</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. 样品提取
注: PFAS 无处不在且持续存在。确保所有溶剂都是最高等级的, 并已对低水平的 PFAS 污染进行了分析。在准备空白和样品之前, 彻底冲洗用于准备标准的所有实验室设备。
<ol><li>样品预处理<ol>
<li>将每个样品倒入一个单独的、预先清洁的 1 L HDPE 刻度缸, 并记录确切的体积。</li>
		<li>在清空的样品瓶中加入10毫升甲醇, 封盖, 摇匀冲洗从瓶内吸附的 PFAS。</li>
		<li>用甲醇冲洗将测量到的水样送回冲洗瓶。</li>
	</ol></li>
	<li>定量的标准曲线<ol>
<li>用无 pfasdi 水填充 8, 1 升 hpepeapp 瓶。</li>
		<li>选择8个均匀分布的浓度, 覆盖所需的定量范围。例如:10、25、50、100、250、500、750和 1, 000 ngl, 范围为 10-1000 Ng\ l。</li>
		<li>在每个瓶子中添加一定数量的原生 PFAS 混合物, 以产生2.2.2 中的最终 PFAS 浓度 (例如, 100μl PFAS 混合物 A 至 1l di 水 = 100 ngl)。</li>
	</ol></li>
	<li>内部标准添加 注: 只有在非目标分析之外需要定量结果的情况下, 才有必要添加标记为内部标准 (IS) 的稳定同位素。<ol>
<li>在接近校准曲线中点的浓度下将 IS PFAS 混合物添加到每个样品中 (例如, 25μl IS PFAS 混合物 = 250 ngl)</li>
	</ol></li>
	<li>过滤<ol>
<li>过滤样品通过 gfn 玻璃纤维过滤器 (47 毫米, 1.6 微米孔径) 在温和的真空下进入预先清洁的1升 HDPE 真空瓶。</li>
		<li>如果颗粒物仍存在于瓶子中, 请用额外的去离子水冲洗至过滤器中。将过滤后的水返回样品瓶或新容器进行固相萃取。</li>
	</ol></li>
	<li>固相萃取 (SPE) 注: 此处描述的墨盒浓度使用恒流柱塞泵。使用真空歧管20或使用在线 spe-lc-ms17设置的替代浓缩方法是可能的, 但没有讨论。<ol>
<li>用25毫升甲醇调理弱阴离子交换 (WAX) 墨盒。</li>
		<li>使用额外的25毫升去离子水为 WAX 墨盒提供条件。</li>
		<li>将泵在过滤样品瓶中抽根管材, 并在 SPE 墨盒上贴上相应的样品名称。</li>
		<li>以 10 mlmin (共500毫升) 的稳定流量通过墨盒泵送500毫升样品水, 丢弃流经液体产生废物。 注: 根据预期样品浓度的不同, 可以集中较大或较小的体积。</li>
		<li>从柱塞泵上取下墨盒进行洗脱。 注: 如果使用相同的泵浓缩额外的样品, 在安装下一个墨盒进行平衡之前, 应使用25毫升甲醇冲洗柱泵。</li>
		<li>将 SPE 墨盒转移到真空歧管, 并配备外部玻璃储罐。</li>
		<li>在温和的真空条件下, 用4毫升 25 mm 的 SPE 滤芯, pH 4.0 醋酸钠缓冲液冲洗。丢弃流经。用4毫升中性甲醇清洗 SPE 墨盒。 注: 如果需要特定的非离子极性分析物, 则可以收集中性洗涤分数。否则, 丢弃浪费</li>
		<li>在每个 SPE 墨盒下放置一个15毫升的聚丙烯离心管, 以收集洗脱液。甲醇中含有4毫升0.1% 氢氧化铵的弹性样品。</li>
		<li>在水浴中的干氮气流下, 在稍微升高的温度 (40°c) 下蒸发, 将洗脱管和洗脱体积减少到 500-1, 000μl。</li>
		<li>浓缩样品提取物可以在室温下分析之前储存。</li>
	</ol></li>
	<li>靶向 LC-MSMS 定量<ol>
<li>用300μl 的 2 Mm 醋酸铵缓冲液将样品提取物的100μl 稀释到高效液相色谱样品瓶中。</li>
		<li>根据制造商的说明校准和平衡高效液相色谱和 MS 系统。 注: 由于大多数 LC 系统和样品瓶隔膜中使用了含氟聚合物成分, 通常会检测到背景 PFAS。在使用前确认空白处的可检测到的水平可以忽略不计。在可能的情况下, 建议修改 LC 系统以取代特氟龙组件。还建议使用与 lc 混合阀相邻的分析 "滞留" 柱。</li>
		<li>准备一份由标准曲线、样本和标准曲线的附加复制组成的分析工作列表, 以评估仪器在运行过程中的漂移。表 1显示了一个示例工作列表。</li>
		<li>使用为目标化合物建立的 LC 和 MS 方法对样品进行分析。示例 LC 梯度如表 2所示, ms 方法参数显示在表 3和表 4中。进一步详细的讨论见 McCord 等人.</li>
		<li>使用分析物与内部标准的峰值面积比与分析物的浓度从标准样品中生成标准曲线。为浓度预测9生成具有半权重的二次回归公式.</li>
		<li>使用为每个测量准备好的标准曲线和面积比 (标准面积) 对每个样品中的目标分析物进行定量。</li>
		<li>如果浓度超过校准范围, 则用适当的 IS 浓度稀释原样品, 然后再提取, 使浓度达到适当的范围。</li>
	</ol></li>
	<li>非目标 LC-MMSMS 数据收集<ol>
<li>用300μl 的 2 Mm 醋酸铵缓冲液将样品提取物的100μl 稀释到高效液相色谱样品瓶中。</li>
		<li>根据制造商的说明, 校准和平衡高效液相色谱和高分辨率 MS。</li>
		<li>按照2.6.2 准备分析工作清单。</li>
		<li>利用仪器软件, 在数据相关模式下, 用宽扫描 MS1 收集 LC-MS 数据, 以收集 msms. 表5中的 lc 梯度示例。关于仪器设置的进一步讨论见 Strynar 等人30和Newton等人. 注: 为了改进 mmsms 质量数据依赖性分析, 可以在 2.8.1 2.8.8 中使用数据处理后剩余要素子集的首选离子列表进行数据依赖分析。</li>
	</ol></li>
	<li>非目标数据处理 注: 数据分析可以使用广泛的软件执行, 这些方法并不反映任意数据集的唯一或最佳方法。在可能的情况下, 步骤提供了可在备用软件中执行的通用说明。本手稿中使用的示例数据的处理是使用特定于供应商的软件 (软件1和软件 2) 进行的, 详见 Newton 等人。31.<ol><li>使用几个开源软件包32、33或供应商软件之一对化学特征进行分子特征提取, 以识别化学的单同位素质量、保留时间和集成峰值区域特征。<ol>
<li>在 "软件 1" 中, 选择 "添加示例文件" &Gt; "添加文件" , 然后从非目标实验中选择原始数据, 然后单击"确定"。</li>
			<li>在 "软件 1" 中, 选择"批量递归功能提取 > 打开方法..."以加载预建立的方法, 或手动编辑软件设置。特征提取的探查器设置见表 6。</li>
			<li>在软件 1中, 在功能提取后, 选择"文件 &GT; 导出为 csv..."、"文件 &GT; 导出为 cef..."或 "文件 &GT; 导出为 pfa... " 以进行进一步处理。假定 CEF 文件为说明的其余部分。</li>
			<li>在 "软件 2 (MPP)" 中, 使用 "类型未知"和 "工作流类型数据导入向导" 创建新实验,然后单击"确定"。</li>
			<li>在 MPP中选择数据文件, 并找到导出的软件1结果 (CEF 或 pfa) 导入;, 然后单击"下一步" , 直到显示"对齐参数" 选项。</li>
			<li>在 MPP 中, 将 "复合对齐" 值设置为 0.0 (在软件1的功能提取中已经执行了对齐, 2.8.1.2), 然后单击 "下一步" 完成 " , 直到" 完成 "可用.</li>
		</ol></li>
		<li>基于分析重现性的筛选器标识。在有多个复制样本的情况下, 应在单个复制的 gt;80% 的特征中显示, 并具有 < 30% 的分析变异系数 (CV)<ol>
<li>在 MPP 中选择"实验安装程序 &Gt; 实验分组", 并为每个原始文件分配一个与其原点示例相对应的组 (即, 来自同一源的复制应在同一组中)。可以创建与嵌套变量相对应的多个组 (例如, 仪器复制与技术复制)。</li>
			<li>在 MPP 中, 选择"实验设置 &Gt; 创建解释" , 然后选择实验参数 (即分组), 然后单击"下一步" , 直到"完成" 可用.这将创建将来筛选可以操作的类别。</li>
			<li>在 MPP 中, 选择"质量控制 &Gt; 按频率筛选"。将实体列表设置为"所有实体", 将 "解释" 设置为 "2.8.2.2 中创建的示例组 (非平均), 然后单击" 下一步 "。</li>
			<li>对于输入参数, 将实体保留设置为至少在一个条件下采样的 80%, 然后单击"下一步" , 直到"完成" 可用.命名列表频率筛选功能</li>
			<li>在 MPP 中, 选择"质量控制 &Gt; 筛选样本变化"。将 "实体列表" 设置为2.8.2.4 的 "频率筛选" 功能, 并将解释设置为 "组" (非平均值), 然后单击"下一步"。</li>
			<li>选择原始数据的单选按钮和 "感兴趣系数 < 30%"。单击"下一步 &Gt; 完成",并将列表另存为 Cv 筛选功能。</li>
		</ol></li>
		<li>删除没有样品比现场空白 (FB) 样品有显著高 (和 gt;3 折叠) 丰度的特征。<ol>
<li>在 MPP 中, 选择"分析 &Gt; 折叠更改"。将实体列表设置为Cv 筛选功能, 然后点击 "对示例组的解释"。选择折叠更改选项为"针对单个条件的全部" , 并选择条件fb或空白处理示例的组名称。</li>
			<li>在下面的屏幕上, 将 "文件夹更改截止时间" 设置为 3.0, 然后单击到提示的末尾。将列表另存为Fc 筛选列表。</li>
		</ol></li>
		<li>根据适当的背景样本 (例如, 点源的上游与下游) 对单个感兴趣的样本进行二进制比较, 以确定单个化学特征的折叠变化。<ol>
<li>在 MPP 中, 选择"火山地块上的分析 &Gt; 筛选器"。将实体列表设置为"Fc 筛选列表" , 将 "解释" 设置为 "组"。</li>
			<li>对于折叠变化条件对, 选择两个样本进行比较 (例如, 配对的上游和下游样本), 并选择测试曼恩-惠特尼未配对。</li>
			<li>对于初步分析, 请不要在以下屏幕上选择多个测试校正的值, 请单击到结果图。</li>
			<li>在结果屏幕上, 选择3.0 的折叠更改截止时间和 0. 1 的 p 值截止时间。然后完成并导出列表作为预预生成.</li>
		</ol></li>
		<li>对于过滤后剩余的每个特征, 从精确的质量和复合质谱中生成预测的化学式。<ol>
<li>在 MPP 中, 选择"结果解释 &Gt; Id 浏览器标识" 和"预生成结果" 实体列表。</li>
			<li>在 Id 浏览器中, 选择使用分子式生成器 (MFG) 作为识别方法的 "识别所有化合物"。</li>
			<li>在 "生成公式" 选项中, 将 F 添加到 "元素" 列中, 并将 "最大值" 设置为 50, 然后选择"完成"。以下公式生成选择"保存并返回" 返回到 mpp。</li>
			<li>在 MPP 中, 右键单击筛选和 MFG 匹配的实体列表, 然后选择"导出列表"。保存结果。</li>
		</ol></li>
		<li>检查减少的重要化学特征清单中含有表明氟化的质量缺陷的物种的单同位素质量;看见种类和 Fiehn34。</li>
		<li>注意含有普通多氟图案的化学系列 (cf 2 (m/z 49.968)、cf 2 o (m/z 65 9917)、ch 2cf2 o (m/z 80.0074) 等), 使用质量缺陷图或软件算法;见讨论部分, Liu 等人, 第17人, loos等人, 35 人, dimzon 等人。</li>
		<li>根据 EPA 化学仪表板数据库和/或其他数据库搜索预测的化学公式或中性质量, 以返回潜在的化学结构。<ol>
<li>打开 Epa Comptox 化学品仪表板批量搜索工具 (https://comptox.epa.gov/dashboard/dsstoxdb/batch_search), 并在选择标识符类型 (即 ms 就绪) 后, 将标识符列表 (公式或质量) 粘贴到标识符框中惯例或单同位素质量)。</li>
			<li>选择"下载化学数据..." , 并从下拉列表中选择潜在匹配所需的任何物理化学/毒理学数据。</li>
		</ol></li>
		<li>利用化学直觉和现有参考数据, 根据化学稳定性、可电离性或疏水性等物理性质、存在等原因, 从每个公式的潜在化学结构清单中删除不可能的匹配从附近来源制造化学品等。在没有额外数据的情况下, 可以纯粹根据文献的流行程度对光谱可行性进行排名;见 McEachran 等人。</li>
		<li>使用现有标准和/或有针对性的高分辨率 mmsms 对碎片与数据库的光谱进行的结构识别,在硅胶理论光谱或手动管理中。</li>
	</ol></li>
</ol>

作者没有什么可透露的。

样品处理和准备 包含引用标准对于任何有针对性的分析都是至关重要的, 因为它们为检查分析有效性提供了支持。缺乏质量控制样本会妨碍对结果的准确性进行任何评估;氟化学品的普遍存在意味着现场样品、加工材料或 LC-MS 系统的偶然性污染并不少见, 必须加以说明。此外, 它还允许验证协议, 而不考虑日常样品处理的变化, 因为许多步骤可以是高度可变的, 特别是 SPE 和样品浓度步骤。遗留化学品和新型全氟化学物质的提取在很大程度上受到选择固定相的浓度以及源样品的成分, 如 pH 值和盐度46的严重影响.如果对特定类别的含氟化学品感兴趣, 则应考虑样品条件的影响。如果有实验室设置, 而且下游数据分析保持相似, 则可以使用水提取物的替代样品制备方案。
有针对性的数据分析 对于具有可用标准和匹配的、稳定的同位素标记内部标准的化合物, 数据分析的主要问题是重要的, 可以在实验室实验室使用标准方法, 如来自低级标准峰值47 的信噪比。在没有匹配的内部标准的情况下, 可能会出现不匹配矩阵效应的误差, 并且可以使用准确的尖刺样本反向预测来估计测量的准确性。当缺乏准备曲线的标准时, 可以通过将未知物与紧密匹配的标准化合物相同地处理它来对其进行定量估计, 但估计中的误差约为 10倍, 量化不确定性的能力有限, 见麦科德、牛顿和斯特瑞纳21。在这些情况下, 仍然可以收集趋势数据, 但浓度估计数本质上是不可靠的。
非目标数据分析 峰值拾取设置对已识别的化学特征数量有很大影响, 但特征选择的质量也受到很大影响。对峰值采摘感兴趣的决定是 1) 要包括在光谱中的单个质量的强度, 离子丰度阈值 2) 提取色谱峰的强度被认为是特征, 特征丰度阈值 3) 特征检测频率、复制阈值和 4) 分析变化、CV 阈值 (图 10)。
为峰值领料设置不切实际的低阈值会导致采样时间呈指数级增长, 以解决丰度越来越低的其他特征 (表 7)。离子丰度阈值在足够多的单个同位素丰度未超过阈值的情况下, 可过滤质量谱特征。这理想的选择只选择具有质量 MS 光谱的特征, 确保它们是真正的化学特征, 而不是仪器噪声, 并允许在下游处理中进行公式预测。适当的阈值基于仪器噪声, 理想情况下至少为 MS1 扫描的噪声阈值的3倍。特征丰度阈值根据提取的色谱特征的强度或面积过滤化学特征。此步骤可拒绝低丰度峰值, 这些峰通常是色谱质量差、差异较高或是其他不良软件提取的结果。必须根据可接受的不良特征生成水平 (例如, 低于阈值的特征显示出令人无法接受的不良色谱), 确定每个实验和每个矩阵的适当阈值。进一步的分析 QC 可用于根据分析和准备复制 (复制阈值) 中的不一致识别或基于重复的重复性差 (CV 阈值) 来拒绝色谱级的特征。适当的水平取决于所使用的峰值集成软件和所调查的化学实体的质量。对于水溶性全氟化合物和稍微优化的集成协议, 应在80% 以上的分析复制中确定特征, Cv 预计将低于 30%, 详情见方法部分。
从非目标分析中检测到的峰值不能对检测到的材料浓度进行定量估计。此外, 由于公开的数据库中没有新的化合物, 因此很难确认真正未知数的身份。新的结构测定需要用多种方法进行广泛的分析, 需要质谱和化学方面的专业知识。然而, 使化学特征的峰区正常化可以提供已知物种21的未知数浓度的半定量估计.如果采用一致的取样和制备步骤, 就可以生成个别物种的时间趋势信息, 以监测化学品在未来的持久性, 因为除非有大量的反应, 否则个别物种的反应应该是一致的在矩阵21的变化。
这种方法的主要优点是样本处理的可扩展性, 以便进行有针对性和非目标分析。虽然有针对性的分析提供了同等或优越的定量信息, 但在处理新的和正在出现的材料时, 它严重缺乏所需的分析广度, 以及它们与矩阵材料的关系。采用有针对性的方法, 甚至是只基于已知材料和有限数据库的可疑筛选方法, 对以前未观测到的物种完全视而不见, 即使它们可能对健康产生重大影响。随着软件的改进和数据库变得更加强大, 未知身份识别的准确性将继续提高, 同时分析由此产生的多维数据所需的投资时间和专门知识水平也将随之减少。方法。然而, 目前生成的数据具有重要的未来价值, 因为数据银行允许使用新开发的软件进行事后分析, 并能够进行跨时间的比较, 即使检测到的化合物的身份目前尚不清楚。

全氟和多氟烷基物质 (Pfas) 是具有重大公共卫生问题的持久性有机污染物。全氟辛烷磺酸 (pfoa) 和全氟辛烷磺酸 (pfos) 的特定化合物具有环保局第1、2和2所规定的饮用水健康咨询水平, 其美国主要生产在2000年代停止 3、4.为了对 PFAS 材料在纺织和消费品制造领域的特性有了很大的了解, 已经开发了数百种 (如果不是数千种的话) 替代 PFAS 化学品, 以填补产品的空白, 包括替代弃用化合物5,6,7,8。目前需要监测直链全氟化羧酸和磺酸盐的环境水平, 如全氟辛烷磺酸、全氟辛烷磺酸及其相关同源系列, 但环保局等既定方法不涵盖新出现的化合物方法 5379,往往缺乏传统有针对性分析的分析标准。因此, 该议定书的意图是双重的。它为有分析标准的水中含氟化学物质进行有针对性的 LC-MSMS 分析提供了一条途径, 并详细介绍了基于数据分析的非目标、高分辨率质谱方法的无缝整合使检测到相同样品中未知或意外的化合物。
固相萃取 (SPE) 是一种已建立的样品清理和浓缩技术, 应用于许多分析物和样品基质10,11。在 pfas 分析中, 包括非极性、功能化极性和离子交换柱在内的多个固体保留阶段已被用于各种基质 9、12中的氟化物种亚类的不同程度. 13,14,15,16。使用在线设置进行 SPE 样品分析的进展大大提高了该方法的吞吐量, 提高了样品处理的重现性, 但基本过程保持不变.还作出了一些努力, 利用大量注射消除 spe 的离线浓度, 但这些努力需要对色谱进行修改, 使其处于随意分析的范围之外18、19.我们的样品分析采用聚合物弱阴离子交换 (WAX) 保留相, 将酸性 PFAS 材料与传统有机污染物彻底分离, 同时实现大量的样品浓度因素。此 WAX 相对于捕获全氟辛烷磺酸 (PFBS) 或全氟醚 (如六氟环氧丙烷二聚体) 等短链全氟酸非常重要, 后者比传统的全氟此年链更极性物种 20,21。由于在最近的 PFAS 化学5中, 已发生了向较短的氟化链和乙醚含量的重大转变, 因此, 这种相选择能够更彻底地回收用于 ms 分析的新型化合物。
使用经过认证的标准和稳定的同位素标记内部标准进行有针对性的 LC-MCYMS 定量, 为定量分析提供了无与伦比的特异性和敏感性。虽然这种方法在许多情况下是可取的, 但在分析中非常常见的情况下, 这种方法是不切实际的。有针对性的方法只适用于样本中预期的物种, 以及以前已经为其确定的方法的物种。对于新的和新出现的化合物, 这种方法甚至无法检测到可能感兴趣的物种, 无论其化学或浓度如何, 低分辨率质谱仪几乎无法提供足够的信息来制造未知化合物的明确化学分配。因此, 出现了非目标分析领域, 利用高分辨率现代质谱仪的力量, 在没有预先假设的情况下对样品进行分析, 并追溯地将化学品分配给样品中可检测的特征。这种方法已广泛应用于生物学领域的22、23、24和环境科学25、26、27类化学品。在这种方法中, 全氟化学品的识别特别简单, 因为它们具有独特的质谱模式, 仅在过去几年中就描述了数百种化合物。
这里讨论的协议旨在使有针对性的 LC-MSAMS PFAS 定量与识别和半定量监测新出现的感兴趣的化合物的需要保持一致。SPE 相选择和样品制备技术旨在确保从水中捕获更多亲水新兴的 PFAS 酸, 可能不太适合较长链聚合物物种和非离子物种。此外, 非目标分析产生的数据密集且多维度高, 因此需要使用数据分析软件。此类软件包通常是特定于供应商的, 需要进行修改才能在仪器平台之间运行。在可能的情况下, 分析过程以通用的方式进行了描述, 并引用了开源/免费软件备选方案, 但任何软件方法的效率和准确性都必须单独评估。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1567px;" width="1568">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:391px;">Acqity ultra-high performance liquid chromatography system&#160;</td>
			<td style="width:131px;">Waters Corporation</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:927px;">Modified with PFCs analysis kit (176001744); equivalent UPLC system is acceptible if PFAS background is checked and confirmed to be low</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Ammonium acetate</td>
			<td style="width:131px;">Fluka</td>
			<td>17836</td>
			<td>Mass spectrometry grade &#62;99% pure</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Ammonium Hydroxide</td>
			<td style="width:131px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>338818</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Balance</td>
			<td>Mettler</td>
			<td>AB204S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:391px;">BEH C18 reverse phase UPLC column, 2.1&#215;50&#160;mm, 1.7&#160;&#956;m&#160;</td>
			<td style="width:131px;">Waters Corporation</td>
			<td>186002350</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Dual piston syringe pump&#160;</td>
			<td>Waters Corporation</td>
			<td>SPC10-C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Glacial Acetic Acid</td>
			<td style="width:131px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>ARK2183&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Glass Microfiber Filters</td>
			<td>Whatman</td>
			<td>1820-070</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">High density polyethelye sample bottle&#160;</td>
			<td style="width:131px;">Nalgene</td>
			<td>2189-0032&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">High Resolution Mass Spectrometer</td>
			<td style="width:131px;">Various</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Mass Spectrometer should be capable of providing accurate mass to &#60;10ppm and collecting MS/MS data.&#160; Agilent 6530 qTOF and Thermo Fisher Orbitrap Fusion were used in this work</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Methanol</td>
			<td style="width:131px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:391px;">Nitric Acid (35% w/w)</td>
			<td style="width:131px;">Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>SVCN-5-1</td>
			<td>Can be prepared in house using concentrated nitric acid and reagent water</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Polypropylene Buchner funnel</td>
			<td>ACE Glass</td>
			<td>12557-09&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Polypropylene cenitrfuge tube and cap</td>
			<td style="width:131px;">BD Falcon</td>
			<td>352096</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Polypropylene Vacuum Flask (1 L)</td>
			<td style="width:131px;">Nalgene</td>
			<td>DS4101-1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:391px;">Quattro Premier XE triple quadrupole mass spectrometer&#160;</td>
			<td style="width:131px;">Waters Corporation</td>
			<td></td>
			<td>Equivalent triple-quadrupole or better system can be used instead, should provide high sensitivity and stability for targeted analysis</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Reagent Water</td>
			<td style="width:131px;"></td>
			<td></td>
			<td>Any source determined to be PFAS free</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Sodium Acetate</td>
			<td style="width:131px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>W302406</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">TurboVap nitrogen evaporator&#160;</td>
			<td>Caliper Life Sciences</td>
			<td>103198</td>
			<td>Equivalent systems or rotary vacuum evaporator may be used instead</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:391px;">Weak anion exchange SPE cartridge (Oasis WAX Plus)</td>
			<td style="width:131px;">Waters Corporation</td>
			<td>186003519</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Standard Solutions</td>
			<td style="width:131px;"></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:391px;">2,3,3,3-Tetrafluoro-2-(1,1,2,2,3,3,3-heptafluoropropoxy)propanoic acid (HFPO-DA)</td>
			<td style="width:131px;">Wellington</td>
			<td>HFPO-DA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Additional targeted compound standards of interest</td>
			<td style="width:131px;"></td>
			<td></td>
			<td>to be determined based on preliminary analysis and standard availability</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Mass labeled HFPO-DA</td>
			<td style="width:131px;">Wellington</td>
			<td>M2HFPO-DA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Native PFCA/PFAS Mixture (2 ug/mL)</td>
			<td style="width:131px;">Wellington</td>
			<td>PFAC-MXA</td>
			<td>or PFAC-MXB; or individually prepared mixture containing compounds of interest</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Stable Isotope Labeled PFCA/PFAS Mixture (2 ug/mL)</td>
			<td style="width:131px;">Wellington</td>
			<td>MPFAC-MXA</td>
			<td>or MPFAC-MXB; or individually prepared mixture containing compounds of interest as appropriate for Native PFASs</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Software</td>
			<td style="width:131px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Mass Profiler Professional</td>
			<td style="width:131px;">Agilent</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Or open source software packages</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Profinder</td>
			<td style="width:131px;">Agilent</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Or open source software packages</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

identifying per- and polyfluorinated chemical species with a combined targeted and non-targeted-screening high-resolution mass spectrometry workflow

历史和新兴的全氟和多氟烷基物质 (Pfas) 引起了从地方到联邦各级的公众和政府机构的极大兴趣。PFAS 化学品的持续发展对环境监测提出了挑战, 因为有针对性的方法的不断发展必然落后于新化合物的发现。因此, 有必要制定前瞻性方法, 能够发现新出现的意外化合物, 随着时间的推移监测这些物种, 并解决其化学结构的细节, 以便今后能够在人类健康方面开展工作。为此, 高分辨率质谱的非靶向分析提供了一种广泛的基础检测方法, 几乎可以与任何样品制备方案结合使用, 并为检测后的化合物识别提供了重要的功能。在此, 我们描述了一种基于固相萃取 (SPE) 的样品浓度方法, 该方法适用于较短的链和更多的亲水性 PFAS 化学物质, 例如每氟醚酸和磺酸盐, 并描述了以这种方式制备的样品的分析。有针对性的和非目标的模式。有针对性的方法在有参考标准的情况下提供了卓越的量化, 但在执行分析时, 这些方法本质上仅限于预期的化合物。相反, 非目标方法可以识别存在意想不到的化合物, 并提供一些关于其化学结构的信息。有关化学特征的信息可用于将样品位置的化合物关联起来, 并跟踪随着时间的推移的丰度和发生率。

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Identifying Per- and Polyfluorinated Chemical Species with a Combined Targeted and Non-Targeted-Screening High-Resolution Mass Spectrometry Workflow

利用目标筛选和非靶向筛选高分辨率质谱相结合的工作流程识别跨氟和多氟化学物种

在这里, 我们提出了一个协议, 用于连续有针对性的定量和非靶向分析水中的氟化化合物的质谱。该方法提供了已知氟化合物的定量水平, 并在相关样品中确定了未知化学品, 并对其丰度进行了半定量估计。

Historical and emerging per- and polyfluoroalkyl substances (PFASs) have garnered significant interest from the public and government agencies from the ...

这种方法允许对已知的PFAS进行定量化，并在同一样品中发现新物质，相比之下，仅采用有针对性的方法就错过了新出现的化合物。该协议针对更广泛的PFAS化合物，它们代表了最新出现的化学品。如果浓度步骤适用于化合物，此处使用的测量方法可应用于任何一类化学品。要从现场采集样品，请戴上硝基手套，在清洁、高密度聚乙烯、HDPE 或聚丙烯瓶中从现场位置收集 500 到 1000 毫升水。将五毫升35%硝酸防腐剂加入样品瓶和空白处，将样品运回实验室。将每个样品倒入单独的预清洁、一升高密度聚丙烯分级油缸中，并记录样品的确切体积。在每个清空的样品瓶中加入 10 毫升甲醇，然后用力封盖和摇动，以冲洗从瓶内吸收的聚氟烷基物质或 PFAS。然后，将测量的水样返回到冲洗瓶中，用甲醇冲洗。为了获得定量的标准曲线，请用无 PFAS 脱压水填充 8 个空的一升样品瓶，并在瓶子上贴上8个均匀的浓度标签，覆盖所需的定量范围。接下来，将一定数量的原生 PFAS 混合物添加到每个瓶子中，以产生适当的 PFAS 浓度，并将内部标准 PFAS 混合物以接近校准曲线中点的浓度添加到每个样品中。然后，在温和真空下将样品过滤到单独、预清洁的一升高密度聚丙烯真空瓶中。如果颗粒物留在瓶子内，冲洗额外的去化水，然后过滤到烧瓶中。对于固相萃取，将过滤的水返回样品瓶，并条件是弱阴尼交换，或 WAX，盒内有 25 毫升甲醇和额外的 25 毫升去ioned水。将泵抽油管放在过滤样品瓶内，并标记带相应样品名称的固相提取（SPE）墨盒。以每分钟 10 毫升的稳定流量将每个样品泵送 500 毫升，并丢弃流式处理。从活塞泵中取出 WAX SPE 墨盒，然后将 SPE 墨盒转移到装有外部玻璃储液罐的真空歧管中。在温和的真空下，用四毫升的25毫升、四个醋酸钠缓冲液冲洗每个SPE墨盒，然后洗涤四毫升中性甲醇。在洗涤结束时，在每个 SPE 墨盒下方放置一个 15 毫升聚丙烯离心管以收集洗涤液，并在甲醇中用 4 毫升 0.1%氢氧化铵洗取样品。然后，取出洗脱管，在40摄氏度的水浴中，通过干氮流蒸发，将洗脱液量降至500至1000微升。对于具有串联质谱法的定向液相色谱，在高压液相色谱样品小瓶中用300微升两毫摩尔醋酸铵缓冲液稀释100微升样品提取物，并准备一份由标准曲线、样品和标准曲线附加复制组成的分析工作清单，以评估仪器在运行中的漂移。使用标准液相色谱法和质谱法分析样品，方法为感兴趣的目标化合物建立。在分析结束时，使用分析物与内部标准的峰值面积比与分析物浓度之间的峰值面积比从标准样本生成标准曲线，并生成一个二次回归公式，其权重超过 x，用于浓度预测。使用每个测量的制备标准曲线和面积比率量化每个样品中的目标分析物。如果浓度超过校准范围，用适当的内部标准浓度的去维化水稀释原样品，然后重新提取，将浓度带到适当的范围。对于具有串联质谱法的非靶向液相色谱，用 300 微升的两毫摩尔醋酸铵缓冲液将 100 微升样品提取物稀释到高压液相色谱样品小瓶中。设置工作列表后，使用仪器软件收集液相色谱-质谱仪数据，并采用数据相关模式进行广泛扫描。对于非目标数据处理，打开相应的分子特征提取软件包，然后选择"添加/删除样本文件和添加文件"，然后从非目标实验中选择原始数据。单击"确定"，然后选择批处理递归特征提取和打开方法以加载预先建立的方法或手动编辑软件设置。对于过滤后剩余的每个特征，从精确质量和复合质量谱生成预测的化学公式，并打开环境保护局 CompTox 化学品仪表板批次搜索工具。要搜索预测的化学公式或中性质量，以返回潜在的化学结构，请选择标识符类型，然后将标识符列表粘贴到标识符框中。从下拉菜单中选择下载化学数据和任何物理、化学或毒理学数据，以进行潜在匹配。然后，使用可用标准和/或有针对性的高分辨率串联质谱匹配片段与数据库中的光谱、硅理论光谱或手动固化来确认结构。具有串联质谱法结果的定量液相色谱，以离子色谱的离子色谱和被测化学品特定化学过渡的提取离子色谱的形式呈现。化学过渡的集成峰区与化合物丰度相关，可用于使用与内部标准规范化的校准曲线计算精确浓度。使用完整 MS 扫描进行非靶向分析可生成样本的总离子色谱图，从而允许为单个离子临时生成提取离子色谱。PFAS化合物由于氟原子占优势而具有负质量缺陷，多氟化化合物的质量缺陷比同源有机材料具有正数但小得多的质量缺陷。第二种方法过滤步骤是使用适当的软件包识别包含PFAS物种通用的重复单元的同源序列。从高分辨率MS数据中，一个或多个的配方化学公式可以与大谱的同位素指纹进行匹配并评分。化学公式可以进一步确认，一些结构信息可以从串联质谱数据中收集。进一步的质谱实验可用于确认新化合物的身份，样本比较可以提供有关化学品流行率和相对数量的信息。为矩阵提供适当的空白和质量控制样本以验证定量和非目标测量非常重要。通过允许发现未知数和预测其身份，所展示的战略已成为PFAS环境筛选的新方法。

Research

JoVE Journal

Environment

Physical, Chemical and Biological Characterization of Six Biochars Produced for the Remediation of Contaminated Sites

物理，化学和六Biochars生产的生物表征污染场地修复的

The physical and chemical properties of biochar vary based on feedstock sources and production conditions, making it possible to engineer biochars with ...

科研

环境科学

The Use of High-resolution Infrared Thermography (HRIT) for the Study of Ice Nucleation and Ice Propagation in Plants

The Use of High-resolution Infrared Thermography HRIT for the Study of Ice Nucleation and Ice Propagation in Plants

高分辨率红外热成像（HRIT）的冰核和冰传播的植物研究中的应用

Freezing events that occur when plants are actively growing can be a lethal event, particularly if the plant has no freezing tolerance. Such frost events ...

An Aquatic Microbial Metaproteomics Workflow: From Cells to Tryptic Peptides Suitable for Tandem Mass Spectrometry-based Analysis

水生微生物Metaproteomics工作流程：从细胞对胰蛋白酶肽适合串联质谱为基础的分析

Meta-omic technologies such as metagenomics, metatranscriptomics and metaproteomics can aid in the understanding of microbial community structure and ...

Spotting Cheetahs: Identifying Individuals by Their Footprints

通过他们的足迹识别个体：合模猎豹

The cheetah (Acinonyx jubatus) is Africa's most endangered large felid and listed as Vulnerable with a declining population trend by the IUCN1. It ranges ...

Automated, High-resolution Mobile Collection System for the Nitrogen Isotopic Analysis of NOx

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自动化，高清晰度移动采集系统对NO的氮同位素分析<sub系列&gt; X</sub

Nitrogen oxides (NOx = NO + NO2) are a family of atmospheric trace gases that have great impact on the environment. NOx concentrations directly influence ...

Measurement of the Rheology of Crude Oil in Equilibrium with CO2 at Reservoir Conditions

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与CO平衡的原油流变学测量<sub&gt; 2</sub&gt;在水库条件

A rheometer system to measure the rheology of crude oil in equilibrium with carbon dioxide (CO2) at high temperatures and pressures is described. The ...

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Single-throughput Complementary High-resolution Analytical Techniques for Characterizing Complex Natural Organic Matter Mixtures

用于表征复杂天然有机物混合物的单吞吐量互补高分辨率分析技术

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Removal of Arsenic Using a Cationic Polymer Gel Impregnated with Iron Hydroxide

去除砷使用阳离子聚合物凝胶浸渍与氢氧化铁

In this work, we prepared an adsorbent composed of a cationic polymer gel containing iron hydroxide in its structure designed to adsorb arsenic from ...

Sampling for Estimating Frankliniella Species Flower Thrips and Orius Species Predators in Field Experiments

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现场实验中估计富兰克林菌种花纹和奥里乌斯物种捕食者的取样

The western flower thrips, Frankliniella occidentalis (Pergande), is a polyphagous pest that has been spread worldwide. The extensive use of insecticides ...