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南科大環境學院鄭國貿團隊在室內新污染物篩查方面取得進展
近日，南方科技大學環境科學與工程學院副教授鄭國貿團隊在 Environmental Science & Technology 上發題為“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，并被選為當期 Supplementary Cover。該研究基于高分辨質譜技術，結合靶向和疑似靶向的方法，對家庭和多種不同公共場所的室內環境中的季銨鹽化合物（Quaternary Ammonium Compounds, QACs）進行了全面篩查，定量了該類物質在疫情期間室內環境中的濃度水平，并且比較了其組成特征，為了解這一新污染物在室內不同微環境的污染情況提供基礎數據支撐。
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季銨鹽化合物（QACs）是一類陽離子型化合物，作為活性成分被廣泛應用于抗菌劑、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，以季銨鹽化合物作為主要成分的抗菌劑被大量用于環境（尤其是室內環境）中的病毒消殺，造成了這一類物質在室內環境的嚴重污染。
圖 1. 室內環境中新型季銨鹽化合物（QACs）的篩查策略、色譜和高分辨質譜圖。
在先前的報道中，全球范圍內針對這類物質在室內環境的研究僅限于北美和歐洲，而中國在這一領域的研究仍然十分缺乏。此外，以往的研究僅限于家庭室內環境，并且監測的季銨鹽化合物種類有限。在該研究中，研究團隊基于 PubChem, EPA N List 等數據庫中可疑的季銨鹽化合物，構建了高分辨質譜 Personal Compound Database and Library (PCDL) 數據庫（圖 1）。隨后，采用迭代數據依賴的采集模式（Iterative DDA），對超過 200 種季銨鹽化合物在多種不同的室內環境中進行了全面篩查，包括醫院、火車站、商場、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 種為首次在環境中報道。
研究結果顯示，在不同的室內環境中，電影院的室內環境中季銨鹽化合物的污染情況最為嚴重，中位數濃度達到 65.9 μg/g, 其次是家庭（58.3 μg/g）、辦公室（44.2 μg/g）、商場（34.2 μg/g）、醫院（34.1 μg/g）、火車站（28.4 μg/g）和酒店（23.7 μg/g）（圖 2）。
圖 2. 不同室內環境灰塵中 QACs 濃度水平和差異比較 。
此外，研究團隊還對比了不同室內環境中季銨鹽化合物的組成特征（圖 3），發現在所有室內環境中，季銨鹽化合物的組分相差不大。對于傳統的季銨鹽化合物而言，均以 BAC 類季銨鹽化合物為主，這一現象在家庭的室內環境中尤為明顯；而對于新型的季銨鹽化合物而言，在不同的室內環境中均以 DADMAC 類物質為主，且在不同室內環境中沒有明顯差異。值得注意的是，研究團隊在辦公室的室內環境中發現了較高比例的新型季銨鹽化合物，表明辦公室室內環境有其他的季銨鹽化合物的污染來源。
圖 3. 不同室內環境灰塵中 QACs 組分特征和差異比較。
此外，研究團隊在含有紡織品（如地毯和窗簾）的室內環境中檢測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環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季銨鹽污染的另一個不可忽視的來源，未來需要進一步的研究來證實。
該研究論文的第一作者為科研助理程瑤（現為暨南大學在讀博士），目前已在 ES&T 上以第一作者發表論文 2 篇。課題組成員劉成琳、呂中、梁宇戈、謝懿春、萬盛、冷馨蕊以及胡敏均做出了重要貢獻，中國環境科學研究院王琛研究員為論文的共同作者，鄭國貿副教授為論文的通訊作者，南科大是論文的第一單位。該研究成果得到國家自然科學基金（22206071）和深圳市城市環境健康風險精準測量與預警技術重點實驗室（ZDSYS20220606100604008）的聯合資助。
在研究過程中，季銨鹽化合物全面篩查及定量分析在本研究起著極為關鍵的作用。而本研究的數據采集采用的是安捷倫 1290 超高效液相 - 6546 四極桿串聯飛行時間高分辨質譜系統 (Q-TOF) 聯用，并基于安捷倫高分辨質譜 PCDL 數據庫的強大功能進行靶向和疑似靶向數據分析，采用 MassHunter 等數據處理軟件對不同室內環境中的季銨鹽化合物進行深入的定量分析，為本次研究提供了可靠的數據支持。
