用于高效液相色谱-质谱/质谱联用（HPLC-MS/MS）测定空气中颗粒物中轮胎化学物质的方法开发。该方法应用于城市气溶胶的研究

《Journal of Chromatography A》：Method development for the HPLC-MS/MS determination of tire chemicals in airborne particulate matter. Application to urban aerosols

　　本研究开发了一种高效液相色谱-串联质谱法（HPLC-MS/MS）用于检测城市空气中20种轮胎磨损颗粒（TWPs）相关化合物，包括苯并三唑、苯并噻唑及其降解产物。方法采用加速溶剂萃取（ACN溶剂），在法国斯特拉斯堡冬季PM10样本中验证，检测限低至0.11 μg/m3，成功量化15种化合物，其中DPG、PGC、TTA检出率超85%，为评估TWPs环境健康风险提供新方法。

　　随着城市化进程的加快，交通排放已成为空气污染的重要来源之一。其中，轮胎磨损产生的污染尤为引人关注，因其不仅广泛存在于城市环境中，还可能对人类健康构成潜在威胁。轮胎作为车辆的重要组成部分，其材料中包含多种化学添加剂，如抗氧化剂、抗臭氧剂、硫化促进剂等，这些物质在使用过程中会随着轮胎的磨损而释放到空气中，形成轮胎磨损颗粒（Tire Wear Particles, TWPs）。TWPs通常与道路尘埃混合，并在大气中通过物理化学过程进一步转化，生成更具毒性的化合物。因此，对TWPs中化学成分的准确检测与定量分析，对于评估其对空气质量及公众健康的贡献具有重要意义。

目前，针对TWPs的分析方法存在一定的局限性。许多传统技术，如气相色谱-质谱联用（GC-MS）、热裂解-气相色谱（Pyrolysis-GC）以及光谱分析方法（如傅里叶变换红外光谱FTIR、拉曼光谱等），在检测轮胎相关化合物时面临诸多挑战。这些方法往往难以区分TWPs与其他来源的颗粒物，尤其是在复杂的环境样品中，如城市空气中悬浮的细颗粒物（PM10）。此外，许多现有研究依赖于有限的化学标志物，例如多环芳烃（PAHs）和某些重金属，这些物质的来源广泛，无法准确反映轮胎磨损的具体贡献。因此，开发一种更加灵敏、选择性和覆盖范围更广的分析方法，成为解决这一问题的关键。

本研究提出了一种基于高效液相色谱-串联质谱联用技术（HPLC–MS/MS）的分析方法，专门用于检测20种与轮胎磨损相关的化合物。这些化合物涵盖了多种轮胎配方中的典型添加剂及其可能的转化产物，包括苯三唑类、苯并噻唑类、抗氧化剂、二苯胍及其衍生物，以及三嗪类化合物。通过这种方法，研究团队能够更全面地识别和量化轮胎磨损颗粒在城市空气中的化学成分，从而深入理解其对空气质量的潜在影响。

该方法的优化主要集中在两个方面：色谱分离条件和质谱检测参数。在色谱分离过程中，研究团队采用了一种高效的分离策略，使得所有20种目标化合物能够在15分钟内完成检测。具体而言，不同化合物的保留时间从1.60分钟到14.01分钟不等，显示出良好的分离效果。大部分化合物的色谱峰具有良好的对称性和分辨率，表明在所选条件下，这些化合物能够被可靠地识别和区分。此外，通过调整质谱检测参数，研究团队确保了对目标化合物的高灵敏度和选择性，避免了来自其他污染物的干扰。

在实际应用中，该方法被用于分析法国斯特拉斯堡市冬季（2023–2024年）采集的PM10样品。冬季空气污染通常较为严重，且大气扩散条件较差，这使得TWPs的检测更具挑战性。然而，研究结果表明，该方法在实际环境中表现良好，能够准确检测出15种目标化合物。这些化合物的浓度范围从5×10?3 μg/m3到25.5 μg/m3不等，其中二苯胍（DPG）、苯胍（PGC）和硫代二丙酸（TTA）是最常被检测到的化合物，它们在超过85%的样品中被发现。这一发现不仅证实了轮胎磨损颗粒在城市空气中的广泛存在，也揭示了其在不同环境条件下的分布特征。

该方法的验证结果显示，其回收率在18%至128%之间，表明在实际样品中，目标化合物的提取和检测效率较高。同时，方法的灵敏度和精密度也得到了良好控制，大多数化合物的定量限（LOQ）低于3×10?2 μg/m3，相对标准偏差（RSD）则普遍低于20%。这些指标表明，该方法不仅具备良好的重复性，而且在实际应用中能够提供可靠的数据支持。此外，方法的线性范围广泛，R2值超过0.99，进一步证明了其在定量分析中的准确性。

从实际应用的角度来看，这一方法的开发为城市空气污染研究提供了新的工具。它不仅能够帮助研究人员更准确地识别和量化轮胎磨损颗粒的化学成分，还能够为制定更有效的污染控制措施提供科学依据。例如，通过了解特定化合物的分布情况，可以评估其对空气质量的影响，并探索可能的减排策略。此外，该方法还适用于其他地区的空气污染研究，尤其是在那些交通密集、空气质量较差的城市中。

研究团队还强调了该方法在环境科学领域的潜在应用价值。由于轮胎磨损颗粒的化学成分复杂，传统的分析方法往往难以全面覆盖其所有成分。而HPLC–MS/MS方法则能够提供更详细的化学信息，有助于识别新型污染物或未被充分研究的转化产物。这不仅有助于深化对轮胎磨损颗粒来源和行为的理解，还能够为环境风险评估提供更加全面的数据支持。

此外，该研究的实施也受到一定的外部支持。研究工作得到了来自阿塞拜疆共和国科学与教育部的博士奖学金资助，这表明该研究在科学界具有一定的认可度和影响力。同时，研究团队成员在方法开发、数据分析、实验设计等方面各司其职，共同推动了这一研究的顺利进行。Aynur Naghizade负责方法的撰写、修订、验证和设计，Olivier Delhomme则提供了方法的指导和监督，Firas Baroudi参与了方法的验证、优化和数据分析，Maxime Graule负责数据的管理和整理，而Maurice Millet则在研究的构思、实验设计和调查方面发挥了重要作用。

在研究过程中，团队还特别关注了方法的环境适用性。考虑到冬季空气污染的特殊性，研究选择在这一时期进行样品采集，以确保检测结果能够反映实际污染情况。同时，通过选择合适的提取溶剂（如乙腈ACN）和优化提取条件，研究团队提高了方法的提取效率，使得目标化合物能够在复杂环境中被有效富集和检测。这一优化过程不仅提升了方法的准确性，也增强了其在实际环境监测中的实用性。

综上所述，本研究成功开发并验证了一种高灵敏度、高选择性的HPLC–MS/MS方法，用于检测和量化20种与轮胎磨损颗粒相关的化合物。该方法在实际应用中表现出良好的性能，为城市空气污染研究提供了新的视角和工具。未来，该方法可以进一步应用于其他地区的空气污染监测，帮助科学家更全面地了解轮胎磨损颗粒的来源、行为及其对环境和健康的潜在影响。此外，随着对轮胎相关污染物研究的深入，这一方法也有望在环境监管和污染治理策略制定中发挥重要作用。