مراحل تصفیه آب صنعتی

اسمز معکوس مستقل (RO) برای تولید آب آشامیدنی با کیفیت بالا از فیلتر خام رودخانه تحت تأثیر فعالیتهای انسانی پیشنهاد شده است. برای ارزیابی کارایی RO در حذف ریزآلاینده های آلی ، تجزیه و تحلیل های بیولوژیکی با غربالگری غیر هدف با استفاده از طیف سنجی جرمی با وضوح بالا و ابزارهای شیمی شیمی باز انجام شد.

از دیگر مطالب ما دیدن فرمایید:مراحل تصفیه آب RO صنعتی

متابولیسم زنوبیوتیک ناشی از فیلتر با واسطه گیرنده آریل هیدروکربن AhR ، پاسخ استرس تطبیقی ​​با واسطه فاکتور رونویسی Nrf2 و سمیت ژنی در آزمون نوسان ایمز انجام می شود. این اثرات در نفوذ RO (آب محصول) وجود نداشت ، که نشان دهنده حذف ریزآلاینده های فعال زیستی توسط غشاهای RO است. در نمونه های آب ، 49 ترکیب بالقوه سمی به طور آزمایشی با سیلیس شناسایی شدندابزار تکه تکه سازی MetFrag با استفاده از پایگاه داده داشبورد مواد شیمیایی آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده. 5 ترکیب با استانداردهای مرجع تأیید و 16 مورد نیز با اعتماد به نفس بالا بر اساس شباهت به طیف های جرمی دقیق در کتابخانه های باز شناسایی شدند. داده های زیست فعالیت مواد شیمیایی تأیید شده نشان داد که 2،6-دی کلروبنزامید و بنتازون در نمونه های آب می توانند به ترتیب به فعال شدن پاسخ AhR و استرس اکسیداتیو کمک کنند. داده های فعالیت زیستی 7 ترکیب به طور آزمایشی با اطمینان بالا شناسایی شده نشان می دهد که این ساختارها می توانند به القا such چنین اثراتی کمک کنند. این مطالعه نشان داد که فیلتراسیون حاشیه رودخانه و به دنبال آن RO می تواند آب آشامیدنی عاری از اثرات سمی بررسی شده تولید کند.

منابع آب آشامیدنی طبیعی در همه جا با ریزآلاینده های آلی قطبی و محصولات دگرگونی آنها (TP) آلوده هستند. 1-4- مخلوط های شیمیایی که کیفیت آبهای منبع و آب آشامیدنی را تهدید می کنند ، می توانند به طور گسترده ای متفاوت باشند ، از جمله ترکیبات آبدوست متحرک مداوم و شبه ، یعنی به طور مداوم ساطع شده. از آنجا که اثرات سوverse بالقوه بر سلامت انسان به طور کامل درک نشده است ، 6،7 ترجیح داده می شود حداکثر میزان حذف ریز آلاینده ها از آب آشامیدنی و ارزیابی کارآمد و جامع کیفیت آن باشد.

اسمز معکوس (RO) پتانسیل زیادی برای حذف ریز آلاینده های آلی از انواع ماتریس های آب نشان داده است. 8-10 RO با استفاده از غشاهای نیمه تراوا املاح را از مولکول های آب تحت نیروی محرکه یک فشار وارد شده از خارج جدا می کند. 11 عبور شیمیایی از غشاهای RO از مکانیزم انتشار-محلول پیروی می کند ، 12 حلال و املاح به طور مستقل در امتداد شیب پتانسیل شیمیایی غشایی خود به طرف نفوذ منتقل می شوند. انتشار مواد آلی عمدتا توسط اندازه ترکیب مانع می شود و تحت تأثیر بار و آبگریزی املاح و غشاها قرار می گیرد. 12،13از آنجا که مکانیسم پایه ای در پشت حذف شیمیایی توسط RO جداسازی فیزیکی است ، محصولات جانبی انتظار نمی رود مگر اینکه یکپارچگی غشا به خطر بیفتد یا آب خوراک ضد عفونی شود. [ترجمه گوگل] گرچه RO در هنگام استفاده در قطارهای تصفیه معمولی به عنوان یک مرحله پر انرژی در نظر گرفته می شود ، 14 برنامه RO مستقل برای تولید آب آشامیدنی از آبهای طبیعی که نیاز به حداقل پیش تصفیه دارند ، ظاهر شده است ، که سناریوی جدیدی برای دستیابی به حذف عالی مواد شیمیایی مضر و عوامل بیماری زای موجود در آب با هزینه های عملیاتی کم و اثرات زیست محیطی. 15

در هلند ، RO به عنوان یک درمان تک مرحله ای برای تولید آب آشامیدنی با کیفیت بالا از فیلترهای حاشیه رودخانه پیشنهاد شده است. فیلتراسیون ساحل رودخانه (RBF) یک فرآیند با صرفه جویی در مصرف انرژی است که به طور طبیعی اتفاق می افتد یا می تواند باعث افزایش کیفیت آب منبع در حوضه های آبریز تحت تأثیر فعالیت های انسانی شود. 16-20 RBF می تواند غلظت ریزآلاینده ها را به عنوان یک نتیجه از تخریب زیستی و پدیده های جذبی که بیشتر در منطقه 21،22 هیپرهئیک و به میزان کمتری در آبخوان رخ می دهد ، کاهش دهد. 23 سرنوشت آلی قطبی تا حد زیادی به شرایط زیستی هستند

سیستم های RBF و در خواص فیزیکوشیمیایی ترکیبات بستگی دارد. 19به طور معمول جذب به ترتیب در حفظ ترکیبات غیر قطبی ، متوسط ​​آبگریز و ترکیبات کاتیونی توسط مکانیسم های متقابل آبگریز و الکترواستاتیک م isثر است ، در حالیکه مواد آب دوست خنثی و مواد آلی آنیونی می توانند از منطقه hyporheic عبور کنند ، در صورت عدم تجزیه بیولوژیکی بدون تغییر باقی می مانند. 16،18

برای ارزیابی جامع کیفیت آب ، ترکیبی از تجزیه و تحلیل شیمیایی و روش های مبتنی بر اثر (EBM) ارائه شده است. برای ارزیابی اثرات سوverse مواد شیمیایی (آلی) ، 26 مورد تأکید بر اثرات مخلوط نمونه های آب به جای اجزای منفرد ، می توان 24،25 EBM با تکیه بر پیچیدگی کم در داخل بدن یا سلول های مبتنی بر ابزار تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی با نقاط نهایی خاص را مورد استفاده قرار داد . 27 EBM با تمرکز بر سمیت ژنی و سمیت سلولی در دهه 1970 ظهور کردند ، 28،29 در حالی که سنجش ژن گزارشگر در دهه 1990 معرفی شد. 30امروزه ، EBM ها به طور فزاینده ای در برنامه های معمول برای ارزیابی مسیرهای سمیت با نقاط انتهایی بیولوژیکی مربوط به کیفیت آب ادغام می شوند. باتری های تست حساس که حالت های خاص و غیر خاص را تحت پوشش قرار می دهند ، استفاده می شود ، از جمله سنجش بیولوژیکی نماینده اختلال غدد درون ریز با واسطه ، متابولیسم زنوبیوتیک ها و پاسخ استرس تطبیقی ​​به عنوان حداقل مورد نیاز. 31

مواد آلی قطبی محلول به طور معمول با کروماتوگرافی مایع همراه با طیف سنجی جرمی پشت سر هم (LC-MS / MS) مشخص می شوند. قابلیت های MS با وضوح بالا اخیر (HRMS) زمینه را برای غربالگری مشکوک و غربالگری غیر هدف (NTS) ایجاد کرده است ، یعنی روش ها برای روشن سازی ساختار یونهای ناشناخته با حاشیه نویسی از طیف های اسکن کامل جرم دقیق (HRMS1) و طیف جرمی پشت سر هم (HRMS2) بدون نیاز به استانداردهای مرجع قبل از اندازه گیری. 32–34 غربالگری مشکوک با حاشیه نویسی موقت از ترکیباتی که انتظار می رود در نمونه ها رخ دهد ، سروکار دارد.

به طور معمول ، مواد شیمیایی مشکوک ساختار شناخته شده و در بعضی موارد رفتار تکه تکه شدن و زمان ماند کروماتوگرافی شناخته شده است. در همین حال ، NTS با توضیح ساختارهایی که برای آن کار می کنند سر و کار دارداطلاعات پیشینی از وقوع آنها در یک نمونه موجود نیست. دولت از هنر، NTS هنر با استفاده از بالا در استفاده از عملکرد شیمیانفورماتیک ابزار باز مانند MetFrag و شباهنگ، 35،36 در سیلیکون fragmenters که پرس و جو پایگاه داده های شیمیایی، به عنوان مثال پابکم، 37 برای بازیابی ساختار نامزد. اینها در مرحله بعد بر اساس مناسب از گل در سیلیکون MS -generated قطعات به داده HRMS2 تجربی و در برخی موارد، در ابرداده انتخاب مرتبط با ساختارهای نامزد. این روش پتانسیلی را برای افزایش میزان موفقیت شناسایی شیمیایی نشان داده است. 38با این حال ، شناسایی با پایگاه داده های بزرگ مانند PubChem می تواند هزاران نفر را در کاندیداها ایجاد کند که تفسیر آن در موارد استفاده از توان بالا چالش برانگیز است. آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده (EPA) میزبان داشبورد مواد شیمیایی CompTox ، 39 پایگاه داده ای باز با داده های با کیفیت بالا و تنظیم شده از 875000 ∼ ماده است. 40 ساختار سپرده در داشبورد از منابع مختلف به داده بشر و خطر زیست محیطی دارند، از جمله در شرایط in vitro داده زیستی از ToxCast و Tox21 بالا در استفاده از برنامه غربالگری، 41،42 داده قرار گرفتن در معرض پیش بینی از پروژه ExpoCast، 43و انواع مختلفی از لیست های زیست محیطی با علاقه بالا از مواد شیمیایی. یکی از ویژگیهای ارزشمند و منحصر به فرد داشبورد ، امکان دسترسی به ساختارهای فرم آماده MS است. 44 داشبورد قابل بارگیری است و امکان استفاده به عنوان پایگاه داده محلی در MetFrag (یا سایر برنامه ها) را فراهم می کند. داشبورد به دلیل فراداده مربوط به سلامتی و محیط زیست ابزاری ارزشمند برای NTS آلاینده های محیطی با اثرات سمی بالقوه است. 45

هدف از این مطالعه ارزیابی کاربرد RO به عنوان یک مرحله تصفیه مستقل برای تولید آب آشامیدنی با کیفیت بالا از یک فیلتر تصفیه شده در حاشیه رودخانه است که از راین سفلی در هلند نشات گرفته است ، با استفاده از روش های بیولوژیکی و شیمیایی ذکر شده در بالا. منطقه حوضه آبریز راین ، علیرغم اقدامات نظارتی و اقدامات تعدیل کننده که به طور قابل ملاحظه ای وضعیت اکولوژیکی آن را بهبود بخشیده است ، 46 مورد همچنان آلوده به ریزآلاینده های آلی انسانی ، 7،47،48بنابراین حذف آنها از آب رودخانه توسط RBF و RO نیاز به نظارت مداوم دارد. ما یک روش ترکیبی با تکیه بر (i) نماینده EBMs در اختلالات غدد درون ریز ، متابولیسم زنوبیوتیک ، پاسخ استرس سازگار و مسمومیت ژنی مربوط به سلامت انسان و (ب) NTS داده های LC-HRMS / MS با استفاده از ابزارهای شیمی شیمی باز در ارتباط با EPA CompTox اتخاذ کردیم. داشبورد مواد شیمیایی. باتری آزمایش سنجش پوشش گسترده ای از حالت های عملکرد را ارائه می دهد و مسیرهای سمی مربوط به سلامتی انسان را نشان می دهد که توسط ریز آلاینده ها در نمونه های آب محیطی ایجاد می شود. 24،31،49 از نظر ما ، این اولین مطالعه نظارت بر اثر یک کارخانه تصفیه آب آشامیدنی RO با آب شیرین طبیعی خام است که در آن ترکیبات بالقوه سمی با پیشرفته ترین NTS با رویکردهای شیمی شیمی باز مشخص می شوند.

2. مواد و روش ها

2.1 تصفیه خانه و نمونه برداری در مقیاس کامل

سیستم RO در مقیاس کامل برای اهداف تحقیقاتی در محل کارخانه تصفیه آب آشامیدنی واقع در شهرداری Woerden هلند به کار گرفته شد. این سیستم از یک سری فیلتراسیون سه مرحله ای مجهز به ده ماژول غشا ESPA2-LD-4040 (Hydranautics ، Oceanside، CA) در یک پیکربندی 6: 3: 1 تشکیل شده بود. ESPA2 یک کامپوزیت با لایه نازک است و دارای یک لایه فعال از پلی آمید معطر متقاطع است ، 50 که در حال حاضر غشا RO استاندارد تجاری RO محسوب می شود.

مقادیر قطع وزن مولکولی (MWCO) برای این غشا بین 100 تا 200 Da است. 51-53 قابل ذکر است که غشاهای RO غیر متخلخل در نظر گرفته می شوند و بنابراین ممکن است اصل MWCO قابل استفاده نباشد زیرا فعل و انفعالات میل ترکیبی غشاute حل شونده و نه فقط اندازه ترکیب ، بر حذف ترکیب تأثیر می گذارد.13 هر مرحله مجهز به جریان سنج بود تا خطوط آب تغذیه ، نفوذ و کنسانتره را کنترل کند. سیستم RO با منبع آب آشامیدنی واقعی در ≈9 متر تغذیه می شد 3 ساعت -1 متشکل از بی هوازی خام تصفیه حاشیه رودخانه با زمان سفر به طور متوسط از 30 سال و تازه در سایت، جدا کرد. سیستم RO در 70 produc بهره وری تنظیم شده است ، و در نتیجه جریان نفوذ .36.3 متر 3 ساعت -1 و حاکی از آن است که 30 water از آب خوراک به عنوان کنسانتره RO دور انداخته شد. تغذیه آب ، نفوذ RO و نمونه کنسانتره RO ( n= 4) از همان بسته آب در یک رویداد نمونه گیری جمع آوری شد. از آنجا که کیفیت RBF و شرایط RO در طول دوره نمونه گیری پایدار است ، هیچ تغییری انتظار نمی رود. نمونه ها از شیرهای ساخته شده روی سیستم گرفته شده ، به بطری های 10 لیتری پلی پروپیلن منتقل و قبل از غنی سازی با استخراج فاز جامد (SPE) در تاریکی و در دمای 2 درجه سانتیگراد به مدت 12 روز نگهداری شدند. از این نمونه ها ، مقدار زیادی از حجم های مختلف و تعدادی تکرار برای مطابقت با پروتکل های مختلف غنی سازی همانطور که در بخش 2.2 و در ESI † S-1 نشان داده شده است ، گرفته شد.

2.2. غنی سازی نمونه با استخراج فاز جامد

برای انطباق با پروتکل های استخراج از پیش تعیین شده و جلوگیری از مشکلات تجزیه و تحلیل های بیولوژیکی و شیمیایی ، سه روش غنی سازی با تکیه بر مواد جاذب تعادل آبدوست-لیپوفیلی (HLB) با کارتریج های واحه استخراج فاز جامد (SPE) توسط واترز (اتن-لور ، هلند) به ترتیب مورد استفاده قرار گرفت

مشاهده مطالب مرتبط  بیشتر :قیمت دستگاه تصفیه آب صنعتی کشاورزی

یکی برای سنجش ژن گزارشگر ، یکی برای آزمایش Ames و دیگری برای تجزیه و تحلیل شیمیایی. اطلاعات بیشتر در مورد روش های مختلف در ESI داده †بخش S-1. پروتکل های غنی سازی با بار نمونه و ترکیب حلال شستشو متفاوت است. اگرچه این ناسازگاری ممکن است محدودیتی باشد ، اما انتظار می رود همان طیف گسترده ای از ترکیبات آلی توسط این سه روش پوشش داده شود: (i) هیچ تفاوتی در pH نمونه های آب و حلال های شستشو و (ii) مواد پاک کننده آلی قابل مقایسه وجود ندارد. از قطبیت در همه موارد استفاده شد. ضریب غنی سازی SPE برای روش سنجش ژن گزارشگر 1000 × ، که برای آزمایش Ames 10 000 × و برای تجزیه و تحلیل شیمیایی 100 × بود (با در نظر گرفتن رقت در آب فوق العاده خالص برای عصاره ها برای سازگاری با موبایل کروماتوگرافی فاز مورد استفاده برای تجزیه و تحلیل شیمیایی).

2.3 تجزیه و تحلیل زیستی

2.3.1. سنجش ژن گزارشگر in vitro

در ارزیابی آزمایشگاه ژن گیرنده هسته ای گیرنده هسته ای ، نماینده هفت نقطه انتهایی ، برای ارزیابی سمیت خاص و غیر اختصاصی استفاده شد. در این روش ها ، مواد شیمیایی با میل گیرنده (به عنوان مثال لیگاند) باعث می شوند که یک مجموعه گیرنده لیگاند در هسته جابجا شود ، جایی که بیان ژن گزارشگر با اتصال کمپلکس به یک عنصر پاسخ خاص گیرنده در DNA ایجاد می شود. 26اختلال غدد درون ریز با یک باتری آزمایش گیرنده هورمون متشکل از چهار رده سلولی بیان کننده گیرنده استروژن انسانی آلفا (ERα-GeneBLAzer) ، گیرنده آندروژن موش (AR-GeneBLAzer) ، گیرنده گلوکوکورتیکوئید انسانی (GR-GeneBLAzer) و پروژسترون انسانی ارزیابی شد. گیرنده (PR-GeneBLAzer) ، به ترتیب. برای این روش سنجش ، بیان ناشی از اتصال لیگاند و گیرنده از یک ژن گزارشگر رمزگذاری آنزیم β-lactamase. جزئیات بیشتر از جمله روش های تجربی برای فعال کردن گیرنده هسته ای و سمیت سلولی در ادبیات شرح داده شده است. 54،55القا metabolism متابولیسم زنوبیوتیک با دو روش سنجش زیستی بررسی شد.

روش اول بر اساس رده سلول H4L1.1c4 موش بیانگر گیرنده آریل هیدروکربن حاوی ژن گزارشگر لوسیفراز فعال شده با مواد شیمیایی (AhR-CALUX) بود. این روش به ترکیباتی که دارای فعالیت شبه دیوکسین هستند ، باعث رونویسی آنزیم های متابولیکی مانند سیتوکروم P450 می شود که می تواند لیگاندهای AhR را به واسطه های واکنشی تبدیل کند ، حساس است. 56 جزئیات بیشتر از جمله روش اتخاذ شده برای روش AhR را می توان در ادبیات یافت. 49،54سنجش زیست دوم برای ارزیابی متابولیسم زنوبیوتیک در رده سلول های انسانی HEK 293H بود که بیان کننده گامای گیرنده فعال شده با پروکسیزوم (PPARγ-GeneBLAzer) با یک ژن خبرنگار رمزگذاری برای β- لاکتاماز بود و طبق روال قبلی شرح داده شد. 49 این روش نشان دهنده القای آنزیم های مسئول متابولیسم گلوکز ، لیپید و اسیدهای چرب است. پاسخ استرس تطبیقی ​​با روش توصیف شده توسط Escher و همکاران ارزیابی شد. 57 بر اساس AREc32 ، 58یک رده سلولی ژن گزارشگر Nrf2 مبتنی بر عنصر پاسخ آنتی اکسیدانی مشتق شده از سلول های MCF7 سرطان پستان انسان با افزودن ژن لوسیفراز - سایپرز ، باشگاه دانش فعال سازی پاسخ استرس اکسیداتیو در AREc32 می تواند توسط مواد شیمیایی الکتروفیلی و گونه های اکسیژن واکنش پذیر ایجاد شود. 57،58

خطوط سلولی GeneBLAzer از Thermo Fisher (شوورته ، آلمان) خریداری شد ، سلولهای AREc32 از طریق توافق نامه انتقال مواد از C. Roland Wolf ، Cancer Research UK و سلولهای AhR-CALUX از طریق قرارداد انتقال مواد از Michael Denison ، UC دیویس ، ایالات متحده آمریکا.

تمام غلظت های نمونه در واحد فاکتور غنی سازی نسبی (REF) بیان شدند ، که فاکتور غنی سازی SPE و عامل رقت در روش سنجش را در نظر می گیرد. 31 حداکثر REF مورد استفاده در این مطالعه 100 مورد بود ، یعنی بیشترین فاکتور غنی سازی در زیست سنجی 100 برابر بیشتر از نمونه های آب بود. این امر می تواند با تبخیر مقدار کمی از عصاره ها در یک ویال شیشه ای و محلول سازی مجدد عصاره خشک شده در محیط زیست سنجی حاصل شود

، به طوری که سنجش های ژن گزارشگر حاوی هیچ حلالی نبود. برای همه سنجش ها ، زنده ماندن سلول با روش تصویربرداری سلولی ارزیابی شد. 59 برای اطمینان از اینکه سمیت سلولی اثرات مشاهده شده را پوشش نمی دهد ، تمام غلظت های بالاتر از غلظت مهاری IC 10باعث 10٪ سمیت سلولی در منحنی غلظت-پاسخ فعال سازی گنجانده نشده است. برای اثرات گیرنده هورمون و متابولیسم xenobiotic ، غلظت (در REF) باعث 10 of از حداکثر اثر (EC 10 ) به دست آمد. برای پاسخ استرس تطبیقی ​​، حداکثر اثری وجود ندارد ، بنابراین غلظت ایجاد کننده نسبت القایی 1.5 (EC IR1.5 ) در عوض حاصل شد. تمام داده ها با استفاده از منحنی غلظت-اثر خطی که اخیراً با جزئیات بیان شد ، ارزیابی شدند. 60

2.3.2. سنجش نوسانات ایمز

آزمون نوسانات ایمز بر اساس سویه های سالمونلا تیفی موریوم اصلاح شده ژنتیکی TA98 و TA100 به ترتیب برای ارزیابی پتانسیل نمونه های آب برای القا mut جهش های تغییر فریم و جایگزینی جفت باز انجام شد. 29 سویه های باکتریایی ، محیط کشت و آنزیم های کبدی S9 از موش های در معرض فنوباربیتال / β-نفتوفلاون از Xenometrix GmbH (Allschwil ، سوئیس) خریداری شد. این آزمایش همانطور که قبلاً گزارش شده بود با تغییرات جزئی انجام شد. 61 این تغییرات شامل سالمونلا تیفی موریوم بودسویه ها (TA100 به جای TAmix در اینجا استفاده شد) و درمان داده ها (در اینجا به جای توزیع دوجمله ای تجمعی از آزمون مجذور کای استفاده شده است). نمونه های آب غلیظ و کنترل روش ها در دو نسخه با و بدون مخلوط آنزیم S9 ، در دو آزمایش مستقل مورد آزمایش قرار گرفتند. کنترل حلال (DMSO) و کنترل مثبت (در DMSO) در سه نسخه آزمایش شدند. کنترل مثبت: 20 میکروگرم در میلی لیتر -1 4-nitroquinoline N-اکسید (4-NQO) و 5 میکروگرم L -1 2-aminoanthracene (2-AA) برای سویه های TA98 - S9 و TA98 + S9، به ترتیب؛ 12.5 میکروگرم میلی لیتر -1 نیتروفورانتوئین (NF) و 20 میکروگرم میلی لیتر -12-AA به ترتیب برای سویه های TA100 - S9 و TA100 + S9. 4-NQO و NF از سیگما-آلدریچ (Zwijndrecht ، هلند) خریداری شد ، در حالی که 2-AA از Boom (Meppel ، هلند) خریداری شد.

REF عصاره های آب (در DMSO) در آزمایش Ames 200 بود ، که در نتیجه رقت مقدارهای 6 میکرولیتر در حجم نهایی 300 میکرولیتر محیط سنجش حاصل شد. نتایج به عنوان تعداد چاههای کشت سلولی بیان شد که در آنها تغییر رنگ نشانگر pH در محیط مشاهده شد. کنترل حلال معتبر بود اگر 10 چاه تغییر رنگ نشانگر pH نشان داد. اگر مثبت ≥25 چاه تغییر رنگ نشانگر pH را نشان داد ، کنترل های مثبت معتبر بودند. برای تعیین اختلافات آماری معنی دار از آزمون مجذور کای استفاده شد ( p05/0> شرایط آزمون برای نتایج مثبت کاذب با جاهای خالی حلال و SPE (کنترل روش) مقایسه شد. در صورت تکرار پاسخ آماری معنی دار در آزمایش های مستقل حداقل در یکی از شرایط آزمون ، نمونه ها جهش زا محسوب می شوند.

2.4 تجزیه و تحلیل شیمیایی و به دنبال غربالگری غیر هدف

عصاره های SPE با یک سیستم LC با عملکرد فوق العاده بالا (Nexera Shimadzu ، دن بوش ، هلند) همراه با maXis 4G با سرعت چهار برابر HRMS زمان پرواز (q-ToF / HRMS) با سلول برخورد HD و مجهز به منبع یونیزاسیون الکترو اسپری (بروکر دالتونیکس ، لیدردورپ ، هلند). جزئیات بیشتر در مورد روش LC-HRMS در ESI † (S-2) آورده شده است.

NTS داده های HRMS به طور کامل با نرم افزار patRoon اجرا شده در محیط آماری R انجام شد. 62،63 پاترون یک پلت فرم جامع است که ترکیب شیمیانفورماتیک آشکارا در دسترس ابزار برای NTS و انتخاب فروشنده نرم افزار. مستندات بیشتر در مخزن GitHub موجود است. 62 پرونده های تجزیه و تحلیل LC-HRMS خام با استفاده از الگوریتمی موجود در نرم افزار فروشنده سیستم HRMS تجزیه و تحلیل داده ها (Bruker Daltonics ، Wormer ، هلند) به قالب mzML متمرکز تبدیل شدند . پردازش ویژگی های غیر هدف ، از جمله ترازبندی اوج ، گروه بندی و زمان ماند ( t R ) تراز بندی ، با استفاده از OpenMS انجام شدالگوریتم درون patRoon . 64 یک آستانه شدت مطلق 10000 برای اوج چیدن در نظر گرفته شد. گروههای مشخصه به صورت m / z منحصر به فرد (جامع سیگنالهای ایزوتوپ کربن) و جفتهای t R که در ماتریسهای مختلف نمونه رخ می دهند ، تعریف شدند .

از دیگر مطالب ما دیدن فرمایید:مراحل تصفیه آب به زبان ساده

یک پنجره تحمل با دقت 5 ppm جرم و 20 s t R در نظر گرفته شد. فقط ویژگی های موجود در همه تکرارها و با شدت حداقل پنج برابر بیشتر از موارد خالی رویه ، تحت پردازش بیشتر قرار گرفتند. پروتون شده ([M + H] + ) و از پروتوتناسیون ([M - H] -) یون ها به ترتیب برای پردازش پس از مجموعه داده های حالت یونیزاسیون الکترو اسپری مثبت و منفی در نظر گرفته شدند. بهترین فرمول مولکولی متناسب یون و محصول با استفاده از الگوریتم GenForm محاسبه شد. 65 روش MetFrag برای حاشیه نویسی از ویژگی های غیر هدف انتخاب شد. 36 ساختار کاندیدا با جرم یکنواختی خنثی در ppm 5 of از یونهای غیر هدف تنظیم شده ، از داشبورد شیمیایی EPA CompTox ، که به عنوان پایگاه داده محلی استفاده می شد ، بازیابی شد (نسخه مه 2018 ، تقریباً 760 000 ماده شیمیایی) 66 ساختارها به صورت سیلیس تقسیم شده بودندو قطعات با استفاده از MetFrag به طیفهای آزمایشی HRMS2 نصب شدند. ساختار نامزد به ثمر رساند بر اساس شرایط به ثمر رساند زیر شد: (من) FragScore : مناسب از در سیلیکون قطعات به طیف HRMS2 تجربی؛ (ii) MetFusionScore : شباهت های طیفی با MassBank آمریکای شمالی (MoNA ، https://mona.fiehnlab.ucdavis.edu/spectra/search ) ساخته شده در MetFrag با رویکرد MetFusion ؛ 67،68 (iii) individualMoNAscore : شباهت طیفی توسط ساختار نامزد InChIKey مراجعه در MoNA. (iv) ExpoCast : پیش بینی قرار گرفتن در معرض متوسط ​​(در میلی گرم در هر کیلوگرم وزن بدن در روز) ؛ 43 (v) ToxCastPercentActive: درصد تماسهای فعال فعال در پایگاه داده ToxCast. (vi) pubMedReferences : تعداد منابع ادبیات در PubMed. (vii) DataSources : منابع داده در داشبورد ؛ (viii) CPDatCount : تعداد کالاهای مصرفی بر اساس پایگاه داده محصولات شیمیایی و محصولات EPA. 69 این هشت اصطلاح امتیازدهی به طور جداگانه با بالاترین مقدار یافت شده در میان نامزدهای پیشنهادی نرمال شده و از وزن دهی برابر 1 استفاده شد. 1 امتیاز اضافی برای بازدیدها در لیست های زیر اضافه شده است: (i) SUSDAT : لیست ادغام شده> 40 000 ساختار از NORMAN Suspect List Exchange ( https://www.norman-network.com/nds/SLE/ ) ؛ (ii) بانک بزرگ: لیست ترکیبات NORMAN در MassBank اروپا ( https://massbank.eu/ ) ؛ (III) TOXSL21 : لیستی از مواد موجود در برنامه TOXSL21. (iv) ToxCast : لیستی از مواد موجود در برنامه ToxCast. سرانجام ، یک نمره فرمول به ساختارهای کاندیدا اختصاص یافت که برای آن اتفاق نظر بین فرمولهای مشتق شده توسط MetFrag و محاسبه شده توسط GenForm حاصل شد.

روش فرمول اجماع به تصویب رسید به عنوان GenForm انجام محاسبات جبری از بهترین فرمول اتصالات توده دقیق پیشرو و قطعه یون، در حالی که MetFrag پیدا کرد که بهترین ساختار نامزد تطبیق (د) پروتونه توده monoisotopic عنوان پرس و جو استفاده می شود، عملا فرمول تماس محاسبه از سیلیکونتکه تکه بنابراین ، این دو روش مکمل یکدیگر هستند و ترکیب آنها می تواند تفسیر طیف را تقویت کند.

از آنجا که هدف اصلی این NTS شناسایی ، با بالاترین اطمینان ممکن ، آلاینده های ریز که می توانستند در اثرات مشاهده شده در سنجش زیستی نقش داشته باشند ، اولویت بندی ویژگی های مشروح مشروحاً شامل فیلتر کردن ساختارهای نامزدی است که در لیست MASSBANK وجود نداشته است یا که نمره MoNA فردی نمی تواند اختصاص یابد. ارزیابی نتایج شامل ارزیابی بصری قله های کروماتوگرافی و نمودارهای طیف HRMS2 بدون صدا ، و همچنین بازرسی از امتیازات MetFrag است. بر اساس مقیاس پیشنهادی Schymanski و همکاران ، به کلیه ساختارهای مشروح آزمایشی ، سطح اعتماد به نفس شناسایی داده شد. 70در صورت امکان ، از این فرآیند با محاسبه شباهت طیفی به سوابق در MoNA یا MassBank با بسته R R OrgMassSpecR کمک گرفته شد .

قبل از اینکه حاشیه نویسی سطح 2a (مطابقت دقیق کتابخانه طیفی) یا سطح 3 (نامزد آزمایشی) در نتایج نهایی تعیین شود ، 71 مسابقه طیفی توسط حداقل سه همکار نویسنده به لحاظ دستی قابل بررسی بودند.

جهت مشاهده منبع، اینجا کلیک کنید