《Environmental Science & Technology》：Silicone-Foam Passive Air Samplers for Combined Target and Nontarget Chemical Profiling and Toxicity Assessment of Airborne Exposomes
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本文系统评估了聚二甲基硅氧烷（PDMS）泡沫被动采样器在空气暴露组研究中的创新应用，通过整合宽范围靶向分析（GC/LC-HRMS）、非靶向筛查和毒性测试，实现了对气态/颗粒相化学物质的综合捕获与毒性驱动因子识别，为复杂空气污染物的健康风险评价提供了新范式。
引言：空气污染暴露组研究的挑战与创新需求
空气污染作为全球性的健康威胁，每年导致约700万人过早死亡，其化学组成复杂且动态变化，传统监测方法难以全面捕捉气态和颗粒相污染物。现有研究多聚焦于特定类别化合物（如多环芳烃PAHs、多氯联苯PCBs），而对极性物质和颗粒相化学组成的覆盖不足。被动采样器如聚氨酯泡沫（PUF）存在氧化降解干扰问题，而新兴的聚二甲基硅氧烷（PDMS）泡沫因其硅氧骨架的化学惰性、低成本和高兼容性，成为多模态空气采样的理想介质。
材料与方法：PDMS泡沫采样器的优化与多维度分析流程
研究采用商业PDMS泡沫片，通过真空烘烤（250°C）优化清洁程序，降低背景干扰。针对不同极性化合物开发了三类提取方法：甲醇提取极性有机物（POCs）、正己烷提取非极性有机物（NPOCs）、水提取水溶性有机物（WSOCs），分别结合液相色谱-高分辨质谱（LC-HRMS）和气相色谱-高分辨质谱（GC-HRMS）进行分析。靶向分析覆盖224种优先污染物，非靶向分析通过MS-DIAL和GNPS平台进行分子网络聚类（FBMN），注释置信度遵循Schymanski（LC）和Koelmel（GC）标准。此外，通过显微镜表征PDMS泡沫表面捕获的颗粒物（PM），并采用人肺成纤维细胞模型评估提取物的细胞毒性和活性氧（ROS）生成。
结果与讨论：方法验证与化学谱解析
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分析方法的灵敏度和准确性：POCs和NPOCs的方法定量限（MLOQ）中位数分别为0.08 ng/mL和0.12 ng/mL，90%目标物回收率达70-130%。PDMS低聚物背景在NPOCs分析中通过hexane-PLE优化控制，而POCs分析未受干扰。
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室内外化学暴露特征：在斯德哥尔摩办公室部署40天的样品中，靶向分析定量了67种物质，包括邻苯二甲酸酯（最高995 ng/cm2）、PCBs（0.1-15.6 ng/cm2）和新型污染物如三氟乙酸（TFA）、驱蚊剂DEET、紫外线吸收剂奥克立林。非靶向分析通过FBMN发现聚乙烯二醇（PEGs）同系物、有机磷阻燃剂（OPFRs）异构体等未被报告的空气污染物。
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颗粒物捕获证据：显微镜显示PDMS泡沫表面可线性积累荧光颗粒（室内2.7颗粒/天/mm2），其中97%粒径小于9 μm。WSOCs提取物中高分子量（平均m/z 574-748）、高极性物质占比显著，且与POCs提取物重叠率低于3%，证实PDMS泡沫可有效捕获PM2.5相关化学组分。
毒性评估与虚拟效应导向分析（vEDA）
首尔户外样品提取物显著降低人肺细胞活力（26-67%）并诱导ROS升高（26-111%）。通过偏最小二乘（PLS）模型关联7692个非靶向特征与毒性数据，筛选出6个与毒性显著相关的特征，其中2-茚酮、2-乙烯基吡啶等被预测为潜在毒性驱动因子。这一整合策略避免了传统效应导向分析（EDA）的分级步骤，为复杂混合物毒性机制研究提供高效路径。
应用前景与局限
PDMS泡沫被动采样器兼具化学宽谱覆盖、颗粒物捕获和生物兼容性优势，适用于大尺度暴露组研究。未来需通过共部署实验校准采样速率，以将浓度数据转化为空气实时浓度（ng/m3）。该技术为环境健康研究提供了从化学识别到毒性验证的一体化工具，尤其在超大城市空气污染与健康效应关联研究中具有广阔应用前景。
