الفحص (البيئي)
في العلوم البيئية ، يشير مصطلح "الفحص" عمومًا إلى التقنيات التحليلية المستخدمة لرصد مستويات المركبات العضوية التي يُحتمل أن تكون خطرة في البيئة ، لا سيما بالتزامن مع تقنيات قياس الطيف الكتلي . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] تُصنف تقنيات الفحص هذه عادةً إلى نوعين: الفحص الموجه، حيث تُختار المركبات المراد فحصها قبل بدء التحليل، والفحص غير الموجه، حيث تُختار المركبات المراد فحصها في مرحلة لاحقة من التحليل. ويمكن تنظيم هاتين التقنيتين في ثلاثة مناهج على الأقل: الفحص الموجه ، باستخدام معايير مرجعية مماثلة للمركب المستهدف؛ والفحص المشتبه به ، الذي يستخدم مكتبة من البيانات المصنفة، مثل الكتلة الدقيقة وأنماط النظائر وأوقات الاحتفاظ الكروماتوغرافية ، بدلاً من المعايير المرجعية؛ والفحص غير الموجه ، الذي لا يستخدم أي معلومات مسبقة للمقارنة قبل التحليل. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 5 ]
لذا، يُعدّ الفحص المستهدف أكثر فائدة عند رصد وجود مركبات عضوية محددة، لا سيما للأغراض التنظيمية ، الأمر الذي يتطلب انتقائية وحساسية عاليتين . وعندما يكون من الضروري زيادة عدد المركبات المكتشفة والمستقلبات المرتبطة بها إلى أقصى حد لاكتشاف اتجاهات بيئية جديدة أو ناشئة أو مؤشرات حيوية للأمراض، فقد جرى تقليديًا استخدام نهج غير مستهدف. [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] ومع ذلك، فإن التطور السريع لأجهزة قياس الطيف الكتلي إلى أشكال ذات دقة أعلى وحساسية متزايدة، جعل الفحص المشتبه به وغير المستهدف أكثر جاذبية، سواء كنهج مستقل أو بالاقتران مع طرق أكثر استهدافًا. [ 1 ] [ 2 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 8 ]
أساليب الفحص البيئي

تُستخدم طرق قياس الطيف الكتلي عمومًا لتحليل رصد الملوثات البيئية، لا سيما في البيئات المائية (مع إمكانية تطبيقها في البيئات غير المائية، مثل فحص المبيدات على المواد النباتية [ 9 ] )، مقترنةً بالكروماتوغرافيا للفصل . [ 2 ] [ 4 ] [ 10 ] في فحص الأهداف، يعني هذا استخدام طرق كروماتوغرافيا الغاز-قياس الطيف الكتلي (GC-MS) أو كروماتوغرافيا السائل-قياس الطيف الكتلي (LC-MS) التي تستخدم أنماط رصد التفاعل الأحادي (SIM) أو رصد التفاعل الانتقائي (SRM). [ 4 ]
مع ذلك، تُعدّ هذه الطرق غير كافية لفحص المركبات المشتبه بها وغير المستهدفة، نظرًا لتسجيلها عددًا محدودًا من المركبات، وعدم إمكانية الحصول على معلومات كافية ومفيدة حول المركبات المجهولة، لا سيما مع ندرة مكتبات المقارنة بتقنية LC-MS. [ 4 ] تتطلب هذه الطرق لفحص المركبات غير المستهدفة استخدام مطياف الكتلة عالي الدقة وتقنيات كروماتوغرافيا عالية الدقة. وقد ظهرت تركيبات من أجهزة تحليل مطياف الكتلة الرباعي ، وزمن الطيران ، ومصيدة الأيونات ، ومصيدة المدار ، إلى جانب كروماتوغرافيا السائل عالي الأداء (وكروماتوغرافيا السائل فائق الأداء)، لمعالجة فحص المركبات المشتبه بها وغير المستهدفة بسرعة وفعالية أكبر. [ 2 ] [ 6 ] [ 4 ] [ 10 ]
الفحص المستهدف
يُعدّ فحص أو تحليل المركبات المستهدفة مفيدًا عند البحث عن قائمة مختصرة من المركبات العضوية المحددة مسبقًا في عينة ما، مع تجاهل المركبات الأخرى التي قد تكون موجودة. تتوفر معايير مرجعية تتوافق مع هذه المركبات المحددة مسبقًا، وتُستخدم لمقارنة خصائص مثل زمن الاحتفاظ الكروماتوغرافي، ونمط التجزئة ، والنمط النظائري. [ 10 ] تتطلب عملية فحص المركبات المستهدفة تحسين طرق استخلاص العينات وتنظيفها، بالإضافة إلى تحسين أساليب الأجهزة المستخدمة، وذلك لتحقيق "قياس دقيق ومحدد". [ 2 ] ستكون معظم نتائج التحليل كمية بطبيعتها، نظرًا للتركيز الضيق للفحص. [ 2 ] [ 3 ]
لذا، تُستخدم الأساليب الموجهة تقليديًا في برامج الرصد التنظيمي. [ 11 ] إلا أن الجانب السلبي هو أن العديد من المركبات العضوية الخطرة لا يشملها تنظيم الرصد البيئي، وبالتالي لا يتم استهدافها بشكل محدد، [ 8 ] كما أن هذا النهج ليس مناسبًا عمومًا لأساليب الاستجابة السريعة لتوفير إنذار مبكر بحوادث التلوث. [ 11 ]
فحص المشتبه بهم
يُعدّ فحص المركبات المشتبه بها مفيدًا عند البحث عن مركب أو أكثر من المركبات المشتبه بها ذات البنية المعروفة في عينة ما، ولكن المعايير المرجعية غير متوفرة أو غير موجودة. في هذه الحالة، يتم الرجوع إلى قواعد بيانات أنشأها المستخدمون، والتي تحتوي على معلومات مثل دقة الكتلة، ووقت الاحتفاظ، والأنماط النظائرية، ومعلومات أخرى عن بنية المركبات المشتبه بها، ثم تُصفّى هذه المعلومات وتُقارن بنتائج تحليلات مطياف الكتلة عالي الدقة باستخدام تقنية مراقبة التفاعل الانتقائي (SRM) أو المسح الكامل. [ 3 ] بعد ذلك، تُحدّد بنية المركبات المشتبه بها بناءً على تلك المعلومات، ويُفضّل تأكيدها باستخدام معايير مرجعية أصلية. [ 2 ] [ 3 ] بالمقارنة مع الفحص الموجّه، فإن العمل الأولي الذي يُجرى في فحص المركبات المشتبه بها هو في الغالب نوعي، مع إمكانية إجراء المزيد من العمل الكمّي لاحقًا في نهج أكثر استهدافًا. [ 10 ]
إلى جانب القدرة على تحليل المزيد من المركبات، تتمثل إحدى مزايا هذا النهج في إمكانية إجراء تحليل استرجاعي، حتى بعد سنوات، دون الحاجة إلى إعادة تحليل العينة. [ 4 ] [ 6 ] أما من عيوب هذا النهج، فهو التعقيد الذي ينطوي عليه، ليس فقط في تحليل البيانات (مثل استخدام برامج التجزئة الحاسوبية [ 10 ] [ 8 ] [ 6 ] )، بل أيضاً في إعداد قوائم فحص دقيقة للمواد المشتبه بها واختيار قواعد البيانات المناسبة. [ 8 ]
الفحص غير المستهدف
Non-target screening is useful when needing to investigate the presences of all the organic compounds within a sample. In this case, since no information is known about the compounds contained in the sample, no reference standard can be used for comparison, at least initially, overall making non-target screening one of the most challenging approaches. Rather, a full automated scan with mass filtering, peak detection, and other characteristics is used to make initial compound detection. Then elemental composition of detected compounds is deduced using accurate mass of the ions. Database searches can be performed to get a lock on what the most plausible structures are given the elemental composition.[4][10]
Like suspect screening, the initial work performed in non-target screening is largely qualitative, with more quantitative work to potentially follow. Similar to suspect screening, the downside to a fully non-targeted approach is the data-intensive nature of the processes, requiring multivariate statistical models, and the wide variety of data processing workflows used by researchers further complicates evaluation of method performance of those data analysis processes.[6]
References
- 123Fontanals, N.; Pocurull, E.; Marcé, R.M.; Borrull, F. (2019). "Water Analysis - Organic Compounds". In Worsfold, P.; Poole, C.; Townshend, A.; Miró, M. (eds.). Encyclopedia of Analytical Science. Vol. 10 (3rd ed.). Elsevier. pp. 286–298. ISBN 9780081019832.
- 12345678Schlabach, M.; Haglund, P.; Reid, M.; et al. (2017). Suspect screening in Nordic countries: Point sources in city areas. Nordic Council of Ministers. pp. 13–14. doi:10.6027/TN2017-561. ISBN 9789289352017.
- 12345Aceña, J.; Heuett, N.; Garinali, P.; et al. (2016). "Chapter 12: Suspect Screening of Pharmaceuticals and Related Bioactive Compounds, Their Metabolites and Their Transformation Products in the Aquatic Environment, Biota and Humans Using LC-HR-MS Techniques". In Pérez, S.; Eichhorn, P.; Barceló, D. (eds.). Application of Time-of-Flight and Orbitrap Mass Spectrometry in Environmental, Food, Doping, and Forensic Analysis. Wilson & Wilson's Comprehensive Analytical Chemistry. Vol. 71. Elsevier. pp. 357–379. ISBN 9780444635723.
- 1 2 3 4 5 6 7 8 غوسيتي، ف.؛ مازوكو، إ.؛ جينارو، م.س.؛ وآخرون . (2016). "الملوثات في الماء: تحليل UHPLC/MS غير المستهدف". رسائل الكيمياء البيئية . 14 : 51-65 . doi : 10.1007/s10311-015-0527-1 . S2CID 100647526 .
- دوم ، آي.؛ بيريه، ر.؛ هورت، ف.؛ وآخرون (2018). "استراتيجيات موسعة مُستهدفة وغير مُستهدفة لتحليل السموم البحرية في بلح البحر والمحار باستخدام (LC-HRMS)" . السموم. 10 ( 9 ) . 375. doi : 10.3390 / toxins10090375 . PMC 6162736. PMID 30223487 .
- 1 2 3 4 5 6 كافانا، د.؛ ريغيتي، ل.؛ إليوت، س.؛ وآخرون . (2018). "التحديات العلمية في الانتقال من طرق قياس الطيف الكتلي الموجهة إلى غير الموجهة لتحليل الغش الغذائي: سير عمل مقترح للتحقق من صحة النتائج بهدف التوصل إلى نهج موحد" (ملف PDF) . اتجاهات في علوم وتكنولوجيا الأغذية . 80 : 223-241 . doi : 10.1016/j.tifs.2018.08.007 .
- ↑ كاشام، ج. (11 ديسمبر 2015). "ما الفرق بين التحليل الموجه والتحليل غير الموجه؟" . ريسيرش جيت . تم الاطلاع عليه في 19 سبتمبر 2020 .
- 1 2 3 4 غاغو-فيريرو، ب.؛ كريتيك، أ.؛ فيشر، س.؛ وآخرون . (2018). "الفحص المشتبه به وقواعد البيانات التنظيمية: مزيج قوي لتحديد الملوثات الدقيقة الناشئة". العلوم والتكنولوجيا البيئية . 52 (12): 6881-6894 . Bibcode : 2018EnST...52.6881G . doi : 10.1021/acs.est.7b06598 . hdl : 10261/345529 . PMID 29782800 .
- ↑ وايلي، ب. ل.؛ ويستلاند، ج.؛ وانغ، م.؛ وآخرون . (2020). "فحص أكثر من 1000 مبيد حشري وملوث بيئي في القنب باستخدام تقنية GC/Q-TOF" . القنب الطبي والقنبينويدات . 3 (1): 14-24 . doi : 10.1159/000504391 . PMC 8489331. PMID 34676338. S2CID 210986718 .
- 1 2 3 4 5 6 لوركا، م.؛ رودريغيز-موزاز، س. (يونيو 2013). أحدث طرق الفحص للتعرف السريع على المواد الكيميائية في مياه الشرب (ملف PDF) . المفوضية الأوروبية، مركز الأبحاث المشترك. doi : 10.2788/80087 . ISBN 9789279382949.
- 1 2 كلارك، أ. (2004). "رصد التلوث: الفحص مقابل التحليل المستهدف" . في: غراي، ج.؛ طومسون، ك.س. (محرران). حالات طوارئ تلوث المياه: هل يمكننا التعامل معها؟ الجمعية الملكية للكيمياء. ص 77-99 . ISBN 0854046283.
- الكيمياء التحليلية
- الرصد البيئي
- العلوم البيئية
