乙烯（C2H4），一种无色无味气体，是自然界中最小的烯烃。乙烯动力学直径较小，并且与空气相比具有相似的比重，使其可以在空气中自由扩散，平均浓度约为十亿分之二 （ppbv）。尽管其体积小且在自然界中的浓度可以忽略不计，但它在环境和健康科学领域发挥着重要作用。作为人体脂质过氧化的稳定产物之一，乙烯由于其高挥发性，在体内形成后不久便被呼出，其在呼出气中的浓度水平可用于评估细胞损伤的程度。健康人呼出气体中的乙烯浓度通常在6至20 ppbv范围内，实现高湿度呼出气中的痕量乙烯检出具有挑战性。
近日，大连化物所质谱与快速检测研究中心（102组群）基于自主研发的光致化学电离飞行时间质谱技术，发展了一种光致取代化学电离飞行时间质谱技术（PSCI-TOFMS），实现了高湿度环境中乙烯的高灵敏、高稳定、快速检测，应用于人体口呼出气中乙烯的检测，验证了该方法的可行性。
在前期相关研究的基础上（Anal. Chem. 2016, 88, 5028−5032；Analytica Chimica Acta. 2022, 1206, 339612），本工作发现了一种在紫外光作用下生成的二溴甲烷试剂离子与乙烯发生的取代。该反应生成易于识别的特征谱峰，解决了乙烯光电离截面较小、电离能较高难以被光电离(
)、受四极小质量歧视影响等问题(m/z = 28)，显著提升了 乙烯的检测灵敏度；通过结合Nafion除湿克服了湿气等复杂背景对乙烯检测的干扰，灵敏度达到0.1 ppbv/30 s的水平。进行日内以及日间重复性考察时，乙烯信号强度的相对标准偏差(RSD)分别为1.2%-6.9%和1.5%-13.2%，在长达6小时的连续测量过程中RSD仅为2.3%。与目前用于检测乙烯的方法和技术相比，PSCI-TOMFS具有稳定性好、灵敏度高、响应快速等优点，特别适用于人体呼出气中乙烯的检测。
相关研究以“A New Photoionization-Induced Substitution Reaction Chemical Ionization Time-of-Flight Mass Spectrometry for Highly Sensitive Detection of Trace Exhaled Ethylene”为题，于近日发表在《分析化学学报》（Analytica Chimica Acta）上。该工作的第一作者是我所博士研究生张栢茂，通讯作者是我所蒋吉春副研究员和李海洋研究员。上述工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。（文/图 张栢茂、蒋吉春）
文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0003267024007116
