La desinfección durante el tratamiento terciario de aguas residuales municipales es un paso necesario para controlar la propagación de patógenos; desafortunadamente, también da lugar a numerosos subproductos de desinfección (DBPs), de los cuales solo unos pocos están regulados debido a los desafíos analíticos asociados con el vasto número de posibles DBPs. Este estudio utilizó muestreadores pasivos de polidimetilsiloxano (PDMS), cromatografía de gases bidimensional completa (GCxGC) acoplada con espectrometría de masas de tiempo de vuelo (TOFMS) y deconvolución espectral de factorización de matriz no negativa (NMF) para el cribado de sospechosos de DBPs en aguas residuales tratadas. Se desplegaron muestreadores de PDMS río arriba y río abajo de la unidad de cloración en una planta de tratamiento de aguas residuales municipales ubicada en Abu Dabi, y sus extractos se analizaron utilizando GCxGC-TOFMS. Se desarrolló un flujo de trabajo que incorpora un proceso de cribado de ocho filtros en múltiples niveles, que permitió con éxito la aislamiento confiable de 22 DBPs candidatos de miles de picos. La deconvolución espectral de NMF mejoró el puntaje del factor de coincidencia de espectros de masas desconocidos con los espectros de masas de referencia disponibles en la biblioteca NIST en un 17% y facilitó la identificación de siete DBPs adicionales. La estrecha coincidencia de los datos del índice de retención de primera dimensión y los patrones de elución de GCxGC de los DBPs, ambos predichos utilizando el modelo de solvatación de Abraham, con sus respectivos contrapartes experimentales, con los datos medidos disponibles en el NIST WebBook y los patrones de elución de GCxGC observados para los picos candidatos, mejoró significativamente la precisión de la asignación de picos. El análisis de patrones isotópicos reveló una estrecha correspondencia para 11 DBPs con isotopólogos claramente visibles en espectros de referencia, lo que refuerza aún más la confianza en la asignación de picos de estos DBPs. Los análogos bromados fueron prevalentes entre los DBPs detectados, posiblemente debido a la intrusión de agua de mar. El destino, comportamiento, persistencia y toxicidad de los DBPs identificados tentativamente se evaluaron utilizando EPI Suite(tm) y el CompTox Chemicals Dashboard. Esto reveló su significativa toxicidad para los organismos acuáticos, incluidos efectos de desarrollo, mutagénicos y disruptores endocrinos en ciertos DBPs. Algunos DBPs también mostraron actividad en varios bioensayos de CompTox, implicándolos en vías moleculares adversas. Además, 11 DBPs demostraron alta persistencia ambiental y resistencia a la biodegradación. Este enfoque combinado ofrece una herramienta poderosa para futuras investigaciones y monitoreo ambiental, permitiendo la identificación y evaluación precisa de DBPs y sus posibles riesgos.