固相萃取气相色谱-质谱联用法同时测定水中116种半挥发性有机物.doc

固相萃取/气相色谱-质谱联用法同时测定水中116种半挥发性有机物郑能雄 林华影 柯 华 徐幽琼 盛丽娜 李一丹张 琼 林 瑶 王春兰 林 侃 肖明发（福建省福州市疾病预防控制中心，福建福州 350004）摘 要 目的：建立固相萃取/气相色谱-质谱联用同时测定水中116种半挥发性有机物的方法。方法：采用C18固相萃取柱富集吸附水样中的目标组分，以二氯甲烷和乙酸乙酯洗脱浓缩，DB-5MS毛细管柱分离，采用气相色谱-质谱联用的全扫描模式进行分析，选择特征离子定量。结果：能简便、快速、有效地分离检测水中的116种半挥发性有机物，方法的线性范围宽，相关系数大于0.9961，响应因子的相对标准偏差小于4.92，样品加标回收率在81.6119.8之间。结论：本法具有较高的选择性、灵敏度和准确度，对多种水样适应性好，适合水中116种半挥发性有机物的同时检测分析。 关键词 固相萃取；气相色谱-质谱法；水；半挥发性有机物 中图分类号 O657.63 O659.37 文献标识码 ASimultaneous determination of 116 kinds of semi-volatile organic compounds in water by gas chromatographymass spectrometry with solid phase extractionZheng Nen-gxiong, Lin Hua-ying, Ke Hua, Xu You-qiong, Sheng-Li-na，Li Yi-dan, Zhang Qiong, Lin Yao, Wang Chun-lan, Lin Kan, Xiao Ming-fa（Fuzhou disease prevention and control center, Fu Zhou, 350004, China）Abstract Objective: To establish a method for simultaneous determination of 116 kinds of semi-volatile organic compounds in water by gas chromatographymass spectrometry with solid-phase extraction. Methods: Water sample was extracted on Cl8 solid phase column and eluted with dichloromethane & ethyl acetate then separated by GC with an DB-5 MS capillary column. The interest analyses were analyzed by gas chromatographymass spectrometry used all scan mode. Selective ion masses were used in quantitative measurement. Results: Enable to easily and effectively separate and determinate 116 kinds of semi-volatile organic compounds in water. In this method, broad linearity range, good linearity which correlation coefficient was greater than 0.9961, RF RSD was less than 4.92,the average recoveries rates were between 81.6% and 119.8%. Conclusions: This method established was so selective and sensitive and exact. It has good adaptility to various water samples. It is suitable for simultaneous determination of 116 kinds of semi-volatile organic compounds in water.Key words solid phase extraction; gas chromatography/mass spectrometry ; water ; semi-volatile organic compounds半挥发性有机物（SVOCs）是一类广泛存在于环境中的污染物，对人体健康危害严重。SVOCs在各种水体中似乎都存在，其在水中含量低，种类多，因而快速而准确地对其进行定性、定量分析一直是卫生检验的前沿领域。测定SVOCs的方法通常是将它们分类，液液萃取浓缩后，选用不同的色谱基金项目福州市科学计划项目(2008-G-119)作者简介郑能雄（1951），男，本科，主任医师，主要从事卫生疾病控制和研究工作。检测器分别测定1-3，不仅费时费力，而且存在有机溶剂用量大、样品处理复杂等问题。固相萃取(SPE)作为一种新型的样品前处理技术已广泛应用于水中痕量有机污染物的富集浓缩，在很大程度上弥补了传统预处理方法的不足，能更好地分离、富集待测有机物4-7。本文以116种SVOCs作为目标化合物，应用SPE富集水中的SVOCS，并研究优化了SPE的条件，采用GC-MS联用技术对水中痕量的SVOCs进行定性定量分析，准确度高、操作简单、有机溶剂用量少，结果令人满意。1材料和方法1.1 Agilent Technologies 20管固相萃取仪，Cleanert ODS-SPE 500mg/6mL C18固相萃取柱。Finnigan Trace GC PolarisQ型气相色谱-质谱联用仪，Xcalibur1.4色谱工作站，DB-5MS毛细管柱30m0.32mm0.25mm。1.2试剂1.2.1二氯甲烷、乙酸乙酯、丙酮、甲醇为农药残留级高纯溶剂。实验用纯水应不含有机物，电导小于0.5ms/cm。6 mol/L盐酸。无水硫酸钠（于马福炉中400加热2h）。1.2.2标准溶液标准物质购自AccuStandard公司及国家标准物质中心，包括有机磷农药，有机氯农药，多环芳烃，多氯联苯，邻苯二甲酸酯类等化合物，标准物质编号分别是：M-507A，M-507B，M-507C，M-507D，M-507E，M-507F-R2，M-525-1-5X，M-525-2-5X，M-525-4-R-5X，EPA525 Update phthalate Esters Mix，EPA 505/525 Update pesticides Mix B，GSB G23011-92，GSB G23037-92，GSB 05-1869-2005，GSB G23009-92，GSB G23018-92，GSB G23035-92，GSB G23034-92，GSB G23010-92，GBW（E）060133，GBW（E）080473等，共计116种化合物。将标准溶液用乙酸乙酯稀释配制成50.0g/mL的标准中间溶液，并转移到安瓿瓶中4保存。将标准中间溶液用乙酸乙酯稀释配制成5.00 g/mL的标准使用溶液，并转移到安瓿瓶中4保存。1.2.3内标及标记物添加液内标M-525.2-IS含三种化合物，分别是十氘代二氢苊（Acenaphthene-d10），十二氘代屈（Chrysene-d12）和十氘代菲（Phenanthrene-d10）。标准标记物M-525.2-SS包含1,3-二甲基-2-硝基苯，苝-d12和三苯基膦三种化合物。内标及标记物添加液用乙酸乙酯稀释配制成50.0g/mL的标准使用溶液，置安瓿瓶中4保存。1.2.4 GC-MS性能校准溶液系统性能校准物质M-525.2-TS包含十氟三苯基膦（DFTPP）、艾氏剂和4,4-DDT三种化合物。用二氯甲烷配制浓度为5.0g/mL的十氟三苯基膦（DFTPP）、艾氏剂、4,4-DDT校准溶液，置安瓿瓶中4保存。1.3仪器条件：1.3.1色谱条件 程序升温：45（1min）15/min（6min）135（2min）12/min（5min）195（2min）10/min（5min）245（5min）10/min（8min）325（4min），总计分析时间：38min，载气(氦气)：恒流，1.0mlmin；进样口温度：280，进样方式：无分流进样。1.3.2 质谱条件 离子源：EI源，电子能量70eV，离子源温度：220，GC-MS传输线温度：260；采集方式：全扫描(All Scan)：扫描质量范围：45450。microscan次数：3次。1.4 标准曲线的绘制将5.00g/mL的标准使用溶液取出，与室温平衡后，分别配置成不同浓度梯度的标准系列溶液，用微量注射器分别取50.0g/mL的内标M-525.2-IS使用液于标准系列中，混匀，使标准系列中内标浓度均为2.0g/mL。分别取6种不同浓度梯度的标准系列溶液，将GC-MS仪调到最佳状态，1.0mL进样测定，分别以目标离子与内标物的峰面积比值对目标离子的浓度作图，绘制标准曲线。1.5采样及样品处理1.5.1采集水样时，应先放水约2min后，调节水流量至500mL/min，用采样瓶采集水样，封好采样瓶。对于含氯的水样，样品送到实验室后，加入约4050mg亚硫酸钠去除余氯（在加酸调pH前必须脱氯），放于冰箱中4保存。样品如果有杂质，要经过0.45mm的滤膜过滤，所有样品必须在采集后14天之内进行固相萃取，萃取液装于密闭玻璃瓶，要避光并储存于4以下，并在萃取后30天内完成分析。每批样品要带一个现场空白。1.5.2 固相萃取活化：每一个固相萃取柱分别用5mL二氯甲烷，5mL乙酸乙酯，10mL甲醇和10mL纯水活化，活化时，不要让甲醇和水流干（液面不低于吸附剂顶部，最好充满柱子）。吸附：把1L水样倒进1L玻璃样品瓶中，用6 mol/L的盐酸调pH小于2，加入5mL甲醇，混匀，加入20mL浓度为50mg/mL的内标液，立刻混匀，水样以约15mL/min的流量通过固相萃取柱。干燥：用氮气干燥固相萃取柱（吹约10min）。洗脱：用5mL乙酸乙酯洗样品瓶，通过固相萃取柱进入收集瓶，再用5mL二氯甲烷洗样品瓶，通过固相萃取柱进入同一收集瓶。使洗脱液通过干燥柱中并用10mL收集管收集，用2mL二氯甲烷洗干燥柱，液体收集于同一收集管中。洗脱液在45用氮气吹至约0.5mL，用乙酸乙酯定容至0.5mL；分析试液中内标物的浓度为2.0g/mL。2 结果与讨论2.1 色谱分离情况116种半挥发性有机物的标准色谱图见图1。 图1、116种半挥发性有机物的标准色谱图 ( 1.60mg/mL ) 2.2 固相萃取条件的优化2.2.1 SPE柱的选择和活化SPE技术已广泛应用于液体样品的分离和浓缩。我们比较了几种不同类型的SPE柱，其中Cleanert ODS-SPE 500mg/6mL C18小柱的回收率最高，确定其作为试验的净化小柱。该柱的填料是C18烷基键合在硅胶表面上，经过甲醇活化后，C18烷基在硅胶表面呈竖立状，对有机物有很好的吸附效果。如果大量水样直接通过固相填料，则会造成C18烷基倒伏，随着水样量的加大萃取效率会降低。因此在上样前按一定比例加入甲醇，可以有效地保证填料的活化性能，维持对水中SVOCs的萃取效率。2.2.2 水样酸碱度及上样的体积和流速我们还研究了水样酸碱度对SPE洗脱回收率的影响，分别用盐酸溶液调节水样的pH值，发现在pH小于2的情况下洗脱效率最高，因此，在上样前须用盐酸调节水样pH值小于2。上样体积低，检出的灵敏度低，上样体积太高，SPE柱失去吸附效果，我们实验了0.5、1、1.5、2L的上样体积，发现在1.5L以上回收率降低很大，在10、15、20、25mL/min的上样流速下，最后淋洗液中检出的SVOCs的含量依次递减，说明目标物的回收率与上样的流速成反比，但是过慢的流速会延长样品处理时间，上样体积为1L，流速为15mL/min比较适用。2.2.2上样后干燥SPE柱的时间试验发现，洗脱前对SPE柱的充分干燥十分重要，这样能避免水份的存在影响分析物的定量洗脱。上样后经离心分离，用高纯氮气干燥SPE的时间为5min时，柱内的上样溶剂仍有残余，分析物未能完全被固定相保留；干燥15min时，柱子出现干裂导致失活；干燥10min时，既赶走了残余的上样溶剂，又保持了固定相活性，故确定上样后干燥SPE柱的时间为10min。2.2.3 洗脱剂的种类和用量为确保萃取柱中富集的待测组分被完全洗脱下来，我们分别对二氯甲烷、乙酸乙酯、丙酮、甲醇、乙腈等作为洗脱剂的净化效果进行比较，结果发现乙酸乙酯加二氯甲烷作为洗脱剂的效果最好。以不同体积的洗脱剂洗脱同一样品，当二种洗脱剂的体积分别在5mL以上时，随着洗脱剂体积的增加，回收率基本不变，故选择用5mL的乙酸乙酯加5mL的二氯甲烷作为洗脱剂。2.3 色谱条件的优化2.3.1 GC/MS系统性能测试 每天分析运行开始时，都必须用浓度为5.0mg/mL的十氟三苯基膦（DFTPP）检查GC/MS系统是否达到性能指标要求。确认所有关键质量数是否都达到表1的要求。表1 DFTPP特征离子和离子丰度指标质量数离子丰度指标51198质量数的306068小于69质量数的270小于69质量数的2127198质量数的4060197小于198质量数的1198基峰，相对丰度为100199198质量数的59275198质量数的1030365大于198质量数的1441出现，但小于443质量数的丰度442大于198质量数的40443442质量数的17232.3.2 对色谱柱、柱温、载气流量等进行了试验，选择最优的色谱分离条件。在本条件下，对混合标准样品及水样中的SVOCs进行分析，结果显示各组份分离度均大于0.86，峰形对称，拖尾因子T（0.91T 1.06），获得了较好的分离效果。2.3 方法的线性、检出限、精密度和回收率为了消除干扰及更准确反映目标化合物与响应值间的对应关系，本文采用内标法，用选择离子定量，并采用二次曲线回归方程，用标准系列目标化合物定量离子的峰面积与内标物二氢苊-D10定量离子的峰面积之比对目标化合物的浓度进行二次曲线回归，测定结果见表2。结果表明，在线性范围内，116种SVOCs的相关系数在0.9961以上，可用于目标化合物的测定。分别配置不同浓度的116种SVOCs的混合标准溶液，在上述实验条件下找出它们的线性范围，并绘制标准曲线。分别测定接近空白的最低浓度混合标准样品6次，求算出各组份浓度的标准差S，据公式MDL=3S计算各组份的检出限8（见表2）。结果表明，方法的线性范围广，检出限优于其他方法。配制一混合标准溶液，连续进样10次，做精密度实验，按低、中、高三个浓度水平分别向水样中添加1.0、5.0和25.0mg/L的标准溶液做回收率试验。116种SVOCs的平均回收率为81.6119.8%，精密度和准确度都很好。表2 116种半种挥发性有机物的线性范围、检出限、精密度和回收率序号组份名称定量 离子（m/z）线性范围（mg/L）相关系数（r）检出限（mg/L）RSD（%）平均回收率（%）1.0 （mg/L）5.0（mg/L）25.0（mg/L）1异佛尔酮820.0281000.99860.0282.8299.288.290.321,3-二甲基-2-硝基苯(SS)1340.0962000.99690.0963.5696.896.394.83敌敌畏1090.0621600.99920.0621.6997.589.499.74六氯代环戊二烯2370.1482000.99780.1482.6894.395.692.55菌草敌1280.0541200.99690.0543.1286.593.297.862,4,6-三氯酚196,1600.0972000.99880.0973.4586.887.8102.47速灭磷1270.0742000.99890.0742.3691.7100.999.68丁草敌57,1460.0491200.99910.0491.98109.2102.495.39灭草敌128,860.0521200.99670.0523.4587.692.594.910邻苯二甲酸二甲酯1630.016600.99930.0163.2489.793.695.7112,6-二硝基甲苯1650.1242000.99940.1243.5693.694.898.212克草猛1280.0381000.99870.0383.9298.7109.299.813苊1520.012500.99720.0123.5888.4104.591.3二氢苊-D10(内标1)162142-氯联苯1880.0261000.99680.0261.6899.7106.493.515丁噻隆1560.0842000.99950.0842.64110.895.899.8162,4-二硝基甲苯1650.1272500.99860.1272.36109.491.697.317禾草敌1260.0381000.99880.0383.46106.793.494.218邻苯二甲酸二乙酯1490.016600.99930.0163.1299.189.595.619芴1660.0231000.99760.0233.8498.290.798.720毒草胺1200.0972000.99860.0972.3192.389.491.221灭线磷1580.1042500.99720.1044.9297.688.693.422环草敌83,1540.0321000.99940.0321.5694.592.695.223氯苯胺灵1270.0822000.99680.0822.4593.593.799.824氟乐灵3060.0712000.99740.0713.1796.895.1103.825-六六六1810. 1262500.99810. 1261.9291.6103.894.6262,3-二氯联苯2220.0221000.99910.0222.3598.6106.7109.827六氯苯2840.0411200.99880.0411.6489.295.896.528乐果87,1250.0932500.99930.0932.3887.891.788.729莠去通196,1690.0722000.99860.0722.6389.492.483.830西玛津201,1860.1062500.99780.1063.2896.393.884.931扑灭通225,1680.1432500.99660.1431.6699.494.985.332莠去津2000.0672000.99940.0672.31109.895.686.733-六六六1810.1382500.99830.1383.25103.494.291.234扑灭津214,1720.0642000.99850.0641.9892.5109.892.435五氯酚2660.1593000.99970.1592.1993.7103.295.936-六六六1810.1383000.99760.1383.2491.893.799.837特丁硫磷231,570.0421000.99780.0423.6593.688.493.438拿草特1730.0471200.99880.0472.7297.496.890.339二嗪磷137,1790.0782000.99840.0781.4691.894.6100.8菲-d10（内标2）18840百菌清2660.0842000.99920.0843.7288.698.7106.741菲1780.0221000.99890.0222.3493.585.792.442乙拌磷880.0631600.99970.0631.6294.596.795.243蒽1780.0341000.99940.0342.5396.495.893.444甲基对氧磷1090.3285000.99730.3283.1897.383.891.645特草定161,1170.2274000.99840.2272.3699.884.999.346-六六六1810.2865000.99760.2861.92102.485.294.6472,4,5-三氯联苯2560.0692000.99910.0692.54106.390.995.348嗪草酮1980.1242500.99640.1243.7698.791.497.249甲基对硫磷109,1250.2084000.99760.2081.98109.492.798.450甲草胺160,1880.1494000.99820.1492.3493.195.887.351西草净2130.0832000.99760.0832.6595.897.288.952七氯2720.2165000.99970.2162.8799.7103.790.153莠灭净227,1700.0782000.99980.0783.1288.2104.884.754扑草净241,1840.0922500.99930.0923.0589.696.392.855特丁净226,1850.1363000.99840.1361.3287.681.685.956除草定2050.3045000.99860.3042.6389.399.193.457邻苯二甲酸二正丁酯1490.012600.99850.0123.4590.492.495.358马拉硫磷125,1730.1872500.99990.1872.1893.697.696.8592,2,4,4-四氯联苯2920.0762000.99940.0762.2697.8100.997.960异丙甲草胺1620.0381000.99900.0382.9695.6101.399.261毒死蜱1970.1792500.99730.1792.1791.894.597.662氯酞酸甲酯3010.2064000.99620.2062.34107.993.794.863艾氏剂2630.2615000.99970.2611.9598.394.899.664对硫磷2910.3625000.99980.3623.4596.799.697.365三唑酮208,570.1593000.99960.1593.1890.6100.794.266双苯酰草胺72,1670.0471200.99610.0473.71103.193.395.667增效胺164,660.1363000.99870.1362.91108.991.999.868环氧七氯3530.2214000.99640.2211.8896.593.494.6692,2,3,4,6-五氯联苯3260.0922500.99830.0922.6397.283.890.370-氯丹3730.1373000.99870.1373.1899.889.791.771四氯乙烯磷,杀虫畏329,1090.1294000.99880.1292.9696.484.299.872丁草胺176,1600.1182500.99920.1183.8288.190.694.573芘2020.017600.99940.0172.6489.2100.396.474-氯丹3730.1632500.99970.1631.9297.392.698.775反式九氯4090.1542500.99930.1542.0992.491.796.976苯线磷303,1540.2274000.99950.2273.0895.383.688.777敌草胺720.0641600.99910.0641.4596.1108.889.278三环唑1890.8945000.99870.8942.18103.4119.898.779p,p-DDE2460.0962500.99880.0963.0997.899.892.380三硫代磷酸三丁酯57,1530.1894000.99810.1892.6494.6100.694.581狄氏剂790.1754000.99760.1753.8292.4104.397.682六氯联苯3600.1022500.99650.1023.0799.8103.288.783萎锈灵1430.0932500.99830.0932.1888.6106.889.684异狄氏剂2630.5265000.99730.5262.4587.896.1102.385乙酯杀螨醇1390.4835000.99670.4831.9399.198.7105.486顺式九氯4090.1544000.99820.1542.9788.085.697.887p,p-DDD235,1650.0822500.99680.0822.71108.488.995.488,p-DDT235,1650.0782500.99740.0782.3199.193.793.289异狄氏剂醛670.0892500.99780.0892.3492.492.1108.490氟草敏303,1450.2454000.99810.2453.4299.390.997.291硫丹硫酸酯2720.3045000.99840.3043.1894.691.696.892邻苯二甲酸丁基苄基酯1490.0491200.99760.0492.9783.6103.794.593p,p-DDT235,1650.1032500.99730.1033.17108.499.898.794环嗪酮1710.0471200.99940.0472.3691.997.699.295氯氰菊酯127，1630.0882500.99910.0882.1292.495.894.696己二酸二(2-乙基己基)酯1290.0521200.99730.0523.7190.892.394.397磷酸三苯酯（三苯基膦）（SS）3260.0682000.99880.0682.6399.793.892.698七氯联苯3940.1363000.99760.1361.8893.488.997.899苯并a蒽2280.0241000.99670.0242.19100八氯联苯4300.1153000.99860.1153.4199.392.3104.3101氰戊菊酯225，1190.5165000.99920.5162.5894.295.793.6屈-d12（内标3）240102甲氧滴滴涕2270.0872000.99830.0872.76108.997.888.7103屈2280.0531200.99870.0532.4990.199.686.4104邻苯二甲酸(2-乙基己基)酯1490.0782000.99930.0783.3893.4100.493.7105氯苯嘧啶醇1390.3825000.99940.3823.2796.896.794.8106顺-氯菊酯18