劉應(yīng)學(xué)

(遵義市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)中心站,貴州遵義 563000)

UPLC－MS/MS在測(cè)定飲用水源特定污染物中的應(yīng)用

劉應(yīng)學(xué)

(遵義市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)中心站,貴州遵義 563000)

本文采用UPLC－MS/MS測(cè)定飲用水源特定項(xiàng)目中包括微囊藻毒素－LR在內(nèi)的 13 種污染物，對(duì)測(cè)定條件進(jìn)行優(yōu)化，使得各目標(biāo)化合物均能在短時(shí)間內(nèi)檢測(cè)完畢。

UPLC－MS/MS 特定污染物 飲用水源

近年來(lái)，政府部門(mén)將鄉(xiāng)鎮(zhèn)以上的集中式生活飲用水源地水質(zhì)情況納入考核指標(biāo)，環(huán)境監(jiān)測(cè)部門(mén)也將集中式生活飲用水源地水質(zhì)檢測(cè)納入常規(guī)任務(wù)。目前，飲用水源109項(xiàng)中有機(jī)污染物的分析，多數(shù)采用氣相色譜法、氣質(zhì)聯(lián)用法和液相色譜法，少數(shù)項(xiàng)目如吡啶、聯(lián)苯胺等仍采用分光光度法，這些方法在使用時(shí)存在一些不足。液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)以其較高的靈敏度和準(zhǔn)確的定性定量性能，在日常分析中發(fā)揮著越來(lái)越大的作用，許多國(guó)家正逐步將此技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)也開(kāi)始研究液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)，而將該法應(yīng)用于飲用水源分析的報(bào)道目前尚不多見(jiàn)。

今采用超高壓液相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用法(UPLC－MS/MS)測(cè)定飲用水源樣品中13種污染物(見(jiàn)表1)，該方法操作便捷，定性定量準(zhǔn)確，對(duì)測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量大、熱穩(wěn)定性差、極性較強(qiáng)和離子化效率高的化合物具有優(yōu)勢(shì)。

1 試驗(yàn)

1.1 主要儀器與試劑

表1 UPLC－MS/MS 儀器參數(shù)

表2 方法效能驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果

圖1 苦味酸標(biāo)準(zhǔn)溶液( 100 μg/L) 色譜峰

Agilent 1290型超高壓液相色譜/6460型三重四級(jí)桿質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國(guó)安捷倫有限公司；色譜柱：ZORBAX SB－C18(2.1mm×50mm,1.8μm)。乙腈(色譜純)，F(xiàn)isher公司；甲醇(色譜純)，TEDIA公司；乙酸(優(yōu)級(jí)純)，上海安普科技公司；純凈水，可口可樂(lè)公司。

1.2 水樣前處理與測(cè)定

水樣經(jīng)0.2μm濾膜過(guò)濾后，移取1.00 mL至樣品瓶，直接進(jìn)樣測(cè)定，外標(biāo)法定量。

1.3 儀器條件

UPLC－MS/MS儀器參數(shù)見(jiàn)表1。液相色譜的柱流量為0.3mL/min，進(jìn)樣體積10μL( 苦味酸進(jìn)樣體積1μL)。質(zhì)譜的干燥氣溫度為325℃，流量為6L/min；鞘氣溫度為350℃，流量為8L/min。

2 結(jié)果與討論

2.1 UPLC－MS/MS條件優(yōu)化

分別考察乙腈和0.05%乙酸水溶液、甲醇和0.05%乙酸水溶液兩種流動(dòng)相，采用全掃描方式得到各化合物的準(zhǔn)分子離子。其中，2種爆炸物和5種有機(jī)磷農(nóng)藥在甲醇和0.05%乙酸水溶液流動(dòng)相中的離子峰形、離子穩(wěn)定性較好。逐一改變各目標(biāo)化合物的流動(dòng)相配比，在保證離子強(qiáng)度的前提下，達(dá)到最佳洗脫效果，使得13種目標(biāo)化合物均能在3min內(nèi)檢測(cè)完畢。由于上述13種目標(biāo)化合物在化學(xué)性質(zhì)上存在很大差異，分離時(shí)所需儀器參數(shù)不同，故無(wú)法在單一模式下實(shí)現(xiàn)分離、測(cè)定。利用質(zhì)譜的工作原理，逐一對(duì)各目標(biāo)化合物的準(zhǔn)分子離子進(jìn)行碰撞反應(yīng)，確定各化合物的定量和輔助定性離子，再進(jìn)行選擇離子監(jiān)測(cè)(MRM)。優(yōu)化后的色譜峰達(dá)到最佳響應(yīng)，靈敏度得到顯著改善。通過(guò)對(duì)流動(dòng)相、流動(dòng)相配比、毛細(xì)管末端電壓、碰撞池電壓、毛細(xì)管電壓、進(jìn)樣體積和毛細(xì)管壓力等參數(shù)的優(yōu)化，各目標(biāo)化合物在UPLCMS/MS中均能被逐一測(cè)定，測(cè)定時(shí)間短，分析效率高。

2.2 有機(jī)磷農(nóng)藥測(cè)定條件的選擇

以甲醇(80%)和0.05%乙酸水溶液(20%)作流動(dòng)相，對(duì)有機(jī)磷農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)樣品做ESI正離子模式全掃描，發(fā)現(xiàn)每種有機(jī)磷農(nóng)藥在產(chǎn)生[M+H]+時(shí)，易產(chǎn)生很強(qiáng)的[M+Na]+離子，一些[M+Na]+離子強(qiáng)度甚至是[M+H]+離子強(qiáng)度的數(shù)倍。當(dāng)加入碰撞能量對(duì)[M+Na]+離子做子離子掃描時(shí)，只有內(nèi)吸磷的子離子強(qiáng)度保持穩(wěn)定，而馬拉硫磷、樂(lè)果、敵敵畏和敵百蟲(chóng)的子離子強(qiáng)度明顯減弱，且在多反應(yīng)監(jiān)測(cè)模式下線性關(guān)系變差，因此內(nèi)吸磷選用［M+Na］+離子檢測(cè)，其他4種化合物選用[M+H]+離子檢測(cè)。另外，不同毛細(xì)管電壓對(duì)馬拉硫磷的離子化效率影響較大。分別在不同的電壓下試驗(yàn)，表明在2kV電壓下馬拉硫磷的峰形和強(qiáng)度達(dá)到最佳，最終選取毛細(xì)管電壓為2kV。

2.3 苦味酸進(jìn)樣體積的選擇

用100μg/L的苦味酸標(biāo)準(zhǔn)溶液試驗(yàn)，當(dāng)進(jìn)樣體積為10μL時(shí)，苦味酸的譜圖出現(xiàn)拖尾甚至雙峰現(xiàn)象，無(wú)法準(zhǔn)確定量，見(jiàn)圖1(a)，這與色譜柱的耐受性能以及酚類(lèi)化合物的化學(xué)性質(zhì)有關(guān)。嘗試將進(jìn)樣體積減少為1μL，拖尾和雙峰現(xiàn)象明顯改善，見(jiàn)圖1(b)。因此，減少進(jìn)樣體積是改善苦味酸峰形的有效方法。

2.4 方法效能驗(yàn)證

配制系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，在1.3條件下測(cè)定。以定量離子峰面積(y)對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度(x)繪制校準(zhǔn)曲線，結(jié)果見(jiàn)表2。

依據(jù)《環(huán)境監(jiān)測(cè)分析方法標(biāo)準(zhǔn)制修訂技術(shù)導(dǎo)則》(HJ168－2010)的規(guī)定，平行測(cè)定7次各目標(biāo)化合物的空白加標(biāo)樣品，并計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差s，按MDL=t(n－1，0.99)×s計(jì)算方法檢出限［其中，t(n－1,0.99)為置信度99%、自由度(n－1)時(shí)的t值，n為重復(fù)測(cè)定的次數(shù)］。當(dāng)n=7時(shí)，t(n－1,0.99)取值3.143。各化合物的檢出限見(jiàn)表2。對(duì)實(shí)際飲用水源樣進(jìn)行各目標(biāo)化合物的加標(biāo)回收試驗(yàn)，加標(biāo)量均為各線性范圍的最小值，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可見(jiàn)，方法在各線性范圍內(nèi)線性良好，相關(guān)系數(shù)均＞0.99，各目標(biāo)化合物的方法檢出限為0.12μg/L～8.40μg/L，實(shí)際飲用水源樣的加標(biāo)回收率在62.0%～104%之間，基本滿(mǎn)足飲用水源回收率指標(biāo)要求，6次平行測(cè)定的RSD＜6%。

2.5 實(shí)際樣品測(cè)試

在水庫(kù)取水口采樣，水樣經(jīng)0.2μm濾膜過(guò)濾后直接測(cè)定。結(jié)果，阿特拉津和馬拉硫磷被檢出，質(zhì)量濃度分別為0.6μg/L和0.7μg/L，其余化合物均未檢出。

3 結(jié)語(yǔ)

采用超高壓液相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)測(cè)定飲用水源13種污染物，除微囊藻毒素－LR外，其余污染物檢出限均能滿(mǎn)足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838－2002)限值要求。該方法靈敏度高，精密度、準(zhǔn)確度良好，便捷快速，亦可用于應(yīng)急監(jiān)測(cè)中微囊藻毒素－LR的快速定性分析。該方法為飲用水源地特定項(xiàng)目測(cè)定方法的完善提供了新思路，進(jìn)一步提高了我國(guó)環(huán)境污染物監(jiān)測(cè)水平，在飲用水源和環(huán)境應(yīng)急分析中的應(yīng)用將會(huì)更加廣泛。

[1]胡冠九.我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)存在的問(wèn)題及對(duì)策[J].環(huán)境監(jiān)測(cè)管理與技術(shù),2007,19(4):1－3.

[2]盛龍生,蘇煥華,郭丹濱.色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006.