張廣龍，曲明昕，高師昀，許 凱

（1.貴陽(yáng)市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，貴州貴陽(yáng)550002；2.貴州師范大學(xué)山地環(huán)境信息系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州貴陽(yáng)550001）

全自動(dòng)固相萃取-串聯(lián)四級(jí)桿質(zhì)譜測(cè)定水中16種多環(huán)芳烴

張廣龍1，曲明昕1，高師昀1，許 凱2

（1.貴陽(yáng)市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，貴州貴陽(yáng)550002；2.貴州師范大學(xué)山地環(huán)境信息系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州貴陽(yáng)550001）

建立了采用全自動(dòng)固相萃取 （SPE）凈化，濃縮，氣相色譜-串聯(lián)四級(jí)桿質(zhì)譜二級(jí)質(zhì)譜監(jiān)測(cè)（GC-QQQ-MS／MS）同時(shí)測(cè)定水中16種多環(huán)芳烴的方法。通過(guò)優(yōu)化樣品前處理?xiàng)l件和儀器分析條件，取樣體積為1.0L時(shí)多環(huán)芳烴的最低檢出限為0.06～0.27μg／L，最低定量限為0.21～0.91μg／L。針對(duì)三組加標(biāo)濃度為10μg／L、100μg／L、500μg／L的樣品，平行測(cè)定6次，平均回收率在79.84%～108.43%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在3.17%～9.27%。

全自動(dòng)固相萃取；串聯(lián)四級(jí)桿質(zhì)譜；多環(huán)芳烴；水樣測(cè)定

多環(huán)芳烴（簡(jiǎn)稱PAHs）是一類由兩個(gè)或兩個(gè)以上苯環(huán)組成的稠環(huán)化合物，其結(jié)構(gòu)上的共軛體系使該類化合物具有高度的穩(wěn)定性，在環(huán)境介質(zhì)中較難降級(jí)。多環(huán)芳烴被列為持久性有機(jī)物（POPS），既是國(guó)際上關(guān)注的環(huán)境內(nèi)分泌干擾物質(zhì)，又具有致癌、致畸、致突變等特性，對(duì)生物體產(chǎn)生遺傳毒性，對(duì)生物體和人類具有潛在的危害性［1，2］。水是人類賴以生存最重要的物質(zhì)，也是多環(huán)芳烴殘留的主要環(huán)境介質(zhì)之一。因此，開(kāi)展對(duì)水環(huán)境中的多環(huán)芳烴的研究具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

目前測(cè)定多環(huán)芳烴的方法主要有氣相色譜-質(zhì)譜法、高效液相法等，分析環(huán)境中復(fù)雜基質(zhì)樣品中的痕量有機(jī)污染物時(shí)，干擾嚴(yán)重的背景和儀器的假陽(yáng)性等影響著樣品檢測(cè)定量定性分析的準(zhǔn)確性［3］。串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)（MS／MS）通過(guò)多反應(yīng)監(jiān)測(cè)模式（MRM）選擇合適的碎片離子作為母離子，再優(yōu)選出合適的碰撞能量 （CE）進(jìn)行二次碰撞，產(chǎn)生子離子，應(yīng)用對(duì)應(yīng)的母離子、子離子、保留時(shí)間及碰撞能量最終確認(rèn)化合物［4-6］。通過(guò)在有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)解析、雜質(zhì)鑒定、結(jié)果確證等方面的研究，為提高分析能力提供足夠的結(jié)構(gòu)信息，具有很高的靈敏度和強(qiáng)抗干擾能力，廣泛應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品、食品安全、環(huán)境檢測(cè)等領(lǐng)域。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 儀器和試劑

GC450氣相色譜儀 （美國(guó)，布魯克·道爾頓）；320三重四級(jí)桿串聯(lián)質(zhì)譜儀 （美國(guó)，布魯克.道爾頓）；GX-274全自動(dòng)固相萃取儀（美國(guó)，吉爾森）；N-EVAP111型自動(dòng)氮吹濃縮儀（美國(guó)，Organomation Associatcs）；DB-1701型色譜柱，30 m×0.32 mm×0.25μm。

16種組分多環(huán)芳烴混標(biāo) （1∶1，甲醇∶二氯甲烷）購(gòu)自百靈威試劑（AccuStandard）；二氯甲烷，甲醇，購(gòu)于天地試劑（美國(guó)，HPLC純）；無(wú)水硫酸鈉（優(yōu)級(jí)純，450℃烘烤4.0h，干燥器內(nèi)冷卻后備用）；CNW C8、C18固相萃取小柱購(gòu)于上海安普。

1.2 樣品提取和濃縮

取1.0L自然澄清達(dá)到室溫要求的水樣，加入30g NaCl鹽析，輕輕振搖，直至NaCl溶解，然后加入10mL乙醇有機(jī)改良劑，搖勻（注：若樣品中多環(huán)芳烴濃度較高，省去鹽析和改良溶解度步驟）。安裝所需的固相萃取小柱，添加萃取液和淋洗液，設(shè)置儀器固相萃取條件，按樣品編號(hào)進(jìn)行提取處理。樣品解析洗脫后，經(jīng)氮吹儀濃縮至0.5mL以下，二氯甲烷定容至1.0mL，待上機(jī)分析。

1.3 儀器分析條件

氣相色譜：進(jìn)樣方式：不分流進(jìn)樣；進(jìn)樣量：1.0μL；柱流速：1.0mL／min；進(jìn)樣口：280℃；柱溫：60℃保持2.0min，以30℃／min升到160℃，保持3.0min，再以10℃／min升到280℃，保持10min。

質(zhì)譜分析條件：離子源：EI源，70ev；離子源溫度：250℃；腔體溫度：40℃；傳輸線溫度：280℃；碰撞氣（Ar）壓力：2.0mTorr；電子倍增器電壓：1000V；溶劑延遲：4.5min。

2 結(jié)果與討論

2.1 固相萃取前處理?xiàng)l件優(yōu)化

優(yōu)選萃取柱：多環(huán)芳烴組分為非極性或弱極性物質(zhì)，水中多環(huán)芳烴的測(cè)定宜采用反相萃取方式［7］。通過(guò)對(duì)比C8與C18兩種不同填料的固相萃取小柱，空白樣品加標(biāo)濃度為0.1μg／L平行測(cè)定6次，計(jì)算平均回收率。結(jié)果顯示：C18萃取柱平均回收率在71.25%～94.31%，C8萃取柱平均回收率在45.82%～71.56%，C18柱回收率明顯好于C8柱。

優(yōu)選洗脫劑：按照溶劑極性選取二氯甲烷、三氯甲烷、二氯甲烷：乙酸乙酯 （1＋1）三種試劑，做加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)此三種洗脫劑在C18柱上回收率無(wú)明顯差別，回收率均在85.04%～ 93.58%。綜合考慮三種溶劑的毒性及其他相關(guān)因素，二氯甲烷作為洗脫劑較為理想。

2.2 質(zhì)譜條件的優(yōu)化

2.2.1 二級(jí)質(zhì)譜母離子和子離子的選擇

為消除基質(zhì)干擾，提高檢測(cè)靈敏度，采用二級(jí)質(zhì)譜掃描模式進(jìn)行分析。首先選用較高濃度1.0mg／L混合標(biāo)準(zhǔn)液（16種多環(huán)芳烴）進(jìn)行FullScan模式全掃描，獲得這16種化合物的總離子流圖，確定每個(gè)物質(zhì)的保留時(shí)間，再對(duì)該一級(jí)質(zhì)譜圖進(jìn)行全面分析，初步選擇2～3個(gè)質(zhì)量數(shù)大、豐度比高的特征離子作為母離子。

對(duì)于選定好的母離子，設(shè)定不同范圍的碰撞能量進(jìn)行碰撞測(cè)試，對(duì)其產(chǎn)生的二級(jí)質(zhì)譜碎片離子進(jìn)行掃描，得到子離子掃描質(zhì)譜圖，選項(xiàng)相應(yīng)的二級(jí)碎片離子作為子離子。通過(guò)對(duì)比同一母離子在不同碰撞能量和不同母離子在同一碰撞能量產(chǎn)生子離子的相對(duì)豐度，優(yōu)化選擇出母離子和子離子的最佳組合，綜合考察各離子間的豐度比及最佳碰撞能量等因素最終獲得較好的串聯(lián)四級(jí)桿質(zhì)譜 （MS／MS）圖。圖1所示為16種PAHs濃度為200μg／L的MS／MS質(zhì)譜圖。

2.2.2 碰撞能量的優(yōu)化

應(yīng)用儀器自動(dòng)開(kāi)發(fā)功能（AMD）在5～50eV范圍內(nèi)，5eV為一個(gè)能級(jí)對(duì)每種化合物的誘導(dǎo)碰撞能量進(jìn)行選擇優(yōu)化。結(jié)果顯示，16種多環(huán)芳烴混合物中具有二元、三元環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物，其穩(wěn)定性相對(duì)四元、五元以上環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物弱一些，碰撞所需能量相對(duì)較弱［8］。因此，萘等類似化合物碰撞產(chǎn)生所需子離子的最小能量為20eV，苯并［g，h， i］芘等類似化合物最大的能量為50eV。

2.2.3 多環(huán)芳烴化合物的定性分析

多環(huán)芳烴化合物串聯(lián)四級(jí)桿質(zhì)譜的定性分析要綜合考慮被測(cè)物質(zhì)的保留時(shí)間、母離子與子離子裂解關(guān)系、信噪比、定性離子的確認(rèn)以及子離子間相對(duì)豐度比的匹配度、優(yōu)化碰撞能量的最佳組合等因素，最終確定目標(biāo)化合物的最佳質(zhì)譜條件。16種多環(huán)芳烴串聯(lián)四級(jí)桿質(zhì)譜的分析條件詳見(jiàn)表1。

表1 化合物串聯(lián)四級(jí)桿質(zhì)譜的分析條件

2.3 校準(zhǔn)曲線、檢出限與定量限

根據(jù)儀器的靈敏度和實(shí)際樣品的檢出情況，配制質(zhì)量濃度為10μg／L、20μg／L、50μg／L、100μg／L、500μg／L標(biāo)準(zhǔn)系列。外標(biāo)法定量，以各組分的峰面積 （y）為縱坐標(biāo)，以質(zhì)量濃度 （x）為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。取樣體積為1.0L時(shí)，連續(xù)測(cè)定質(zhì)量濃度為10μg／L空白加標(biāo)水樣7個(gè)平行樣，計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)偏差（SD），相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD），以3倍的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為方法最低檢出限（LOD），以10倍相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為方法最低定量限 （LOQ）。結(jié)果見(jiàn)表2。

表2中的數(shù)據(jù)表明，該方法的線性關(guān)系良好，靈敏度較高，最低檢出限在0.06～0.27μg／L，最低定量限為0.21～0.91μg／L。

2.4 方法準(zhǔn)確度和精密度

對(duì)三組添加水平分別為10μg／L、100μg／L、500μg／L的空白水樣進(jìn)行測(cè)定，16種多環(huán)芳烴，添加濃度為10μg／L的平均加標(biāo)回收率在79.84%～105.52%，測(cè)量重復(fù)性RSD為5.36%～9.27%；添加濃度為100μg／L的平均加標(biāo)回收率在85.39%～107.71%，測(cè)量重復(fù)性RSD為4.08%～8.33%；添加濃度為500μg／L的平均加標(biāo)回收率在86.31%～108.43%，測(cè)量重復(fù)性RSD為3.17%～7.35%。

表2 化合物的相關(guān)系數(shù)、最低檢出限和最低定量限

3 結(jié)論

采用全自動(dòng)固相萃取前處理方法，節(jié)約人力，節(jié)省溶劑，提高了回收率，增強(qiáng)了樣品分析準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。采用串聯(lián)四級(jí)桿質(zhì)譜測(cè)定16種多環(huán)芳烴，靈敏度高，分析效果好，抗干擾能力強(qiáng)，是分析復(fù)雜樣品中多組分痕量較為理想的工具。相對(duì)于液液萃取前處理，氣相色譜、高效液相色譜及普通質(zhì)譜等分析，該方法在環(huán)境樣品分析尤其是痕量分析中具有更廣泛的應(yīng)用。

［1］陳慧，黃要紅，蔡鐵云.固相萃取-氣相色譜／質(zhì)譜法測(cè)定水中多環(huán)芳烴［J］.環(huán)境污染與防治，2004，26（1）：72-74.

［2］薛海全，崔兆杰，杜世勇，等.加速溶劑萃?。瘹庀嗌V-質(zhì)譜法測(cè)定小麥中多環(huán)芳烴［J］.中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2011，27（3）：42-46.

［3］陳劍剛，劉中青.固相萃取-高效液相色譜法測(cè)定水源水中16種多環(huán)芳烴［J］.中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2008，18（11）：2206-2208.

［4］朱文萍，呂康樂(lè)，陳迪云.三重串聯(lián)四級(jí)桿氣相質(zhì)譜聯(lián)用儀測(cè)定飲用水源地水體中的多氯聯(lián)苯［J］.中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2012，28（2）：61-64.

［5］肖榮輝，馬繼平，鹿文慧，等.竹炭固相萃?。瘹庀嗌V-質(zhì)譜聯(lián)用對(duì)環(huán)境水樣中16種多環(huán)芳烴的測(cè)定 ［J］.分析測(cè)試學(xué)報(bào)，2009，28（9）：1022-1026.

［6］李斌，劉昕宇，解啟來(lái)，等.自動(dòng)索氏抽提-凝膠滲透色譜（GPC）-氣相色譜／質(zhì)譜法測(cè)定沉積物中多環(huán)芳烴和有機(jī)氯農(nóng)藥［J］.環(huán)境化學(xué)，2014，33（2）：236-242.

［7］尹怡，鄭光明，朱新平，等.分散固相萃?。瘹庀嗌V-質(zhì)譜聯(lián)用法快速測(cè)定魚(yú)、蝦中的16種多環(huán)芳烴 ［J］.分析測(cè)試學(xué)報(bào)，2009，28（9）：1022-1026.

［8］謝振偉，楊坪，廖翀，等.串聯(lián)四級(jí)桿質(zhì)譜（GC-QqQ-MS／MS）測(cè)定土壤中的有機(jī)氯農(nóng)藥和多氯聯(lián)苯 ［J］.中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2008，24（5）：20-24.

Determ ination of 16 Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in W ater by Auto Solid-phase Extraction and Gas Chromatography-triple Quadrupole M ass Spectrometry

ZHANG Guang-long1，QU Ming-xin1，GAO Shi-yun1，XU Kai2
（1.Guiyang Environmental Monitoring Centre，Guizhou Guiyang 550002，China）

A method combining auto solid-phase extraction to purify and concentrate sampleswith gas chromatography -triple quadrupolemass spectrometry（GC-QQQ-MS／MS）to simultaneously determinate 16 polycyclic aromatic hydrocarbons（PAHs）was proposed.Through optimizingthe sample pretreatment conditions and conditions of instrumental analysis，the limits of detection（LOD）for PAHs ranged from 0.06μg／L to 0.27μg／L.The limits of quantification（LOQ）for PAHs ranged from 0.21μg／L to 0.91μg／L in 1.0L of sample.Three groups of samples spiked with the concentrations of10μg／L，100μg／L，and 500μg／L were tested for six parallel determinations.The average recoverieswere between 79.84%and 108.43%.The relative standard deviationswere between 3.17%and 9.27%.

solid-phase extraction；polycyclic aromatic hydrocarbons；gas chromatography-triple quadrupole mass spectrometry；water sample

X83

A

1673-9655（2015）05-0092-04

2015-01-10

貴州省科學(xué)技術(shù)基金項(xiàng)目 （黔科合J字 ［2013］2022號(hào)）。

張廣龍（1983-），男，河南新鄉(xiāng)人，碩士，助理工程師。

曲明昕。