陳 際，周永芳，杜雙雙，詹子寬

(溫州市公用事業(yè)投資集團(tuán)有限公司水質(zhì)檢測(cè)中心，國(guó)家城市供水水質(zhì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)溫州監(jiān)測(cè)站，浙江溫州 325000)

飲用水水質(zhì)與人們的身體健康密切相關(guān)。二氯乙酸、三氯乙酸是飲用水氯化消毒處理過程中產(chǎn)生的消毒副產(chǎn)物[1-2]，這二種有機(jī)酸因其環(huán)境毒性及潛在的致癌性引起了人們的普遍關(guān)注[3]。因此，準(zhǔn)確、快速地測(cè)定水中二氯乙酸、三氯乙酸已成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。

目前，在我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中常用的有機(jī)酸測(cè)定方法主要有氣相色譜法[4-7]、氣相色譜-質(zhì)譜法[8-9]、高效液相色譜法[10]、毛細(xì)管電泳法[11]、離子色譜法[12-16]等。生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5750.10—2006中說明，采用氣相色譜法測(cè)定生活飲用水中二氯乙酸、三氯乙酸的含量，該方法水樣預(yù)處理衍生時(shí)間較長(zhǎng)，衍生化試劑有毒，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，且低濃度加標(biāo)回收率不理想。毛細(xì)管電泳法需要進(jìn)行固相萃取，且回收率較低。用離子色譜法測(cè)定，未能達(dá)到理想的檢出限，且分離效果不是很佳。本文主要介紹超高效液相-串聯(lián)質(zhì)譜法快速測(cè)定水中二氯乙酸、三氯乙酸。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Waters ACQUITY UPLC系統(tǒng)、電噴霧離子源、ACQUITY CSH色譜柱(1.7 μm×2.1 mm×50 mm)、超聲波清洗器、Millipore Q超純水機(jī)、Peak氮?dú)獍l(fā)生器、乙睛：色譜純(默克)、乙酸：色譜純(阿拉丁)、二氯乙酸(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心)、三氯乙酸(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心)、針式過濾器：聚偏氟乙烯(PVDF)(孔徑0.22 μm)。

1.2 色譜條件

色譜柱：ACQUITY CSH柱1.7 um×2.1 mm×50 mm；流動(dòng)相A：0.05%乙酸水；流動(dòng)相B：乙腈。梯度洗脫程序：1～3 min，40%B～60%B；3～3.1 min，60%B～100%B；3.1～3.5 min，100%B～40%B；3.5～4.5 min，40%B～40%B。流速：0.4 mL/min；柱溫：20 ℃；進(jìn)樣量：10 μL。

1.3 質(zhì)譜條件

離子源：電噴霧離子源；掃描方式：負(fù)離子；定量檢測(cè)方式：多反應(yīng)監(jiān)測(cè)；毛細(xì)管電壓：3.0 kV；錐孔電壓：16 V；脫溶劑氣溫度：350 ℃；脫溶劑氣：1 000 L/h；錐孔氣：50 L/h；碰撞氣：0.18 L/h；碰撞能：8 eV；離子源溫度：100 ℃。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

鹵乙酸工作曲線由鹵乙酸標(biāo)準(zhǔn)使用液(ρ=100 μg/mL)，用超純水稀釋，配制成2.0、10.0、20.0、40.0、60.0、80.0、100.0 μg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液。

2 結(jié)果與討論

2.1 質(zhì)譜條件的優(yōu)化

根據(jù)待測(cè)物的性質(zhì)，分別配制1 mg/L的兩種標(biāo)準(zhǔn)溶液，在ESI負(fù)離子模式下分別進(jìn)行質(zhì)譜條件優(yōu)化。第一步進(jìn)行母離子掃描，確定母離子，并優(yōu)化毛細(xì)管電壓。采用子離子掃描方式進(jìn)行二級(jí)質(zhì)譜分析，對(duì)子離子進(jìn)行優(yōu)化選擇，選取豐度相對(duì)最強(qiáng)的子離子為定量離子，其次為定性離子。然后根據(jù)選擇的離子對(duì)，將源溫度、脫溶劑氣溫度及流量和錐孔氣流量進(jìn)行優(yōu)化，使目標(biāo)物質(zhì)的離子化效率達(dá)到最佳。由于二氯乙酸、三氯乙酸的熱穩(wěn)定性差，試驗(yàn)中分別就離子源溫度、脫溶劑氣溫度不同作了比較，發(fā)現(xiàn)高濃度的三氯乙酸在源溫150、120、100 ℃時(shí)隨著源溫的降低，響應(yīng)值提高了3.5倍，二氯乙酸響應(yīng)值提高不明顯。脫溶劑氣溫度在250、300、350 ℃時(shí)，隨著溫度的升高，DCAA響應(yīng)明顯提高；直到500 ℃時(shí)，DCAA響應(yīng)達(dá)到最佳，但TCAA不出峰。通過多次條件優(yōu)化，最終選取源溫100 ℃，脫溶劑氣溫度350 ℃，結(jié)果如表1所示。

表1 二氯乙酸、三氯乙酸質(zhì)譜條件Tab.1 MS Conditions of Dichloroacetic Acid and Trichloroacetic Acid

2.2 色譜條件的優(yōu)化

2.2.1 色譜柱的選擇

試驗(yàn)中對(duì)Waters BEH C18(1.7 μm×2.1 mm×50 mm)、ACQUITY CSH(1.7 μm×2.1 mm×50 mm)、HSS T3(1.8 μm×2.1 mm×50 mm)進(jìn)行了考察，發(fā)現(xiàn)二氯乙酸、三氯乙酸在Waters BEH C18上無保留或保留較弱而無法檢測(cè)。在HSS T3、CSH柱上均能達(dá)到較好的分離效果，HSS T3柱出峰時(shí)間較CSH早，但峰形響應(yīng)值不如CSH柱。綜合考慮，最終采用CSH柱進(jìn)行水中鹵乙酸的檢測(cè)。本研究還考察了柱溫對(duì)分離度和分析時(shí)間的影響，發(fā)現(xiàn)隨著溫度的降低，鹵乙酸分離度變好，但較低的柱溫會(huì)延長(zhǎng)分析時(shí)間，不利于快速分析。因此，為兼顧分離度和分離速度，本試驗(yàn)選擇柱溫為20 ℃。

2.2.2 流動(dòng)相的選擇

流動(dòng)相的組成不僅會(huì)影響目標(biāo)化合物的保留時(shí)間和峰形，還會(huì)影響離子化效率，從而影響到靈敏度。本試驗(yàn)同時(shí)考察了純水和乙腈，純水和甲醇，0.05%、0.5%甲酸水溶液和乙腈，0.05%、0.5%甲酸水溶液和甲醇，0.05%、0.5%乙酸水溶液和乙腈或甲醇組成的流動(dòng)相體系的分離效果。結(jié)果顯示：甲酸或乙酸的加入可以提高目標(biāo)物的靈敏度，改善其峰形；二者相比較，加乙酸效果優(yōu)于甲酸。流動(dòng)相中含有0.05%乙酸時(shí)與流動(dòng)相中含有0.5%乙酸相比較，目標(biāo)物二氯乙酸響應(yīng)值提高了60%，三氯乙酸響應(yīng)基本相同。乙腈的分離效果明顯優(yōu)于甲醇，同時(shí)乙腈的洗脫能力更好，提高了分析效率。因而，選用0.05%乙酸水溶液和乙腈。由此，通過優(yōu)化質(zhì)譜條件和流動(dòng)相確定最終的采集方法，然后通過標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)采集獲得二種鹵乙酸的分子特征提取色譜，如圖1所示。

圖1 二氯乙酸、三氯乙酸的多反應(yīng)監(jiān)測(cè)色譜圖Fig.1 MRM Chromatograms of Dichloroacetic Acid and Trichloroacetic Acid

2.3 線性關(guān)系、檢出限和定量限

參照《環(huán)境監(jiān)測(cè)分析方法標(biāo)準(zhǔn)制訂技術(shù)導(dǎo)則》(HJ/T 168—2010)中A.1.1規(guī)定，按照樣品分析的全部步驟，對(duì)濃度或含量為估計(jì)方法檢出限2～5倍的樣品進(jìn)行11次平行測(cè)定。計(jì)算11次平行測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差，按公式MDL=t(n-1,0.99)×S計(jì)算方法檢出限。二氯乙酸檢出限MDL=t(n-1,0.99)×S=2.764×0.15=0.41 μg/L。以4倍檢出限濃度作為測(cè)定下限，即4×MDL =4×0.41=1.64 μg/L。三氯乙酸檢出限MDL=t(n-1,0.99)×S=2.764×0.24=0.66 μg/L。以4倍檢出限濃度作為測(cè)定下限，即

4MDL=4×0.66=2.64 μg/L(表2)。為了方便工作曲線的配制，故取二氯乙酸、三氯乙酸的測(cè)定下限為2.0 μg/L。

同時(shí)結(jié)合目標(biāo)物的響應(yīng)值和儀器的飽和效應(yīng)，分別配制了2.0、10.0、20.0、40.0、60.0、80.0、100.0 μg/L的標(biāo)準(zhǔn)系列。以目標(biāo)物在MRM模式下定量離子的響應(yīng)面積對(duì)相應(yīng)目標(biāo)物的濃度進(jìn)行線性回歸，得到二種化合物的線性范圍及線性相關(guān)系數(shù)。試驗(yàn)表明，各目標(biāo)化合物在2～100 μg/L線性關(guān)系良好，線性回歸系數(shù)均在0.999以上，結(jié)果如表3所示。

表2 二氯乙酸、三氯乙酸檢出限及定量限Tab.2 Limit of Detection(LOD) and Limit of Quantitation (LOQ) of Dichloroacetic Acid and Trichloroacetic Acid

表3 二氯乙酸、三氯乙酸線性范圍、保留時(shí)間、回歸方程、相關(guān)系數(shù)Tab.3 Linear Range,Retention Time,Regression Equation and Correlation Coefficients of Dichloroacetic Acid and Trichloroacetic Acid

2.4 方法的精密度和回收率

為驗(yàn)證方法的可靠性，在純水空白樣品中分別添加低、中、高3個(gè)濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。每個(gè)水平進(jìn)行6次平行試驗(yàn)，基底匹配標(biāo)準(zhǔn)曲線定量。結(jié)果表明：二氯乙酸低濃度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.06%，中濃度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.00%，高濃度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.81%；三氯乙酸低濃度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.62%，中濃度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.39%，高濃度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.29%，符合檢測(cè)要求。在純水、出廠水、水源水中加入低、中、高3個(gè)濃度的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，測(cè)定其加標(biāo)回收率，二氯乙酸加標(biāo)回收率為98.9%～113.0%，三氯乙酸加標(biāo)回收率為96.4%～102.7%。試驗(yàn)證明，此方法完全能夠滿足實(shí)際分析的要求(表4、表5)。

表4 二氯乙酸實(shí)際水樣回收率Tab.4 Actual Sample Recovery Rate of Dichloroacetic Acid in Sample

表5 三氯乙實(shí)際水樣回收率Tab.5 Actual Sample Recovery Rate of Trichloroacetic Acid in Sample

表6 管網(wǎng)水中二氯乙酸、三氯乙酸含量Tab.6 Content of Dichloroacetic Acid and Trichloroacetic Acid in Tap Water Samples

2.5 實(shí)際樣品的測(cè)定

采用本方法，對(duì)不同區(qū)域的6個(gè)管網(wǎng)水水樣進(jìn)行測(cè)定。采樣后加入10 mg/L的抗壞血酸去除余氯，針式過濾器過濾后直接上機(jī)檢測(cè)，試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

3 結(jié)論

本研究建立了測(cè)定水中二種鹵乙酸的UPLC-ESI-MS/MS分析方法。通過采用電噴霧離子源負(fù)離子模式實(shí)現(xiàn)了對(duì)二氯乙酸、三氯乙酸的檢測(cè)。本方法檢測(cè)速度快，靈敏度高，選擇性好，回收率較高，能夠滿足《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5750—2006)中對(duì)自來水鹵乙酸的檢測(cè)要求。

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