顧晴杰，黃雪婷,2，王 瑾，張東雷，任潔芳，葉明立，陳梅蘭*

(1.浙江樹人大學生物與環(huán)境工程學院，浙江杭州 310011;2.常州大學石油化工學院，江蘇常州 213164;3.浙江省產品質量安全檢測研究院，浙江杭州310028)

高氯酸鹽是一種新型的持久性環(huán)境污染物，極易溶于水，穩(wěn)定性好，不易降解[1]。飲用水中的高氯酸鹽主要來源于火箭導彈的燃料、炸藥以及煙花爆竹中使用的NH4ClO4[2]，另一方面人為生產的高氯酸鹽原料不正確的使用和處理，導致大量高氯酸鹽進入土壤和水體中[3]。由于高氯酸鹽的離子結構和價態(tài)與I-極為相似，因此會與I-競爭進入人體甲狀腺，阻礙甲狀腺激素的分泌，從而影響甲狀腺功能，導致人體新陳代謝功能紊亂，影響人體的正常身體機能，具有潛在的致癌性[4,5]。近年來，高氯酸鹽在土壤、飲用水、地表水中均有發(fā)現(xiàn)，已引起人們的極大關注[6]。2005年美國環(huán)境保護署設置高氯酸鹽的參考濃度為24.5 μg·L-1，2009年美國環(huán)境保護署將高氯酸鹽的參考濃度改為15.0 μg·L-1[7]。而在我國，出口食品中高氯酸鹽的液相色譜-串聯(lián)質譜測定(SN/T 4089-2015)沒有設定具體的參考濃度，但不少水體中均發(fā)現(xiàn)含有高氯酸鹽，并且在茶葉[8]、牛奶[9]等食品中也發(fā)現(xiàn)高氯酸鹽的存在。

近年來，研究者們開發(fā)了離子色譜-電導法(IC-CD)[10]、離子色譜-質譜法(IC-MS)[11]、液相色譜-串聯(lián)質譜法[12]、離子色譜-串聯(lián)質譜法[13]等測定高氯酸鹽的方法。離子色譜法作為高氯酸鹽的主要分析手段，通常采用大體積進樣(一般為1 mL)以滿足μg·L-1級樣品的分析，操作簡單、便捷，但存在靈敏度低和假陽性現(xiàn)象[14]。離子色譜-質譜法分析高氯酸鹽時，樣品進入質譜前先經(jīng)抑制器，可去除大量陽離子以降低對離子源的污染[15]。但離子色譜-質譜法測定飲用水、地表水中的高氯酸鹽，仍然存在著靈敏度低及一定假陽性現(xiàn)象[16]。離子色譜-串聯(lián)質譜法，可通過二級質譜消除假陽性現(xiàn)象，并提高檢測的靈敏度和準確度。我們采用離子色譜-電導檢測法和離子色譜-串聯(lián)質譜法，分別對瓶裝飲用水中高氯酸鹽進行測定。與文獻方法[10 - 13]相比，我們對兩種方法進行t檢驗和F檢驗，以驗證兩種方法的適用性，明確了兩種方法都可以用于水中高氯酸鹽的檢測，且在檢測過程中可進行方法的選擇，若是檢測的水樣中的高氯酸鹽濃度較高，可以采用常規(guī)的離子色譜-電導檢測法；若是濃度很低，則采用低檢出限的離子色譜-串聯(lián)質譜法來檢測。

1 實驗部分

1.1 儀器與條件

IC-CD條件：ICS-5000型離子色譜儀，AS16分析柱(250 mm×4 mm)，AG16保護柱(50 mm×4 mm)；40 mmol的KOH淋洗液由EGC淋洗液自動發(fā)生器在線自動產生；淋洗液流速為1.0 mL/min；抑制器電流99 mA；柱溫為35 ℃；進樣體積為1 mL。

IC-MS/MS條件：DIONEXAQUION型離子色譜儀，AS20分析柱(250 mm×4 mm)，AG20保護柱(50 mm×4 mm)；45 mmol的KOH淋洗液由EGC淋洗液自動發(fā)生器在線自動產生；淋洗液的流速為0.3 mL/min；抑制器電流34 mA；DIONEXAS-DV自動進樣器進樣體積為1 mL。SCIEXQTRAP5500三重四極桿質譜儀；電噴霧離子源,負離子模式,離子源溫度550 ℃;電噴霧電壓-4 500 V，氣簾氣流量(Curtaingas):241.3 kPa;噴霧氣流量(Ionsourcegas1)379.2 kPa；輔助加熱氣流量(Ionsourcegas2):379.2 kPa；監(jiān)測離子對m/z:98.9/82.9；106.9/88.9，采集時間13 min。

1.2 標準溶液

高氯酸鹽標準樣品購自食品安全檢測研究院，濃度為1 000 μg·L-1，貯存于4 ℃冰箱中備用，同時稀釋。

1.3 水樣前處理

將C18柱用10 mL的甲醇活化30 min后，再將活化后的C18柱和Na離子柱(不需要甲醇活化)分別用10 mL的去離子水進行潤洗活化30 min后待用。使用前將C18柱和Na離子柱連接在0.22 μm的濾頭上，用針筒將里面空氣排出，并將水樣注射進去，棄去前2～3 mL流出液，收集10 mL樣品溶液待用。

2 結果與討論

2.1 色譜及質譜條件的優(yōu)化

圖1 離子色譜-電導檢測色譜圖Fig.1 Chromatogram of ion chromatograply-conductance detection1.Standard sample of perchlorate(1.0 μg·L-1);2.Water sample.

圖2 1.0 μg/L高氯酸鹽質譜圖Fig.2 Mass spectrometry of perchlorate(1.0 μg·L-1)

2.2 陰離子的干擾

表1 Cl-和干擾實驗

2.3 方法學考察

配制濃度分別為0.5、1.0、2.0、4.0、8.0 μg·L-1高氯酸鹽標準溶液，依次進樣IC-CD分析，每個樣品平行進樣3次，計算平均峰面積。根據(jù)峰面積和濃度繪制標準曲線。另外配制濃度分別為0.05、0.1、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0 μg·L-1高氯酸鹽標準溶液(含0.5 μg·L-1高氯酸鹽內標)，依次進樣IC-MS/MS分析，與IC-CD同樣的方法繪制標準曲線。分別采用最低濃度0.5 μg·L-1(IC-CD)、0.05 μg·L-1(IC-MS/MS)的標準溶液重復進樣7次，計算相對標準偏差(RSD)，以3倍基線噪聲(S/N=3)計算檢出限，以10倍基線噪聲(S/N=10)計算定量限，結果見表2。

表2 線性方程、相關系數(shù)、線性范圍、檢出限以及RSD

2.4 樣品測定和回收率實驗

將3種水樣加標，并按IC-CD和IC-MS/MS兩種方法分別平行測定6次，并計算加標回收率，結果見表3和表4。

表3 IC-CD法加標回收率

表4 IC-MS/MS法加標回收率

2.5 方法F檢驗和t檢驗

為了比較兩種檢測方法的精密度和系統(tǒng)誤差，選用農夫山泉飲用水作為實驗樣品，分別用兩種方法各測定15次，對測定數(shù)據(jù)進行狄克遜檢驗，結果表明，均為正常值。

2.5.1F檢驗將IC-CD以及IC-MS/MS這兩種方法所測得的數(shù)據(jù)進行F單側檢驗，以檢驗方法的精密度，根據(jù)顯著性水平α=0.05，df1=14，df2=14及F分布表，結果列入表5。根據(jù)檢測結果可得，F(xiàn)<1，因此選擇左側檢驗。因為F>F單尾臨界，且P>0.05，所以兩組數(shù)據(jù)方差無顯著差異，IC-CD及IC-MS/MS精密度沒有顯著性差異。

表5 F-檢驗：雙樣本方差分析

2.5.2t檢驗將IC-CD及IC-MS/MS這兩種方法所測得的數(shù)據(jù)進行t檢驗，檢驗方法之間是否存在系統(tǒng)誤差，根據(jù)顯著性水平α=0.05，df1=14，df2=14及T檢驗分布表，結果列入表6。

表6 t-檢驗:雙樣本等方差假設

當tails=2時，T.TEST=P(T<=t)雙尾=1>0.05，由此可得兩組數(shù)據(jù)平均值之間無顯著性差異。可見，F(xiàn)檢驗和t檢驗表明，IC-CD及IC-MS/MS在各自定量限以上都可以用來檢測水樣中高氯酸鹽的含量，但由于IC-CD的檢出限高于IC-MS/MS的檢出限，因此對于較高濃度的高氯酸鹽可選用IC-CD法進行檢測，對于較低濃度的高氯酸鹽可選用IC-MS/MS法進行檢測。

2.6 檢測結果分析

由于瓶裝飲用水中高氯酸鹽含量較低，我們采用IC-MS/MS法檢測杭州當?shù)爻谐鍪鄣?5種瓶裝飲用水。其中，7種為飲用純凈水(編號為1～7)，8種為天然飲用礦泉水(編號為8～15)，檢測結果見表7。從表7中可以看出，飲用純凈水(編號1～7)中基本不含氯酸鹽或含量較低，天然飲用礦泉水的高氯酸鹽含量普遍高于飲用純凈水，但含量并不是很高。市售15種瓶裝飲用水中高氯酸鹽含量均未超過美國環(huán)境保護署高氯酸鹽安全限量值15.0 μg·L-1。

表7 瓶裝飲用水中高氯酸鹽濃度

3 結論

本文建立了IC-CD和IC-MS/MS兩種測定高氯酸鹽的分析方法，并對方法進行了F檢驗和t檢驗，結果表明，兩種方法在精密度和系統(tǒng)誤差上并沒有顯著差異，兩種方法都可以用于高氯酸鹽的檢測。IC-MS/MS法的檢出限和定量限較低(分別為0.01 μg·L-1和為0.04 μg·L-1)，而IC-CD法的檢出限稍高(分別為0.35 μg·L-1和1.17 μg·L-1)，對不同含量的高氯酸鹽樣品可選擇使用。