加速溶劑萃取多層硅膠柱凈化氣相色譜串聯(lián)三重四級桿質(zhì)譜法測定土壤和沉積物中的多氯萘

張利飛　張秀藍(lán)等

摘 要 通過制作多氯萘（PCNs）在商品多層硅膠柱上的流出曲線、優(yōu)化氣相色譜質(zhì)譜參數(shù)和利用三重四級桿質(zhì)譜的多重反應(yīng)監(jiān)測模式，應(yīng)用氘代一氯萘#2作為一氯和二氯代萘的定量內(nèi)標(biāo)，建立了基于DB5MS和RtβDEXcst兩根色譜柱的同位素稀釋測定土壤和沉積物中多氯萘的分析方法，實(shí)現(xiàn)了兩種高毒性六氯代萘#66和#67的基線分離。 18種多氯萘同類物校正曲線在1.0～240 μg/L濃度范圍的相對響應(yīng)因子為0.70～5.45，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于18.5%。方法檢出限在0.014～0.858 μg/L之間，定量限在0.048～2.862 μg/L之間。30 m的RtβDEXcst色譜柱方法效果優(yōu)于60 m的DB5MS色譜柱，但前者耗時(shí)較長。實(shí)際樣品分析表明，7種PCNs回收率標(biāo)記物，除一氯代萘約為6%外，其余均大于28%。測試土壤和沉積物樣品中以低氯代萘為主。

關(guān)鍵詞 三重四級桿質(zhì)譜；多氯萘；多層硅膠柱

1 引 言

多氯萘（Polychlorinated naphthalenes，PCNs）是一類理化性質(zhì)與二噁英相似的持久性有機(jī)污染物（Persistent organic pollutants， POPs），根據(jù)萘環(huán)上氯原子取代的數(shù)目和位置不同，共有75種同類物[1]。2011年，POPs審查委員會(huì)認(rèn)為二至八氯代萘滿足《關(guān)于持久性有機(jī)污染物的斯德哥爾摩公約》附件D具體規(guī)定的篩選標(biāo)準(zhǔn)，具有持久性、生物蓄積性、遠(yuǎn)距離環(huán)境遷移潛力和生物毒性，已被提議列入候選POPs[2]。近年的研究表明，PCNs是全球環(huán)境中普遍存在的一類POPs[1，3～6]。

針對環(huán)境樣品中PCNs的檢測，目前還沒有國際公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)分析方法。早期采用氣相色譜帶電子捕獲檢測器測定PCNs，隨著質(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展，逐漸開始采用氣相色譜質(zhì)譜（EI或NICI源）法[7，8]。近年來，高分辨氣相色譜串聯(lián)高分辨質(zhì)譜兼具色譜的高分離度和質(zhì)譜的高分辨能力，已在環(huán)境樣品PCNs分析中得到廣泛應(yīng)用[6，9～11]。然而，高分辨質(zhì)譜儀的購置和維護(hù)成本昂貴、操作復(fù)雜、對儀器使用人員要求較高[12]，限制了環(huán)境樣品中PCNs的分析。氣相色譜串聯(lián)三重四級桿質(zhì)譜（GCQqQMS/MS）在使用成本和操作維護(hù)方面均與一般低分辨質(zhì)譜較接近，其多重反應(yīng)監(jiān)測（MRM）模式可有效去除儀器檢測中的背景干擾，降低儀器的檢出限，適合超痕量POPs的分析[13～15]。

利用氣相色譜串聯(lián)三重四級桿質(zhì)譜測定環(huán)境樣品中的PCNs已有報(bào)道。Teng等[16]采用TSQ Quantum XLS三重四級桿氣質(zhì)聯(lián)用儀帶TR5MS（30 m×0.25 mm i.d.×0.25 μm）毛細(xì)管色譜柱，測定了四至八氯代萘共6種PCNs同類物。該研究僅采用SIM模式，即單四級桿對PCNs進(jìn)行測定，并未發(fā)揮三重四級桿質(zhì)譜MRM模式的優(yōu)勢。劉芷彤等[17]采用78907000B三重四級桿氣相氣譜質(zhì)譜聯(lián)用儀， 配DB5MS（60 m×0.25 mm i.d.×0.25 μm）毛細(xì)管色譜柱，在MRM模式下測定了一至八氯代萘共20種PCNs同類物，且采用穩(wěn)定同位素標(biāo)記的PCNs作為內(nèi)標(biāo)，建立了同位素稀釋氣相色譜串聯(lián)三重四級桿質(zhì)譜法測定環(huán)境樣品中的PCNs，檢出限為0.04～0.48 μg/L。該研究的缺點(diǎn)在于采用3種層析柱對PCNs進(jìn)行凈化，方法凈化效果良好，但過程繁瑣、耗時(shí)較長。此外，該研究利用碳13同位素標(biāo)記的1，3，5，7四氯代萘（IUPAC #42）作為一氯代萘（#2）、二氯代萘（#6）和三氯代萘（#13）的內(nèi)標(biāo)，由于一至三氯代萘的揮發(fā)性高于四氯代萘，將導(dǎo)致一至三氯代萘定量結(jié)果偏低。

本研究以土壤和沉積物為研究對象，基于PCNs在多層硅膠層析柱上的流出曲線、氘代一氯萘（#2）的使用、60 m DB5MS和30 m RtβDEXcst兩根毛細(xì)管色譜柱等，建立了加速溶劑萃取多層硅膠柱凈化同位素稀釋氣相色譜串聯(lián)三重四級桿質(zhì)譜測定土壤和沉積物中PCNs的分析方法。本方法簡化了樣品前處理過程，減少了有機(jī)溶劑的使用量，操作簡便、靈敏度高，能夠滿足土壤和沉積物中痕量PCNs的定性和定量分析的需求。 2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器與試劑

78907000B型氣相色譜串聯(lián)三重四級桿質(zhì)譜（安捷倫公司）；DB5MS毛細(xì)管色譜柱 （60 m×0.25 mm i.d.×0.25 μm，J&W公司），RtβDEXcst（30 m×0.25 mm ×0.25 μm，RESTEK公司）；ASE 300型加速溶劑萃取儀（戴安公司）； R215型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮儀（步琪公司）；CVE3100型平行蒸發(fā)濃縮儀（Eyala公司）；NEVAP112型氮吹儀（Organomation Associates公司）。

PCNs標(biāo)準(zhǔn)品：PCNMXA（包括#2， #6， #13， #28， #52， #66， #73和#75）和PCNMXC（包括#27， #36， #46， #48， #50， #53， #69和#72），購自Wellington Laboratories公司；ECN2641（#42）、ECN2664（#68）、ECN5102（包括13C #27， #42， #52， #67， #73和#75）、DLM2005S（D7#2）和ECN5260（13C#64），購自Cambridge Isotope Laboratories公司；Halowax 1014（10 μg/mL，環(huán)己烷）購自Dr. Ehrenstorfer GmbH公司。

商品多層硅膠柱（Multilayer silica gel， MSG）：Presep 29141653，H2SO4含量為13%（和光純藥工業(yè)株式會(huì)社）；硅藻土（化學(xué)純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；正己烷、二氯甲烷（農(nóng)殘級， J.T. Baker公司）；癸烷（特級，和光純藥工業(yè)株式會(huì)社）。

2.2 流出曲線的制作

商品多層硅膠柱使用前以正己烷浸潤，用空氣泵趕盡柱內(nèi)的氣泡后，用50 mL正己烷進(jìn)行預(yù)淋洗，淋洗液棄去。在柱上添加500 μL Halowax 1014，并用150 mL 正己烷進(jìn)行淋洗，每10 mL淋洗液單獨(dú)收集于刻度試管中，用平行蒸發(fā)濃縮儀濃縮至約1.0 mL，添加回收率內(nèi)標(biāo)ECN5260，混勻后待測。

2.3 樣品前處理

供試土壤和沉積物樣品采于江蘇省昆山市景楓公園和蘇州市糖坊灣橋。分別稱取供試樣品和硅藻土各10.0 g左右，稱取銅粉約5.0 g，將上述物質(zhì)混勻裝填入ASE萃取池中，加入ECN5102和DLM2005S標(biāo)記物后進(jìn)行萃取。加速溶劑萃取儀條件：溶劑為正己烷二氯甲烷（1 ∶ 1， V/V）混合溶液，加熱溫度100 ℃，10.4 MPa（1500 psi）壓力，預(yù)加熱平衡時(shí)間5 min，靜態(tài)萃取時(shí)間5 min，淋洗液體積為池體積的40%，吹掃時(shí)間100 s，循環(huán)兩次。

收集到的萃取液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮儀濃縮至約2 mL，濃縮后的萃取液過商品多層硅膠柱進(jìn)行凈化，淋洗液為150 mL 正己烷，凈化后的萃取液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮后，進(jìn)一步氮吹濃縮至約200 μL，添加回收率內(nèi)標(biāo)ECN5260，混勻后待測。

2.4 樣品分析

標(biāo)準(zhǔn)曲線的配制：由低至高共配制CSL， CS1， CS2， CS3， CS4和CS5共6個(gè)濃度點(diǎn)，對應(yīng)PCNs的濃度分別為0.5， 1.0， 5.0， 20， 80和240 μg/L，ECN5102和DLM2005S標(biāo)記物濃度為100 μg/L，回收率內(nèi)標(biāo)ECN5260濃度為100 μg/L，溶劑為癸烷。其中CSL供測定方法檢出限和定量限使用。

氣相色譜進(jìn)樣方式為不分流進(jìn)樣，進(jìn)樣量為1.0 μL。色譜柱所用載氣為高純氦氣，恒流模式，流速為1.0 mL/min。DB5MS色譜柱的條件：進(jìn)樣口溫度為280℃；傳輸線溫度為280 ℃；程序升溫條件為80 ℃保持2 min，以20 ℃/min升至180 ℃，保持1 min，以2 ℃/min升至255 ℃，再以5 ℃/min升至280 ℃， 保持9.5 min，總運(yùn)行時(shí)間為60 min；RtβDEXcst色譜柱的條件：進(jìn)樣口溫度為220 ℃；傳輸線溫度為220 ℃；程序升溫條件為110℃保持0.5 min，以20 ℃/min升至160 ℃，再以0.5 ℃/min升至225 ℃，保持20 min，總運(yùn)行時(shí)間為150 min。

三重四級桿質(zhì)譜條件：電離模式為EI，電離能量為70 eV，碰撞池淬滅氣（He）流速為2.25 mL/min， 碰撞氣（氮?dú)猓┑牧魉贋?.5 mL/min，離子源溫度為230 ℃，四級桿溫度為150 ℃，監(jiān)測模式為MRM，具體參數(shù)見表1。

儀器控制和數(shù)據(jù)分析軟件為MassHunter工作站軟件（版本均為B.05.00）。

2.2 流出曲線的制作

商品多層硅膠柱使用前以正己烷浸潤，用空氣泵趕盡柱內(nèi)的氣泡后，用50 mL正己烷進(jìn)行預(yù)淋洗，淋洗液棄去。在柱上添加500 μL Halowax 1014，并用150 mL 正己烷進(jìn)行淋洗，每10 mL淋洗液單獨(dú)收集于刻度試管中，用平行蒸發(fā)濃縮儀濃縮至約1.0 mL，添加回收率內(nèi)標(biāo)ECN5260，混勻后待測。

2.3 樣品前處理

供試土壤和沉積物樣品采于江蘇省昆山市景楓公園和蘇州市糖坊灣橋。分別稱取供試樣品和硅藻土各10.0 g左右，稱取銅粉約5.0 g，將上述物質(zhì)混勻裝填入ASE萃取池中，加入ECN5102和DLM2005S標(biāo)記物后進(jìn)行萃取。加速溶劑萃取儀條件：溶劑為正己烷二氯甲烷（1 ∶ 1， V/V）混合溶液，加熱溫度100 ℃，10.4 MPa（1500 psi）壓力，預(yù)加熱平衡時(shí)間5 min，靜態(tài)萃取時(shí)間5 min，淋洗液體積為池體積的40%，吹掃時(shí)間100 s，循環(huán)兩次。

收集到的萃取液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮儀濃縮至約2 mL，濃縮后的萃取液過商品多層硅膠柱進(jìn)行凈化，淋洗液為150 mL 正己烷，凈化后的萃取液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮后，進(jìn)一步氮吹濃縮至約200 μL，添加回收率內(nèi)標(biāo)ECN5260，混勻后待測。

2.4 樣品分析

標(biāo)準(zhǔn)曲線的配制：由低至高共配制CSL， CS1， CS2， CS3， CS4和CS5共6個(gè)濃度點(diǎn)，對應(yīng)PCNs的濃度分別為0.5， 1.0， 5.0， 20， 80和240 μg/L，ECN5102和DLM2005S標(biāo)記物濃度為100 μg/L，回收率內(nèi)標(biāo)ECN5260濃度為100 μg/L，溶劑為癸烷。其中CSL供測定方法檢出限和定量限使用。

氣相色譜進(jìn)樣方式為不分流進(jìn)樣，進(jìn)樣量為1.0 μL。色譜柱所用載氣為高純氦氣，恒流模式，流速為1.0 mL/min。DB5MS色譜柱的條件：進(jìn)樣口溫度為280℃；傳輸線溫度為280 ℃；程序升溫條件為80 ℃保持2 min，以20 ℃/min升至180 ℃，保持1 min，以2 ℃/min升至255 ℃，再以5 ℃/min升至280 ℃， 保持9.5 min，總運(yùn)行時(shí)間為60 min；RtβDEXcst色譜柱的條件：進(jìn)樣口溫度為220 ℃；傳輸線溫度為220 ℃；程序升溫條件為110℃保持0.5 min，以20 ℃/min升至160 ℃，再以0.5 ℃/min升至225 ℃，保持20 min，總運(yùn)行時(shí)間為150 min。

三重四級桿質(zhì)譜條件：電離模式為EI，電離能量為70 eV，碰撞池淬滅氣（He）流速為2.25 mL/min， 碰撞氣（氮?dú)猓┑牧魉贋?.5 mL/min，離子源溫度為230 ℃，四級桿溫度為150 ℃，監(jiān)測模式為MRM，具體參數(shù)見表1。

儀器控制和數(shù)據(jù)分析軟件為MassHunter工作站軟件（版本均為B.05.00）。

2.2 流出曲線的制作

商品多層硅膠柱使用前以正己烷浸潤，用空氣泵趕盡柱內(nèi)的氣泡后，用50 mL正己烷進(jìn)行預(yù)淋洗，淋洗液棄去。在柱上添加500 μL Halowax 1014，并用150 mL 正己烷進(jìn)行淋洗，每10 mL淋洗液單獨(dú)收集于刻度試管中，用平行蒸發(fā)濃縮儀濃縮至約1.0 mL，添加回收率內(nèi)標(biāo)ECN5260，混勻后待測。

2.3 樣品前處理

供試土壤和沉積物樣品采于江蘇省昆山市景楓公園和蘇州市糖坊灣橋。分別稱取供試樣品和硅藻土各10.0 g左右，稱取銅粉約5.0 g，將上述物質(zhì)混勻裝填入ASE萃取池中，加入ECN5102和DLM2005S標(biāo)記物后進(jìn)行萃取。加速溶劑萃取儀條件：溶劑為正己烷二氯甲烷（1 ∶ 1， V/V）混合溶液，加熱溫度100 ℃，10.4 MPa（1500 psi）壓力，預(yù)加熱平衡時(shí)間5 min，靜態(tài)萃取時(shí)間5 min，淋洗液體積為池體積的40%，吹掃時(shí)間100 s，循環(huán)兩次。

收集到的萃取液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮儀濃縮至約2 mL，濃縮后的萃取液過商品多層硅膠柱進(jìn)行凈化，淋洗液為150 mL 正己烷，凈化后的萃取液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮后，進(jìn)一步氮吹濃縮至約200 μL，添加回收率內(nèi)標(biāo)ECN5260，混勻后待測。

2.4 樣品分析

標(biāo)準(zhǔn)曲線的配制：由低至高共配制CSL， CS1， CS2， CS3， CS4和CS5共6個(gè)濃度點(diǎn)，對應(yīng)PCNs的濃度分別為0.5， 1.0， 5.0， 20， 80和240 μg/L，ECN5102和DLM2005S標(biāo)記物濃度為100 μg/L，回收率內(nèi)標(biāo)ECN5260濃度為100 μg/L，溶劑為癸烷。其中CSL供測定方法檢出限和定量限使用。

氣相色譜進(jìn)樣方式為不分流進(jìn)樣，進(jìn)樣量為1.0 μL。色譜柱所用載氣為高純氦氣，恒流模式，流速為1.0 mL/min。DB5MS色譜柱的條件：進(jìn)樣口溫度為280℃；傳輸線溫度為280 ℃；程序升溫條件為80 ℃保持2 min，以20 ℃/min升至180 ℃，保持1 min，以2 ℃/min升至255 ℃，再以5 ℃/min升至280 ℃， 保持9.5 min，總運(yùn)行時(shí)間為60 min；RtβDEXcst色譜柱的條件：進(jìn)樣口溫度為220 ℃；傳輸線溫度為220 ℃；程序升溫條件為110℃保持0.5 min，以20 ℃/min升至160 ℃，再以0.5 ℃/min升至225 ℃，保持20 min，總運(yùn)行時(shí)間為150 min。

三重四級桿質(zhì)譜條件：電離模式為EI，電離能量為70 eV，碰撞池淬滅氣（He）流速為2.25 mL/min， 碰撞氣（氮?dú)猓┑牧魉贋?.5 mL/min，離子源溫度為230 ℃，四級桿溫度為150 ℃，監(jiān)測模式為MRM，具體參數(shù)見表1。

儀器控制和數(shù)據(jù)分析軟件為MassHunter工作站軟件（版本均為B.05.00）。