氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法同時(shí)快速檢測(cè)環(huán)境水樣中11種合成麝香

吳春英，白 鷺，陸文龍，谷 風(fēng)

(1.吉林化工學(xué)院資源與環(huán)境工程學(xué)院，吉林吉林 132022；2.清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院環(huán)境模擬與污染控制國(guó)家重點(diǎn)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，北京 100084)

我國(guó)是合成麝香的生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，合成麝香作為天然麝香的廉價(jià)替代品，廣泛用于化妝品、洗滌劑、藥品、香煙添加劑及殺蟲(chóng)劑、炸藥等其它專門(mén)商品中[1 - 4]。根據(jù)其結(jié)構(gòu)，合成麝香可分為硝基麝香、大環(huán)麝香和多環(huán)麝香三大類[2]。目前，在大氣、污水、污泥、沉積物等多種環(huán)境介質(zhì)中均已檢測(cè)出多種合成麝香，表明其在環(huán)境中廣泛存在。這些麝香類物質(zhì)由于具有激素活性、偽持久性及三致效應(yīng)等顯著特性使得對(duì)其的監(jiān)測(cè)尤其重要[5,6]。目前盡管已有多種分析方法，但由于目標(biāo)物的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)不同，樣品的前處理方法、色譜及質(zhì)譜的條件等不同，使得在精密度、時(shí)間和耗材上各有差異[1,2,6 - 11]。本研究采用氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(GC-MS/MS)，對(duì)環(huán)境水樣中佳樂(lè)、吐納、特拉斯、開(kāi)許梅龍、薩利、粉檀、二甲苯、麝香酮、傘花、葵子、西藏11種典型合成麝香同時(shí)快速測(cè)定，取得良好的效果。該方法可縮短預(yù)處理時(shí)間，有效降低預(yù)處理成本，為合成麝香類物質(zhì)的相關(guān)研究提供可靠的分析和檢測(cè)方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

DSQ GC-MS/MS系統(tǒng)(美國(guó)，Thermo Electron Co)，系統(tǒng)安裝有Trace GC ultra型氣相色譜儀和四極桿DSQ質(zhì)譜儀；57044型12通道半自動(dòng)固相萃取(SPE)儀(美國(guó)，Supelco)；SPE小柱：Oasis HLB柱(6 cc/200mg)和Plus C18柱(美國(guó)，Waters)；N-EVAP12型氮吹儀(美國(guó)，Organomation)；CF16RⅫ型離心機(jī)(日本，日立公司)；GF/B玻璃纖維濾膜(英國(guó)，Whatman)。

11種合成麝香的標(biāo)準(zhǔn)品：佳樂(lè)麝香(HHCB)、吐納麝香(AHTN)、特拉斯麝香(ATII)、開(kāi)許梅龍麝香(DPMI)、薩利麝香(ADBI)、粉檀麝香(AHMI)、二甲苯麝香(MX)、麝香酮(MK)、傘花麝香(MM)、葵子麝香(MA)、西藏麝香(MT)(購(gòu)于Dr.Ehrenstorfer)，除佳樂(lè)麝香(HHCB)的純度為51.0%，其余各標(biāo)準(zhǔn)品的純度純?cè)?8.5%以上。將標(biāo)準(zhǔn)品用正已烷稀釋為10 mg/L，置于-18 ℃保存，工作液濃度為1 mg/L。內(nèi)標(biāo)吐納-氘3(AHTN-d3)(購(gòu)自Dr.Ehrenstorfer)，用正已烷配制成1 000 μg/L。甲醇、正己烷、丙酮、乙酸乙酯(購(gòu)自Fisher，USA)，實(shí)驗(yàn)用所有溶劑均為色譜純。所用的水為超純水。

1.2 樣品預(yù)處理

SPE小柱活化：首先用甲基叔丁基醚(Methyl tert-butyl ether,MTBE)活化3次，每次5 mL，接著用甲醇活化三次每次5 mL，最后用超純水活化3次，每次5 mL。固相萃取：水樣經(jīng)GF/B膜過(guò)濾后，用SPE小柱在固柱萃取儀上進(jìn)行萃取，流速控制在10 mL/min。萃取完成后，小柱需用泵脫水1 h，將泵干的固相萃取小柱和硅膠小柱連接，用10 mL洗脫溶劑進(jìn)行洗脫，并將洗脫液收集到10 mL試管中。洗脫液在氮?dú)夥障抡舭l(fā)至近干，加入100 ng內(nèi)標(biāo)AHTN-d3，繼續(xù)蒸發(fā)至干。殘留物加入正已烷定容至100 μL用作GC-MS/MS分析。

1.3 氣相色譜-質(zhì)譜條件

GC條件：色譜柱：HP-5MS毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，分流進(jìn)樣量1 μL；進(jìn)樣溫度250 ℃；He為載氣，流量為1 mL/min。柱溫升溫程序：初始溫度50 ℃，保持1 min，以20 ℃/min升至150 ℃，再以4 ℃/min升至280 ℃，最后以20 ℃/min升至300 ℃并保持2 min；不分流進(jìn)樣，進(jìn)樣量1 μL。MS條件：接口溫度260 ℃，離子源溫度250 ℃，電離方式為EI，電離能量70 eV，多反應(yīng)監(jiān)測(cè)(MRM)模式檢測(cè)。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品的預(yù)處理

實(shí)驗(yàn)主要對(duì)比了常用的前處理效果較好的兩種SPE小柱，Oasis HLB柱和Plus C18柱，及兩種淋洗液正已烷/丙酮(1∶1)和乙酸乙酯，以標(biāo)準(zhǔn)品的回收率為評(píng)價(jià)指標(biāo)。結(jié)果表明，當(dāng)固相萃取小柱為Plus C18、洗脫液為正己烷和丙酮混合液(1∶1)時(shí)，目標(biāo)物的回收率均較低，最高的ATII也只有56.3%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)在15.7%～22.3%之間；當(dāng)固相萃取小柱為Plus C18，洗脫液為乙酸乙酯，和當(dāng)固相萃取小柱為Oasis HLB、洗脫液為正己烷和丙酮混合液(1∶1)時(shí)，各目標(biāo)物的回收率均有所提高，RSD也有所降低；當(dāng)固相萃取小柱為Oasis HLB，洗脫液為乙酸乙酯時(shí)，各目標(biāo)物的回收率最高，均在88.3%～110.5%之間，RSD也均在9.2%以下，且與其他萃取小柱和洗脫液相比具有吸附速率快、洗脫徹底、抗基質(zhì)干擾好等處理效果[8,10 - 12]。實(shí)驗(yàn)中采用的固相萃取小柱為 Oasis HLB，洗脫液為乙酸乙酯。

2.2 氣相色譜-質(zhì)譜條件的優(yōu)化

質(zhì)譜掃描方式采用MS/MS模式，由于此模式抗干擾能力強(qiáng)、定性定量準(zhǔn)確[10,12,13]，而且GC-MS/MS系統(tǒng)中母離子和子離子具有對(duì)應(yīng)關(guān)系，所以掃描時(shí)設(shè)定多個(gè)通道同時(shí)檢測(cè)11種合成麝香。采用非共振模式，先通過(guò)氣相色譜和單極全掃描確定化合物的出峰保留時(shí)間和一級(jí)碎片離子，選擇響應(yīng)值好的一級(jí)離子碎片作為母離子，再用合適的碰撞電壓(CID)對(duì)母離子進(jìn)行碰撞，找到響應(yīng)較強(qiáng)的二級(jí)碎片離子作為子離子。通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)品的保留時(shí)間與質(zhì)譜圖比較來(lái)鑒定和確認(rèn)樣品中合成麝香目標(biāo)物，SIM模式下定量，通過(guò)比較目標(biāo)物的定量離子響應(yīng)峰面積與內(nèi)標(biāo)AHTN-d3定量離子響應(yīng)峰面積來(lái)實(shí)現(xiàn)。用作定量與定性的離子及目標(biāo)物保留時(shí)間如表1所示。

表1 GC-MS/MS分析合成麝香的保留時(shí)間和選擇離子

2.3 基質(zhì)效應(yīng)

基質(zhì)效應(yīng)可影響線性關(guān)系、檢出限(LOD)、定量限(LOQ)等測(cè)定指標(biāo)。本研究采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法考察了水樣對(duì)麝香目標(biāo)物檢測(cè)的基質(zhì)效應(yīng)。結(jié)果表明，基質(zhì)校準(zhǔn)曲線的斜率比純?nèi)軇?biāo)準(zhǔn)曲線的斜率小，即存在基質(zhì)抑制效應(yīng)。在水樣中加入內(nèi)標(biāo)物對(duì)待測(cè)組分的測(cè)定無(wú)任何干擾，且受基質(zhì)成分的影響也極為相似。內(nèi)標(biāo)物不但可抵消質(zhì)譜離子化時(shí)的基質(zhì)效應(yīng)，還可消除樣品前處理過(guò)程中的差異。因此，能最大限度地消除基質(zhì)效應(yīng)干擾。本研究采用基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)曲線和內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行定量，可得到目標(biāo)物的準(zhǔn)確測(cè)定結(jié)果。

2.4 線性范圍與檢出限

校正曲線采用標(biāo)準(zhǔn)品的濃度范圍為0.05～10 ng/L，在此范圍內(nèi)呈良好的線性相關(guān)，相關(guān)性系數(shù)(R2)分別為 0.9946(HHCB)、 0.9957(AHTN)、0.9945(ATII)、0.9968(DPMI)、0.9983(ADBI)、0.9974(AHMI)、0.9968(MX)、0.9961(MK)、、0.9986(MM)、0.9971(MA)和0.9956(MT)。為確定環(huán)境水中樣中目標(biāo)物L(fēng)OD和LOQ，用500 mL超純水(UPW)空白樣品，經(jīng)上述樣品預(yù)處理步驟，并在分析前加入100 ng AHTN-d3。分別以各目標(biāo)物色譜峰的信噪比(S/N)=3和(S/N)=10確定其檢出限和定量限，結(jié)合所取樣品體積及最終定容體積，可得水中11種合成麝香的檢出限為0.05～0.70 ng/L，定量限為0.20～1.00 ng/L(表2)。本文方法與以往的方法相比具有較寬的線性范圍，及較低的檢出限和定量限[11,12]，方法靈敏度可滿足環(huán)境樣品中目標(biāo)物的分析。

表2 GC-MS/MS分析目標(biāo)物的線性范圍、檢出限和定量限

2.5 回收率與精密度

回收率試驗(yàn)是在不同的基質(zhì)中加入不同濃度的目標(biāo)物標(biāo)準(zhǔn)品下進(jìn)行的?；|(zhì)包括UPW、某污水處理廠進(jìn)水(WWTP Inf.)和出水(WWTP EH.)。向500 mL的UPW和500 mL的污水廠的進(jìn)、出水中分別加入0.25 mL和0.5 mL標(biāo)準(zhǔn)品溶液(1 μg/mL)。所有的回收率試驗(yàn)均做三份平行樣品，并考慮扣減空白，如表3所示，所得超純水中目標(biāo)物的回收率在85.6%±8.3%～106.6%±8.6%之間，RSD在4.1%～9.3%之間，污水樣品中目標(biāo)物的回收率為83.9%±9.6%～100.3%±7.5%，RSD在3.5%～9.9%之間。因此，目標(biāo)物的回收率均滿足測(cè)定要求。此外，在每批樣品分析中，加標(biāo)空白和加標(biāo)基質(zhì)樣品均同時(shí)分析，以測(cè)定回收率，確保試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確。

表3 合成麝香在不同基質(zhì)中的回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差

(續(xù)表3)

Synthetic musksUPWWWTP Inf.WWTP EH.Recovery (%)RSD (%)Recovery(%)RSD (%)Recovery (%)RSD (%)AHMI88.9±14.66.496.3±10.84.298.7±10.23.9MX85.6±8.35.492.4±9.05.291.8±11.84.4MK92.1±8.04.186.8.1±7.57.296.2±9.77.2MM92.6±7.79.394.2±9.14.894.0±10.84.6MA96.1±13.56.999.8±13.26.795.9±10.33.9MT108.6±8.67.185.3±8.75.189.3±6.96.1

2.6 實(shí)際樣品的測(cè)定

為了驗(yàn)證本方法在實(shí)際水樣分析中的有效性，對(duì)自來(lái)水廠及兩個(gè)污水處理廠的出水、松花江水和校園生活污水中的11種合成麝香含量采用本方法進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如表4所示。實(shí)際樣品中均能檢出HHCB和AHTN，且含量在所檢出的麝香中較高，說(shuō)明處理工藝對(duì)兩種合成麝香的去除仍有一定的局限性，在日常生活的使用管理和水處理中應(yīng)該對(duì)HHCB和AHTN給予更多關(guān)注。

表4 實(shí)際水樣中11種合成麝香的濃度

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3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)環(huán)境水樣中11種典型合成麝香進(jìn)行固相萃取、富集等前處理，采用GC-MS/MS技術(shù)手段，建立了同時(shí)快速的檢測(cè)方法。該方法具有檢測(cè)限低、回收率高、線性范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，適用于水環(huán)境中合成麝香的同時(shí)檢測(cè)。