溶劑放空-氣相色譜/串聯(lián)質(zhì)譜法在水中鄰苯二甲酸酯測(cè)定中的應(yīng)用

□ 鄭力文 陳偉東 鐘秀霞 廖惠玲 黃捷玲 余澤文 羅偉樂(lè) 佛山市順德區(qū)疾病預(yù)防控制中心檢驗(yàn)科

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑

正己烷中16種塑化劑混標(biāo)1 000 mg/L：鄰苯二甲酸二甲酯（DMP，CAS：131-11-3）、鄰苯二甲酸二乙酯（DEP，CAS：84-66-2） 、鄰 苯二甲酸二異丁酯（DIBP，CAS：84-69-5）、鄰苯二甲酸二丁酯（DBP，CAS：84-74-2）、鄰苯二甲酸二（2-甲氧基乙基）酯（DMEP，CAS：117-82-8）、鄰苯二甲酸二（4-甲基-2-戊基）酯（BMPP，CAS：146-50-9）、鄰苯二甲酸二（2-乙氧基乙基）酯（DEEP，CAS：605-54-9）、鄰苯二甲酸二戊酯（DPP，CAS：131-18-0）、鄰苯二甲酸己基2-乙基己基酯（HEHP，CAS：75673-16-4）、鄰苯二甲酸二己基酯（DHXP，CAS：84-75-3）、鄰苯二甲酸苯基丁基酯（BBP，CAS：85-68-7）、鄰苯二甲酸二（2-丁氧基乙基）酯（DBEP，CAS：117-83-9）、鄰苯二甲酸二環(huán)己酯（DCHP，CAS：84-61-7）、鄰苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（ DEHP，CAS：117-81-7）、 鄰苯二甲酸二辛酯（DNOP，CAS：117-84-0）與鄰苯二甲酸二壬酯（DNP，CAS：84-76-4）購(gòu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心；正己烷、二氯甲烷、甲醇（色譜純，Merck公司），固相萃取柱：PLS-3玻璃柱（迪馬公司）。

1.2 儀器

Agilent 7890B-7000氣相色譜-三重四級(jí)桿質(zhì)譜儀（美國(guó)安捷倫科技有限公司，帶淺凹坑襯管的MMI多模式進(jìn)樣口及Extractor EI離子源）；色譜柱：DB-5ms UI 30 m×0.25 mm×0.25μm；GL Science ASPE799全自動(dòng)大體積固相萃取儀。

1.3 固相萃取條件

整個(gè)采樣、預(yù)處理、保存及固相萃取過(guò)程均在玻璃容器中進(jìn)行，使用前要用丙酮潤(rùn)洗所有器皿并于400℃烘烤2～4h。固相萃取裝置均使用PTFE管路及接頭，避免使用PP及PE等塑料制品，保持環(huán)境中的良好通風(fēng)及潔凈度，防止處理樣品過(guò)程中引入或殘留非樣品中的塑化劑[1]。

預(yù)處理：采集1 L水樣，加入20 mL重蒸餾的甲醇及5 mL 1+1鹽酸。

活化：依次通過(guò)3 mL正己烷、3 mL二氯甲烷、6 mL水進(jìn)行預(yù)活化。

上樣：以5 mL/min的流速過(guò)柱。

脫水：氮吹脫水2min。

洗脫：依次通過(guò)3 mL二氯甲烷、3 mL正己烷、3 mL正己烷，浸泡后洗脫，合并洗脫液。

濃縮：將洗脫液氮?dú)獯抵?mL，進(jìn)樣測(cè)定。

1.4 檢測(cè)條件

1.4.1 氣相方法

柱溫箱：50 ℃保持0.5 min，以8 ℃/min升至280 ℃，保持2.75 min；進(jìn)樣口：溶劑放空進(jìn)樣，5 psi維持0.3 min，進(jìn)樣口溫度為50 ℃保持0.3 min，900 ℃/min升至280 ℃；載氣：恒定流量，1 mL/min；傳輸線(xiàn)：280 ℃。

1.4.2 質(zhì)譜方法

離子源溫度為280 ℃，MRM掃描。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜分離和質(zhì)譜條件的優(yōu)化

2.1.1 色譜分離結(jié)果

16種鄰苯二甲酸酯在質(zhì)譜上有較多相同的的離子對(duì)，為了使定性定量更加準(zhǔn)確，選擇了分離度比較好的超高惰性弱極性色譜柱DB-5ms UI（30 m×0.25 mm×0.25 μm） ，以 保 證16種目標(biāo)物在色譜上得以較好的分離。

通過(guò)多次測(cè)試，柱溫箱在50 ℃初始溫度時(shí)，各化合物有較小的峰展寬和峰形，保持8℃/min的升溫速度，DCHP和DEHP能達(dá)到較好的分離，保證定量的準(zhǔn)確。

具體檢測(cè)離子對(duì)如表1所示。

優(yōu)化后色譜分離情況如圖1所示，其中BMPP為多峰。

2.1.2 優(yōu)化碰撞能量和離子化能量

在EI源的電子轟擊條件下，鄰苯二甲酸酯類(lèi)增塑劑的分子結(jié)構(gòu)容易裂解[2]。其裂解過(guò)程主要由α裂解和2H重排誘導(dǎo)i裂解兩步進(jìn)行，通式如圖2。

鄰苯二甲酸酯類(lèi)分子內(nèi)含苯環(huán)共軛羰基雙鍵基團(tuán)，與這一組原子相連的單個(gè)鍵（-OR）稱(chēng)為α鍵。在電子轟擊條件下，鍵很容易斷裂，稱(chēng)為α開(kāi)裂。當(dāng)一個(gè)鍵斷裂時(shí)，鍵合原子會(huì)各自取回一個(gè)電子。原始動(dòng)力來(lái)源于自由基的強(qiáng)電子配對(duì)傾向，這是由自由中心引發(fā)的均相反應(yīng)。而且在空間效應(yīng)的作用下，鄰位酯基上帶有游離電子對(duì)的氧原子迅速與羰基碳陽(yáng)離子鍵合成共軛狀態(tài)的五元雜環(huán)。

2H重排主要作用于間位C上的氫原子。因?yàn)槌Ｒ?jiàn)的鄰苯二甲酸酯類(lèi)中DMP對(duì)應(yīng)的為甲基，不能發(fā)生2H重排，不利于后續(xù)的i裂解的進(jìn)行。這也解釋了DMP幾乎不生成m/z=149的離子碎片，而具有m/z=163的特征離子。

質(zhì)譜儀中EI源的原理是使有機(jī)物分子發(fā)生碰撞誘導(dǎo)解離（Collision Induced Dissociation，CID）。在離子源內(nèi)加一個(gè)電壓，使有機(jī)分子電離，有利于增強(qiáng)離子信號(hào)。一般單級(jí)質(zhì)譜取較高的-70eV離子化能量構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)，有利于去除溶劑小分子碎片，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生較為豐富的目標(biāo)物離子碎片信息，有利于未知有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的鑒定。三重四極桿質(zhì)譜更多用于已知物質(zhì)的分離和定量，通過(guò)MRM的二級(jí)碰撞，可以通過(guò)調(diào)節(jié)較低的離子化能量，獲得更多的前級(jí)離子，有利于提高響應(yīng)。以標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)樣，考察16種鄰苯二甲酸酯在-70～-25eV的離子化能量，兩個(gè)前級(jí)離子（m/z=163和149）的產(chǎn)物生成量如圖3所示。

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn)，離子化能量由-70 eV到-45eV，兩前級(jí)離子的離子碎片呈增加的趨勢(shì)，并在-45eV后逐漸減少。所以可采用固定離子化能量-45eV，以使EI源中產(chǎn)生足夠多的前級(jí)離子，增加MRM最終響應(yīng)值。

2.1.3 溶劑放空進(jìn)樣和基質(zhì)效應(yīng)的討論

表1 16種鄰苯二甲酸酯的保留時(shí)間、定量和定性離子表

圖1 16種鄰苯二甲酸酯的多重反應(yīng)模式（MRM）色譜圖

圖2 鄰苯二甲酸酯類(lèi)的α裂解和2H重排誘導(dǎo)i裂解線(xiàn)路

圖3 各離子化能量下的產(chǎn)物生成量

溶劑放空模式是使用MMI進(jìn)樣口實(shí)現(xiàn)大體積進(jìn)樣的方法[3]。跟常見(jiàn)的熱不分流和冷不分流不同，溶劑放空原理如圖4所示。溶劑放空模式下，使進(jìn)樣口在整個(gè)樣品注射過(guò)程中處于初始溫度較低的分流狀態(tài)，并且分流流路處于低壓打開(kāi)狀態(tài)。較容易揮發(fā)的溶劑被進(jìn)樣口吹掃氣流帶走，從分流出口流出。樣品要以較慢的注入速度進(jìn)入襯管，并受到專(zhuān)用襯管上的連續(xù)淺凹坑阻隔，因此流入的液體很容易沉積附著于襯管壁上，溶劑以溫和的速度氣化帶走。當(dāng)完成所有樣本的加注后，進(jìn)樣口就立即切換到不分流模式，通過(guò)高速加熱進(jìn)樣口將濃縮的樣品和小量殘留的溶劑轉(zhuǎn)移到色譜柱前端。在足夠的時(shí)間下確保樣品轉(zhuǎn)移，將進(jìn)樣口切換到凈化模式，以排空進(jìn)樣口襯管中剩余的樣品。在樣品進(jìn)樣和溶劑清空過(guò)程中，氣相色譜柱溫度箱必須保持在適當(dāng)?shù)臏囟认?，使溶劑能將分析物重新聚焦在色譜柱上。重新聚焦后，對(duì)柱溫箱進(jìn)行程序升溫，實(shí)現(xiàn)分離。

圖4 溶劑放空原理

鄰苯二甲酸酯類(lèi)的沸點(diǎn)均比較高，最低的DMP為282℃，而正己烷只有69℃。如此大的溫度差異有利于溶劑放空進(jìn)樣方法的進(jìn)行。采用MMI溶劑放空進(jìn)樣方法的默認(rèn)參數(shù)，設(shè)定注射速度20μL/s，放空時(shí)間達(dá)0.3min時(shí)，放空壓力5psi，放空流速60mL/min。溶劑峰不明顯，目標(biāo)物出峰尖銳。

濃度為500 ng/mL的標(biāo)準(zhǔn)樣品在熱不分流1 μL和溶劑放空進(jìn)樣5和10 μL下的結(jié)果見(jiàn)表2。

在表3中，將對(duì)應(yīng)體積的溶劑放空運(yùn)行面積折算回1 μL，與熱不分流峰面積進(jìn)行比較，得到溶劑放空的回收率。對(duì)于分析物，繼續(xù)增加進(jìn)樣體積至10 μL。分離度保持不變，回收率均大于85%，這說(shuō)明大部分溶劑在進(jìn)樣過(guò)程中可被消除，而對(duì)目標(biāo)物影響不大。

2.2 方法學(xué)評(píng)價(jià)

以重蒸正己烷為溶劑配制成0、5、20、50、100、200 ng/mL與 500 ng/mL的7個(gè)濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)使用液，從進(jìn)樣器注入氣相色譜儀。以峰面積為縱坐標(biāo)，濃度為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)。根據(jù)GB/T 27417-2017的規(guī)定[4]，可用信噪比法評(píng)估檢出限。利用已知低濃度的分析物樣品與空白樣品的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行比較，采用典型的可接受信噪比3∶1為方法檢出限。根據(jù)空白樣品圖譜進(jìn)行通過(guò)計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表3。相關(guān)系數(shù)r均大于0.995，說(shuō)明這16種化合物的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)在曲線(xiàn)范圍內(nèi)具有良好的線(xiàn)性相關(guān)。取水樣1L進(jìn)行固相萃取，最終定容1mL，方法的檢測(cè)范圍為0～500ng/L。

2.3 加標(biāo)回收試驗(yàn)

向水樣中分別加入16種鄰苯二甲酸酯類(lèi)混標(biāo)，加標(biāo)水平為50、200、400 ng/L，進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算結(jié)果如下表4。

表2 溶劑放空運(yùn)行結(jié)果的峰面積及回收率

表3 方法的檢出限、精密度、相關(guān)系數(shù)和線(xiàn)性方程（ng/mL）

表4 方法的加標(biāo)回收試驗(yàn)

3 結(jié)論

采用溶劑放空進(jìn)樣技術(shù)，進(jìn)樣10 μL以上樣品，可以大大改善峰形，降低檢出限。

本文擴(kuò)展了氣相色譜/串聯(lián)質(zhì)譜在復(fù)雜成分分析中的應(yīng)用，建立了測(cè)定水中16種鄰苯二甲酸酯的方法。該方法有較高的靈敏度，檢出限為0.1～4.0 ng/L，精密度（RSD）小于4%，在50、200、400 ng/L3個(gè)加標(biāo)濃度水平下，回收率為78%～117%。該方法對(duì)鄰苯二甲酸酯測(cè)定具有簡(jiǎn)便、靈敏度高、準(zhǔn)確度好等優(yōu)點(diǎn)，可滿(mǎn)足生活飲用水中痕量鄰苯二甲酸酯的檢測(cè)需要。