固相萃取－氣相色譜聯用測定海洋沉積物中的長鏈烯酮

白亞之，鄒建軍，劉季花，高晶晶，施美娟，崔菁菁

（1.國家海洋局 第一海洋研究所，山東 青島266061；2.海洋沉積與環境地質國家海洋局重點實驗室，山東 青島266061）

固相萃取－氣相色譜聯用測定海洋沉積物中的長鏈烯酮

白亞之1，2，鄒建軍1，2，劉季花1，2，高晶晶1，2，施美娟1，2，崔菁菁1，2

（1.國家海洋局 第一海洋研究所，山東 青島266061；2.海洋沉積與環境地質國家海洋局重點實驗室，山東 青島266061）

建立了測定痕量長鏈烯酮的分析方法，獲得了優化的前處理條件、氣相色譜檢測條件。對定性定量方法及實驗條件必須滿足的要求進行了評價。通過過程質量控制（Quality Control，QC）對整個方法進行了驗證。結果顯示，本研究所建立的分析方法能夠滿足沉積物樣品長鏈烯酮測定的要求：儀器的檢測限分別為25.75ng／g和28.54ng／g；方法的檢測限分別為86ng／g和95ng／g；平均回收率介于67%～89%，回收率相對標準偏差分別為9.33%和9.39%；精密度 RSD（C37∶3）＝14.07%，RSD（C37∶2）＝13.17%。利用此方法對部分樣品進行了分析，測得的結果與布萊梅大學實驗室所測的一致。

固相萃取；氣相色譜；長鏈烯酮；海洋沉積物

在古海洋研究中，表層海水溫度是反映海洋熱容量及古氣候、古環境演化的一個最重要的參數［1］。獲得該參數的主要手段可以分成兩大類：無機地球化學［1］（如浮游有孔蟲δ18O、浮游有孔蟲Mg／Ca比值）和有機地球化學（如長鏈烯酮不飽和度（UK37）［2－3］和 TEX86［4－5］）。相對于其它替代指標，長鏈烯酮不飽和度在鈣質生物殼體不易保存的海域具有明顯的優勢。

長鏈烯酮不飽和度通常指含有37個碳原子的長鏈烯酮的不飽和度［3］，用UK37或UK｀37來表示，公式如下：

式中，U為不飽和；K代表酮；C37∶x為具有37個C原子的長鏈不飽和酮中含有x個C＝C鍵，由于C37∶4Me的含量一般很低，一般把公式簡化為［6］

海洋沉積物中長鏈烯酮主要由E.huxley分泌［7］，現代培養實驗結果顯示，其生長環境與海水溫度存在顯著的對應關系［8］，且不受鹽度、碳酸鹽溶解作用及長鏈烯酮豐度等因素的影響。前人的對比結果表明，基于長鏈烯酮不飽和度所獲結果與其它古溫度替代指標結果具有顯著的正相關關系［6－9］，并在海洋和湖泊的古氣候、古環境研究中得到廣泛應用。

國內外學者對長鏈烯酮的生態條件［10－11］、應用范圍［12－15］進行了大量的報道。但是在分析測試環節，不同的實驗室采用不同的前處理方法和參考標準物質進行定性和定量分析［16－18］。為此，依據自身的實驗室條件，摸索并建立一條可靠的分析測試方法對于開展相關古海洋學及古氣候研究具有重要的現實意義。

1 材料和方法

1.1 實驗材料

1.1.1 標 樣

本實驗共采用4個標樣，記為標樣1，標樣2，標樣3和標樣4。它們依次為2－Nonadecanone，Squalane，n－Octatriacontane，n－Tetracontane，均適用于EPA方法。標樣1用來作內標，標樣2用作測定烯酮的保留時間標記物，標樣3和4用作保留時間標記物及含量的計算。標樣1和3購自Chem Service公司，標樣2和4購自Sigma－Aldrich Chemie Gmbh公司。

表1 標樣的信息Table 1 The information of samples

精確稱取4種標準物質0.05mg，用四氯化碳定容至50mL，質量濃度分別為1 000μg／L。分別量取4種單標5mL至另一50mL容量瓶中配制成質量濃度為100μg／L混標。內標質量濃度為100μg／L。

1.1.2 實驗試劑

二氯甲烷、正己烷、甲醇均為色譜純（Merck公司，德國）；無水硫酸鈉（經450℃灼燒4h）；超純水（Milli－Q純水機）。

1.1.3 實驗器材

玻璃器皿、石英離心管等在使用前經過450℃灼燒4h

冷凍干燥機；超聲破碎儀；離心機；旋轉蒸發儀；氮吹濃縮儀；Angilent氣相色譜儀（GC 7890A）。

1.2 樣品處理

1.2.1 樣品前處理

樣品冷凍干燥后，碎樣成200目。取樣品0.2g加入50mL石英離心管中，加50μL混合內標，加DCM溶劑25mL超聲破碎提取3次，每次5min。每次提取的樣品經離心（3 000r／min，8min）后上清液轉移至250mL燒瓶中。

1.2.2 凈化方法

本方法采用初級凈化和二級凈化方式分析樣品。

所謂“哲理”并不是“形而上”的高深理論，它很多時候其實就是作者的“有感而發”，是外物與作者內心的契合，“人不如丘”的映襯手法就自然而然地讓“游記”具有了理性的光輝！

初級凈化：將提取的樣品在旋轉蒸發儀上旋至約0.5mL。樣品用DCM溶解轉移至2mL樣品瓶后，氮吹儀吹干，加入300μL KOH甲醇溶液，在80℃的條件下保持2h。加500μL正己烷振蕩，收集上清液，重復4次。

二級凈化：將收集的上清液使用氮吹儀濃縮至0.5mL，使用硅膠層析小柱對樣品凈化處理，多于10mL正己烷預淋洗后，加入樣品。分別用多于10mL的正己烷、多于10mL正己烷／DCM＝1／2（體積比）、多于10mL甲醇淋洗，分別收集三部分淋洗液。氮吹，DCM轉移至內插管，定容到25μL。目標物在第二部分的淋洗液中，GC測定。

1.3 儀器條件

1.3.1 色譜條件

安捷倫GC－7890A氣相色譜儀；DB－5毛細管色譜柱，J＆W 122－1062規格60m×250μm×0.25μm；進樣口溫度為280℃；FID檢測器溫度為320℃；程序升溫：初始溫度70℃，以20℃／min的速率升到300℃，保持52min；載氣為高純氮，流速1.5mL／min；分流進樣：分流比10∶1，進樣量為3μL。

1.3.2 保留時間定性

由于烯酮沒有標準樣品，n－C38烷烴和n－C40烷烴用來做保留時間的標記物。C37和C38的化合物群組在這兩個標記物之間出峰。

1.3.3 定量計算公式

本方法采用內標法定量，使用C19酮做內標物，用一系列不同濃度的混合標樣分別進樣，可得標準校正曲線（圖1）。利用n－C38烷烴和n－C40烷烴的相對響應因子進行含量的計算［1，18－19］，n－C38烷烴的響應因子用來計算C37群組的含量，n－C40烷烴的響應因子用來計算C38群組的含量，在本實驗中只計算C37的兩種不飽和烯酮。按照方法1.2提取一個樣品進樣，記錄色譜圖，根據含內標物的待測組分溶液色譜響應值，采用以下公式計算C37目標化合物的含量（ci）：

式中，Ai和As分別為樣品和內標物的峰面積；cs為加入內標物的量；f為相對響應因子，f計算公式為：

圖1 C38和C40的標準校正曲線Fig.1 The standard calibration curve of C38and C40

1.4 質量控制

1.4.1 檢測限和加標回收率的測定

儀器的檢測限：實驗空白和樣品同時進行測試，取石英管一只，加入50μL標樣，測定儀器檢測限。提取凈化方法同1.2。

方法的檢測限：由于烯酮沒有標樣，所以用C38來做方法的檢測限，使用質量濃度為1ng／μL的C38標準溶液來進行分析，進樣量為3μL。

C19酮用來做回收率指示劑，分別準備12個樣品，其中6個樣品加50μL內標，6個樣品加125μL內標，提取和凈化方法同1.2。所得樣品進行GC測定。

1.4.2 精密度的測定

本研究使用采自日本海KCES1巖芯的樣品進行精密度的測定。稱取同一樣品7份各0.2g，分別加入內標50μL。提取凈化方法同1.2。

1.5 日本海KCES1巖芯不同層位樣品的測定

選取日本海 KCES1巖芯不同層位的6個樣品進行測試：KCES1－36，KCES1－40，KCES1－66，KCES1－112，KCES1－138，KCES1－140分別進行測定，每個樣品做3次平行測定。提取凈化方法同1.2.1和1.2.2。

2 結果與討論

2.1 保留時間

提取日本海KCES1巖芯樣品，凈化方法同1.2.2，所得的樣品進安捷倫GC－7890A色譜儀進行分析，獲得色譜圖（圖2）及各個化合物保留時間（表2）。

圖2 樣品色譜分析譜圖Fig.2 Gas chromatogram of long－chain alkenones in sample

表2 各個化合物的保留時間Table 2 The retention time of compound

2.2 檢測限

檢測限通常分為儀器的檢測限和方法的檢測限。儀器的檢測限具體做法是把標準校正曲線的最小點濃度稀釋到最好是能檢測到的最小分析信號所對應的標準物濃度，連續進樣7次或者更多，算出標準偏差作為Sb帶入公式儀器的檢測限

即為儀器的檢出限，Sx為分析校正曲線的斜率。本方法根據對樣品空白的測定確定噪聲，通過公式（3）計算出最小濃度，算出標準偏差，代入公式（5）可得儀器的檢測限。方法的檢測限按照公式（6）計算：

式中，LOD為方法的檢測限；Nd為基線噪音；c為C38的濃度；H為C38的色譜峰面積；V為進樣體積。兩種烯酮的儀器檢測限和方法檢測限見表3。

表3 測定空白7次的峰面積及檢測限Table 3 The peak areas and limits of measurement of blanks

2.3.1 加標樣品回收率測定結果

加標樣品6次測定的結果以及平均值見表4。目標化合物的平均回收率為67%～89%，回收率相對標準偏差為9.33%～9.39%。

表4 C19酮加標回收的測定結果Table 4 The results of recovery test with adding standard sediment sample of C19ketone

2.3.2 精密度測定結果

本方法的精密度以相對標準偏差來表示，7次測定樣品的測定結果見表5。對方法相對標準偏差的要求，一般主要取決于被測對象的含量，含量越高要求相對標準偏差越低，例如，＞10%的含量相對標準偏差一般≤1%，隨著含量的降低，相對標準偏差可逐步增加，增至5%，10%，20%，30%甚至50%。計算本方法的相對標準偏差為 RSD（C37∶3）＝14.07%，RSD（C37∶2）＝13.17%。

表5 目標物C37∶3和C37∶2的相對標準偏差Table 5 The RSD of C37∶3and C37∶2

2.4 沉積物樣品測定結果

隨機選取日本海KCES1巖芯不同層位的6個樣品，分別進行測定，所得的結果見表6，并且與德國布萊梅大學的實驗室測試結果進行比較，得到一致的結果，該實驗室的分析方法同樣也是用硅膠層析小柱和氣相色譜聯用來測定的長鏈烯酮。完全證明該方法可以用于沉積物中長鏈烯酮的分析，完全滿足本實驗室測定的要求。

表6 同一樣品不同實驗室的測定結果Table 6 Results of the same sample in different labs

3 結 語

本研究將固相萃取技術和氣相色譜分析方法協同應用于海洋沉積物中長鏈烯酮成分的測試工作。整個分析獲得了優化的前處理條件和氣相色譜條件。分析過程的質量控制顯示，本方法具有很好的準確性和精密性，能夠滿足海洋沉積物樣品長鏈烯酮的測定要求。

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Determination of Long－chain Alkenones in Marine Sediments Using SPE－GC Method

BAI Ya－zhi1，2，ZOU Jian－jun1，2，LIU Ji－hua1，2，GAO Jing－jing1，2，SHI Mei－juan1，2，CUI Jing－jing1，2
（1.First Institute of Oceanography，SOA，Qingdao 266061，China；2.Key Laboratory of State Oceanic Administration for Marine Sedimentology and Environmental Geology，SOA，Qingdao 266061，China）

The study aim is to build a method of determining long－chain alkenones in marine sediments，and to gain the optimum condition of preparation of samples，and the best condition of Gas Chromatography（GC）and to assess，the requirement of quality，quantity and experimental condition.According to the validation of the quality control（QC），the results proved that the analytical method satisfied the requirements of the determination of long－chain alkenones in marine sediments.The instrument limits of detection were LOD（C37：3）＝25.75ng／g，LOD（C37：2）＝28.54ng／g；the method limits of detection were LOD（C37：3）＝86ng／g，LOD（C37：2）＝95ng／g.and the recoveries were between 67%～89%，of which the relative standard deviations were 9.33%，9.39%.RSD（C37：3）＝14.07%，RSD（C37：2）＝13.17%.Based on the determination method，several samples were analyzed and have the same results which analyzed in different lab.

solid phase extraction；gas chtomatography；long－chain alkenones；marine sediments

April 29，2011

O657.7

A

1671－6647（2012）04－0541－07

2011－04－29

國家自然科學基金項目——末次冰期以來鄂霍次克海古生產力變化得生物標志物記錄及其對氣候變化的響應（40906035）；國家海洋局青年海洋科學基金項目——我國近海沉積物有機碳氮國家二級標準物質的研制（2011314）；國家海洋局第一海洋研究所基本科研業務費專項——20萬年以來鄂霍次克海古生產力演化及其古氣候意義（GY02－2010G24）

白亞之（1983－ ），女，山西晉中人，碩士，研究實習員，主要從事有機地化分析方面研究.E－mail：baiyazhi＠fio.org.cn

（王 燕 編輯）