加速溶劑萃取多層硅膠柱凈化氣相色譜串聯三重四級桿質譜法測定土壤和沉積物中的多氯萘

張利飛　張秀藍等

摘 要 通過制作多氯萘（PCNs）在商品多層硅膠柱上的流出曲線、優化氣相色譜質譜參數和利用三重四級桿質譜的多重反應監測模式，應用氘代一氯萘#2作為一氯和二氯代萘的定量內標，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，實現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因子為0.70～5.45，相對標準偏差小于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色譜柱方法效果優于60 m的DB5MS色譜柱，但前者耗時較長。實際樣品分析表明，7種PCNs回收率標記物，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。

關鍵詞 三重四級桿質譜；多氯萘；多層硅膠柱

1 引 言

多氯萘（Polychlorinated naphthalenes，PCNs）是一類理化性質與二噁英相似的持久性有機污染物（Persistent organic pollutants， POPs），根據萘環上氯原子取代的數目和位置不同，共有75種同類物[1]。2011年，POPs審查委員會認為二至八氯代萘滿足《關于持久性有機污染物的斯德哥爾摩公約》附件D具體規定的篩選標準，具有持久性、生物蓄積性、遠距離環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是全球環境中普遍存在的一類POPs[1，3～6]。

針對環境樣品中PCNs的檢測，目前還沒有國際公認的標準分析方法。早期采用氣相色譜帶電子捕獲檢測器測定PCNs，隨著質譜技術的發展，逐漸開始采用氣相色譜質譜（EI或NICI源）法[7，8]。近年來，高分辨氣相色譜串聯高分辨質譜兼具色譜的高分離度和質譜的高分辨能力，已在環境樣品PCNs分析中得到廣泛應用[6，9～11]。然而，高分辨質譜儀的購置和維護成本昂貴、操作復雜、對儀器使用人員要求較高[12]，限制了環境樣品中PCNs的分析。氣相色譜串聯三重四級桿質譜（GCQqQMS/MS）在使用成本和操作維護方面均與一般低分辨質譜較接近，其多重反應監測（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]。

利用氣相色譜串聯三重四級桿質譜測定環境樣品中的PCNs已有報道。Teng等[16]采用TSQ Quantum XLS三重四級桿氣質聯用儀帶TR5MS（30 m×0.25 mm i.d.×0.25 μm）毛細管色譜柱，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進行測定，并未發揮三重四級桿質譜MRM模式的優勢。劉芷彤等[17]采用78907000B三重四級桿氣相氣譜質譜聯用儀， 配DB5MS（60 m×0.25 mm i.d.×0.25 μm）毛細管色譜柱，在MRM模式下測定了一至八氯代萘共20種PCNs同類物，且采用穩定同位素標記的PCNs作為內標，建立了同位素稀釋氣相色譜串聯三重四級桿質譜法測定環境樣品中的PCNs，檢出限為0.04～0.48 μg/L。該研究的缺點在于采用3種層析柱對PCNs進行凈化，方法凈化效果良好，但過程繁瑣、耗時較長。此外，該研究利用碳13同位素標記的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）的內標，由于一至三氯代萘的揮發性高于四氯代萘，將導致一至三氯代萘定量結果偏低。

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三重四級桿質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 實驗部分

2.1 儀器與試劑

78907000B型氣相色譜串聯三重四級桿質譜（安捷倫公司）；DB5MS毛細管色譜柱 （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型旋轉蒸發濃縮儀（步琪公司）；CVE3100型平行蒸發濃縮儀（Eyala公司）；NEVAP112型氮吹儀（Organomation Associates公司）。

PCNs標準品：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%（和光純藥工業株式會社）；硅藻土（化學純，國藥集團化學試劑有限公司）；正己烷、二氯甲烷（農殘級， J.T. Baker公司）；癸烷（特級，和光純藥工業株式會社）。

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，用空氣泵趕盡柱內的氣泡后，用50 mL正己烷進行預淋洗，淋洗液棄去。在柱上添加500 μL Halowax 1014，并用150 mL 正己烷進行淋洗，每10 mL淋洗液單獨收集于刻度試管中，用平行蒸發濃縮儀濃縮至約1.0 mL，添加回收率內標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，將上述物質混勻裝填入ASE萃取池中，加入ECN5102和DLM2005S標記物后進行萃取。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，預加熱平衡時間5 min，靜態萃取時間5 min，淋洗液體積為池體積的40%，吹掃時間100 s，循環兩次。

收集到的萃取液用旋轉蒸發濃縮儀濃縮至約2 mL，濃縮后的萃取液過商品多層硅膠柱進行凈化，淋洗液為150 mL 正己烷，凈化后的萃取液經旋轉蒸發濃縮后，進一步氮吹濃縮至約200 μL，添加回收率內標ECN5260，混勻后待測。

2.4 樣品分析

標準曲線的配制：由低至高共配制CSL， CS1， CS2， CS3， CS4和CS5共6個濃度點，對應PCNs的濃度分別為0.5， 1.0， 5.0， 20， 80和240 μg/L，ECN5102和DLM2005S標記物濃度為100 μg/L，回收率內標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。

氣相色譜進樣方式為不分流進樣，進樣量為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，總運行時間為60 min；RtβDEXcst色譜柱的條件：進樣口溫度為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，總運行時間為150 min。

三重四級桿質譜條件：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（氮氣）的流速為1.5 mL/min，離子源溫度為230 ℃，四級桿溫度為150 ℃，監測模式為MRM，具體參數見表1。

儀器控制和數據分析軟件為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，用空氣泵趕盡柱內的氣泡后，用50 mL正己烷進行預淋洗，淋洗液棄去。在柱上添加500 μL Halowax 1014，并用150 mL 正己烷進行淋洗，每10 mL淋洗液單獨收集于刻度試管中，用平行蒸發濃縮儀濃縮至約1.0 mL，添加回收率內標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，將上述物質混勻裝填入ASE萃取池中，加入ECN5102和DLM2005S標記物后進行萃取。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，預加熱平衡時間5 min，靜態萃取時間5 min，淋洗液體積為池體積的40%，吹掃時間100 s，循環兩次。

收集到的萃取液用旋轉蒸發濃縮儀濃縮至約2 mL，濃縮后的萃取液過商品多層硅膠柱進行凈化，淋洗液為150 mL 正己烷，凈化后的萃取液經旋轉蒸發濃縮后，進一步氮吹濃縮至約200 μL，添加回收率內標ECN5260，混勻后待測。

2.4 樣品分析

標準曲線的配制：由低至高共配制CSL， CS1， CS2， CS3， CS4和CS5共6個濃度點，對應PCNs的濃度分別為0.5， 1.0， 5.0， 20， 80和240 μg/L，ECN5102和DLM2005S標記物濃度為100 μg/L，回收率內標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。

氣相色譜進樣方式為不分流進樣，進樣量為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，總運行時間為60 min；RtβDEXcst色譜柱的條件：進樣口溫度為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，總運行時間為150 min。

三重四級桿質譜條件：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（氮氣）的流速為1.5 mL/min，離子源溫度為230 ℃，四級桿溫度為150 ℃，監測模式為MRM，具體參數見表1。

儀器控制和數據分析軟件為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，用空氣泵趕盡柱內的氣泡后，用50 mL正己烷進行預淋洗，淋洗液棄去。在柱上添加500 μL Halowax 1014，并用150 mL 正己烷進行淋洗，每10 mL淋洗液單獨收集于刻度試管中，用平行蒸發濃縮儀濃縮至約1.0 mL，添加回收率內標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，將上述物質混勻裝填入ASE萃取池中，加入ECN5102和DLM2005S標記物后進行萃取。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，預加熱平衡時間5 min，靜態萃取時間5 min，淋洗液體積為池體積的40%，吹掃時間100 s，循環兩次。

收集到的萃取液用旋轉蒸發濃縮儀濃縮至約2 mL，濃縮后的萃取液過商品多層硅膠柱進行凈化，淋洗液為150 mL 正己烷，凈化后的萃取液經旋轉蒸發濃縮后，進一步氮吹濃縮至約200 μL，添加回收率內標ECN5260，混勻后待測。

2.4 樣品分析

標準曲線的配制：由低至高共配制CSL， CS1， CS2， CS3， CS4和CS5共6個濃度點，對應PCNs的濃度分別為0.5， 1.0， 5.0， 20， 80和240 μg/L，ECN5102和DLM2005S標記物濃度為100 μg/L，回收率內標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。

氣相色譜進樣方式為不分流進樣，進樣量為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，總運行時間為60 min；RtβDEXcst色譜柱的條件：進樣口溫度為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，總運行時間為150 min。

三重四級桿質譜條件：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（氮氣）的流速為1.5 mL/min，離子源溫度為230 ℃，四級桿溫度為150 ℃，監測模式為MRM，具體參數見表1。

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