全自動固相萃取-串聯四級桿質譜測定水中16種多環芳烴

張廣龍，曲明昕，高師昀，許 凱

（1.貴陽市環境監測中心站，貴州貴陽550002；2.貴州師范大學山地環境信息系統與生態環境保護重點實驗室，貴州貴陽550001）

全自動固相萃取-串聯四級桿質譜測定水中16種多環芳烴

張廣龍1，曲明昕1，高師昀1，許 凱2

（1.貴陽市環境監測中心站，貴州貴陽550002；2.貴州師范大學山地環境信息系統與生態環境保護重點實驗室，貴州貴陽550001）

建立了采用全自動固相萃取 （SPE）凈化，濃縮，氣相色譜-串聯四級桿質譜二級質譜監測（GC-QQQ-MS／MS）同時測定水中16種多環芳烴的方法。通過優化樣品前處理條件和儀器分析條件，取樣體積為1.0L時多環芳烴的最低檢出限為0.06～0.27μg／L，最低定量限為0.21～0.91μg／L。針對三組加標濃度為10μg／L、100μg／L、500μg／L的樣品，平行測定6次，平均回收率在79.84%～108.43%，相對標準偏差在3.17%～9.27%。

全自動固相萃取；串聯四級桿質譜；多環芳烴；水樣測定

多環芳烴（簡稱PAHs）是一類由兩個或兩個以上苯環組成的稠環化合物，其結構上的共軛體系使該類化合物具有高度的穩定性，在環境介質中較難降級。多環芳烴被列為持久性有機物（POPS），既是國際上關注的環境內分泌干擾物質，又具有致癌、致畸、致突變等特性，對生物體產生遺傳毒性，對生物體和人類具有潛在的危害性［1，2］。水是人類賴以生存最重要的物質，也是多環芳烴殘留的主要環境介質之一。因此，開展對水環境中的多環芳烴的研究具有重要現實意義。

目前測定多環芳烴的方法主要有氣相色譜-質譜法、高效液相法等，分析環境中復雜基質樣品中的痕量有機污染物時，干擾嚴重的背景和儀器的假陽性等影響著樣品檢測定量定性分析的準確性［3］。串聯質譜技術（MS／MS）通過多反應監測模式（MRM）選擇合適的碎片離子作為母離子，再優選出合適的碰撞能量 （CE）進行二次碰撞，產生子離子，應用對應的母離子、子離子、保留時間及碰撞能量最終確認化合物［4-6］。通過在有機化合物結構解析、雜質鑒定、結果確證等方面的研究，為提高分析能力提供足夠的結構信息，具有很高的靈敏度和強抗干擾能力，廣泛應用于農產品、食品安全、環境檢測等領域。

1 實驗方法

1.1 儀器和試劑

GC450氣相色譜儀 （美國，布魯克·道爾頓）；320三重四級桿串聯質譜儀 （美國，布魯克.道爾頓）；GX-274全自動固相萃取儀（美國，吉爾森）；N-EVAP111型自動氮吹濃縮儀（美國，Organomation Associatcs）；DB-1701型色譜柱，30 m×0.32 mm×0.25μm。

16種組分多環芳烴混標 （1∶1，甲醇∶二氯甲烷）購自百靈威試劑（AccuStandard）；二氯甲烷，甲醇，購于天地試劑（美國，HPLC純）；無水硫酸鈉（優級純，450℃烘烤4.0h，干燥器內冷卻后備用）；CNW C8、C18固相萃取小柱購于上海安普。

1.2 樣品提取和濃縮

取1.0L自然澄清達到室溫要求的水樣，加入30g NaCl鹽析，輕輕振搖，直至NaCl溶解，然后加入10mL乙醇有機改良劑，搖勻（注：若樣品中多環芳烴濃度較高，省去鹽析和改良溶解度步驟）。安裝所需的固相萃取小柱，添加萃取液和淋洗液，設置儀器固相萃取條件，按樣品編號進行提取處理。樣品解析洗脫后，經氮吹儀濃縮至0.5mL以下，二氯甲烷定容至1.0mL，待上機分析。

1.3 儀器分析條件

氣相色譜：進樣方式：不分流進樣；進樣量：1.0μL；柱流速：1.0mL／min；進樣口：280℃；柱溫：60℃保持2.0min，以30℃／min升到160℃，保持3.0min，再以10℃／min升到280℃，保持10min。

質譜分析條件：離子源：EI源，70ev；離子源溫度：250℃；腔體溫度：40℃；傳輸線溫度：280℃；碰撞氣（Ar）壓力：2.0mTorr；電子倍增器電壓：1000V；溶劑延遲：4.5min。

2 結果與討論

2.1 固相萃取前處理條件優化

優選萃取柱：多環芳烴組分為非極性或弱極性物質，水中多環芳烴的測定宜采用反相萃取方式［7］。通過對比C8與C18兩種不同填料的固相萃取小柱，空白樣品加標濃度為0.1μg／L平行測定6次，計算平均回收率。結果顯示：C18萃取柱平均回收率在71.25%～94.31%，C8萃取柱平均回收率在45.82%～71.56%，C18柱回收率明顯好于C8柱。

優選洗脫劑：按照溶劑極性選取二氯甲烷、三氯甲烷、二氯甲烷：乙酸乙酯 （1＋1）三種試劑，做加標回收率實驗，發現此三種洗脫劑在C18柱上回收率無明顯差別，回收率均在85.04%～ 93.58%。綜合考慮三種溶劑的毒性及其他相關因素，二氯甲烷作為洗脫劑較為理想。

2.2 質譜條件的優化

2.2.1 二級質譜母離子和子離子的選擇

為消除基質干擾，提高檢測靈敏度，采用二級質譜掃描模式進行分析。首先選用較高濃度1.0mg／L混合標準液（16種多環芳烴）進行FullScan模式全掃描，獲得這16種化合物的總離子流圖，確定每個物質的保留時間，再對該一級質譜圖進行全面分析，初步選擇2～3個質量數大、豐度比高的特征離子作為母離子。

對于選定好的母離子，設定不同范圍的碰撞能量進行碰撞測試，對其產生的二級質譜碎片離子進行掃描，得到子離子掃描質譜圖，選項相應的二級碎片離子作為子離子。通過對比同一母離子在不同碰撞能量和不同母離子在同一碰撞能量產生子離子的相對豐度，優化選擇出母離子和子離子的最佳組合，綜合考察各離子間的豐度比及最佳碰撞能量等因素最終獲得較好的串聯四級桿質譜 （MS／MS）圖。圖1所示為16種PAHs濃度為200μg／L的MS／MS質譜圖。

2.2.2 碰撞能量的優化

應用儀器自動開發功能（AMD）在5～50eV范圍內，5eV為一個能級對每種化合物的誘導碰撞能量進行選擇優化。結果顯示，16種多環芳烴混合物中具有二元、三元環狀結構的化合物，其穩定性相對四元、五元以上環狀結構的化合物弱一些，碰撞所需能量相對較弱［8］。因此，萘等類似化合物碰撞產生所需子離子的最小能量為20eV，苯并［g，h， i］芘等類似化合物最大的能量為50eV。

2.2.3 多環芳烴化合物的定性分析

多環芳烴化合物串聯四級桿質譜的定性分析要綜合考慮被測物質的保留時間、母離子與子離子裂解關系、信噪比、定性離子的確認以及子離子間相對豐度比的匹配度、優化碰撞能量的最佳組合等因素，最終確定目標化合物的最佳質譜條件。16種多環芳烴串聯四級桿質譜的分析條件詳見表1。

表1 化合物串聯四級桿質譜的分析條件

2.3 校準曲線、檢出限與定量限

根據儀器的靈敏度和實際樣品的檢出情況，配制質量濃度為10μg／L、20μg／L、50μg／L、100μg／L、500μg／L標準系列。外標法定量，以各組分的峰面積 （y）為縱坐標，以質量濃度 （x）為橫坐標繪制標準曲線。取樣體積為1.0L時，連續測定質量濃度為10μg／L空白加標水樣7個平行樣，計算出標準偏差（SD），相對標準偏差（RSD），以3倍的相對標準偏差為方法最低檢出限（LOD），以10倍相對標準偏差為方法最低定量限 （LOQ）。結果見表2。

表2中的數據表明，該方法的線性關系良好，靈敏度較高，最低檢出限在0.06～0.27μg／L，最低定量限為0.21～0.91μg／L。

2.4 方法準確度和精密度

對三組添加水平分別為10μg／L、100μg／L、500μg／L的空白水樣進行測定，16種多環芳烴，添加濃度為10μg／L的平均加標回收率在79.84%～105.52%，測量重復性RSD為5.36%～9.27%；添加濃度為100μg／L的平均加標回收率在85.39%～107.71%，測量重復性RSD為4.08%～8.33%；添加濃度為500μg／L的平均加標回收率在86.31%～108.43%，測量重復性RSD為3.17%～7.35%。

表2 化合物的相關系數、最低檢出限和最低定量限

3 結論

采用全自動固相萃取前處理方法，節約人力，節省溶劑，提高了回收率，增強了樣品分析準確性和穩定性。采用串聯四級桿質譜測定16種多環芳烴，靈敏度高，分析效果好，抗干擾能力強，是分析復雜樣品中多組分痕量較為理想的工具。相對于液液萃取前處理，氣相色譜、高效液相色譜及普通質譜等分析，該方法在環境樣品分析尤其是痕量分析中具有更廣泛的應用。

［1］陳慧，黃要紅，蔡鐵云.固相萃取-氣相色譜／質譜法測定水中多環芳烴［J］.環境污染與防治，2004，26（1）：72-74.

［2］薛海全，崔兆杰，杜世勇，等.加速溶劑萃取／氣相色譜-質譜法測定小麥中多環芳烴［J］.中國環境監測，2011，27（3）：42-46.

［3］陳劍剛，劉中青.固相萃取-高效液相色譜法測定水源水中16種多環芳烴［J］.中國衛生檢驗雜志，2008，18（11）：2206-2208.

［4］朱文萍，呂康樂，陳迪云.三重串聯四級桿氣相質譜聯用儀測定飲用水源地水體中的多氯聯苯［J］.中國環境監測，2012，28（2）：61-64.

［5］肖榮輝，馬繼平，鹿文慧，等.竹炭固相萃取／氣相色譜-質譜聯用對環境水樣中16種多環芳烴的測定 ［J］.分析測試學報，2009，28（9）：1022-1026.

［6］李斌，劉昕宇，解啟來，等.自動索氏抽提-凝膠滲透色譜（GPC）-氣相色譜／質譜法測定沉積物中多環芳烴和有機氯農藥［J］.環境化學，2014，33（2）：236-242.

［7］尹怡，鄭光明，朱新平，等.分散固相萃取／氣相色譜-質譜聯用法快速測定魚、蝦中的16種多環芳烴 ［J］.分析測試學報，2009，28（9）：1022-1026.

［8］謝振偉，楊坪，廖翀，等.串聯四級桿質譜（GC-QqQ-MS／MS）測定土壤中的有機氯農藥和多氯聯苯 ［J］.中國環境監測，2008，24（5）：20-24.

Determ ination of 16 Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in W ater by Auto Solid-phase Extraction and Gas Chromatography-triple Quadrupole M ass Spectrometry

ZHANG Guang-long1，QU Ming-xin1，GAO Shi-yun1，XU Kai2
（1.Guiyang Environmental Monitoring Centre，Guizhou Guiyang 550002，China）

A method combining auto solid-phase extraction to purify and concentrate sampleswith gas chromatography -triple quadrupolemass spectrometry（GC-QQQ-MS／MS）to simultaneously determinate 16 polycyclic aromatic hydrocarbons（PAHs）was proposed.Through optimizingthe sample pretreatment conditions and conditions of instrumental analysis，the limits of detection（LOD）for PAHs ranged from 0.06μg／L to 0.27μg／L.The limits of quantification（LOQ）for PAHs ranged from 0.21μg／L to 0.91μg／L in 1.0L of sample.Three groups of samples spiked with the concentrations of10μg／L，100μg／L，and 500μg／L were tested for six parallel determinations.The average recoverieswere between 79.84%and 108.43%.The relative standard deviationswere between 3.17%and 9.27%.

solid-phase extraction；polycyclic aromatic hydrocarbons；gas chromatography-triple quadrupole mass spectrometry；water sample

X83

A

1673-9655（2015）05-0092-04

2015-01-10

貴州省科學技術基金項目 （黔科合J字 ［2013］2022號）。

張廣龍（1983-），男，河南新鄉人，碩士，助理工程師。

曲明昕。