环境样品中OCPs, PAHs, 和PCBs 的GC-MS/MS 分析方法

 

Inge de Dobbeleer, Joachim Gummersbach, Hans-Joachim Huebschmann, Anton Mayer, Paul Silcock Thermo Fisher Scientific, Dreieich, Germany

 

有机氯杀虫剂，多氯联苯，多环芳烃，土壤样品，水样品，建筑材料，可重复性，线性

 

本文描述了对多种环境基质中半挥发性化合物的分析，展示了GC-MS/MS系统的高生产力和高质量结果。

 

有机氯杀虫剂 (OCP)，多环芳烃 (PAH)，和多氯联苯 (PCB) 等几类化合物对于环境常规监测实验室和合同检测实验室来说都十分熟悉。这些实验室尝试采取多种方法来解决这几类化合物在多种环境基质中的检测问题。

 

气相色谱- 质谱(GC-MS) 非常适合用来进行OCPs, PAHs, 和PCBs 的检测。较之传统检测器，诸如HPLC 的UV 和荧光检测器，以及GC 的ECD 和FID 检测器，单四极杆 GC-MS系统已经为环境监测实验室提供了提高分析这些化合物的机会。从而得以有限的简化样品前处理程序，以增加样品通量并最终降低实验室成本。

 

较之单四极杆GC-MS，三重四极杆 GC-MS/MS 系统对化合物选择性的改善则更为显著。好的选择性对从背景中有效检出目标化合物至关重要，也因此能够增强环境监测实验室的检测能力和生产力。越来越多的实验室都开始选择这一技术，尤其是那些希望在竞争中领先一步的实验室。不幸的是，对于新接触GC-MS/MS 技术的实验室，采取新技术并在不显著影响实验室的连续运行的前提下实现生产力的提高是一大挑战。

 

这份应用文章描述了一种基于Thermo ScientificTM TRACETM1310 GC 和TSQTM 8000 三重四极杆GC-MS/MS 系统的GC-MS/MS 方法。通过该方法能够实现环境样品中的OCPs, PAHs和PCB 的高性能、高产出的分析。

本文还描述了对整合在方法开发和分析流程中的智能软件工具的使用，这些工具能够有效缩短常规检测方法建立和维护所需的时间。

 

 

 

向1 L 样品中加入正己烷震荡混合。水相和有机相充分分相后，将有机相移出并用无水 Na2SO4 干燥。 将一份有机提取液蒸发浓缩至3–4 mL，再在温和的氮气流下蒸发至最终体积。

 

在玻璃瓶中称量10 g 样品（土壤，沉积物，或建筑材料），然后加入无水Na2SO4 和40 mL 混合提取溶剂（己烷和丙酮）。用泰福珑封口膜封住玻璃瓶口，超声震荡20 min。将一份提取液放入Kuderna – Danish 设备中，再向样品中加入40 ml 混合提取溶剂并重复提取一次。将一份二次提取液与一次提取液混合，蒸发浓缩至3–4 mL，再在温和的氮气流下蒸发至最终体积。

 

开发了针对 Thermo Scientific TRACETM 1310 气相色谱和TSQ8000 质谱仪的方法( 表 1).

 

表1. 推荐的仪器方法设置

 

 

有了TSQ 8000 GC-MS/MS 系统，使用者能够进行自动的SRM 方法开发，显著缩短方法开发时间。AutoSRM 能够加快方法开发过程的速度。优化后的参数会以全自动的方法以excel 表格的格式记录下来。该程序始于一个全扫分析，通过谱库搜索对峰进行识别。点击每个峰都会显示出丰度最高的离子列表，这些离子会被推入一份工作列表，以备二次进样，即产物离子扫描之用。

 

结果会再次生成色谱图，点击色谱峰会看到产物离子按丰度递减的方式总结而成的列表。最后，这些产物离子会被推入下一份工作列表中，最终的优化过程始于对这些离子施加逐步升高的碰撞能。所得结果将会以图表形式展示出来，同时再生成第三份工作列表。选择这份工作列表则会为所有化合物创建SRM 方法，并且与一个完整的仪器方法相连。此外，离子对和保留时间会被导出到一个化合物列表中，将方法自动与Thermo Scientific TraceFinderTM 软件中的定量方法相连。

 

完整的说明详见应用简报（application brief） AB52998:AutoSRM 隆重登场：简便易用的MRM 带来表现优秀的结果一文。

 

TSQ 8000 GC-MS 带有完整的自动调谐功能，即便不同用户使用仪器也能确保调谐的重现性。调谐功能包含自动的柱流失检测，主要通过监测自然空气/ 水背景和通过仪表测定的一定量导入源内的气体的比例实现。

 

调谐文件会自动存储在仪器里，仪器文件默认与最近一次的调谐文件相关，但也完全可以手动选择与其它调谐文件相关。

 

 

 

本分析方法的目标是帮助实验室减少分析大量化合物所产生的总工作量。为了有效地对这整个化合物列表里的物质进行分析，我们使用了TRACE 1310 GC 和TG-XLBMS 色谱柱来优化关键异构体对的分离。

 

 

图 2. 标准品中目标化合物的色谱图，绝对进样量为2000 pg；除了 benzo(b) 和 (k) fluoranthene 是建筑材料里的400 pg 标样。

 

相同化合物100 次进样之后

a: 菲 和蒽烯

b: 屈 和苯并a 蒽

c: 苯并(b) 和苯并 k 荧蒽

d: 茚并(1,2,3-cd) 芘和二苯并（a,h) 蒽

e: o,p DDD 和 p,p DDT

f: 建材里的苯并(b) 和苯并(k) 荧蒽

 

整个色谱的表现为所有化合物于17 分钟内洗脱完毕。用水、土壤和建材提取液进样100 次以后得到相同的色谱分离结果。

 

OCP 和PCB 的校准曲线在 2 μg/L 至 700 μg/L 的浓度范围内制备。PAH 则需要更高的范围2 μg/L 至 2,500 μg/L。没有对内标的曲线进行校准。

所有曲线的线性相关系数都大于0.995。一部分目标化合物的曲线见图 3 和 4。

 

图3. 各种 PAH 的校正曲线。各化合物及其相应的 线性相关系数为

a: 萘， R2=0.9991

b: 菲， R2= 0.9994

c: 苯并蒽， R2= 0.9985

d: 芴， R2= 0.9998

e: 苯并芘， R2= 0.9993

 

 

图 4. 各种 农药的校正曲线。各化合物及其相应的 渐进系数为

a: PCB153，R2=0.9999

b: 艾氏剂， R2= 0.9993

c: a- 硫丹， R2= 0.9996

d: 四氯苯， R2= 0.9999

e: 氟乐灵， R2= 0.9999

 

最低的校准水平为(2μg/L 柱上 2 pg), 所有化合物的响应都非常好，信噪比很高。图5 所示为此浓度下的一些提取SRM 色谱图。

 

图 5. 2 μg/L 浓度水平下的峰 ; 柱上绝对进样量为 2 pg

 

在所有三种基质中，可重复性的建立是通过将添加标样的土壤提取液、水样提取液，和建筑材料提取液重复进样得到的。所有样品都经过了7 次分析，RSD 通过外标法计算( 表 2)。

基质中所有化合物的可重复性都表现为低于10%RSD。峰面积积分完全由TraceFinder 软件自动进行，没有任何手动干预。

 

表2. 7 份不同基质样品的相对标准差

 

所有化合物在方法中都有至少两个离子对，在所有样品、空白，和标样中都监测了两个离子对。

 

 

 

图 6. 六氯乙烷的离子比，图中还标出了欧盟分析方法表现指导规定的上下限。均值和标准差在上表中列出。

 

我们计算了所有校准曲线、水样、土样，和建材样品中的离子比。离子比的准确性肯定了整个浓度区间内所有样品和标样。

 

一部分基质样品中低浓度化合物的峰见图7，证明测量方法的灵敏度和选择性都很好。

以下给出部分样品基质、低浓度化合物，及浓度值，浓度值以柱上绝对量形式给出。

 

 

• TSQ 8000 GC-MS/MS 通过多种整合的软件工具支持简化的方法开发、验证和管理操作。

• 通过将三个独立的方法合而为一，将三次进样简化为一次进样，新方法提高了实验室的生产力。

• 系统的定量能力和方法表现优异，线性和灵敏度非常好，并在多种环境样品中保持了很高的准确度和精密度。

 

1. Analysis of emerging persistent organic pollutants using GCMS/MS; Kalachova et al. SETAC, Berlin 2012.

2. Ziegenhals, K.; Hubschmann, H.J. Fast-GC/HRMS to quantify the EU priority PAH. J. Sep. Sci. 2008, 31, 1779 – 1786.

3. Thermo Scientific Application Brief AB52998:Introducing AutoSRM: MRM Simplicity for High Performance

Results; Cole J.

4. REGULATION (EC) No 2002/657 on analytical performance criteria.

5. Pesticides Method Reference, 2nd ed. 2011, Thermo Fisher Scientific, Austin, TX, USA, P/N 120390.

 

 

 

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