水中有机氯和氯苯类化合物检测方案(气质联用仪)

9.88E6TIC MS 全自动固相萃取仪(AT280)-GCMS联用分析检测水中有机氯和氯苯类化合物 季晓蓉赵子珺余种天陈春竹赛默飞世尔科技(中国)有限公司 关键建： GC-ISQ； AT280；水；有机氯及氯苯类化合物 Determination of organochlorine pesticides and chlorobenzenes in water by Autotrace -GCMS Key words： GC-ISQ；AT280； Water； Organochlorine pesticides and Chlorobenzenes 引言 有机氯农药和氯苯类化合物在水中含量低，但化学性质稳定，不易讲解，进入人体内有富集作用，严重危害人类健康。有机氯农药和氯苯类化合物是持久性污染物(POPs)的重要组成部分，《斯德哥尔摩公约》首批限控的12种物质中大部分是有机氯农药和氯苯类化合物。通过监测水质中该类化合物的含量可实现其源头可控，加强对此类污染的监测具有十分重要的意义。 有机氯农药测定方法的相关研究很多， 《生活饮用水标准检验方法》与《水和废水监测分析方法》提供的方法是氯苯类化合物和有机氯农药分开检测，前处理和仪器条件都不同，需耗费大量的检测时间。因此建立快速、准确、同时测定更多项目的分析方法，提高检测效率已经成为水质监测研究的热点之一。 常规前处理方法均采用液液萃取对目标物进行富集，操作较为繁琐，且所需有机溶剂体积较大，对实验人员身体健康危害较大。固相萃取技术的出现，不仅实现了目标物的选择性富集、洗脱，同时减少了有机废液对环境的污染。赛默飞全自动共享萃取仪Autotrace 280可实现免人工干预，自动完成SPE柱活化、样品上样、目标物洗脱和收集等步骤，释放了大量实验室劳力。收集液再经脱水干燥、溶剂转换、浓缩定容后再上机完成测定。具有采用溶剂量少，提取速度快、操作方便等优点。 本文参考HJ 699-2014 《水质有机氯农药和氯苯类化合物的测定气相色谱-质谱法》，建立了AT280结合赛默飞TraceISQ气相色谱质谱联用分析的方法，完成了饮用水中34种有机氯和氯苯类化合物的测定工作。实验结果表明本方法具有分析灵敏度高，回收率高，线性范围好。 仪器 Thermo Fisher ScientificTM Trace 1310 GC-ISQ 气质联用仪，配EI源； TriPlus RSH 自动进样器； Thermo Fisher ScientificTM Autotrace 280 全自动固相萃取仪 试剂、标准品与耗材 33种氯苯和有机氯混标1000 mg/L， 三氯杀螨醇标准品 100 mg/L，3种内标物纯品(氛代1，4-二氯苯、氛代菲、氛代代)，替代物十氯联苯和四氯间二甲苯1000 mg/L，十氟三苯基膦(DFTPP)溶液，浓度1000.0 mg/L；乙酸乙酯(EtOAc)二氯甲烷(CH2Cl2)、甲醇(CH3OH)、正己烷(n-hexane) 均由 Fisher公司提供； 色谱柱： Thermo Fisher ScientificTM TR-35MS， 30 m， 0.25 mm， 0.25um(P/N： 260C142P；S/N：0053337)； SPE材料： Thermo Fisher ScientificTM SPE 小柱， C18-SPE(300mg/3mL) 工作曲线的制备 工作曲线溶液：取适量标准储备液，配置有机氯农药、氯苯类化合物和替代物的标准溶液系列，用正己烷(色谱级)稀释，浓度分别为 20 pg/L、50 pg/L、100 ug/L、200 ug/L、500 ug/L 浓度的工作曲线；分别加入内标使用液，使其浓度均为 200 ug/L。 仪器条件 AT 280固相萃取条件(将下列方法导入到 Auto Trace 280程序中) No. Method User Intervention 1 Process 6 samples using the following method steps 2 Rinse Cartridge with 5.0 mL of EtOAc into Solvent Waste 3 Rinse Cartridge with 5.0 mL of CH2C12 into Solvent Waste 4 Condition Cartridge with 10.0 mL of Water into Aqueous Waste 5 Condition Cartridge with 10.0 mL of Water into Aqueous Waste 6 Load 1100.0 mL of Sample ontoCartridge 7 Pause and Alert operator， resume when CONTinue is pressed -Check sample bottle to ensure all sample hasbeen removed. -Add5 mL EtOAc to each sample bottle andswirl to coat all sides of bottle. -Let stand. 8 Load 60.0 mL of Sample onto Cartridge 9 Dry Cartridge with gas for 10.0 minutes 10 Wash Syringe with 5.0 mL of MeOH 11 Soak and Collect 4.0 mL Fraction using EtOAc 12 Pause for 2.0 minutes 13 Soak and Collect 4.0 mL Fraction using 1：1 CH2Cl2：EtOAc 14 Pause for 2.0 minutes 15 Collect 4.0 mL Fraction into collection vial using CH2Cl2 16 Collect 4.0 mL Fraction into collection vial using CH2Cl2 17 End 将提取物倒入装有过滤器和5g热处理过的硫酸钠的玻璃漏斗中，将样品瓶从AutoTrace 280中取出，然后用乙酸乙酯润洗玻璃漏斗。添加5mL的二氯甲烷到每个样品瓶中然后涡旋，然后再将这些溶液倒入玻璃漏斗中。最后浓缩、转换溶剂为正己烷，净化、定容，溶解至1mL，并加入内标使其浓度为200 ug/L， 混匀移入至自动进样小瓶， GC/MS待测。 气相色谱条件 进样口温度：260℃； 进样方式：不分流进样，不分流时间为 1min， 进样量为1pL 载气：氦气(99.999%)，恒流模式，恒流流速为1 ml/min 柱温：65℃(1min)， 15℃/min 到200℃(0min)， 5℃/min 到290℃ (6 min) 质谱参考条件 EI 离子源，离子源温度300℃； 传输线温度300℃； 选择离子扫描(SIM)模式见下表(表1) 表1.34种有机氯农药和氯苯类化合物保留时间和特征离子 序号 RT 化合物名称 化合物英文名称 定量离子 定性离子 1 5.6 氛代1，4-二氯苯 1，4-Dichlorobenzene-d4 150 115 2 6.83 1.3.5-三氯苯 1，3，5-trichlorobenzene 180 74、145 3 7.48 1，2，4-三氯苯 1，2，4-trichlorobenzene 180 145、74 4 7.93 1，2，3-三氯苯 1，2，3-trichlorobenzene 180 145、109 5 8.98 1，2.4.5-四氯苯 1，2，4，5-tetrachlorobenzene 216 179、74 6 9.02 1，2，3，5-四氯苯 1，2，3，5-tetrachlorobenzene 216 179、74 7 9.61 1，2，3，4-四氯苯 1，2，3，4-tetrachlorobenzene 216 108 结果与讨论 调谐 仪器使用之前用全氟三丁胺对质谱仪进行调谐。样品分析前注入1.0uL 浓度为50.00ug/ml 的十氟三苯基膦 (DFTPP)溶液，按照样品的条件进行解析分析，对整个仪器系统 进行检查。得到DFTPP的具体各个特征离子的丰度见表2，可以看到仪器符合DFTPP调谐结果。 表2. DFTPP 关键离子及离子丰度评价 质量离子m/z 理论要求范围% 实际测定范围% 51 强度为198碎片的30-60% 35.77% 68 强度小于69碎片的2% 1.91% 70 强度小于69碎片的2% 1.13% 127 强度为198碎片的40-60% 50.73% 197 强度小于198碎片的<1% 0.71% 198 基峰，相对强度100% 基峰，相对强度100% 199 强度为198碎片的5-9% 6.57% 275 强度为198碎片的10-30% 21.15% 365 强度大于198碎片的1% 2.28% 441 存在但不超过 443碎片的强度 9.43%(<11.99%) 442 强度大于198碎片的40% 60.55% 443 强度为442碎片的17-23% 19.79% 标准品色谱图及样品加标色谱图 有机氯农药和氯苯类化合物标准品(浓度100 ug/L)选择离子扫描色谱图见图1。空白地表水样品加标(加标量100 ug/L)选择离子扫描色谱图见图2。 图1.100 ug/L混合标准溶液 SIM 扫描总离子流图 S+100ppb 图2.加标样品 SIM扫描总离子流图(加标量100 g/L) 线性、检出限及 RSD 配置混合标准溶液，正己烷稀释，浓度分别为浓度分别为20 ug/L、50 ug/L、100ug/L、200ug/L、500 ug/L；分别加入内标使用液，使其浓度均为200 ug/L。采用上述方法分别进样分析，考察各组分的线性。实验结果表明34种有机氯农药及氯苯类化合物组分在 20-500 ug/L 范围内线性线性关系良好，线性相关系数在 0.999-0.9999 之间(见表3，图3)。对 50.0 ug/L 标准溶液连续进样6针， RSD 在2.5-6.7%，重复性良好。以三倍信噪比 (S/N=3)计算各化合物的检出限，各组分仪器检出限在 0.1-6.39ug/L之间(见表3)。 表3.线性、检出限及 RSD 数据(n=6) 检出限 RSD/% 序号 RT 化合物名称 R2/%/ug/L (n=6) 1 6.83 1，3，5-三氯苯 0.9996 0.17 4.5 2 7.48 1，2，4-三氯苯 0.9999 0.15 4.8 3 7.93 1，2.3-三氯苯 0.9999 0.14 4.6 4 8.98 1，2，4，5-四氯苯 0.9999 0.41 4.9 5 9.02 1.2.3.5-四氯苯 0.9999 0.41 4.6 6 9.61 1，2，3，4-四氯苯 0.9992 0.21 4.8 7 10.9 五氯苯 0.9999 0.18 4.5 8 13.12 六氯苯 0.9999 0.23 4.9 9 13.33 甲体六六六 0.9998 0.22 4.5 10 14.11 五氯硝基苯 0.9996 0.72 4.6 11 14.37 丙体六六六 0.9997 0.52 4.7 12 14.83 乙体六六六 0.9998 0.60 4.8 13 15.42 七氯 0.9998 0.29 4.6 14 15.74 丁体六六六 0.9998 0.71 4.2 15 16.41 艾氏剂 0.9995 1.07 3.8 16 17.82 三氯杀螨醇 0.9998 0.1 3.8 17 18.11 外环氧七氯 0.9995 0.22 4.2 18 18.35 环氧七氯 0.9993 0.87 3.5 19 18.78 y-氯丹 0.9998 0.96 4.2 20 19.03 o，p'-DDE 0.9998 0.63 5.2 21 19.18 α-氯丹 0.9996 1.25 4.9 22 19.36 硫丹1 0.9999 5.34 4.1 23 20 p，p'-DDE 0.9997 0.33 5.4 24 20.37 狄氏剂 0.9997 1.45 5.5 25 20.69 o，p-DDD 0.9996 0.51 5.1 26 21.42 异狄氏剂 0.9995 5.39 2.5 27 21.73 P，p'-DDD 0.9997 0.9 5.7 28 21.95 o，p'-DDT 0.9991 0.63 5.8 29 22.26 硫丹2 0.9998 5.3 3.0 30 23 p，p'-DDT 0.9993 0.95 6.7 31 23.1 异狄氏剂醛 0.9994 2.25 5.7 32 23.79 硫丹硫酸酯 0.999 4.46 3.0 33 25.63 甲氧滴滴涕 0.9992 2.18 6.6 34 26 异狄氏剂酮 0.9995 6.39 5.7 标准物质线性数据 1，2.4，5-tetrachlorobenzene y=3.158e-3X-9.65e-3；R^2： 0.9999； Origin： Ignore； W： Equal； Area y=3.02e-3X-9.575e-3；R^2： 0.9999； Origin： Ignore； W： Equal； Area PP y=9.883e-4X-5.44e-3；R^2： 0.9997； Origin： Ignore； W： Equal； Area Y=4.55e-4X+7.622e-4；R^2： 0.9998； Origin： Ignore； W： Equal； Area ppb o，p'-DDE y=3.256e-4X-1.527e-3；R^2： 0.9998； Origin： Ignore； W： Equal； Area y=1.862e-3X-5.055e-3；R^2： 0.9998； Origin： Ignore； W： Equal； Area p.p'-DDD o，p-DDT Y=1.069e-3X-6.155e-3；R^2：0.9997； Origin： Ignore； W： Equal； Area Y=1.442e-3X-8.412e-3；R^2： 0.9991； Origin： Ignore； W： Equal； Area 图3.标准曲线图 1，3，5-trichlorobenzene RT：6.82|STD-3-100ppb 1，2，4-trichlorobenzene RT：7.47|STD-3-100ppb 1，2，3-trichlorobenzene RT： 7.92|STD-3-100ppb o，p-DDD RT： 20.68|STD-3-100ppb endrin RT：21.41|STD-3-100ppb p.p'-DDD RT：21.73|STD-3-100ppb RT(min) 图4.100 ug/L标准溶液选择离子流图 实际样品测定及样品加标回收 准确量取500 mL水样置于1L样品瓶中，加入2.5mL甲醇，摇匀，经AT 280系统进行萃取处理。将收集液以无水硫酸钠进行脱水干燥后，置于氮吹仪中，于50℃恒温条件下进行氮气吹扫浓缩，以正己烷进行溶剂转换并定容至1 mL，参考本方法精确量取1uL注入GC-MS中进行分离测定。实验结果表明，该样品中34有机氯农药及氯苯类种化合物均未检出。 另取3份空白水样添加混合标准溶液，使得加标浓度分别为50、100、200 ug/L，考察34中目标化合物的加标回收情况。实验结果表明各组分的加标回收率在1.8-207.4%之间(表4)。 表4.有机氯及氯苯类化合物加标回收率 序号 化合物 加标水平/% 50 pg/L 100 pg/L 200 pg/L 1 1，3，5-三氯苯 5.23% 1.81% 5.29% 2 1，2，4-三氯苯 10.00% 2.96% 7.80% 3 1，2，3-三氯苯 13.20% 3.94% 8.90% 4 1，2，4，5-四氯苯 14.74% 6.34% 13.25% 5 1，2，3，5-四氯苯 14.28% 5.92% 13.43% 6 1，2.3，4-四氯苯 20.96% 8.14% 18.26% 7 五氯苯 22.79% 11.04% 19.74% 8 六氯苯 29.10% 14.48% 24.18% 9 甲体六六六 80.72% 15.97% 18.66% 10 五氯硝基苯 88.96% 40.83% 54.40% 11 丙体六六六 70.45% 13.40% 17.78% 12 乙体六六六 80.12% 20.66% 16.97% 13 七氯 68.33% 35.01% 30.49% 14 丁体六六六 63.12% 10.65% 14.18% 15 艾氏剂 17.06% 9.05% 11.03% 16 三氯杀螨醇 52.73% 27.52% 20.27% 17 外环氧七氯 64.30% 22.08% 30.97% 18 环氧七氯 122.35% 40.83% 47.24% 19 y-氯丹 55.69% 21.52% 25.14% 20 0，p'-DDE 37.76% 14.02% 15.22% 21 α-氯丹 64.22% 27.29% 29.40% 22 硫丹1 70.60% 29.05% 37.70% 23 p，p'-DDE 31.86% 10.91% 11.83% 24 狄氏剂 74.66% 27.69% 36.15% 25 o，p-DDD 76.27% 31.24% 31.44% 26 异狄氏剂 74.75% 23.85% 37.26% 27 p，p'-DDD 48.64% 18.61% 16.16% 28 o，p'-DDT 82.52% 34.53% 32.89% 29 硫丹2 61.88% 13.24% 21.85% 30 p，p'-DDT 62.10% 27.33% 19.51% 31 异狄氏剂醛 207.38% 146.50% 61.73% 32 硫丹硫酸酯 69.17% 13.10% 16.76% 33 甲氧滴滴涕 80.96% 32.06% 34.35% 34 19.52% 26.94% 结论 本文参考 HJ 699-2014《水质有机氯农药和氯苯类化合物的测定气相色谱-质谱法》，采用全自动固相萃取仪AT280结合赛默飞ISQ气质联用仪对水中34种有机氯及氯苯类化合物进行了分析检测。全自动化的固相萃取操作，减少了有机溶剂的使用，减轻了环境污染压力，同时缩减了大量人工干预步骤，提高了实验效率。该方法操作简单，灵敏度高、能够满足水样中有机氯及氯苯类的分析检测。 ( 参考文献 ) ( HJ 699-2014 《水质有机氯农药和氯苯类化合物的测定气相色谱-质谱法》 )