PCB Aroclor 混合物中定性和定量检测方案(气质联用仪)

分析参数 使用Agilent 7000B 三重四极杆气质联用系统在一次一样中实现 PCB Aroclor混合物的定性和定量分析 应用简报 作者 摘要 Dale R. Walker and Fred Feyerherm 安捷伦科技公司 Santa Clara， CA 95636 本研究开发了一种采用 MS/MS模式匹配与合并校准曲线的独特方法，可在一次进样中实现混合物中各个 Aroclors 组分的定性与定量分析，且无需事先净化样品。该方法根据EPA 8082 和 EPA 8270 开发而来，并通过使用客户提供的土壤样品和血液样品对其用性进行了验证。 Agilent Technologies 前言 一般来说， PCB Aroclors 或者多氯联苯的分析往往采用气相色谱/电子捕获检测器 (GC/ECD)的方法。过去，由于基质干扰的影响，单级气相色谱/质谱(GC/MS) 系统无法达到 ECD 检测器那样低的检测限。 本应用介绍的方法使用 Agilent 7000 系列三重四极杆气质联用系统的 MS/MS模式，在选择性和所需检测限上不仅达到了传统 GCECD 的性能，而且超越了它。此外，该方法还可通过一次进样对混合物中的每个 Aroclors组分进行确认，使用各个同系物组的保留时间和 MS/MS 多反应监测 (MRM)离子对模对对每个 Aroclors组分进行阳性鉴定。MS/MS可将干扰降至最低，从而准确鉴定复杂基质中的 Aroclors 混合物。本研究还使用客户提供的两个血液样品和环境样品对方法的性能进行了论证。GC/MS/MS方法为那些需要开展快速、高准确度和高灵敏度(低至 ppb 级)定性和定量分析的实验室提供了强大的分析工具，仅一次进样即可对一系列基质中的 PCB Aroclors 进行分析。 实验部分 标准品与试剂 ( 标准品 ) 来源Aroclor 1016， 1000 pg/mL， 以异辛烷为溶剂 Ultra ScientificAroclor 1221， 1000 pg/mL， 以异辛烷为溶剂 Ultra ScientificAroclor 1232， 1000 pg/mL， 以异辛烷为溶剂 Ultra ScientificAroclor 1242， 1000 pg/mL， 以异辛烷为溶剂 Ultra ScientificAroclor 1248， 1000 pg/mL， 以异辛烷为溶剂 Ultra ScientificAroclor 1254， 1000 pg/mL， 以异辛烷为溶剂 Ultra ScientificAroclor 1260， 1000 pg/mL， 以异辛烷为溶剂 Ultra ScientificAroclor 1262， 1000 pg/mL， 以异辛烷为溶剂 Ultra ScientificAroclor 1268， 1000 pg/mL， 以异辛烷为溶剂 Ultra Scientific代苊内标 Supelco 仪器 此方法使用 Agilent 7000B三重四极杆气质联用系统与 Agilent7890A 气相色谱仪，配有分流/不分流进样口和 Agilent G1544-8070衬管(不带玻璃毛)。仪器使用条件见表1。 表1...Agilent 7890A 气相色谱与 Agilent 7000B 三重四极杆质谱条件 分析柱 Agilent HP5-MSUI 色谱柱， 30 m× 250 pm， 0.25 pm(部件号 G3900-63001) 进样量 1pL 进样口 Agilent MMI 模式进样口，无玻璃毛衬管 (部件号 G1544-8070) 进样模式 不分流 进样口温度 250°℃ 平均速度 23.498 cm/s 柱温箱温度 在70°℃下保持1.5 min， 以 16 C/min 升至 200°℃， 保持 1.5 min 载气 氦气，恒流模式， 1 mL/min 传输线温度 280°C 运行时间 10.125 min 质谱条件 检测和定量 PCB Aroclors 所使用的离子对见表2。 表2. 用于定性和定量 Aroclors 的 MRM离子对 定量离子对 定性离子对 驻留时间 碰撞能量 Aroclor (m/z) (m/z) (毫秒) (V) 1016 258→186 222→152 20 25 291.9→222 20 25 1221 188-152 222→152 20 25 258→186 20 25 1232 222→152 188→152 20 25 258→186 20 25 291.9→222 20 25 1242 258→186 222→152 20 25 291.9→222 20 25 1248 291.9→222 258→186 20 25 325.9→255.9 20 25 1254 325.9→255.9 291.9→222 20 25 359.8→289.9 20 25 1260 359.8→289.9 325.9→255.9 20 25 393.8→323.9 20 25 1262 359.8→289.9 393.8→323.9 20 25 325.9→255.9 20 25 1268 427.8→357.8 461.7→391.8 20 25 393.8→323.9 20 25 结果与讨论 Aroclor组成 合成的多氯联苯主要用作电气设备中的冷却剂和绝缘液体。Aroclors 为氯代程度不同(例如单氯代物、二氯代物、三氯代物)的联苯同系物混合物。同系物间不同PCB的毒性差异很大。Aroclors 有很多不同的类型，每种类型都通过各自的后缀数字区别其氯代的程度。前两个数字通常指联苯环上的碳原子数量 (PCB为12)。后两个数字代表混合物中氯的质量百分比。例如 Aroclor1254表示混合物中氯的质量百分比约为54%。 Aroclors 的检测和定量 PCB Aroclors 同系物的成分复杂，且差异显著[1]。这种差异可用于鉴定给定的 Aroclor组成(表3)。值得注意的是， Aroclors同系物中丰度最高的为二氯联苯和三氯联苯，其氯原子的质量百分比较低(1016和1242)。相比较之下，五氯代PCB 在Aroclors中丰度较高，氯原子的百分比最高(1248、1254和1260)，四氯代 PCB 在低氯代程度和高氯代程度的 Aroclors 中丰度均较高。 表3. 不同同系物组别中 PCB Aroclor 的组成 同系物分组 (氯代程度) 1016 1242 1248 1254 1260 单代 0.7%* 0.8% 0% 0% 0% 二代 17.5 15.0 0.4 0.2 0.1 三代 54.7 44.9 22.0 1.3 0.2 四代 26.6 32.6 56.6 16.4 0.5 五代 0.5 6.4 18.6 53 8.6 六代 0 0.3 2.0 26.8 43.4 七代 0 0 0.6 2.7 38.5 八代 0 0 0 0 8.3 九代 0 0 0 0 0.7 十代 0 0 0 0 0 *该同系物包含的Aroclor 的含氯总量百分比 Aroclors 同系物中这些组成上的差异为区别不同的 Aroclors 奠定了基础，因为每个同系物所具有的MS/MS 离子对有助于将自身与其他同系物区别开来(表4)。因此，每个Aroclor 都可以提供一组独特的离子对，帮助将自身与其他Aroclor 区别开来。 表4. 区分 PCB 同系物组别的离子对 十代 497.7→427.7 九代 461.7→391.7 八代 427.8→357.8 七代 393.8→323.9 六代 359.8→289.9 五代 325.9→255.9 四代 291.9→222 三代 258→186 二代 222-152 单代 188→152 使用含有多个离子对的单一时间片段来监测从单氯代同系物到九氯代同系物的离子对。利用 Agilent MassHunter 工作站软件创建每个Aroclor标准品的多点校准曲线，浓度范围分别为25、50、100、200、400 ng/mL。通过相对响应因子 (RRF) 的方法和内标法测定样品中每个 Aroclor 的含量。质谱定量基于每个特定Aroclor 的所有相关离子对的总和(表2)。Aroclors 通常伴有共流出峰。在这种情况下，通过每个 Aroclor 与之相特异的总峰面积子集进行定性和定量。 独特的多元校准曲线表 使用MassHunter 将各个校准曲线得到的结果合并到单一校准曲线表中。此表以一种独特的方式对混合物中的每个 Aroclor 进行定性和定量分析。每个 Aroclor标准品均具有独特的定量离子和定性离子组合，并且定量离子和定性离子的峰面积比值也是特定的。这些比值均存储在具有可接受范围的校准曲线表中。如果比值落在此范围内，则以浅蓝色显示。如果比值过高，则显示为红色，过低，则显示为深蓝色(图1)。由于干扰的影响，这些比值可能会落在方法设定的范围之外。 如果存在某种 Aroclor， 表明其结果满足校准曲线表设定的标准，定性离子比值将落在此 Aroclor 的设定参数内。例如，图1为Aroclor 1254标准品的一次进样结果。所有比值均落在 Aroclor1254的允许范围内。然而，由于没有其他 Aroclors 存在，所有其他离子比值均落在可接受范围之外，以红色或者深蓝色表示。此例中很显然只有 Aroclor 1254 存在。对于 Aroclor 混合物，结果要复杂得多，如下例所示。离子比的限值设定并不是为了排除某些同系物，而是为了帮助分析者做进一步的深入研究。 环境样品 本应用对取自一个环境现场的未知样品进行了分析，并与 GC/ECD的结果进行了对比。ECD 显示背景干扰非常严重，几乎无法进行阳性鉴定(图2)。尽管存在这些干扰，使用 GC/MS/MS方法去对Aroclor 1248 做出了阳性鉴定。未知样品的总离子流图 (TIC)如图3所示。谱图非常复杂，不能立即能确可能存在哪个 Aroclor。由于存在大量的基质干扰， Aroclor 的初级定性离子或二级定性离子均未落在任何可接受的范围之内。但观察用于鉴定 Aroclor 图2.Aroclor 加标样品的 GC/ECD 色谱图。严重的背景干扰使两个通道都不能对样品中的 Aroclors 进行鉴定 图3. 环境样品的总离子谱图 (TIC) 1248的四个离子对发现，显然标准品(图4，E-H)中的离子对模式与未知样品(图4，A-D)中观察到的相同离子对的模式相匹配。由此可见， MS/MS 方法可以分离 Aroclor， 并对 Aroclor1248 做出阳性鉴定。即使由于干扰问题导致定性离子比值落在参考范围之外，但通过合并的校准曲线(图5)，所得到的样品中 Aroclor 1248 的浓度为 1.407 ppb。图5同样为样品的一段 TIC 谱图，再次证明样品中存在 Aroclor 1248。这是分析者凭借自身经验和专业知识利用多元离子对和模式识别对化合物进行阳性鉴定的成功示例。 图4. 用于鉴定 Aroclor 1248 的四个离子对的 MRM 谱图。A-D为环境样品， E-H 为 Aroclor 1248标准品，标准品的谱图特征在样品中清晰可见，验证了样品中Aroclor 1248的存在 图5.Aroclor 1248标准品和样品的合并校准曲线数值，得出样品中 Aroclor 1248 的含量为 1.407 ppb。 TIC 的谱图片段同样表明样品中存在 Aroclor 1248 血液样品提取液 客户提供了两份血液样品提取液，分别加标不同浓度且特性未知的 Aroclors。使用上述方法对样品进行分析，并使用合并的曲线表对结果进行解释。 使用 Aroclor 1254 离子对，样品(底部的两行)中得到的初级定性离子比过高，但二级定性离子比在可接受的范围内(图6)。此谱图特征同样在 Aroclor 1260标准品中出现， 说明使用 Aroclor1254离子对时，样品中可能同时包含 Aroclor 1254 和 Aroclor1260. 图6. 合并校准曲线表显示了血液样品中 Aroclor 1254 的分析结果(底部两行)。加标 5 ppb 和50 ppb 的样品的分析计算结果分别为 4.24 ppb 和43.14 ppb 为了进一步确认这两种 Aroclors 的存在，我们对样品的 TIC 进行了检查。将样品的 TIC (图7A)和 Aroclor 1254标准品的四个离子对的各个 MRM色谱图(图7B) 进行对比，很清楚地发现样品 中的很多峰都源自Aroclor 1254。将样品的 TIC 与 Aroclor 1260的 MRM色谱图对比发现， Aroclor 1260 同样存在(图8)。 图7. 未知血样的 TIC 与 Aroclor 1254 四个离子对的谱图特征对比结果表明此样品中存在 Aroclor 1254 图8. 未知血样(A) 的 TIC 与Aroclor 1260 四个离子对(B-F)的谱图特征对比结果表明此样品中存在 Aroclor 1260 查看图8和图9中的三个离子对的子集并将 Araclor 1254 和 Araclor1260标准谱图与样品谱图对比，很明显发现 Araclor 1260 是样品中的组分，因为 Araclor 1260 中的所有峰均在样品中出现(图9，B 和D)。但多数 Araclor 1260 的峰形掩盖了 Araclor 1254 的峰形，使二者很难辨别。图9A中的箭头指出了可以区别Araclor1254 和 Araclor 1260 的峰形，这些峰同样在样品谱图中出现，这进一步确认了 Araclor 1254 的存在。 图9. 三个离子对的 MRM 谱图， 用于区别 Aroclor 1254 和Aroclor1260， Aroclor 1254 和样品，以及 Aroclor 1260 和样品。很显然，样品中含有这两种 Aroclors，正如样品中Aroclor 1254 的特征峰(箭头所指)和Aroclor 1260与样品的叠加谱图所示 一旦两种Aroclors 都被确认存在，即可通过曲线表测定每个样品中每种 Aroclor的浓度。经过计算， Aroclor 1254的浓度分别为4.24 ppb和43.14ppb (图6)， Aroclor 1260的浓度分别为4.89 ppb和48.98ppb (图10)。实际上，每个 Aroclor 加标浓度分别为 5 ppb 和50ppb。 值得注意的是，一-旦已经确认存在 Aroclor 1260， 其计算结果就是准确的，而无需考虑其二级定性离子比过高的问题(图9)。此比值过高是因为计入了 Aroclor 1254 的相同定性离子。此方法成功应用的关键在于将校准列表和模式匹配相结合，当所选择的定性离子比在参考范围之外时，同样还需要分析工作者的专业知识和训练经验进行识别。 ( 参考文献 ) ( 1. M. Frame， J.W. Cochran， S.S. Bowadt . "Complete PCBcongener distributions for 17 aroclor mixtures deter-mined by 3 HRGC systems o p timized for comprehensive，quantitative， congener-specific analysis."J.High Res. Chromatog. 19，657-668(1996) ) 更多信息 这些数据代表典型结果。有关我们的产品与服务的详细信息，请访问我们的网站： www.agilent.com/chem/cn ：Hile Edit view Analyze Method update Report lools Help [ Analyze Batch Layout： Batch Table Sample： 05022012-22 Sample Type： Compound：1260 Sample 1260 Met. 1260 Results Qua... Qua... Data File Type Level Acq. Date-Time Exp.Conc. RT Resp. Calc. Conc. Accuracy Ratio Ratio 卜 arochlor 1260-5.D Cal 1260-5 5/2/20121：25 PM 100.0000 8.207 120041 96.2270 96.2 44.8 44.4 arochlor 1260-4.D Cal 1260-4 5/2/20121：10 PM 50.0000 8.207 65459 52.4735 104.9 46.5 46.9 arochlor 1260-3.D Cal 1260-3 5/2/2012 12：55 PM 25.0000 8.207 33137 26.5630 106.3 45.6 42.2 arochlor1260-02a.D Cal 1260-2 5/2/2012 1：40 PM 10.0000 8.207 11676 9.3594 93.6 41.4 45.1 arochlor 1260-1.D Cal 1260-1 5/2/2012 12：25 PM 5.0000 8.228 6708 5.3771 107.5 44.0 50.9 arochlor 1254-1.D Cal 1254-1 5/2/2012 11：11 AM 8.207 8249 6.6123 6.2 409 arochlor 1254-2.D Cal 1254-2 5/2/2012 11：26 AM 8.207 10397 8.3345 2.8 353 arochlor 1254-3.D Cal 1254-3 5/2/2012 11：40 AM 8.207 27561 22.0934 4.8 388 arochlor 1254-4.D Cal 1254-4 5/2/2012 11：55 AM 8.207 43908 35.1973 5.9 348 arochlor 1254-5.D Cal 1254-5 5/2/2012 12：10 PM 8.207 88133 70.6495 6.0 353 PCB Data 1.D Samp... 5/14/2012 5：00 PM 8.207 307 0.2462 83.5 ocb data 2.D Samp... 5/14/2012 5：15 PM 8.207 6098 4.8880 51.9 87.3 pcb data 3.D Samp... 5/14/20125：30 PM 8.207 61105 48.9833 49.6 91.7 图10.合并校准曲线显示血液样品中 Aroclor 1260的分析结果(底部两行)。加标 5 ppb 和 50 ppb 的样品的分析计算结果分别为4.89 ppb 和 48.98 ppb Agilent 7000B 三重四极杆气质联用系统是一个强大的分析平台，其克服了采用 GC/ECD 分析 PCB Aroclors 混合物的局限性。使用 MS/MS和 MRM消除了导致 GC/ECD 分析能力低下的干扰问题。本研究开发的方法可在一次 GC/MS/MS运行内实现对Aroclor 混合物中各组分进行高灵敏度的定性和定量分析，使用独特的合并校准曲线表和 MRM模式并依靠分析人员丰富的经验和专业知识对每个Aroclor 进行阳性鉴定，不仅节约了时间，还降低了运行成本。 www.agilent.com/chem/cn 安捷伦不对本文可能存在的错误或由于提供、展示或使用本文所造成的间接损失承担任何责任。 本资料中的信息、说明和指标如有变更，恕不另行通知。 ◎安捷伦科技(中国)有限公司，2013 ( 2013年12月5日，中国印刷 ) ( 5991-3537CHCN ) 摘要本研究开发了一种采用MS/MS 模式匹配与合并校准曲线的独特方法，可在一次进样中实现混合物中各个Aroclors 组分的定性与定量分析，且无需事先净化样品。该方法根据 EPA 8082 和EPA 8270 开发而来，并通过使用客户提供的土壤样品和血液样品对其适用性进行了验证。前言一般来说，PCB Aroclors 或者多氯联苯的分析往往采用气相色谱/电子捕获检测器(GC/ECD) 的方法。过去，由于基质干扰的影响，单级气相色谱/质谱(GC/MS) 系统无法达到ECD 检测器那样低的检测限。本应用介绍的方法使用Agilent 7000 系列三重四极杆气质联用系统的MS/MS 模式，在选择性和所需检测限上不仅达到了传统GC ECD 的性能，而且超越了它。此外，该方法还可通过一次进样对混合物中的每个Aroclors 组分进行确认，使用各个同系物组的保留时间和MS/MS 多反应监测(MRM) 离子对模式对每个Aroclors组分进行阳性鉴定。MS/MS 可将干扰降至最低，从而准确鉴定复杂基质中的Aroclors 混合物。本研究还使用客户提供的两个血液样品和环境样品对方法的性能进行了论证。GC/MS/MS 方法为那些需要开展快速、高准确度和高灵敏度（低至ppb 级）定性和定量分析的实验室提供了强大的分析工具，仅一次进样即可对一系列基质中的PCB Aroclors 进行分析。结论Agilent 7000B 三重四极杆气质联用系统是一个强大的分析平台，其克服了采用GC/ECD 分析PCB Aroclors 混合物的局限性。使用MS/MS 和MRM 消除了导致GC/ECD 分析能力低下的干扰问题。本研究开发的方法可在一次GC/MS/MS 运行内实现对 Aroclor 混合物中各组分进行高灵敏度的定性和定量分析，使用独特的合并校准曲线表和MRM 模式并依靠分析人员丰富的经验和专业知识对每个Aroclor 进行阳性鉴定，不仅节约了时间，还降低了运行成本。