环境空气、生活饮用水、食品中萘检测方案(液相色谱仪)

|应用纪要WatersTHE SCIENCE OF WHAT'S POSSIBLE. 「应用纪要] 使用ESCi多功能电离源液质联用技术分析检测多环芳烃 崔腾飞张晓晓 沃特世华东区应用技术服务 前言 多环芳烃(PAHs)主要来源于化石燃料和有机物的不完全燃烧，并且可进一步迁移到水、食品中，该类化合物能通过呼吸、摄入、接触等途径进入人体，有较强的致癌性，是最需要监控的主要污染物之一；在多环芳烃中，苯并芘污染最广、致癌性也最强，对其的限量要求如表1所示。 化合物名称 基质 限值 参照标准 苯并[a]芘(BaP) 环境空气 ≤0.0025ug/m³ 24小时平均 GB 2095-2012 生活饮用水 ≤0.01 pg/L GB 5749-2006 食品 ≤5.0 pg/kg谷物/肉/水产品 GB 2762-2017 ≤10 ug/kg 油脂及其制品 表1.空气、水及食品中苯并芘的限量值。 PAHs因其极性小，且除芳香环外，无其他活性官能团，所以目前比较成熟的检测方法有LC-FLR、GC-MS/MS等；也有人尝试使用液质联用技术进行检测。本应用较系统地尝试了液夜联用技术分析检测PAH的可行性。 采用Waters PAH专用分离色谱柱，以及沃特世串联四极杆标配的ESCi多功能电离源中的模拟大气压化学电离(下文称模拟APCI，或“APCI”)模式：即利用电喷雾(ESI)的喷雾探针进行喷雾，辅以Corona放电针放电，对化合物进行离子化的方式，建立了16种PAHs的液质联用分析方法，具体16种PAHs化合物信息如表2所示；并分别使用ESI和“APCI”，对苯并芘的检测灵敏度进行了测试和简单评价。 序号 英文名称 中文名称 分子量 结构式 1 Naphthalene 萘 128 CO 2 Acenaphthylene 苊烯 152 3 Acenaphthene 造 154 4 Fluorene 芴 166 5 Phenanthrene 菲 178 6 Anthracene 蒽 178 7 Fluoranthene 荧蒽 202 8 Pyrene 芘 202 9 Benzo(a)anthracene 苯并(a)蒽 228 10 Chrysene 屈 228 11 Benzo(b)fluoranthene 苯并(b)荧蒽 252 12 Benzo(k)fluoranthene 苯并(k)荧蒽 252 13 Benzo(a)pyrene 苯并(a)芘 252 14 Dibenzo(ah)anthracene 二苯并(a，h，)蒽 278 15 Benzo(ghi)perylene 苯并(g，h，i)花 276 16 Indeno(1，2，3-cd)pyrene 茚并(1，2，3-cd)芘 276 表2.16种多环芳烃的名称、结构式信息。 实验部分 色谱分离条件 液相系统： ACQUITYUPLC I-Class 色谱柱： Waters PAH Column (2.1×150mm， 5pm) 进样量： 5uL 柱温度： 27°℃ 分离梯度： 时间 流速 水% 乙腈% (min) (mL/min) 0.0 0.4 40.0 60.0 0.5 0.4 40.0 60.0 9.0 0.4 0.0 100.0 13.0 0.4 0.0 100.0 13.1 0.4 40.0 60.0 15.0 0.4 40.0 60.0 色谱分离条件 质谱系统： Xevo TQ-XS 电离模式： “APCI”+ Corona放电电流： 1.5pA 脱溶剂气： 1000 L/h 锥孔气： 150 L/h 脱溶剂气温度： 400°C 源温度： 150°C 实验结果与讨论： 一、液质联用技术对16种多环芳烃的分离与检测 顾名思义， PAHs的化学结构为多个芳香环联结而成的芳香族化合物，没有其他的官能团，从理论上分析，该类化合物很难通过液质联用的软电离方式产生离子。使用Waters串联四极杆系统标配的ESCi多功能电离源进行尝试，发现，在“APCI”正离子模式下，该16种PAH皆可产生较为稳定的正离子，而8-16号PAH化合物在一般的电喷雾(ESI)模式下也可以产生稳定的正离子，表3列出了此16种PAHs通过IntelliStart自动优化得到的MRM离子传输通道的信息和相关质谱参数。从表3可以看出， PAH的电离和化合物裂解的方式，跟一般的小分子有机化合物有较大的不同，其电离和裂解机理，还有待于进一步探讨。 序 号 英文名称 中文名称 MRM 锥孔 碰撞 电压(V))能量(eV) 1 Naphthalene 萘 128>78 70 25 128>102 70 25 152>126 80 30 2 Acenaphthylene 苊烯 152>151 80 25 3 苊 154>152 40 30 Acenaphthene 154>153 40 20 4 Fluorene 芴 166>115 70 35 166>165 70 20 5 Phenanthrene 菲 178>151 100 35 6 Anthracene 蒽 178>152 100 30 7 Fluoranthene 荧蒽 202>200 80 40 8 Pyrene 芘 202>201 80 35 9 Benzo(a)anthracene 苯并(a)蒽 228>202 90 35 10 Chrysene 屈 228>226 90 40 11 Benzo(b)fluoranthene 苯并(b)荧蒽 252>226 100 40 12 Benzo(k)fluoranthene 苯并(k)荧蒽 252>250 100 45 13 Benzo(a)pyrene 苯并(a)它 278>274 100 60 14 Dibenzo(ah)anthracene 1二 二苯并(a，h)蔥 278>276 100 45 15 Benzo(ghi)perylene 苯并(g，h，i)菲 276>274 110 50 16 Indeno(1，2，3-cd)pyrene 茚并(1，2，3-cd)芘 276>275 110 45 表3.16种多环芳烃的MRM信息 沃特世有几种规格的PAH专用分离色谱柱，本实验使用的是2.1x150mm， 粒径5pm的PAH色谱普，可以在15分钟内，对多种PAH进行有效的分离，且其中的5组同分异构体也达到了基线分离的水平，图1是16种PAH混合标准溶液(浓度皆为50ng/mL)使用“APCI”电离方式检测得到的色谱图，图2是5组同分异构体的分离色谱图。 图1.16种多环芳烃混标(50ng/mL)在“APCI”模式下的色谱图。 图2.16种PAHs中5组同分异构体的色谱图(浓度 50 ng/mL)。 二、苯并芘的LCMSMS分析检测 本实验使用UPLC短柱(HSS T3， 2.1x50 mm， 1.8 pm)， 3.5 min的快速色谱分离方法，针对ESCi多功能源的不同电离方式，系统考察了苯并芘的分析检测灵敏度和数据稳定性。 图3是分别使用电喷雾电离(ESI)、模拟APCI(“APCI”)电离产生的提取MRM色谱图，柱上上样量为50 fg。从图中可以看出，ESI模式与“APCI”模式离子化的效率相当，其信噪比皆大于20，最低定量限还可以适当向下延伸；该浓度下，使用ESI和“APCI”电离模式，连续6针进样的数据稳定性见图4，可以达到LCMSMS分析的一般检测要求。 图3.ESI、“APCI”模式下的灵敏度(苯并芘，柱上上样量50 fg)。 图4.ESI、“APCI”模式下，连续6针进样的重现性(苯并芘，柱上上样量50 fg)。 ( 结论 ) XevoTQ-XS标配的ESCi多功能离子原，可以在不换源、不换探针的情况下，进行ESI、“APCI”、ESI+“APCI”等多种电离方式对化合物进行分析，有效拓展了设备的分析能力； ( 使用ESCi多功能源中的“APCI”电离模式，辅以Waters多环芳烃专用分离柱，15分钟即可以实现对16种PAHs的LC-MRM分析检测，且其中的5组同分异构体皆实现了基线分离； ) 16种PAHs化合物中，苯并芘的灵敏度相对较高，50fg苯并并在ESI和“APCI”两种电离模式下，其最低定量限皆可以达到0.01ng/mL的水平，优于荧光分析对该化合物的检测灵敏度。 ( (注：由于多环芳烃LCMSMS的电离和化合物的裂解理理尚不十分清楚，且其分析灵敏度的整体水平，使用高端的串联四极杆，可以基本与荧光检测相当，所以，对于多环芳烃的分析，仍建议首选荧光检测器进行分析检测， LCMSMS可以考虑作为备选手段)。 ) 扫一扫，关注沃特世微信 沃特斯中国有限公司 Waters 沃特世科技(上海)有限公司 北京：010-52093866 上海：021-61562666 THE SCIENCE OF WHAT'S POSSIBLE. 广州：020-2829 6555 成都：028-6765 3588 香港：852-29641800 ( 2018沃特世公司2018年5月 ) 免费售后服务热线：800(400)8202676WWw.waters.com 使用ESCi多功能电离源液质联用技术分析检测多环芳烃 采用Waters PAH专用分离色谱柱，以及沃特世串联四极杆标配的ESCi多功能电离源中的模拟大气压化学电离(下文称模拟APCI，或“APCI”)模式：即利用电喷雾(ESI)的喷雾探针进行喷雾，辅以Corona放电针放电，对化合物进行离子化的方式，建立了16种PAHs的液质联用分析方法，具体16种PAHs化合物信息如表2所示；并分别使用ESI和“APCI”，对苯并芘的检测灵敏度进行了测试和简单评价。