水中新型污染物检测方案(液质联用仪)

( 安捷伦科技(中国)有限公司 ) 应用简报 Agilent环境Trusted Answers 水中新型污染物的自动化在线SPE-UHPLC/MS/MS分析 环境水基质中污染物的同时定量分析 本应用简报描述了一种自动在线固相萃取 (SPE) 与超高效液相色谱/串联质谱(UHPLC/MS/MS) 联用的方法，用于同时测定环境水基质中的新型有机污染物(EOCs)。共选择87种 EOCs 作为目标分析物，包括58种药物和个人护理用品(PPCPs)、22种全氟烷基化合物 (PFASs)和7种有机磷阻燃剂(PFRs)。通过优化在线 SPE 样品富集参数以及LC/MS 分离和检测条件，评估了该方法分析饮用水、地表水和废水出水等环境水基质中所有87种分析物的性能。经优化的方法具有良好的线性、分析灵敏度(几乎所有分析物的 LOQ<10 ng/L)、准确度和精密度，能够可靠用于环境水基质中这些 EOCs 的高通量筛查。 前言 药物和个人护理用品 (PPCPs)、全氟烷基化合物 (PFASs)和有机磷阻燃剂(PFRs)是日常生活及农业和工业活动中广泛使用的三类有机物质。由于缺乏相关法规和有效监管，这些物质可能通过直接排放的废水或不是很有效的废水处理而进入环境。这些活动可能对居民赖以生存的饮用水资源和整个环境造成潜在危害。及时、准确地监测环境水体中的有机物污染物，对于公众预警和评价废水处理可靠性至关重要。 此前的许多文献报道都侧重于检测水中的一类或几类有机污染物。传统铂离线SPE 是富集分析物的主要方法，但费时费力。在线 SPE 富集结合 LC/MS/MS分析已被证明是一种用于分析水中有机污染物的有前景的方法。过去十年间，该方法已被用于分析特定种类的污染物，例如水中的抗生素、药物和 PFASs 1-3。其他报道还显示在线 SPE-LC/MS/MS联用方法在同时分析环境水基质中的多类分析物方 面的潜力14.5。这种方法能够在最少的人工干预下完成水样分析，可节省时间、溶剂和消耗品，更加经济适用。然而，不同种类的分析物在物理化学性质方面存在非常大的差异，通常会限制单一方法的分析物覆盖范围。因此，本方法的关键在于选择一种通用的在线SPE 小柱，在适宜的条件下尽可能多地富集各种类型的分析物。本应用简报基于最近的一项报道，介绍了一种基于 PLRP 柱的在线 SPE与 UHPLC/MS/MS 联用的方法，用于同时筛查87种有机物质6，涵盖不同环境水基质中的主要三类 EOCs ((PPCPs、PFASs、PFRs)。 材料与方法 ( 化学标准品和同位素标记内标购自 Sigma-Aldrich (Steinheim， Germany)、 Dr. Ehrenstorfer (Augsburg ， Germany) 和 Toronto Research Chemicals (Toronto，Canada)。 ) 研究的87种分析物包括：58种PPCPs(例如磺胺类，喹诺酮类和β-内酰胺类药物)、22种 PFASs (例如全氟烷基羧酸(PFCAs， C4至C13)和全氟烷基磺酸(PFSAs， CA、 C、 cg和Co))以及7种PFRs。另加37种同位素标记内标 (ILIS)用于 ILIS稀释校准，避免基质干扰引起的定量偏差。附录(表1)中列出了所有分析物和ILIS，也指定了每种分析物的ILIS。 所有分析均使用购自 J. T. Baker (USA) 的HPLC级溶剂，使用 Milli-Q系统 (Millipore，USA)制备超纯水。用甲醇(MeOH) 配制储备液，于4℃避光保存。用超纯水对储备液进行连续稀释，得到工作溶液。 在线 SPE 设置 ( 6种在线 SPE 小柱均购自安捷伦科技公 司 (Santa Clara， CA， USA)： ) ( Agilent ZORBAX Bonus-RP (部件号821125-928) ) ( Agilent ZORBAX Eclipse Plus C18 (部件号821125-936) ) ( Agilent Bond Elut Plexa PCX (工厂定制) ) Agilent ZORBAX Eclipse Plus ( Phenyl-Hexyl(部件号821125-938) ) ( Agilent PLRP- S (部件号5982-1271) ) ( Agilent ZORBAX SB-Aq (部件号821125-933) ) ( 除 Bond Elut Plexa PCX 和 PLRP-S的填料 粒径为15-20 um 外，其余所有小柱的规格均为2.1×12.5mm， 填料粒径为 5 um。 ) 在线 SPE LC系统配备一个 AgilentInfinityLab Quick Change 2 位/10 通快速切换阀，位于柱温箱中，由阀驱动控制来实现两根捕集柱的交替上样与洗脱。开始时，将阀位置设定为1→2，第一根捕集柱 (SPE1) 处于上样模式，第二根 SPE小柱(SPE2) 处于洗脱模式(图1A)。四元 LC 泵与自动进样器连接，将样品冲入SPE1 中以富集分析物。 SPE2 含有在前一次运行中富集的分析物，通过二元 LC泵在分析柱前洗脱。切换到1→10位置后，，.二元泵输送梯度流动相以反冲模式将 SPE1 富集的分析物洗脱到分析柱中进行分离(图1B)。同时，通过四元泵对SPE2 进行清洗和再活化，以备下一次上样分析。这一设置能在 SPE1 和 SPE2上交替富集分析物，从而提高分析通量。 图1.用于两个 SPE 小柱交替上样和洗脱的阀位置 在线 SPE 条件 参数 值 富集泵 Agilent 1260 InfinityⅡ四元泵 自动进样器 Agilent 1260 Infinity Il Multisampler SPE小柱 Agilent PLRP-S， 2.1×12.5 mm，20 pm (部件号5982-1271) 样品pH 7 进样量 1.8mL 上样/淋洗溶剂 含2%甲醇和0.05%甲酸的水溶液 (pH 4) 最大压力限值 400 bar 上样/淋洗速率 1 mL/min 清洁溶剂 甲醇/乙腈/异丙醇(1：1：1) 清洁速率 0.6 mL/min 阀 Agilent InfinityLab Quick Change 2 位/10通快速切换阀 阀切换时间 4 min 延迟柱 Agilent ZORBAX Eclipse Plus C18， 4.6×50 mm， 3.5 pm (部件号959943-902)(在四元泵和自动进样器之间，去除系统中的PFCs干扰) 梯度曲线 0-5 min： 98%A相(含0.05%甲酸水溶液)，2%B相(纯甲醇)，流速：1mL/min 5-5.01 min： 改用100%C相(清洁溶剂)；流速：0.6mL/min LC分离条件 参数 值 LC Agilent 1260 Infinity II LC 色谱柱 Agilent InfinityLab Poroshell 120 EC-C18， 3.0×50 mm，2.7 pm(部件号699975-302) 延迟柱 Agilent ZORBAX Eclipse Plus C18，4.6×50 mm，3.5 pm(部件号959943-902)(在二元泵混合器和快速切换阀之间，去除系统中的PFCs干扰) 流动相 A) 0.05%甲酸水溶液 B)乙清 柱温 30°℃ 流速 0.3 mL/min 最大压力限值 600 bar 梯度曲线 0-4 min：5% 乙青 4-9min： 5%-40%乙腈 9-16 min： 40%-100%乙腈 16-21 min： 100%乙腈 后运行时间 9 min MS/MS 条件 参数 值 MS Agilent 6470A 三重四夜杆液质联用系统 电离模式 正离子和负离子 ESI 毛细管电压 3500V(正离子/负离子模式) 喷嘴电压 500V(正离子/负离子模式) 雾化气(N2)压力 45 psi 干燥气(N2)温度 300°C 干燥气流速 7 L/min 鞘气(N2)温度 350°℃ 鞘气流速 7 L/min 扫描模式 动态 MRM 加速电压 4V MRM 参数 通过 Agilent MassHunter Optimizer 获得，列于附录中(表1) 软件 Agilent MassHunter 采集/定性分析/定量分析软件包 选择 SPE 小柱实现最佳回收率评估了6种在线 SPE 小柱在不同样品 pH值(3、7和10)下富集的适用性。由于 目标分析物的理化性质存在显著差异，这里选取了20种代表性分析物来展示每根小柱的回收性能。综合比较发现， PLRP-S 能为大多数分析物提供更佳的回收率。因此，选择使用 PLRP-S(图2)。 SPE上样/洗和分析柱分离的溶剂选择为了使大多数分析物获得更好的方法性能，使用每组的代表性分析物对LC分离和在线 SPE 萃取的多个参数分别进行了测试。对流动相添加剂和分析柱前的样品pH 值进行了正交试验设计。这是采用未配置在线 SPE 的 UHPLC 系统完成的。结果表明，0.05%的甲酸作为水相添加剂，样品pH值为4时，可以获得所有代表性分析物的最佳整体响应(图3A)。因此，选择上述条件用于分析柱。 使用在线 SPE 配置，考察了上样/淋洗溶剂和上样到 SPE 小柱前的样品pH。如图3B所示，0.05%的甲酸溶液作为上样/淋洗溶剂，且样品溶液 pH 为10时，得到的响应优于其他组合(图3B中紫色线)。其次是 0.05%的甲酸溶液作为上样/淋洗溶剂，样品溶液 pH 为7的组合(图3B中红色线)。此结果与图2一致，其中大多数分析物使用 PLRP-S 柱在 pH为7时获得了可接受的绝对回收率。样品pH为7时，所有代表性分析物均可获得足够高的强度，更便于实际操作。因此，选择0.05%甲酸溶液夜为 SPE 柱的上样/淋洗溶液，选择pH7 作为上样前的样品pH。由于淋洗溶液将富集在 SPE 小柱上的样品带到分析柱柱头，因此最佳的上样/淋洗溶液与分析柱对样品 pH 的要求一致。 PQs 酸 碱 MLs PFASs 酸类 MLS PFASs SAs TCs (ENR) (MECA) (MET) (ERY) (9A) (CLOA) (TIL) (4S) (SCP) (DC) 图3.LC分离和在线 SPE 条件的多参数优化。(A)流动相添加剂(5 mmol/L NH，OAc、0.05% HCOOH 和0.05% HCOOH/5 mmol/L NHOAc)和样品 pH(2-10)对代表性分析物响应的综合影响；(B)水性上样/淋洗溶剂添加剂(纯水(pH6-7)、0.05% HCOOH (pH 2.66)和0.005%氨水(pH10)) 和样品pH (3、7和10)对代表性分析物响应的综合影响。注：B中的系列标签用于上样/淋洗溶剂-样品 pH值组合 另外，也对其他参数，包括有机溶剂、富集泵的流速和阀切换时间(后两项与淋洗体积有关)进行了优化，以确保更出色的分析物回收率。优化条件如实验部分所述。 物。尽管某些物质对的保留时间非常接近，但每对都具有特征的 MRM 离子对，不影响其确认和定量。典型的叠加 MRM色谱图如图4所示。 在优化的在线 SPE 和 LC分离条件下，从分析柱上洗脱出87种分析物，保留时间在7-20分钟范围内。在87种分析物中，有3对异构体和7对同质异位分析 图4.纯水中所有87种分析物(100 ng/L)的叠加 MRM 色谱图 方法性能评估 为了尽可能减小基质效应对定量准确度的影响，采用了同位素标记的内标稀释法进行定量分析，共使用37种IS化合物，内标浓度设在 25 ng/L。采用纯水作溶剂，配制浓度在1.0-200 ng/L 范围内的标准校正溶液，对方法线性进行评估。如图5A所示，87种分析物中有85种的线性回归系数(R)大于0.98，表明可对这些分析物进行定量筛查。只有双氯芬酸(DLOA) 和 N，N-二乙基间甲苯酰胺(DEET)的R值偏低，分别为0.9570 和0.9772。这主要是由于纯水中这两种分析物的背景相对较高，因此在含量较低时只能对它们进行定性筛查。 在饮用水(DW)、地表水 (SW)和废水出水 (WWE)三种环境水基质中对方法的灵敏度进行了评估。如图5B所示，在DW中，所有85种可定量测定的分析物(DLOA 和DEET除外)的定量限 (LOQ)均低于10 ng/L。 在 SW中，85种分析物中有7种的LOQ在10-20 ng/L之间，其余在 10 ng/L以下；对于 WWE，有15种分析物的 LOQ 在10-20 ng/L 之间，其余分析物的 LOQ 低于10ng/L(图5B)。在这85种分析物中，分别有 76%、65%和48%的分析物在 DW、SW 和WWE 中的LOQ≤5 ng/L。结果表明，该方法的灵敏度可以满足环境水质检测。 另外测定了三种水基质的加标样品((加标浓度为25 ng/L 和100 ng/L)， 以评估方法的准确度和精密度。对于所有三种水基质，超过87%的分析物回收率在60%-130%之间(图5C)，相应的 RSD在20%以内。回收率较低的分析物主要是长链 PFASs、PFRs 和几种极性化合物。这一结果表明该方法能够准确、可靠地定量筛查其中的大部分化合物。 图5.方法性能评估。(A)纯水中1-200 ng/L 范围内的线性；(B)DW、SW和 WWE 中的定量限； (C) DW、SW 和 WWE中加标浓度为 25 ng/L 和100 ng/L(n=3)的回收率 本文描述了一种自动化在线 SPE 与UHPLC/MS/MS 联用的方法，用于测定环境水基质中的87种EOCs， 包括22种PFASs、58种 PPCPs 和7种PFRs。选择 PLRP-S SPE 小柱进行分析物富集，因为它具有出色的保留能力并且在优化条件下对大多数分析物都具有较高的回收率。对 LC分离和在线 SPE 富集的多个参数进行了评估，以实现所有分析物的最佳整体性能。在测试的三种环境水基质中，大多数分析物在优化的方法下均获得了较好的线性、极低的定量限和满意的回收率和精密度。结果表明，该方法能可靠应用于实际环境水样的筛查。上述优化方法可扩展到水中其他类有机污染物的物线 SPE 分析中。 ( 1. D inh， Q.T. et al. Measurement of Trace Levels of Antibiotics in River Water Using On-Line Enrichmentand Triple-Quadrupole LC-MS/MS.Talanta 2011，85，1238-1245 ) ( 2. F errer-Aguirre， A. et al. Simple andQuick Determination of Analgesicsand Other Contaminants of Emerging Concern in Environmental Waters by On-Line Solid Phase ExtractionCoupled to Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry. J.Chromatogr. A 2016， 1446， 27-33 ) 3. Mazzoni， M. et al. An On-LineSolid Phase Extraction-LiquidChromatography-Tandem MassSpectrometry Method for theDetermination of Perfluoroalkyl Acidsin Drinking and Surface Waters. J.Anal. Methods Chem.2015，942016 ( 4. Anumol， T. e t al. Rapid Analysis ofTrace Organic Compounds in Waterby Automated Online Solid-PhaseExtraction Coupled to LiquidChromatography-Tandem MassSpectrometry. Talanta 2 015， 132， 77-86 ) 5. Wode， F. etal. Multiresidue AnalyticalMethod for the SimultaneousDetermination of 72 Micropollutantsin Aqueous Samples withUltra High Performance LiquidChromatography-High ResolutionMass Spectrometry. J. Chromatogr.A 2012，1270，118-126 6. Zhong， M. et al. Automated OnlineSolid-phase Extraction LiquidChromatography Tandem MassSpectrometry Investigation forSimultaneous Quantification of Per-and Polyfluoroalkyl Substances，Pharmaceuticals and Personal CareProducts， and OrganophosphorusFlame Retardants in EnvironmentalWaters. J. Chromatogr. A 2019，1602，350-358 表1.化合物信息、保留时间以及使用 LC/QQQ 进行多反应监测的数据采集参数 查找当地的安捷伦客户中心： www.agilent.com/chem/contactus-cn 免费专线： 800-820-3278，400-820-3278(手机用户) 联系我们： LSCA-China_800@agilent.com 在线询价： www.agilent.com/chem/erfq-cn www.agilent.com DE.5042361111 本文中的信息、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，2020 5994-1819ZHCN 本应用简报描述了一种自动在线固相萃取 (SPE) 与超高效液相色谱/串联质谱(UHPLC/MS/MS) 联用的方法，用于同时测定环境水基质中的新型有机污染物(EOCs)。共选择 87 种 EOCs 作为目标分析物，包括 58 种药物和个人护理用品(PPCPs)、22 种全氟烷基化合物 (PFASs) 和 7 种有机磷阻燃剂 (PFRs)。通过优化在线 SPE 样品富集参数以及 LC/MS 分离和检测条件，评估了该方法分析饮用水、地表水和废水出水等环境水基质中所有 87 种分析物的性能。经优化的方法具有良好的线性、分析灵敏度（几乎所有分析物的 LOQ < 10 ng/L）、准确度和精密度，能够可靠用于环境水基质中这些 EOCs 的高通量筛查。