环境样品中半挥发性有机化合物检测方案(气质联用仪)

应用简报 Agilent环境Trusted Answers 采用7000系列三重四极杆气质联用系统在 MRM 模式下实现快速 EPA8270方法 Melissa Churley， Bruce Quimby 和Anastasia Andrianova安捷伦科技有限公司 针十 Agilent 7000 系列三重四极杆气质联用系统，在多反应监测 (MRM)模式下开发了一种 EPA 8270D/E 快速方法。除了提高灵敏度外， MRM 的高选择性还可避免扫描模式下使用 SIM 或提取离子时可能存在的基质干扰，从而实现快速批量查看。此方法仅需10分钟的单次运行便可满足 0.02-160 ppm 工作范围内的校准性能要求。初始校准时化合物的低%RSD 表明连续校准能够保持更长时间，进而可降低操作成本。本文所述的利用GC/MS分析半挥发性有机化合物的方法适用于美国 EPA 方法8270D/E 以及全球其他地区。 将 7000C 或 7000D 三重四极杆质谱仪与配备240V柱温箱的 Agilent 8890 或7890B气相色谱仪联用，实现快速的程序升温。lo气相色谱仪配备 SSL 进样口，并利用 Etune 调谐法实现自动调谐。分析方法采用安捷伦低压降(LPD)气相色谱进样口衬管(部件号5190-2295) 和 Agilent J&WDB-5ms 超高惰性色谱柱，20mx0.18，0.18 um (部件号 121-5522UI)。在分流模式下以 1：20 的分流比将1 pL样品进样至仪器中，该比值经优化得到，如后文“分流比和检测器增益优化”部分所述。离子源配备了9 mm 直径的拉出透镜(部件号 G3870--20449)。使用77种化合物的混标和六种内标 (ISTD) (AccuStandard)在二氯甲烷中配制 0.02-160 ppm 范围内的12或13个校准浓度。 ISTD 浓度处于中点(4ppm)，方法保留时间锁定为-d1o的保留时间。采用 Agilent MassHunter 工作站定量分析软件进行数据采集和处理。在动态 MRM (dMRM) 模式下采集 MRM数据，以便高效地使用仪器分析时间。表1和表2分别列出了详细的方法参数和 MRM 离子对。 图1.带玻璃毛的 LPD气相色谱进样口衬管(部件号5190-2295) 气相色谱条件 分析柱 Agilent J&W DB-5ms 超高惰性柱， 20 mx0.18，0.18 pm (部件号121-5522UI) 进样量 1pL 进样口温度 280℃，恒温 进样模式 分流比1：20 柱温箱温度 40C，不保持 以 35℃/min 从40℃升至320℃， 保持2分钟 载气 氦气，恒流模式，1.2 mL/min 传输线温度 320°C 运行时间 10 min 质谱条件 离子源温度 300°C 四极杆温度 150°℃ 离子化 EI模式 EMV模式 增益因子 增益因子 2(针对各个系统进行了优化) 溶剂延迟 1.25 min 扫描类型 dMRM 次循环/秒 6.6 表2.MRM离子对 (dMRM 采集模式)。为清楚起见，对优化的△保留时间 (RT)和驻留时间进行了分割 化合物 RT 母离子 子离子 左侧ART 右侧ART 驻留时间 CE NDMA 1.38 74 44 0.13 0.20 56.07 6 NDMA 1.38 74 42 0.13 0.20 56.07 14 吡啶 1.41 79 52 0.10 0.20 56.07 25 吡啶 1.41 79 51 0.10 0.20 56.07 25 2-氟苯酚 1.91 112 64 0.10 0.12 75.06 20 2-氟苯酚 1.91 112 63 0.10 0.12 75.06 45 苯酚-d6 2.34 99 71 0.10 0.15 14.17 30 苯酚-d 2.34 99 42 0.10 0.15 14.17 40 苯酚 2.35 94 66.1 0.10 0.15 14.17 15 苯酚 2.35 94 65.1 0.10 0.15 14.17 20 苯胺 2.38 93 66 0.10 0.15 10.50 10 苯胺 2.38 92 65 0.10 0.15 10.50 10 双(2-氯乙基)醚 2.41 95.1 65 0.10 0.10 9.53 5 双(2-氯乙基)醚 2.41 93.1 63 0.10 0.10 9.53 0 2-氯苯酚 2.45 128 64 0.10 0.15 9.22 15 2-氯苯酚 2.45 128 63 0.10 0.15 9.22 30 1，3-二氯苯 2.54 146 111 0.20 0.42 8.33 15 1，3-二氯苯 2.54 146 75 0.20 0.42 8.33 30 1，4-二氯苯-d 2.57 150 115 0.10 0.10 9.31 15 1，4-二氯苯-d 2.57 150 78 0.10 0.10 9.31 30 1，4-二氯苯 2.58 146 111 0.42 0.42 13.21 15 表 2. MRM 离子对 (dMRM 采集模式)。为清楚起见，对优化的RT 和驻留时间进行了分割(续) 表 2. MRM 离子对 (dMRM 采集模式)。为清楚起见，对优化的△RT 和驻留时间进行了分割(续) 表 2. MRM 离子对 (dMRM 采集模式)。为清楚起见，对优化的△RT 和驻留时间进行了分割(续) 样品分流比和检测器增益优化 对样品引入量和检测器增益进行优化可获得最宽动态范围。使用最高浓度的校准标样(160 ppm)和较低的增益设定值(比如设置为1)以避免检测器饱和，调整分流比以满足苯并[b]荧蒽和苯并[k]荧蒽异构体的分离度要求，避免圆顶宽峰。中点浓度下，如果两个异构体峰之间的峰谷高度小于两个峰高平均值的50%，则实现了充分分离 (EPA8270D/E)。如果出现峰变形(例如，峰对称展宽和圆顶峰)，则表明系统过载。最佳分流比通常为1：20。然后调整检测器增益，最大程度提高线性，这对分析十分关键。对三重四极杆质谱仪进行增益设置，使最高浓度校准标样基峰色谱图(BPC)中的最高峰处于3-5×10响应范围内。分析中，该增益通常设置为1至2. 安捷伦的惰性 Extractor 离子源具有出色的灵活性，能为用户提供最佳性能以满足其方法需求。为实现快速的8270 MRM分析，采用9mm 直径透镜，该透镜对最具挑战性的化合物具有高灵敏度，同时可实现较低的平均 RF%RSD。 图2中的色谱图显示了77种目标化合物和六种内标的分离结果。 通过标准 进行多点校准，确定各组分在各校准浓度下的相对响应因子(RF)。然后通过每个化合物校准曲线的平均相对 RF 计算平均响应因子，以及平均响应因子的相对标准偏差 (RSD)。通过的标准是平均RF%RSD必须≤20(首选，默认通过标准)；如果不是，则需要线性曲线拟合的R²>0.990；最后，可以使用二次拟合。最低数据点的准确度必须为±30%以内，使用曲线拟合时需要至少6个点。 表2. MRM 离子对 (dMRM采集模式)。为清楚起见，对优化的△RT 和驻留时间进行了分割(续) 化合物 RT 母离子 子离子 左侧ART 右侧ART 驻留时间 CE -d12 7.52 236.1 232.1 0.08 0.12 16.17 40 䓛 7.54 226.1 224.1 0.10 1.13 23.59 40 7.54 113.1 112.1 0.10 1.13 23.59 10 双(2-乙基己基)邻苯二甲酸酯 7.55 167 149 0.10 0.12 23.09 5 双(2-乙基己基)邻苯二甲酸酯 7.55 149 65 0.10 0.12 23.09 25 邻苯二甲酸二正辛酯 7.98 149 93 0.10 0.20 27.51 20 邻苯二甲酸二正辛酯 7.98 149 65 0.10 0.20 27.51 25 苯并[b]荧蒽 8.23 252.1 250.1 0.10 0.17 18.69 35 苯并[b]荧蒽 8.23 126 113.1 0.10 0.17 18.69 10 苯并[k]荧蒽 8.25 252.1 250.1 0.12 0.16 18.56 30 苯并[k]荧蒽 8.25 126.1 113.1 0.12 0.16 18.56 10 苯并[a]芘 8.46 252.1 250.1 0.10 0.17 21.83 35 苯并[a]芘 8.46 125 124.1 0.10 0.17 21.83 10 花-d12 8.5 264.2 260.1 0.12 0.12 16.16 35 花-d12 8.5 260.1 256.1 0.12 0.12 16.16 40 茚并[1，2，3-cd]芘 9.36 276.1 274.1 0.10 0.40 30.66 40 茚并[1，2，3-cd]芘 9.36 137 136 0.10 0.40 30.66 15 二苯并[a，h]蒽 9.38 278.1 276.1 0.12 0.30 24.37 35 二苯并[a，h]蔥 9.38 276.1 274.1 0.12 0.30 24.37 35 苯并[g，h，i] 9.6 276.1 274.1 0.35 0.40 45.33 45 苯并[g，h，i]菲 9.6 138 137 0.35 0.40 45.33 15 3.5- 采集时间(min) 图2.50 ppm 校准标样的 TIC MRM 色谱图，运行时间为10分钟 初始校准性能 对不同天在不同仪器((7000C 和7000D)上获得的校准结果进行可接受性评估。表3所示为在7000D 系统上运行初始校准的结果示例，汇总结果见表4。该方法的整体工作范围设定为 0.02-160 ppm，其中0.02 ppm 比通常校准所用浓度低10倍。必要时，删除每种化合物校准范围的下限和上限以满足方法标准，这些化合物的工作范围将变窄(表3)。联苯胺有时可以在较宽范围内满足通过标准(例如，可接受范围1-100 ppm，线性曲线拟合R²=0.9915)；然而，表3未显示其结果，因为在此次示例分析中联苯胺不满足标准。表中突出显示了六种内标(深蓝色)、通过平均 RF %RSD 标准的化合物(灰色)，以及通过曲线拟合标准的化合物((绿色)。除非另有说明，否则标样浓度的上限和下限分别为160 ppm 和0.02 ppm。 由于在多台仪器上进行了多个初始校准，表4汇总显示了其中一个示例批次的校准结果。所示结果在方法性能方面采取了保守的方法。在此示例中，77种化合物中有68种通过平均 RF %RSD标准，对3种化合物进行了线性拟合，5种化合物需要二次拟合。在所进行的初始校准中，存在不需要二次拟合的情况；在某次校准中，68种化合物通过了平均 RF %RSD标准，9种化合物经线性曲线拟合后通过标准，内标平均 RF %RSD 的平均值为5.7。联苯有有时需要二次拟合，并且并非总能通过标准，如此处示例批次所示的情况。在初始校准过程中，得到的分析范围较窄的化合物通常是已知的使用气相色谱技术难以分析的化合物，如苯甲酸和联苯胺。然而，使用上述方法时，这两种化合物通常可以通过 EPA 8270 标准。 由于 MRM 模式可实现高灵敏度，并且校准范围显著扩展为 0.02-160 ppm， 因此在批次中包含了5个浓度小于1 ppm 的校准标样，以实现范围内的完全覆盖。由于已经确定在此情况下，该方法具有最佳性能，因此在接近校准标样中值浓度4 ppm 处加入了内标。 图3.挑战性化合物2，4-二硝基苯酚的校准结果示例。可接受分析范围为 2-160 ppm (R²=0.9959；线性拟合)。未选择<2 ppm 的点并将其删除以通过标准 图4.苯并[g，h，i]花的校准结果示例。可接受分析范围为 0.05-160 ppm[平均 RF%RSD=8.8(通过)；R²=0.9987；线性拟合] 图5.低浓度校准标样 NDMA (0.2ppm， 校准范围0.2-160 ppm) 和2，4-二硝基苯酚(2ppm， 校准范围2-160ppm) 的定量MRM 色谱图 针对 Agilent 7000 系列三重四极杆GC/MS 系统开发出一种基于 MRM 模式的快速、高灵敏度半挥发性化合物分析方法。仅需10分钟的单次运行便可满足0.02-160 ppm 工作范围内EPA 8270D/E的方法标准要求，耗时不到标准分析时间的一半。MRM 的选择性大大提高了方法性能，减少了对复杂的批量审查的需求。使用单次分析方法实现的整个范围校准以及方法的低%RSD， 可延长连续校准的有效时间，从而提高实验室效率。 1. ( 采用5977 惰性 Plus GC/MSD 重新优化 EPA 8270方法实现最宽校准范围， 安捷伦科技公司应用简报，出版号 5994-0350ZHCN， 2018 ) 图6.使用优化后的条件，在160 ppm 浓度下苯并[b]荧蒽和苯并[k]荧蒽异构体的分离度。分流比为1：20(进样量8ng)。中点浓度下，如果两个异构体峰之间的峰谷高度小于两个峰高平均值的50%，则实现了充分分离(8270D/E) www.agilent.com ( 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，2019 ) ( 2019年3月21日，中国出版 ) ( 5994-0691ZHCN ) 针对  Agilent  7000  系列三重四极杆气质联用系统，在多反应监测  (MRM)  模式下开发了一种  EPA  8270D/E  快速方法。除了提高灵敏度外，MRM 的高选择性还可避免扫描模式下使用  SIM  或提取离子时可能存在的基质干扰，从而实现快速批量查看。此方法仅需 10 分钟的单次运行便可满足 0.02–160 ppm 工作范围内的校准性能要求。初始校准时化合物的低  %RSD  表明连续校准能够保持更长时间，进而可降低操作成本。本文所述的利用  GC/MS  分析半挥发性有机化合物的方法适用于美国  EPA  方法8270D/E 以及全球其他地区。