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便携式气质联用仪结合固相微萃取装置检测水中8种多环芳烃

来源:聚光科技(杭州)股份有限公司   2017年02月22日 13:54  

1 方法概述
  多环芳烃(PAHs)由2个或2个以上苯环以稠环方式相连的化合物,是煤、石油、木材、烟草、有机高分子化合物等有机物不*燃烧时产生的半挥发性碳氢化合物,广泛存在于环境水体中,是一类典型的持久性有机污染物,具有致癌、致畸变和致突变作用,是水环境重要的监测项目之一。
  水中PAHs的前处理方法有液液萃取法、固相萃取法(SPE)和固相微萃取法(SPME)等,但液液萃取法实验时间长,且需要大量试剂;SPME相较于SPE具有萃取相用量更少、对待测物的选择性更高、溶质更易洗脱,在一些突发情况下能够作为一种快速有效的前处理方法。Mars-400 Plus便携式GC-MS体积小、分析速度快且可单人背负,将SPME技术与GC-MS相结合,能在zui短时间内对水污染突发事故、大气污染突发事故或食品安全事故等进行快速分析检测,及时采取应对措施。
  因此本文采取SPME前处理方法,建立了便携式GC-MS分析水中的萘、苊烯和苊等8种多环芳烃的分析方法。
2 主要仪器与试剂
  2.1 仪器
  Mars-400 Plus便携式气相色谱质谱联用仪,聚光科技(杭州)股份有限公司(以下简称“聚光科技”);
  LTM DB-5ms 快速气相色谱柱(5 m×0.1 mm×0.4 μm);
  SPME综合前处理装置:聚光科技;
  2.2 试剂
  标准样品:浓度2000mg/L的8种多环芳烃标样
  2.3 材料
  微量移液器(10 μL);
  微量移液器(100 μL);
  微量移液器(1000 μL);
  SPME手柄:购于Supelco公司;
  PDMS/DVB萃取头:65μm,部分交联,蓝色平头;
  载气:氦气,纯度>99.999%。
3 标准样品配制
  3.1 标准样品储备液配制
  取50μL 8种多环芳烃的有机物母液于5 ml容量瓶中,以乙腈为溶剂,定容,得到20mg/L的标准样品储备液。
  3.2 标准系列样品溶液的配制
  取4个40 mL的样品瓶,分别加入20 mL纯净水,再向各样品瓶中分别加入0.5 μL、1 μL、2 μL、5 μL的标准样品储备液,配制成目标化合物浓度分别为0.5 μg/L、1 μg/L、2 μg/L、5 μg/L的标准系列样品溶液,放入搅拌子,密封待测。利用固相微萃取技术,由低浓度到高浓度依次萃取和分析,绘制校准曲线。
4 样品分析
  4.1 样品分析条件

表 1 样品分析条件

仪器条件

参数

参数条件

色谱条件

载气流速

0.3 mL/min

分流比

15:1

进样口温度

230 °C

气质接口温度

250 °C

色谱柱升温程序

60 °C保持0.5min,以20 °C /min升至180 °C,再以20 °C /min升至290 °C保持1min

质谱条件

扫描范围

4 5u-400 u(full scan)

离子阱温度

150 °C

质谱传输线温度

220 °C

溶剂延迟

3 min

SPME综合前处理装置分析条件

样品温度

90 °C

老化温度

250 °C

搅拌速度

1000 rpm

平衡时间

5 min

老化时间

2 min

萃取时间

20 min

  4.2 样品分析步骤
  (1)打开Mars-400 Plus便携式GC-MS,并调试稳定;
  (2)设定SPME综合前处理装置的分析条件,将标准样品溶液放入SPME综合前处理装置的加热模块中,预热和平衡样品;
  (3)将SPME萃取纤维插入老化口,点击装置上的老化按钮,老化纤维2 min;
  (4)取样品溶液,放入样品瓶座中平衡;
  (5)待样品溶液平衡完成,纤维老化完成后,将SPME插入样品瓶中,使萃取纤维浸没至液面下,点击萃取界面的启动按钮,此时磁力搅拌器启动,进行样品搅拌萃取;
  (6)打开主机的选择方法界面,选择固相微萃取进样方法,设定分析条件,激活方法,萃取完成后,将SPME手柄插入进样口,运行方法;
  (7)按照步骤(2)至(5)从低到高分析标准系列样品溶液,建立校准曲线。当样品高低浓度交叉分析时,需在中间插入样品空白分析,降低残留影响;
  (8)标准样品分析完成后输出分析报告,并进行仪器维护。
5 结果与讨论
  5.1 绘制校准曲线
  按照章节4.2的样品分析方法,从浓度低到浓度高分析标准系列样品。本试验采用特征离子定量法进行定量。以样品浓度作为横坐标,以样品特征离子峰面积作为纵坐标,绘制校准曲线曲线(图1,表2)。

图 1 水中8种PAHs总离子流图

  注:1-萘;2-苊烯;3-苊;4-芴;5-菲;6-蒽;7-荧蒽;8-嵌二萘

表 2 水中8种PAHs的校准曲线

序号

化合物名称

CAS NO.

保留时间/min

拟合方程

R

R2

1

91-20-3

4.554

Y=125531.9X+47480.67

0.999

0.999

2

苊烯

208-96-8

6.401

Y=93052.57X+23815.4

0.999

0.999

3

83-32-9

6.606

Y=120905.3X+41950.88

1.000

1.000

4

86-73-7

7.206

Y=75289.82X+32850.97

0.999

0.999

5

31055

8.312

Y=28588.58X+7298.261

0.996

0.994

6

120-12-7

8.369

Y=32334.32X+5507.684

0.998

0.997

7

荧蒽

206-44-0

9.692

Y=6584.474X+2299.299

0.997

0.994

8

嵌二萘

129-00-0

9.947

Y=4871.924X+2380.238

0.998

0.996

  图 1是结合SPME进行萃取后,便携式气质联用分析得到的8种PAHs的总离子流图。表 2为8种PAHs的标准曲线,由表 2可以看出,8种PAHs的标准曲线线性较好,相关系数(R)都在0.99以上。
  5.2 方法精密度
  分别采用低浓度0.5 μg/L和高浓度2 μg/L的8种多环芳烃标准溶液进行6组平行对照试验,计算其相对标准偏差,得到方法的精密度。

表 3 水中8种PAHs在浓度为0.5 μg/L的精密度分析结果

序号

物质

CAS NO.

含量

RSD/%

1

2

3

4

5

6

平均值

1

91-20-3

0.589

0.478

0.589

0.427

0.488

0.346

0.486

19.38

2

苊烯

208-96-8

0.492

0.396

0.459

0.479

0.553

0.536

0.486

11.61

3

83-32-9

0.456

0.312

0.361

0.451

0.464

0.481

0.421

16.18

4

86-73-7

0.377

0.311

0.261

0.426

0.418

0.443

0.373

19.42

5

85-01-8

0.574

0.526

0.341

0.549

0.579

0.654

0.537

19.62

6

120-12-7

0.457

0.581

0.411

0.541

0.564

0.523

0.513

12.83

7

荧蒽

206-44-0

0.523

0.409

0.322

0.486

0.329

0.434

0.417

19.58

8

嵌二萘

129-00-0

0.557

0.371

0.391

0.428

0.374

0.386

0.418

17.04

表 4 水中8种PAHs在浓度为2 μg/L的精密度分析结果

序号

物质

CAS NO.

含量

RSD/%

1

2

3

4

5

6

平均值

1

91-20-3

1.740

2.241

1.572

1.583

1.436

1.590

1.694

16.83

2

苊烯

208-96-8

1.613

2.176

1.829

1.775

1.842

1.694

1.822

10.65

3

83-32-9

1.777

2.261

1.927

1.848

2.025

1.795

1.939

9.41

4

86-73-7

1.776

2.115

2.130

2.174

2.297

1.892

2.064

9.33

5

85-01-8

1.517

2.018

2.009

1.852

2.084

1.624

1.851

12.57

6

120-12-7

1.654

2.067

2.058

2.032

2.083

1.491

1.898

13.57

7

荧蒽

206-44-0

1.500

2.069

2.252

2.256

2.549

2.045

2.112

16.58

8

嵌二萘

129-00-0

1.675

2.158

2.599

2.166

2.621

2.255

2.246

15.49

  如表 3所示,在浓度为0.5 μg/L时,6组平行试验得到8种PAHs的相对标准偏差(RSD)在20%以内。如表 4所示,在浓度为2 μg/L时,6组平行试验得到8种PAHs的相对标准偏差(RSD)在17%以内,精密度良好。
  5.3 方法检出限
  检出限采用0.5 μg/L的标准样品在设定条件下进样分析,计算每种物质对应的信噪比,以3倍信噪比(S/N)计算。

表 5 结合SPME分析水中8种PAHs的方法检出限

序号

物质

CAS NO.

标准偏差

检出限/μg/L

1

91-20-3

0.094

0.295

2

苊烯

208-96-8

0.066

0.207

3

83-32-9

0.073

0.229

4

86-73-7

0.071

0.223

5

85-01-8

0.097

0.305

6

120-12-7

0.06

0.189

7

荧蒽

206-44-0

0.075

0.236

8

嵌二萘

129-00-0

0.082

0.258

  如表 5所示,8种PAHs的检出限在0.189~0.305 μg/L之间。
6 总结
  采用Mars-400 Plus便携式GC-MS结合SPME前处理方法分析水中的多环芳烃,其线性相关系数在0.99以上,高浓度和低浓度的RSD也都在20%以内,检出限也在0.189~0.305 μg/L之间,具有良好的精密度和检出限。该方法操作简便、取样量少、富集效率高、分析速度快,能在较短的时间内对物质进行定性定量分析,适合对于一些应急突发性污染事故进行快速分析,及时反馈。

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