魏 峰，胡璟珂

(中國地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心，江蘇南京210016)

近年來隨著國家對環(huán)境污染的日益重視和各種污染物分析測試需求的不斷增加，特別是在有機(jī)污染分析測試領(lǐng)域，高準(zhǔn)確度和高精密度的5 μL～1 mL的微量注射器越來越多地應(yīng)用在準(zhǔn)確定量轉(zhuǎn)移微量液體方面，例如多種色譜和質(zhì)譜儀器的進(jìn)樣裝置和有機(jī)標(biāo)準(zhǔn)溶液配制等均需用到微量注射器，此外還應(yīng)用在液相微萃取等新技術(shù)中［1-3］。注射器最早應(yīng)用于醫(yī)學(xué)，醫(yī)用注射器的污染也早已受到重視［4-6］，但是在有機(jī)污染物分析領(lǐng)域，只有少量文獻(xiàn)在氣相色譜儀的手動進(jìn)樣中研究了微量注射器的使用方法和清洗維護(hù)［7-8］。隨著有機(jī)痕量分析對準(zhǔn)確度、精密度、自動化等要求的不斷提高，研究有機(jī)化合物在微量注射器中的殘留情況和清洗效果愈顯重要。事實上，無論是自動進(jìn)樣器，還是標(biāo)準(zhǔn)溶液配制，微量注射器在接觸到較高濃度的有機(jī)化合物后，都需要及時有效的清洗，否則會造成交叉污染，也會影響注射器甚至配套儀器的使用壽命。雖然一些微量注射器廠商在產(chǎn)品說明中介紹了清洗方法，但是針對不同濃度和類型的化合物，該采用什么清洗方法、清洗次數(shù)以及清洗效果如何并沒有進(jìn)一步說明。因此，系統(tǒng)研究微量注射器中有機(jī)化合物的殘留和清洗，對于保證分析的準(zhǔn)確度、精密度以及延長微量注射器的使用壽命都是有意義的。

本文借助配自動進(jìn)樣器和微池電子捕獲檢測器(μECD)的氣相色譜儀，選擇有機(jī)氯農(nóng)藥(OCPs)和多氯聯(lián)苯(PCBs)兩類常用的環(huán)境有機(jī)污染物，針對微量注射器應(yīng)用的幾個問題作了較為系統(tǒng)的研究，包括:不同品牌的微量注射器清洗效果有何差異，不同體積的溶劑清洗效果有何差異，不同種類的有機(jī)化合物清洗效果有何差異，不同濃度的有機(jī)化合物清洗難度有何差異，并總結(jié)得出了三條清洗規(guī)律。此外，還探討了這些規(guī)律在標(biāo)準(zhǔn)溶液配制過程中和在氣相色譜儀方法設(shè)置中的應(yīng)用。

1 實驗部分

1.1 儀器設(shè)備

Agilent 6890N氣相色譜儀(美國Agilent公司):配μECD檢測器和自動進(jìn)樣器。

氮?dú)?純度≥99.999%(上海BOC公司)。

微量注射器:1 mL和100 μL，有進(jìn)口A、進(jìn)口B和國產(chǎn)C共三個品牌。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液和主要試劑

正己烷和丙酮:農(nóng)殘級(美國Tedia公司)。

20種 OCPs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液(美國 Supelco公司)。

六氯苯(HCB)和 PCBs標(biāo)準(zhǔn)溶液(美國Accustandard公司)。PCBs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液由單一標(biāo)準(zhǔn)溶液配制而成。

1.3 實驗方法

從冰箱取出標(biāo)準(zhǔn)溶液，充分振蕩靜置后倒出少許密封好，平衡至室溫(20℃左右為宜)，備用。吸取少量標(biāo)準(zhǔn)溶液潤針2次，吸取滿刻度標(biāo)準(zhǔn)溶液后打入廢液缸。按實驗設(shè)計體積吸取正己烷溶劑后倒置微量注射器，緩緩拉動活塞桿超過滿刻度，然后用小瓶收集清洗液作為第一針，重復(fù)以上清洗過程分別作為第二針、第三針、…，收集的清洗液不少于0.5mL。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同品牌微量注射器的清洗效果

選取了3個品牌的100 μL微量注射器(分別是進(jìn)口品牌A和B，國產(chǎn)品牌C)，吸取1 μg/mL的20種有機(jī)氯農(nóng)藥類混合標(biāo)準(zhǔn)溶液100 μL，分別用100 μL正己烷清洗5針，清洗液中殘留的有機(jī)化合物濃度見表1。不難看出，品牌A的清洗效果最好，清洗第5針后所有目標(biāo)待測組分均低于檢出限。品牌B的清洗效果略差，但是明顯好于品牌C。品牌C的第5次清洗液中大部分待測組分仍然檢出，具有造成交叉污染的可能性。選取1 mL微量注射器用0.2 mL正己烷清洗的結(jié)果也表明，品牌C的微量注射器容易殘留更多的有機(jī)氯農(nóng)藥類化合物。可見，不同品牌的微量注射器清洗的難易程度不同，這可能與其制作材料和工藝等因素有關(guān)。品牌C的微量注射器雖然價格便宜，但是未必能夠滿足有機(jī)痕量分析的要求。在針對不同的目標(biāo)化合物選擇微量注射器時，最好預(yù)先通過實驗證明所選微量注射器能夠滿足要求。

由表1還可以看出，三個品牌第一針各個化合物的殘留濃度差異較大，部分化合物殘留濃度相差近6倍，這可能是由于上機(jī)分析需要多次收集100 μL清洗液從而容易產(chǎn)生誤差造成的，所以本文之后的實驗全部采用品牌A的1 mL微量注射器。

表1 3個品牌微量注射器吸取20種有機(jī)氯農(nóng)藥類化合物的清洗效果Table 1 Cleaning effect of three brands of microsyringe absorbing 20 kinds of OCPs

2.2 不同體積溶劑的清洗效果

選取性能最好的A品牌1 mL微量注射器，吸取1 μg/mL的20種有機(jī)氯農(nóng)藥類混合標(biāo)準(zhǔn)溶液1 mL，采用不同體積的正己烷溶劑清洗，第一針清洗液中的有機(jī)氯農(nóng)藥濃度見表2。在4個不同的清洗體積(0.1 mL、0.2 mL、0.5 mL 和 1 mL)中，0.1 mL清洗液中各待測組分的濃度最高，1 mL清洗液的最低。與標(biāo)準(zhǔn)溶液相比，1 mL清洗液中有機(jī)氯農(nóng)藥的濃度稀釋了約99倍，而0.5 mL、0.2 mL和0.1 mL清洗液中有機(jī)化合物濃度分別稀釋了約48倍、18倍和9倍。可見稀釋倍數(shù)與清洗液體積成正比。

表2 不同體積的第一針清洗液中有機(jī)化合物濃度Table 2 Concentration of organic contaminants in first cleaning solvent with different volume

雖然稀釋倍數(shù)差異很大，但是計算發(fā)現(xiàn)4個體積的清洗液帶出的化合物的量卻差異不大。1 mL、0.5 mL、0.2 mL和0.1 mL第一針清洗液中帶出的化合物分別為10.1 ng、10.3 ng、11.2 ng 和11.8 ng，清洗液體積與第一針清洗液中帶出的化合物甚至呈現(xiàn)輕微負(fù)相關(guān)。比較分析其原因可能是與清洗液在微量注射器中停留的時間長短有關(guān)，這尚待進(jìn)一步研究證實。由于帶出化合物的量相差不大，所以清洗液體積成為決定稀釋倍數(shù)的關(guān)鍵。如果以帶出化合物的量作為衡量清洗效果的依據(jù)，0.1～1 mL之間的正己烷體積清洗效果差異很小，所以選用0.1 mL正己烷清洗更具有成本優(yōu)勢。而更少體積的正己烷清洗是否更具有成本優(yōu)勢還需要進(jìn)一步研究證實?？紤]到如果選用0.1 mL的體積需要多次收集清洗液，容易產(chǎn)生較大誤差，因此本文后面的實驗采用了0.2 mL體積的清洗液。

2.3 微量注射器中不同類別標(biāo)準(zhǔn)溶液的殘留清洗效果

為了檢驗不同標(biāo)準(zhǔn)溶液在微量注射器中的殘留清洗情況，分別吸取1 μg/mL的20種OCPs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液和1 μg/mL的10種PCBs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液各1 mL后，采用0.2 mL正己烷清洗，前3針的清洗效果見表3。1 μg/mL的20種OCPs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液和1 μg/mL的10種PCBs混合標(biāo)準(zhǔn)在1 mL微量注射器中的殘留量分別是11.78 ng和12.18 ng，約占吸取量的1%左右。清洗情況也非常相似，均為兩針清洗干凈，其中第一針帶出的化合物的量均略大于殘留量的94%。相同濃度的不同標(biāo)準(zhǔn)溶液在微量注射器中的殘留和清洗情況類似，這也可能是因為OCPs類和PCBs類化合物的性質(zhì)比較接近而且都采用正己烷介質(zhì)的緣故。

2.4 更高濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液清洗效果

前文研究了較為常用的1 μg/mL有機(jī)氯混合標(biāo)準(zhǔn)和多氯聯(lián)苯混合標(biāo)準(zhǔn)在微量注射器中的殘留和清洗情況，但是實際操作中微量注射器也經(jīng)常用來轉(zhuǎn)移更高濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，在此還試驗了更高濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液的清洗情況。在已有的標(biāo)準(zhǔn)溶液中選擇20 μg/mL 的 OCPs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液和 500 μg/mL 的HCB標(biāo)準(zhǔn)溶液來考察兩個更高數(shù)量級的標(biāo)準(zhǔn)溶液在微量注射器中的殘留和清洗情況。

表4和表5分別是微量注射器轉(zhuǎn)移20 μg/mL的OCPs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液和500 μg/mL的HCB標(biāo)準(zhǔn)溶液后采用0.2 mL正己烷清洗的情況。由表4可以看出，微量注射器吸取20 μg/mL的OCPs混合標(biāo)準(zhǔn)后，雖然大部分有機(jī)化合物在第5針清洗液中未檢出，但是部分待測組分在第8針甚至第10針中仍然能夠檢出。由表5可以看出，微量注射器吸取500 μg/mL的HCB后，即便是第20針的清洗液中也有低濃度的HCB檢出。這與表3中前兩針的清洗效果的情況截然不同?？梢?，吸取標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度越高，清洗的難度越大，甚至洗不干凈。

表3 20種OCPs和10種PCBs混合標(biāo)準(zhǔn)前三針的清洗效果Table 3 Cleaning effect of three cleaning solvent of 20 OCPs and 10 PCBs standard solutions

表4 微量注射器對高濃度OCPs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的清洗效果Table 4 Cleaning effect of OCPs standard solution in microsyringe

表5 微量注射器對高濃度六氯苯(HCB)標(biāo)準(zhǔn)溶液的清洗效果Table 5 Cleaning effect of HCB standard solution with high concentration in microsyringe

2.5 微量注射器中有機(jī)化合物的清洗規(guī)律探討

雖然與吸取低濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液后只需兩三針清洗不同，但是吸取更高濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液后殘留和清洗的規(guī)律還是相似的。這主要表現(xiàn)在:①雖然吸取20 μg/mL的 OCPs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液和 500 μg/mL的HCBs標(biāo)準(zhǔn)溶液后1 mL微量注射器中的殘留量與吸取總量的比例均小于1 μg/mL的OCPs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，但是也接近1%。因此，本文認(rèn)為1 mL微量注射器中的殘留量為吸取量的1%左右，殘留量與吸取量之比有隨著吸取標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度增大而減小的趨勢。②與1 μg/mL的OCPs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液第1針清洗液的情況相似，20 μg/mL的OCPs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液和500 μg/mL的HCBs標(biāo)準(zhǔn)溶液第1針帶出的化合物的量均超過殘留量的90%。③從表1和表3可以看出，前兩針對低濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液的清洗效果明顯。從表4和表5可以看出，第1針對高濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液的清洗效果最好，第2針次之，前兩針的稀釋倍數(shù)大約在20倍左右，第3針則降到10倍左右，第5針以后清洗效果不明顯。因此總的來說，微量注射器的清洗效果是越來越差，稀釋倍數(shù)越來越小。

3 清洗規(guī)律的應(yīng)用

3.1 清洗規(guī)律在配制標(biāo)準(zhǔn)溶液過程中的應(yīng)用

對于所在實驗室經(jīng)常使用的某濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液，可以計算得出的殘留量并參考本文的清洗規(guī)律，通過實驗獲得一個洗凈針數(shù)，再加上幾針作為洗凈次數(shù)寫入作業(yè)指導(dǎo)書，例如可針對Accustandard公司的1 μg/mL的PCBs標(biāo)準(zhǔn)溶液，洗凈次數(shù)可設(shè)為0.1 mL正己烷清洗5次。對于一些濃度高于500 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液本文并未研究，根據(jù)本文的清洗規(guī)律推斷清洗將更加困難。例如市售OCPs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度是2000 μg/mL，如果僅用正己烷清洗可能比較困難。Hamilton公司推薦使用高純水和高級別丙酮來清洗不易除去的殘留，考慮到氣相色譜儀進(jìn)樣應(yīng)盡量避免水以及標(biāo)準(zhǔn)配制過程中洗針后要接著使用，而水和正己烷不能互溶且水不易揮發(fā)，本文推薦使用農(nóng)殘級或色譜級丙酮清洗幾針后再用正己烷清洗。此外，清洗過程中應(yīng)避免活塞從微量注射器中拔出，并需要避免使用可能對活塞頭造成損傷的二氯甲烷等鹵代烴溶劑。

3.2 清洗規(guī)律在氣相色譜儀方法設(shè)置中的應(yīng)用

為了維護(hù)進(jìn)樣針和儀器系統(tǒng)的清潔，應(yīng)該根據(jù)實際情況適當(dāng)改變測試方法的洗針程序和優(yōu)化進(jìn)樣序列。通常洗針程序可以設(shè)置為:進(jìn)樣前用溶劑A(例如正己烷)清洗3針，用樣品潤洗3針，猛推(趕氣泡)3針，進(jìn)樣后用溶劑B(例如丙酮)洗3針。但是如果遇到高濃度樣品(例如可以造成平頭峰)時，微量注射器中的有機(jī)化合物很可能無法清洗干凈，這勢必會污染整個分析系統(tǒng)并造成交叉污染。為了預(yù)防這種情況，應(yīng)該盡量了解樣品信息并采取改變洗針程序和優(yōu)化進(jìn)樣序列等措施。如果不了解樣品的背景資料，也可結(jié)合前處理的情況根據(jù)經(jīng)驗粗略判斷，在測定疑似的高濃度樣品后進(jìn)正己烷溶液，并適當(dāng)增加連續(xù)校準(zhǔn)溶液的次數(shù)，減少造成交叉污染的可能性。如果了解樣品的背景資料，盡量判斷找出可能含有高濃度目標(biāo)化合物的樣品。對于通過進(jìn)樣或判斷找出的高濃度樣品最好單獨(dú)分析處理，在方法上可以增加洗針程序中溶劑A和溶劑B的次數(shù)，在序列上每一個原樣后面均需進(jìn)幾次正己烷溶劑，并在原樣進(jìn)樣后馬上更換瓶蓋防止目標(biāo)化合物濃度發(fā)生變化。值得注意的是，由于樣品中目標(biāo)化合物的濃度可能差異很大，有時需要稀釋幾個濃度才能準(zhǔn)確定量。

4 結(jié)語

本文較為系統(tǒng)地研究了微量注射器中有機(jī)化合物的殘留和清洗問題，結(jié)果表明:①不同品牌微量注射器的清洗難度差異明顯，品牌A的微量注射器最容易清洗，而品牌C的則更容易殘留有機(jī)氯農(nóng)藥類和多氯聯(lián)苯類化合物。②清洗液體積(0.1 mL、0.2 mL、0.5 mL 和1 mL)與稀釋倍數(shù)(9、18、48 和99)成正比，原因是不同體積的清洗液帶出的化合物的量差別不大，帶出化合物的量甚至與清洗液體積負(fù)相關(guān)。因此本文推薦使用0.1 mL正己烷清洗1 mL微量注射器。③相同濃度的有機(jī)氯農(nóng)藥和多氯聯(lián)苯類化合物在微量注射器中的殘留和清洗情況類似，這可能是它們理化性質(zhì)相近的緣故。④吸取標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度越高，清洗的難度越大，僅用正己烷有可能洗不干凈。根據(jù)這些結(jié)果本文總結(jié)出了三條清洗規(guī)律:①1 mL微量注射器中的殘留量約為吸取量的1%左右;②第1針洗出化合物的量超過殘留量的90%;③第1針洗出化合物最多，之后幾針順序減少，第5針以后清洗效果不明顯。因此微量注射器的清洗效果是越來越差，稀釋倍數(shù)越來越小。這些清洗規(guī)律可以應(yīng)用在標(biāo)準(zhǔn)溶液配制和氣相色譜儀方法設(shè)置過程中，從而更加有效地預(yù)防污染和節(jié)約成本。

本文尚有一些不足之處:一是由于多次收集0.1 mL清洗液可能造成誤差，本文對0.1 mL及更小容量的微量注射器和更小體積清洗液的研究太少，小于0.1 mL的正己烷清洗是否更具有成本優(yōu)勢尚待進(jìn)一步研究證實。二是對于超過500 μg/mL的有機(jī)氯農(nóng)藥類或多氯聯(lián)苯類標(biāo)準(zhǔn)在微量注射器中的殘留和清洗還需進(jìn)一步研究。三是從化合物的理化性質(zhì)及注射器材料等因素探討化合物的清洗難易的機(jī)理也將是下一步工作的研究重點(diǎn)。

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