鄭飛鵬

（福建省地質(zhì)測(cè)試研究中心，福州，350002）

地下水是人類(lèi)賴(lài)以生存的飲用水源，隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展和生活水平的提高，人們對(duì)地下水的需求量越來(lái)越大，而且對(duì)水質(zhì)也有了更高的要求［1］。近年來(lái)，在地下水資源的監(jiān)測(cè)工作中對(duì)有機(jī)污染物的檢測(cè)所占的比例越來(lái)越高，國(guó)家和地質(zhì)行業(yè)也出臺(tái)了一系列地下水相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)［2］。在眾多的有機(jī)污染物中，聯(lián)苯胺、丙烯酰胺、苦味酸、對(duì)硫磷、甲基對(duì)硫磷、馬拉硫磷、樂(lè)果、敵敵畏、敵百蟲(chóng)、內(nèi)吸磷、甲萘威、微囊藻毒素－LR、溴氰菊酯、阿特拉津14種有機(jī)污染物目前普遍還是采用氣相色譜、氣質(zhì)聯(lián)用、液相色譜等分析方法，有些甚至還采用分光光度等化學(xué)分析方法。這些分析方法流程多且耗時(shí)，實(shí)驗(yàn)前處理復(fù)雜繁瑣，消耗有機(jī)試劑多，產(chǎn)生的廢物廢料也多［3］，且色譜檢測(cè)器，抗干擾能力也不如質(zhì)譜檢測(cè)器。隨著超高效液相色譜－串聯(lián)質(zhì)譜儀（UPLC－MS／MS）的逐漸普及，作為水中有機(jī)污染的分析也成為了趨勢(shì)［4］。如宣秋江等［5］、李亞軍等［6］、宋環(huán)宇等［7］和周民鋒等［8］，分別建立了利用UPLC－MS／MS快速測(cè)定地表水及飲用水中10種有機(jī)磷農(nóng)藥的方法、溴氰菊酯的方法、水中聯(lián)苯胺殘留的分析方法和水中痕量阿特拉津的分析方法，但尚未有同時(shí)分析14種有機(jī)污染物的UPLC－MS／MS方法研究。筆者首先從儀器的質(zhì)譜端入手，使用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)溶液進(jìn)行條件實(shí)驗(yàn)，確定各個(gè)目標(biāo)化合物最佳的質(zhì)譜參數(shù)，再進(jìn)行色譜端的條件實(shí)驗(yàn)和過(guò)濾條件實(shí)驗(yàn)，以保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料、試劑與儀器

實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用到的試劑有甲醇（UPLC級(jí)，賽默飛世爾）、乙腈（UPLC級(jí)，賽默飛世爾）、甲酸（HPLC級(jí)，賽默飛世爾）、水（屈臣氏純凈水）、14種有機(jī)污染物標(biāo)準(zhǔn)溶液為1 000μg／mL，市 售 有 證 標(biāo) 準(zhǔn)溶 液，S－82470－05，M－8330－ADD－3，DRE－C10536000，百 靈威）。實(shí)驗(yàn)中還用到了一次性針筒注射器（5mL，上海安譜科技）和一次性微孔過(guò)濾頭（PTFE材質(zhì)，孔徑0.22μm，上海安譜科技）。

實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用到的儀器主要為T(mén)RIPLE QUAD 4500超高效液相色譜－串聯(lián)質(zhì)譜儀（AB SCIEX公司）、Luna Omega UPLC液相色譜柱（1.6um C18，2.1×100mm，Phenomenex公司）。

1.2 色譜條件與質(zhì)譜條件

1.2.1 色譜條件

實(shí)驗(yàn)所采用色譜參數(shù)名稱(chēng)及參數(shù)值條件（表1）。

表1 液相色譜－串聯(lián)質(zhì)譜儀的色譜條件參數(shù)Table 1 Chromatographic condition parameters for the liquid chromatography－tandem mass spectrometer

1.2.2 質(zhì)譜條件

質(zhì)譜分析實(shí)驗(yàn)選擇的條件為：離子源氣簾氣壓力為35psi，霧化氣壓力為45psi，脫溶劑氣壓力為50psi，脫溶劑氣溫度為550℃。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液配制方法：取甲醇、乙醇、甲酸3種標(biāo)準(zhǔn)溶液各1mL混合稀釋至100mL，得到14種有機(jī)污染物標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（ρ）為10μg／mL。

校正曲線(xiàn)：使用自動(dòng)配標(biāo)儀將標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液稀釋成1，5，10，50，200μg／L。

1.4 樣品前處理

使用一次性針筒抽取水樣約3mL，裝上PTFE濾頭，壓出約1mL樣品棄去，接著繼續(xù)壓出約1mL裝入樣品瓶中待測(cè)。

2 結(jié)果與分析

2.1 樣品前處理?xiàng)l件的優(yōu)化

挑選4種一次性針筒式濾頭，材質(zhì)分別是尼龍、聚丙烯、PTFE和PVDF，孔徑都為0.22μm。將標(biāo)準(zhǔn)溶液（10μg／L）通過(guò)4種濾頭過(guò)濾后進(jìn)樣分析，另外不過(guò)濾的標(biāo)準(zhǔn)溶液作為對(duì)照組，將14種有機(jī)污染物的峰面積與對(duì)照組峰面積的比值計(jì)算回收率，選擇回收率最高的作為樣品前處理過(guò)濾濾頭，4種濾頭過(guò)濾分析的回收率結(jié)果（圖1）。經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，一些化合物，如聯(lián)苯胺，溴氰菊酯，阿特拉津等，在尼龍、聚丙烯、PVDF材質(zhì)上，或多或少都有損失，在PTFE材質(zhì)上，14種有機(jī)污染物都有很好的回收率為97.1%～101.8%。因此選擇PTFE作為過(guò)濾用濾頭。

圖1 14種有機(jī)污染物通過(guò)4種濾頭過(guò)濾分析回收率結(jié)果Fig.1 Recovery results were analyzed by 14organic pollutants through 4filter heads

2.2 液相方法的優(yōu)化

2.2.1 色譜柱的選擇

對(duì)Waters ACQUITY UPLC HSS T3UPLC、Phenomenex Luna Omega UPLC、Phenomenex Kinetex UPLC 3種C18反相色譜柱進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，對(duì)每根色譜柱甲醇－水的不同比例進(jìn)樣分析（甲醇與水的配比為1∶9，3∶7，5∶5，7∶3，9∶1）。通過(guò)色譜圖對(duì)比發(fā)現(xiàn)，Phenomenex Luna Omega UPLC色譜柱無(wú)論是峰型還是分離度，表現(xiàn)相對(duì)更好。

2.2.2 流動(dòng)相的選擇

選擇水－甲醇、水－乙腈、甲酸水（0.05%）溶液－甲醇、甲酸水（0.05%）溶液－乙腈進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，比例為固定5∶5等度洗脫。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，甲酸水溶液相比純水能夠顯著提高目標(biāo)化合物的響應(yīng)，因甲酸溶液提供H＋，能夠提升目標(biāo)化合物的離子化效率，故而提升了響應(yīng)。此外，通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，甲醇相對(duì)與乙腈有更好的響應(yīng)和分離效果。所以選擇甲酸水－甲醇體系作為流動(dòng)相。

2.2.3 流速和柱溫的優(yōu)化

流速對(duì)目標(biāo)化合物的峰型，保留時(shí)間有較大影響，選擇0.2，0.3，0.4ml／min 3種流速進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)隨著流速提高，色譜峰寬變窄，峰型更為尖銳，保留時(shí)間整體前移，因此選擇流動(dòng)相流速為0.4ml／min。選擇30，35，40，45℃4種色譜柱溫度進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)4種溫度下色譜圖變化很小，保留時(shí)間隨著溫度提高略微提前，但對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒(méi)什么影響，故折中選擇40℃作為色譜柱溫度。

2.2.4 洗脫程序的優(yōu)化

設(shè)計(jì)不同梯度洗脫程序，通過(guò)對(duì)比，選擇峰型和分離度較好、響應(yīng)較高的一套作為梯度洗脫程序，流動(dòng)相A為水，流動(dòng)相B為甲醇，初始流動(dòng)相B為50%，在0.5min內(nèi)升至90%保持4min，在0.5min內(nèi)降至50%保持1.5min。14種有機(jī)污染物進(jìn)樣分析的目標(biāo)離子色譜圖（圖2）。

圖2 14種有機(jī)污染物分析的目標(biāo)離子色譜圖Fig.2 Target ion chromatograms for the analysis of the 14organic pollutants

2.3 質(zhì)譜方法的優(yōu)化

將該部分實(shí)驗(yàn)分為目標(biāo)化合物質(zhì)譜特性參數(shù)和離子源參數(shù)2種。目標(biāo)化合物質(zhì)譜特性參數(shù)包括MRM離子對(duì)、錐口電壓和碰撞能量。離子源參數(shù)包括氣簾氣壓力、脫溶劑氣壓力、源霧化氣壓力、脫溶劑溫度。目標(biāo)化合物質(zhì)譜特性參數(shù)屬于個(gè)性參數(shù)，需要針對(duì)每個(gè)化合物單獨(dú)進(jìn)行優(yōu)化。離子源參數(shù)屬于共性參數(shù)，對(duì)所有化合物同時(shí)生效，需綜合權(quán)衡14種目標(biāo)化合物，并且重點(diǎn)考慮響應(yīng)最低的目標(biāo)化合物（甲基對(duì)硫磷）的情況。

將標(biāo)準(zhǔn)溶液（ρ）為100μg／L使用針泵連續(xù)進(jìn)樣，利用串聯(lián)質(zhì)譜手動(dòng)調(diào)諧模式對(duì)14種有機(jī)污染物單獨(dú)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)合相關(guān)資料，選擇響應(yīng)高干擾少的MRM離子對(duì)各2組，一組為定量離子對(duì)，一組為輔助離子對(duì)。再對(duì)14種有機(jī)污染物的錐口電壓DP和碰撞能量CE進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，分別選擇響應(yīng)最高時(shí)的DP值和CE值。最終確定目標(biāo)化合物特性質(zhì)譜參數(shù)（表2）。

表2 14種有機(jī)污染物的目標(biāo)化合物質(zhì)譜參數(shù)Table 2 Mass spectrometry parameters of target compounds for 14organic pollutants

以表2條件為基礎(chǔ)繼續(xù)進(jìn)行離子源參數(shù)條件實(shí)驗(yàn)，分別設(shè)置氣簾氣壓力為30，35，40，45psi，霧化氣壓力為35，40，45，50psi，脫溶劑氣壓力為35，40，45，50psi，脫溶劑氣溫度為350，400，450，500，550，600℃。

氣簾氣壓力影響所有離子進(jìn)入質(zhì)譜的效率，結(jié)果顯示，隨著氣簾氣壓力的增大，14種化合物響應(yīng)整體都減小，但過(guò)低的氣簾氣壓力容易讓更多的中性離子進(jìn)入質(zhì)譜，更容易對(duì)儀器造成污染，故綜合考慮選擇35psi作為氣簾氣壓力。霧化氣壓力影響溶液的霧化效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，隨著壓力升高，整體響應(yīng)先上升后下降，在45psi時(shí)最高。脫溶劑氣壓力和脫溶劑氣溫度影響霧化小液滴脫去溶劑后離子化的效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，脫溶劑氣壓力在45～50psi時(shí)整體響應(yīng)最好，但甲基對(duì)硫磷在50psi處響應(yīng)有明顯提升，故選擇50psi作為脫溶劑氣壓力，脫溶劑氣溫度在550℃之前整體響應(yīng)逐漸增加，550℃之后趨于平緩，甲基對(duì)硫磷響應(yīng)表現(xiàn)基本一致，故選擇550℃作為脫溶劑氣溫度。

2.4 實(shí)驗(yàn)方法的線(xiàn)性關(guān)系、靈敏度、檢出限和定量限

配置濃度為1，5，10，50，200μg／L的系列校正曲線(xiàn)，從低到高進(jìn)樣分析，以目標(biāo)化合物響應(yīng)為縱坐標(biāo)，濃度為橫坐標(biāo)，采用線(xiàn)性擬合繪制校準(zhǔn)曲線(xiàn)，得到14種有機(jī)污染物的檢出限和定量限（表3）。

表3 線(xiàn)性關(guān)系、靈敏度、方法檢出限和定量限Table 3 Linear relationship，sensitivity，method detection limit，and quantification limit

根據(jù)“環(huán)境監(jiān)測(cè)分析方法標(biāo)準(zhǔn)制修訂技術(shù)導(dǎo)則［9］”進(jìn)行檢出限和定量限實(shí)驗(yàn)。分析7份低濃度的空白加標(biāo)試樣，計(jì)算方法檢出限MDL，計(jì)算公式見(jiàn)公式①，以4倍MDL作為定量限LOQ。

式中：MDL為方法檢出限；t為自由度為n－1，置信度為99%時(shí)的t分布（單側(cè)）；n為樣品平行測(cè)定次數(shù)；S為n次平行測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差。

2.5 實(shí)驗(yàn)方法回收率與精密度

采用基體加標(biāo)的方式進(jìn)行準(zhǔn)確度和精密度驗(yàn)證。配置6份濃度為0.20μg／L的加標(biāo)試樣、6份濃度為0.50μg／L的加標(biāo)試樣，6份濃度為2.0μg／L的加標(biāo)試樣。按該方法進(jìn)行分析檢測(cè)，分別計(jì)算加標(biāo)回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（表4）。結(jié)果表明采用該方法分析地下水中14種有機(jī)污染物，準(zhǔn)確度和精密度能夠滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)范要求。

表4 14種有機(jī)污染物的回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差Table 4 Recovery rates and relative standard deviation of the 14organic pollutants

2.6 實(shí)際樣品檢測(cè)

此次研究隨機(jī)挑選相關(guān)單位和客戶(hù)所送檢的樣品5件，按照此方法進(jìn)行檢測(cè)。5件樣品中地下水樣品3件，地表水樣品1件，飲用水樣品1件。除地表水樣品敵百蟲(chóng)檢測(cè)結(jié)果為0.05μg／L外，其余樣品的13種有機(jī)污染物均未檢出。同時(shí)將樣品按傳統(tǒng)氣質(zhì)聯(lián)用儀進(jìn)行前處理和分析，地表水樣品敵百蟲(chóng)結(jié)果為0.04μg／L，其余項(xiàng)目均未檢出，與該方法幾乎一致（表5）。

表5 3種類(lèi)型實(shí)際樣品檢測(cè)結(jié)果Table 5 3types of actual sample test results

3 結(jié)論

建立了一種利用超高效液相色譜－串聯(lián)質(zhì)譜同時(shí)快速檢測(cè)地下水中14種有機(jī)物污染物的分析方法。經(jīng)質(zhì)量指標(biāo)驗(yàn)證，該方法的檢出限、曲線(xiàn)線(xiàn)性、準(zhǔn)確度、精密度都滿(mǎn)足相關(guān)要求，并對(duì)實(shí)際樣品進(jìn)行了氣質(zhì)聯(lián)用分析法的對(duì)比驗(yàn)證，檢測(cè)結(jié)果一致，且該方法分析效率高，抗干擾性強(qiáng)，更為經(jīng)濟(jì)環(huán)保。