液液萃取—氣相色譜三重四極桿質(zhì)譜法測定飲用水中的六六六和滴滴涕

朱美潔

液液萃取—氣相色譜三重四極桿質(zhì)譜法測定飲用水中的六六六和滴滴涕

朱美潔

福建省環(huán)境監(jiān)測中心站

采用氣相色譜三重四極桿質(zhì)譜聯(lián)用儀，用極少量的試劑對飲用水中的六六六和滴滴涕進(jìn)行前處理，通過特定的大體積進(jìn)樣口大體積進(jìn)樣，測定水中微量的六六六和滴滴涕，該方法前處理速度快、效率高，檢出限為0.017～0.037μg/L，滿足地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的分析要求。

六六六 滴滴涕 氣相色譜三重四極桿質(zhì)譜 飲用水

1 概述

20世紀(jì)50～80年代，我國主要生產(chǎn)和使用的農(nóng)藥品種多為有機(jī)氯農(nóng)藥。作為一類重要的持久性有機(jī)污染物，有機(jī)氯農(nóng)藥所造成的污染和危害已引起普遍關(guān)注[1]。由于這類農(nóng)藥具有致癌性、神經(jīng)毒性，會擾亂生物體內(nèi)分泌平衡，中國在20世紀(jì)80年代末已停止生產(chǎn)、禁止使用[2]。六六六（六氯環(huán)己烷，HCHs）和滴滴涕（雙對氯苯基三氯乙烷，DDTs）具有“三致”毒性、生物蓄積性，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，難以降解，經(jīng)雨水沉降沖刷進(jìn)入地表水和地下水，造成水體污染，對人體健康和環(huán)境危害嚴(yán)重[3]。目前行業(yè)內(nèi)檢測水中六六六和滴滴涕的方法有氣相色譜法[4-5]、氣質(zhì)聯(lián)用法[6-7]等，但是普遍存在前處理繁瑣、基質(zhì)效應(yīng)影響大等問題，目前經(jīng)常使用的是氣相色譜電子捕獲檢測器檢測法。氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用法基質(zhì)干擾小，檢測靈敏度高，檢出限低，但是價格比較貴，限制了其應(yīng)用。不過隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，氣質(zhì)聯(lián)用會越來越多被用于各種農(nóng)藥殘留的定性和定量檢測。

本文旨在優(yōu)化飲用水中六六六和滴滴涕的測定方法。由于飲用水中的六六六和滴滴涕濃度過低，并且不能直接上機(jī)測定，需要進(jìn)行前處理富集。目前常用的富集方法有液液萃取法和固相萃取法。《水質(zhì)有機(jī)氯農(nóng)藥和氯苯類化合物的測定氣相色譜質(zhì)譜法》（HJ699-2014）規(guī)定了測定水中有機(jī)氯農(nóng)藥和氯苯類化合物的液液萃取或固相萃取/氣相色譜質(zhì)譜法，經(jīng)典的固相萃取和液液萃取在前處理技術(shù)中應(yīng)用比較廣泛，但是在前處理的過程中占用大量的時間，操作繁瑣，耗費試劑多，對分析人員的健康影響較大。因此，開發(fā)簡便、綠色的分析方法成為廣大科學(xué)工作者和分析人員的一個重要研究方向。本文在前人工作的基礎(chǔ)上，采用氣相色譜三重四極桿質(zhì)譜聯(lián)用儀，用極少量的試劑對飲用水中六六六和滴滴涕進(jìn)行前處理，通過特定的大體積進(jìn)樣口大體積進(jìn)樣，測定水中微量的六六六和滴滴涕，前處理速度快，效率高。該方法檢出限為0.017～0.037μg/L，滿足地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的分析要求。

2 實驗部分

2.1 試劑與儀器

①安捷倫GC7890A-7000氣相色譜三重四極桿質(zhì)譜儀。

②色譜柱：HP-5MS。

③進(jìn)樣口：MMI多模式進(jìn)樣口。

④有機(jī)氯標(biāo)準(zhǔn)溶液：含量為100μg/ml的含有8種有機(jī)氯農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)溶液，美國AccuStandard（8種組分為：α-六六六、β-六六六、γ-六六六、 δ-六六六、p，p'- DDE、o，p'-DDT、p，p'-DDD、p，p'- DDT）。

⑤正己烷：色譜純。

⑥無水硫酸鈉：優(yōu)級純，400℃下純化4h，以除去可能的干擾物質(zhì)。

2.2 實驗方法

2.2.1水樣前處理

水樣采集后，取10.0mL水，添加1g無水硫酸鈉，搖勻溶解，加入1mL正己烷，蓋緊瓶蓋，振搖5min，取上層有機(jī)相，加入少量無水硫酸鈉至有流動的固體時，上機(jī)待測。

2.2.2儀器條件

色譜條件：載氣：氦氣，流速1mL/min；氫氣猝滅氣流速2.25mL/min；氮氣碰撞氣流速1.5mL/min；進(jìn)樣體積5μL；進(jìn)樣口溫度：65℃保持0.03min，以600℃/min升至300℃。

進(jìn)樣模式：溶劑放空模式，吹掃流速100mL/min，壓力5psi，吹掃時間0.03min；柱溫：50℃，以15℃/min升至150℃，再以20℃/min升至270℃，保持1.5min；質(zhì)譜傳輸線溫度300℃；質(zhì)譜條件：離子源：280℃，ESI，模式MRM。

3 結(jié)果與討論

3.1 線性與檢出限

將濃度為100 μg/mL 含 α-六六六、β-六六六、γ-六六六、 δ-六六六、p，p'- DDE、o，p'-DDT、p，p'-DDD、p，p'- DDT 8 種有機(jī)氯農(nóng)藥的標(biāo)準(zhǔn)溶液，配制成濃度為1.0μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)儲備液，再分別配制濃度為1.0、2.0、5.0、10.0、50.0μg/L的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，在上述氣相色譜質(zhì)譜條件下進(jìn)行分析，用峰面積對質(zhì)量濃度作線性回歸曲線，見表1。實驗結(jié)果表明，六六六和滴滴涕在濃度區(qū)間內(nèi)呈良好的線性關(guān)系。

檢出限：空白未檢出，1.0μg/L空白加標(biāo)樣，連續(xù)進(jìn)樣7次，檢出限MDL=3.143×S，其中S為7次平行結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差。儀器檢出限為0.017～0.037μg/L。

表1 校準(zhǔn)曲線和檢出限

3.2 空白加標(biāo)準(zhǔn)確度與精密度

空白試驗：用純凈水進(jìn)行全程序空白試驗，連續(xù)測定7次，未檢出，空白合格。

回收率：空白水進(jìn)行加標(biāo)回收試驗50μg/L，回收率在74.2%～81.0%之間。

以正己烷為溶劑配制2.0μg/L的有機(jī)氯溶液，進(jìn)行平行測定6次，計算其精密度。

其試驗回收率與精密度結(jié)果見表 2。

表2 樣品加標(biāo)回收率和精密度

3.3 樣品分析

樣品進(jìn)樣體積與標(biāo)樣體積相同，色譜條件也完全一樣。

4 結(jié)果與討論

本文使用液液萃取法萃取水中的六六六和滴滴涕，與標(biāo)準(zhǔn)方法使用的液液萃取法相比，取樣量少，基體干擾小，且回收率高了不少。同時，有機(jī)溶劑用量僅1mL，并且一次萃取完成，大大減少有機(jī)試劑的使用。本文使用的有機(jī)試劑是正己烷，選擇正己烷主要因為它具有低毒性，密度比水低，不溶于水，能溶解各種鹵代烴，直接使用小瓶子即可萃取，而使用二氯甲烷做萃取劑時，由于二氯甲烷密度比水大，取有機(jī)層難度偏大，并且實驗證明，回收率比正己烷低，在50%～62%之間。無水硫酸鈉的作用，一是在水樣中加入，在萃取中起到鹽析的作用，使待測物在水中溶解度降低，增加萃取效率；二是在上機(jī)前加入取出來的上層有機(jī)相，起到除水的作用，保護(hù)色譜柱。故而使用本文的前處理條件，降低成本，又簡化了操作，減少了處理時間，做到了簡便高效。

應(yīng)用以上前處理條件的前提是，分析儀器需要有很高的靈敏度和信噪比。本文使用的是氣相色譜串聯(lián)三重四極桿質(zhì)譜儀，比普通的單桿氣質(zhì)多了一種檢測模式——多反應(yīng)離子監(jiān)測MRM模式，在選擇離子掃描的基礎(chǔ)上，增加了一個碰撞池和單四級桿，通過碰撞池對母離子打碎，再對子離子進(jìn)行選擇離子掃描。MRM模式具有很強(qiáng)的選擇性，能夠在極大程度上減少其它離子和基體對待測物的干擾。圖1和圖2是對同一溶液分別使用選擇離子掃描SIM模式和多反應(yīng)離子監(jiān)測MRM模式進(jìn)樣上機(jī)掃描，發(fā)現(xiàn)在同樣濃度（1.0μg/L）的溶液、同樣的色譜條件下，在信噪比方面，三重四極桿質(zhì)譜儀的結(jié)果普遍比單四級桿質(zhì)譜儀的結(jié)果高出100倍左右，從色譜圖上看， SIM模式的基線較為不穩(wěn)（圖1），而MRM模式掃描的基線平滑（圖2）。

在飲用水的痕量分析中，如果分析儀器的靈敏度不足以應(yīng)對檢測需求，可以適當(dāng)增加進(jìn)樣量。然而，在氣相色譜中，由于樣品是在襯管中高溫變成蒸汽后進(jìn)入色譜柱分離，襯管的體積固定，如果進(jìn)樣量突然增大，會導(dǎo)致襯管過載，從而色譜峰峰型變差，分離效果差，大量的溶劑進(jìn)入色譜柱和檢測器，對色譜柱和檢測器也會造成不小的傷害。為了增加儀器的響應(yīng)值，本文使用了多模式進(jìn)樣口MMI中的大體積進(jìn)樣——溶劑放空模式，該模式可以進(jìn)行大體積進(jìn)樣，進(jìn)樣口在樣品進(jìn)樣前保持低溫、低壓狀態(tài)，樣品進(jìn)樣完使傳入的液體沉積在襯管壁上，然后對進(jìn)樣口加熱，使溶劑線性氣化，之后將目標(biāo)物和剩余的溶劑傳送到色譜柱中，從而達(dá)到增加進(jìn)樣量的效果。這個模式可以進(jìn)樣1～100μL，在樣品不容易被電離的情況下可以輕松將靈敏度提高1～100倍。

因此，本文采用氣相色譜三重四極桿質(zhì)譜聯(lián)用儀，用極少量的試劑對飲用水中六六六和滴滴涕進(jìn)行前處理，通過特定的大體積進(jìn)樣口大體積進(jìn)樣，前處理速度快，效率高，滿足了地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的分析要求。

圖1 SIM模式譜圖

圖2 MRM模式譜圖

[1] 楊抗震，張云，李潔莉, 等．食品中六六六和滴滴涕殘留檢測方法研究進(jìn)展[J]．北京農(nóng)業(yè)，2012(3) ：108-109．

[2] 劉明陽，劉建華，張馥, 等．我國有機(jī)氯污染物污染現(xiàn)狀及監(jiān)控對策[J]．環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2004，27(3)：108-110．

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[4] 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)．水質(zhì)六六六、滴滴涕的測定——氣相色譜法: GB/T 7492-1987[S]．

[5] 朱艷．氣相色譜法測定地表水中六六六、滴滴涕和環(huán)氧七氯[J]．科協(xié)論壇, 2010(4)：102-102．

[6] 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)．水質(zhì)有機(jī)氯農(nóng)藥和氯苯類化合物的測定氣相色譜質(zhì)譜法:HJ699-2014[S]．

[7] 任朝興．固相萃取一氣質(zhì)聯(lián)用法同時測定海水中六六六、滴滴涕、狄氏劑[J]．分析儀器，2009(5) ：59 - 61．