頂空固相微萃取?氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法檢測(cè)石油樣品中的痕量多環(huán)芳烴

薛錦鋒，田琳琳，沈 磊，梁麗軍

（浙江省嘉興市公安局刑科所，浙江 嘉興314001）

多環(huán)芳烴(polycyclic aromatic hydrocarbons， PAHs)是煤、石油、木材、煙草、有機(jī)高分子化合物等有機(jī)物不完全燃燒時(shí)產(chǎn)生的揮發(fā)性碳?xì)浠衔?，廣泛分布于天然環(huán)境中，屬于持久有機(jī)污染物，具有極強(qiáng)的致癌毒性。迄今已發(fā)現(xiàn)有200多種PAHs，有相當(dāng)部分具有致癌性，其中常見的有16種同類物質(zhì)[1]。石油是多環(huán)芳烴在自然界的主要存在源，在與石油相關(guān)的案件中，多環(huán)芳烴痕量組分的檢測(cè)是石油檢測(cè)的一個(gè)重點(diǎn)。近年來(lái)，頂空固相微萃?。℉S?SPME）技術(shù)逐漸被人們關(guān)注，因其集取樣、萃取及富集于一體，萃取快速、操作簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化而廣泛用于揮發(fā)性物質(zhì)分析研究中。多采用固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，但單級(jí)質(zhì)譜技術(shù)的分析靈敏度較低，不能滿足痕量組分的檢測(cè)。本文在文獻(xiàn)報(bào)道[2-4]基礎(chǔ)上，利用頂空固相微萃取?氣相色譜?三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜（GC/MS/MS）方法，對(duì)石油中的16種多環(huán)芳烴，采用多離子反應(yīng)監(jiān)測(cè)（MRM）技術(shù)，選擇適當(dāng)?shù)哪鸽x子進(jìn)行二次質(zhì)譜分析，獲得了比單級(jí)質(zhì)譜選擇離子檢測(cè)（SIM）技術(shù)更多的碎片信息（母離子加子離子），同時(shí)有效去除了基質(zhì)離子和其它物質(zhì)的干擾，為石油樣品中的多環(huán)芳烴痕量組分的檢測(cè)提供了方法和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

Bruker SCION TQ?456GC 三重四極桿氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀及液體-頂空-固相微萃取三合一自動(dòng)進(jìn)樣器（美國(guó)，布魯克公司）；固相微萃取裝置：65 μm PDMS/DVB、100 μm PDMS 和 85 μm PA 3 種萃取頭（美國(guó)，supelco公司）。

16種 PAHs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液40 mg/L（美國(guó)，sigma-Aldrich公司）；暈苯標(biāo)準(zhǔn)溶液0.5 mg/mL（美國(guó)，sigma-Aldrich公司）。尾油樣品：原樣稀釋10倍，主要測(cè)定暈苯的含量；QLH樣品：齊魯尾油原樣，稀釋500倍，含烷烴與芳烴；A樣品：QLH里萃取出的芳烴，稀釋約50倍；PAHs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液配制：取適當(dāng)PAHs標(biāo)準(zhǔn)溶液與暈苯標(biāo)準(zhǔn)溶液混合，配制成濃度為1 mg/L的17種PAHs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液(含內(nèi)標(biāo)物氘代對(duì)三聯(lián)苯)。所用溶劑均為二氯乙烷。

1.2 實(shí)驗(yàn)條件

1.2.1 頂空固相微萃取條件

SPME萃取頭（65 μm PDMS/DVB）：首次使用前于300 ℃老化1 h；萃取方式：頂空自動(dòng)；攪拌速度：500 r/min；樣品預(yù)熱平衡時(shí)間：20 min；樣品平衡和萃取溫度：40 ℃；解析溫度：300 ℃；解析時(shí)間：100 s。

1.2.2 氣相色譜條件

進(jìn)樣口溫度：300 ℃，不分流進(jìn)樣；載氣流速：1 mL/min；色譜柱：VF-5MS柱；柱溫：柱起始溫度為70 ℃，保持1 min，以25 ℃/min的速率升至140℃，后以10 ℃/min的速率升至 240 ℃，再以5 ℃/min 的速率升至300 ℃，保持7.2 min。

1.2.3 質(zhì)譜條件

EI源；離子源溫度：250 ℃；傳輸線溫度：290 ℃；m/z 50-550；碰撞氣：2 mTorr；溶劑延遲：4.5 min。

1.3 樣品制備

準(zhǔn)確移取3.00 mL待測(cè)樣品于20 mL規(guī)格的頂空樣品瓶中，壓緊瓶蓋放入自動(dòng)進(jìn)樣盤中，固相微萃取借助自動(dòng)進(jìn)樣器完成。

2 結(jié)果與討論

2.1 質(zhì)譜條件的優(yōu)化

為獲得最佳分析結(jié)果，保證對(duì)目標(biāo)物定性定量的準(zhǔn)確性，對(duì)待測(cè)物的母離子、產(chǎn)物離子、碰撞能量等質(zhì)譜參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。首先采用全掃描模式獲得待測(cè)物的母離子，再用產(chǎn)物離子掃描模式通過(guò)優(yōu)化碰撞能量獲得產(chǎn)物離子，最后采用優(yōu)化的質(zhì)譜參數(shù)在MRM模式對(duì)待測(cè)物進(jìn)行定性定量分析。經(jīng)過(guò)優(yōu)化，得到了較為理想的分析結(jié)果，優(yōu)化后的質(zhì)譜條件見表1。圖1為1 mg/L PAHs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液直接進(jìn)樣，全掃描測(cè)定得到的總離子流圖。

表1 PAHs 的MRM質(zhì)譜條件Table 1 MRM conditions for PAHs

圖1 1 mg/L PAHs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液總離子流Fig.1 Total ion chromatograms of PAHs standard solution (1 mg/L)

2.2 頂空固相微萃取條件的優(yōu)化

2.2.1 萃取纖維涂層的選擇

本實(shí)驗(yàn)比較了常用的100 μm PDMS、65 μm PDMS/DVB(MW50-300)和 85 μm PA 3 種固相微萃取纖維涂層對(duì)PAHs的吸附效果，實(shí)驗(yàn)表明，萃取率大小 依 次 為 65 μm PDMS/DVB(MW50-300)＞85 μm PA ＞100 μm PDMS。因此，本文選擇 65 μm PDMS/DVB(MW50-300)作為萃取纖維涂層。

2.2.2 萃取溫度和時(shí)間的優(yōu)化

分別在30、40、50、60 ℃下進(jìn)行萃取和檢測(cè)，結(jié)果表明：隨著萃取溫度提高，萃取率有相應(yīng)的提高，當(dāng)溫度超過(guò)40 ℃后，樣品的萃取量反而減少。本實(shí)驗(yàn)選擇40 ℃作為萃取溫度。固定溫度為40 ℃，對(duì)達(dá)到吸附平衡所需時(shí)間進(jìn)行考察，改變萃取時(shí)間分別為10、20、30、40 min，結(jié)果表明：隨著萃取時(shí)間增加，萃取率相應(yīng)增加，20 min達(dá)到吸附平衡，因此選擇萃取時(shí)間為20 min[5-7]。

2.3 線性方程、相關(guān)系數(shù)及靈敏度的檢測(cè)

分別配制濃度為1、4、20、100、1000 μg/L的標(biāo)準(zhǔn)混合溶液，根據(jù)本文建立的方法進(jìn)行檢測(cè)。以定量離子的質(zhì)譜峰面積為縱坐標(biāo)（y），各目標(biāo)物的含量為橫坐標(biāo)（x，μg/L），進(jìn)行線性回歸，用濃度0.1μg/L的PAHs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，以S/N=3確定檢出限，以S/N=10確定定量限，結(jié)果見表2。

2.4 樣品全掃描與MRM掃描結(jié)果比較

比較樣品全掃描與MRM掃描結(jié)果可知，MRM掃描模式能夠排除復(fù)雜石油樣品的基質(zhì)干擾，提高了檢測(cè)的靈敏度和準(zhǔn)確度，避免了假陽(yáng)性結(jié)果的產(chǎn)生[8-9]，結(jié)果見圖 2～4。

表2 多環(huán)芳烴的線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限、定量限Table 2 Linear equation, correlation coeff i cient, LOD and LOQ of PHAs

圖2 尾油樣品的全掃描與MRM掃描TIC圖Fig.2 Total ion chromatograms of tail oil with full and MRM scanning

圖3 QLH尾油樣品全掃描與MRM掃描TIC圖Fig.3 Total ion chromatograms of QLH tail oil with full and MRM scanning

圖4 樣品A全掃描與MRM掃描TIC圖Fig.4 Total ion chromatograms of sample A with full and MRM scanning

3 結(jié)論

本文采用頂空固相微萃取-氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜方法，通過(guò)優(yōu)化萃取條件和質(zhì)譜條件，建立了一種痕量檢測(cè)石油樣品中的多環(huán)芳烴的簡(jiǎn)單有效的方法，檢出限和定量限測(cè)定結(jié)果表明，方法的靈敏度高，各PAHs化合物在10～500 μg/L濃度范圍內(nèi)相關(guān)系數(shù)在0.999以上，線性關(guān)系良好。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明頂空固相微萃取-氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜檢測(cè)具有較高的排除基質(zhì)干擾能力以及靈敏度優(yōu)勢(shì)，完全能滿足案件中有關(guān)石油樣品中的多環(huán)芳烴痕量組分的檢測(cè)需求。

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