固相萃取-气相色谱质谱联用法测定地表水中藻致嗅味物质

冯桂学，宋 艳，刘 莉，杨焱明，王明泉，孙韶华，贾瑞宝

1.山东省城市供排水水质监测中心，山东 济南250021

2.山东省科学技术干部学校，山东 济南250014

近年来，水中藻致嗅味物质越来越受到水质监测工作者的重视。中国地表水的嗅味问题虽普遍存在，但这方面研究相对落后。其中最有代表性的二甲基异莰醇(2-MIB)和土臭素(GSM)主要由放线菌、真菌、蓝藻等微生物代谢产生，常存在于富营养化水体中。5～10 ng/L的2-MIB就能闻到类似樟脑或木质的味道，含有1～10 ng/L的GSM时就会感觉到典型的土腥味。而其他嗅味物质，如 2-异丙基-3-甲氧基吡嗪(IPMP)、2-异丁基-3-甲氧基吡嗪(IBMP)、2，4，6-三氯苯甲醚(2，4，6-TCA)、2，3，4-三氯苯甲醚(2，3，4-TCA)、2，3，6-三氯苯甲醚(2，3，6-TCA)的嗅阈值甚至更低，因此对检测水平的要求也很高，应达到或低于嗅阈值甚至更低［1-2］。

研究发现，地表水中的致嗅物质种类繁多，含量较低，多为挥发性或半挥发性有机物，检测时容易受到其他杂质的干扰，不易进行富集［1，3］。目前，分析检测嗅味物质的方法主要有感官分析法、仪器分析法［4-8］。感官分析法具有快速、成本低的特点，但由于无法准确定性定量而使其应用受到一定限制。仪器分析法主要是将水样预处理后再经气质联用仪等精密仪器进行检测。常用的预处理方法主要有闭路气提法、吹扫捕集法、液－液萃取法、固相萃取法、固相微萃取法等。其中闭路气提法、吹扫捕集法操作复杂，仪器价格相对昂贵，液－液萃取前处理回收率较低，且费时费力。近年来发展起来的固相微萃取技术虽然操作简便、无需有机溶剂、快速、萃取效率高、灵敏度高，但其成本较高，耗时较长。固相萃取技术简便易行，与传统的方法相比，大大提高了样品处理效率，减少了溶剂的消耗和废物的产生量，杂质干扰极低，重现性好，回收率高，易于实现自动化，因此较适宜作为测定地表水嗅味物质的前处理方法［9-12］。

《生活饮用水卫生标准》(GB/T 5749—2006)建议自来水厂出水的2-甲基异茨醇和土臭素的标准阈值均为10 ng/L，这对嗅味物质的检测有了较高的要求，需将检测限提高至ng级，因而快速而灵敏地对嗅味物质进行检测成为一个难题。该文建立了固相萃取-气质联用法高通量测定7种嗅味物质(2-异丙基-3-甲氧基吡嗪、2-异丁基-3-甲氧基吡嗪、二甲基异莰醇、2，4，6-三氯苯甲醚、2，3，6-三氯苯甲醚、2，3，4-三氯苯甲醚、土臭素)的方法，7种嗅味物质的检出限均达到了ng级，回收率、精密度较好，适用于地表水中7种藻致嗅味物质的检测。

1 实验部分

1.1 实验仪器和试剂

AT280型全自动固相萃取仪(美国)，TRASE DSQ型气相色谱质谱仪(美国)，WondaSep C18固相萃取柱(日本)，OASIS HLB固相萃取柱(美国)，PEP固相萃取柱。

2-异丙基-3-甲氧基吡嗪、2-异丁基-3-甲氧基吡嗪、二甲基异莰醇、2，4，6-三氯苯甲醚、2，3，6-三氯苯甲醚、2，3，4-三氯苯甲醚、土臭素标准物质(以上7种标准物质均以甲醇为溶剂，质量浓度均为100 mg/L，美国);甲醇、二氯甲烷、乙酸乙酯均为色谱纯(德国)。

1.2 实验方法

1.2.1 样品的前处理

采用HLB固相萃取小柱，用5 mL甲醇和5 mL纯水对小柱进行活化。固相萃取水样为1 L，上样速度为10 mL/min，上样完毕后用纯水对固相萃取柱进行淋洗，淋洗后将固相萃取小柱抽干，用2 mL二氯甲烷进行洗脱，洗脱液氮吹定容至1 mL，待测。

1.2.2 气相色谱条件

进样口温度为250℃，毛细管柱为 HP-5MS，30 m×0.25 mm×0.25 μm。不分流进样，高纯氦气为载气，流速为1.0 mL/min，升温程序为初温50℃(1 min)，以8℃/min升到180℃(保持3 min)。接口温度为250℃。

1.2.3 质谱条件

电子轰击源(EI源)，电子能量70 eV，离子源温度230℃，传输线温度250℃，总离子扫描质量数范围为50～650，采用选择离子扫描(SIM)模式进行定量，溶剂延迟时间为4 min，7种嗅味化合物的测定参数如表1所示。

表1 7种嗅味物质的选择离子及保留时间

1.2.4 标准曲线及检出限

配制系列浓度(0.002～0.1 mg/L)的7种嗅味物质二氯甲烷溶液，进行GC-MS测定，用外标法定量。7种嗅味物质标准曲线方程及检出限见表2。

表2 7种嗅味物质的标准曲线及检出限

2 结果与讨论

2.1 前处理条件的优化

2.1.1 固相萃取柱的选择

按照第1.2.1节实验步骤，比较了3种固相萃取小柱(PEP、C18、HLB固相萃取柱)对7种嗅味物质的固相萃取效果，见图1。可见，HLB固相萃取小柱回收率效果最好。

图1 不同固相萃取柱对7种嗅味物质回收率的影响

2.1.2 洗脱剂的选择

比较了甲醇、乙酸乙酯、二氯甲烷、丙酮、正己烷作为洗脱剂，按照第1.2.1节实验步骤对HLB固相萃取小柱进行洗脱回收率实验，发现二氯甲烷、乙酸乙酯对7种嗅味物质的洗脱效果最好。但是乙酸乙酯沸点较高，浓缩过程对温度、时间要求苛刻，对嗅味物质损失较大，而二氯甲烷沸点较低，浓缩过程很快，是嗅味物质最为理想的洗脱剂。对1 L含7种嗅味物质浓度分别为5.0×10－5mg/L的水样用 HLB固相萃取小柱进行富集，不同洗脱剂的洗脱回收率见图2。

2.1.3 洗脱体积的选择

按照第 1.2.1 节实验步骤，用 1、2、4、6、8、10 mL二氯甲烷洗脱，收集洗脱液于玻璃试管中，2、4、6、8、10 mL 洗脱液分别氮吹定容至 1 mL，其回收率结果见图3。由图3可见，1 mL二氯甲烷对嗅味物质洗脱不完全，而 2、4、6、8、10 mL 二氯甲烷洗脱后回收率无明显差别，因此选择2 mL二氯甲烷作为最佳洗脱体积。

图2 洗脱试剂对7种嗅味物质回收率的影响

图3 洗脱体积对7种嗅味物质回收率影响

2.1.4 萃取速度的选择

对1 L含7种嗅味物质浓度分别为5×10－5mg/L的水样用HLB固相萃取柱进行固相萃取，过柱流速分别为5、10 mL/min，用10 mL纯水淋洗小柱，淋洗后将固相萃取小柱抽干，然后用2 mL二氯甲烷洗脱，收集洗脱液于玻璃试管中，两者回收率相差不大，说明上样速度在5～10 mL/min范围内时对回收率的影响不大，为提高固相萃取效率，选择10 mL/min作为最佳萃取速度。

2.2 方法的准确度及精密度

用HLB固相萃取柱对7种嗅味物质按照上述实验条件进行去离子水及实际水样加标，分别做平行样6个，去离子水加标实验回收率为85.9% ～108.6%，某饮用水源水加标实验回收率为87.2% ～107.1%，具体结果见表3。

表3 去离子水及某饮用水源水7种嗅味物质加标回收率

2.3 水样的测定

按照上述前处理方法对济南市引黄水库水源水﹑山区水库水源水、南水北调水源水进行前处理及气相色谱质谱法测定，所得结果见表4。

表4 济南市各水源水中7种嗅味物质的含量 mg/L

3 结论

建立了固相萃取-气相色谱质谱联用法同时测定水中7种藻致嗅味物质的方法，对固相萃取过程进行了优化，确定了方法的准确度、精密度、检出限。7种藻致嗅味物质的检出限均达到了ng级，可以快速而灵敏地对嗅味物质进行检测。水源水加标回收率为87.2% ～107.1%，相对标准偏差为1.5%～5.1%。适用于地表水中藻致嗅味物质的检测。

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