全自动固相萃取-串联四级杆质谱测定水中16种多环芳烃

张广龙，曲明昕，高师昀，许 凯

（1.贵阳市环境监测中心站，贵州贵阳550002；2.贵州师范大学山地环境信息系统与生态环境保护重点实验室，贵州贵阳550001）

全自动固相萃取-串联四级杆质谱测定水中16种多环芳烃

张广龙1，曲明昕1，高师昀1，许 凯2

（1.贵阳市环境监测中心站，贵州贵阳550002；2.贵州师范大学山地环境信息系统与生态环境保护重点实验室，贵州贵阳550001）

建立了采用全自动固相萃取 （SPE）净化，浓缩，气相色谱-串联四级杆质谱二级质谱监测（GC-QQQ-MS／MS）同时测定水中16种多环芳烃的方法。通过优化样品前处理条件和仪器分析条件，取样体积为1.0L时多环芳烃的最低检出限为0.06～0.27μg／L，最低定量限为0.21～0.91μg／L。针对三组加标浓度为10μg／L、100μg／L、500μg／L的样品，平行测定6次，平均回收率在79.84%～108.43%，相对标准偏差在3.17%～9.27%。

全自动固相萃取；串联四级杆质谱；多环芳烃；水样测定

多环芳烃（简称PAHs）是一类由两个或两个以上苯环组成的稠环化合物，其结构上的共轭体系使该类化合物具有高度的稳定性，在环境介质中较难降级。多环芳烃被列为持久性有机物（POPS），既是国际上关注的环境内分泌干扰物质，又具有致癌、致畸、致突变等特性，对生物体产生遗传毒性，对生物体和人类具有潜在的危害性［1，2］。水是人类赖以生存最重要的物质，也是多环芳烃残留的主要环境介质之一。因此，开展对水环境中的多环芳烃的研究具有重要现实意义。

目前测定多环芳烃的方法主要有气相色谱-质谱法、高效液相法等，分析环境中复杂基质样品中的痕量有机污染物时，干扰严重的背景和仪器的假阳性等影响着样品检测定量定性分析的准确性［3］。串联质谱技术（MS／MS）通过多反应监测模式（MRM）选择合适的碎片离子作为母离子，再优选出合适的碰撞能量 （CE）进行二次碰撞，产生子离子，应用对应的母离子、子离子、保留时间及碰撞能量最终确认化合物［4-6］。通过在有机化合物结构解析、杂质鉴定、结果确证等方面的研究，为提高分析能力提供足够的结构信息，具有很高的灵敏度和强抗干扰能力，广泛应用于农产品、食品安全、环境检测等领域。

1 实验方法

1.1 仪器和试剂

GC450气相色谱仪 （美国，布鲁克·道尔顿）；320三重四级杆串联质谱仪 （美国，布鲁克.道尔顿）；GX-274全自动固相萃取仪（美国，吉尔森）；N-EVAP111型自动氮吹浓缩仪（美国，Organomation Associatcs）；DB-1701型色谱柱，30 m×0.32 mm×0.25μm。

16种组分多环芳烃混标 （1∶1，甲醇∶二氯甲烷）购自百灵威试剂（AccuStandard）；二氯甲烷，甲醇，购于天地试剂（美国，HPLC纯）；无水硫酸钠（优级纯，450℃烘烤4.0h，干燥器内冷却后备用）；CNW C8、C18固相萃取小柱购于上海安普。

1.2 样品提取和浓缩

取1.0L自然澄清达到室温要求的水样，加入30g NaCl盐析，轻轻振摇，直至NaCl溶解，然后加入10mL乙醇有机改良剂，摇匀（注：若样品中多环芳烃浓度较高，省去盐析和改良溶解度步骤）。安装所需的固相萃取小柱，添加萃取液和淋洗液，设置仪器固相萃取条件，按样品编号进行提取处理。样品解析洗脱后，经氮吹仪浓缩至0.5mL以下，二氯甲烷定容至1.0mL，待上机分析。

1.3 仪器分析条件

气相色谱：进样方式：不分流进样；进样量：1.0μL；柱流速：1.0mL／min；进样口：280℃；柱温：60℃保持2.0min，以30℃／min升到160℃，保持3.0min，再以10℃／min升到280℃，保持10min。

质谱分析条件：离子源：EI源，70ev；离子源温度：250℃；腔体温度：40℃；传输线温度：280℃；碰撞气（Ar）压力：2.0mTorr；电子倍增器电压：1000V；溶剂延迟：4.5min。

2 结果与讨论

2.1 固相萃取前处理条件优化

优选萃取柱：多环芳烃组分为非极性或弱极性物质，水中多环芳烃的测定宜采用反相萃取方式［7］。通过对比C8与C18两种不同填料的固相萃取小柱，空白样品加标浓度为0.1μg／L平行测定6次，计算平均回收率。结果显示：C18萃取柱平均回收率在71.25%～94.31%，C8萃取柱平均回收率在45.82%～71.56%，C18柱回收率明显好于C8柱。

优选洗脱剂：按照溶剂极性选取二氯甲烷、三氯甲烷、二氯甲烷：乙酸乙酯 （1＋1）三种试剂，做加标回收率实验，发现此三种洗脱剂在C18柱上回收率无明显差别，回收率均在85.04%～ 93.58%。综合考虑三种溶剂的毒性及其他相关因素，二氯甲烷作为洗脱剂较为理想。

2.2 质谱条件的优化

2.2.1 二级质谱母离子和子离子的选择

为消除基质干扰，提高检测灵敏度，采用二级质谱扫描模式进行分析。首先选用较高浓度1.0mg／L混合标准液（16种多环芳烃）进行FullScan模式全扫描，获得这16种化合物的总离子流图，确定每个物质的保留时间，再对该一级质谱图进行全面分析，初步选择2～3个质量数大、丰度比高的特征离子作为母离子。

对于选定好的母离子，设定不同范围的碰撞能量进行碰撞测试，对其产生的二级质谱碎片离子进行扫描，得到子离子扫描质谱图，选项相应的二级碎片离子作为子离子。通过对比同一母离子在不同碰撞能量和不同母离子在同一碰撞能量产生子离子的相对丰度，优化选择出母离子和子离子的最佳组合，综合考察各离子间的丰度比及最佳碰撞能量等因素最终获得较好的串联四级杆质谱 （MS／MS）图。图1所示为16种PAHs浓度为200μg／L的MS／MS质谱图。

2.2.2 碰撞能量的优化

应用仪器自动开发功能（AMD）在5～50eV范围内，5eV为一个能级对每种化合物的诱导碰撞能量进行选择优化。结果显示，16种多环芳烃混合物中具有二元、三元环状结构的化合物，其稳定性相对四元、五元以上环状结构的化合物弱一些，碰撞所需能量相对较弱［8］。因此，萘等类似化合物碰撞产生所需子离子的最小能量为20eV，苯并［g，h， i］芘等类似化合物最大的能量为50eV。

2.2.3 多环芳烃化合物的定性分析

多环芳烃化合物串联四级杆质谱的定性分析要综合考虑被测物质的保留时间、母离子与子离子裂解关系、信噪比、定性离子的确认以及子离子间相对丰度比的匹配度、优化碰撞能量的最佳组合等因素，最终确定目标化合物的最佳质谱条件。16种多环芳烃串联四级杆质谱的分析条件详见表1。

表1 化合物串联四级杆质谱的分析条件

2.3 校准曲线、检出限与定量限

根据仪器的灵敏度和实际样品的检出情况，配制质量浓度为10μg／L、20μg／L、50μg／L、100μg／L、500μg／L标准系列。外标法定量，以各组分的峰面积 （y）为纵坐标，以质量浓度 （x）为横坐标绘制标准曲线。取样体积为1.0L时，连续测定质量浓度为10μg／L空白加标水样7个平行样，计算出标准偏差（SD），相对标准偏差（RSD），以3倍的相对标准偏差为方法最低检出限（LOD），以10倍相对标准偏差为方法最低定量限 （LOQ）。结果见表2。

表2中的数据表明，该方法的线性关系良好，灵敏度较高，最低检出限在0.06～0.27μg／L，最低定量限为0.21～0.91μg／L。

2.4 方法准确度和精密度

对三组添加水平分别为10μg／L、100μg／L、500μg／L的空白水样进行测定，16种多环芳烃，添加浓度为10μg／L的平均加标回收率在79.84%～105.52%，测量重复性RSD为5.36%～9.27%；添加浓度为100μg／L的平均加标回收率在85.39%～107.71%，测量重复性RSD为4.08%～8.33%；添加浓度为500μg／L的平均加标回收率在86.31%～108.43%，测量重复性RSD为3.17%～7.35%。

表2 化合物的相关系数、最低检出限和最低定量限

3 结论

采用全自动固相萃取前处理方法，节约人力，节省溶剂，提高了回收率，增强了样品分析准确性和稳定性。采用串联四级杆质谱测定16种多环芳烃，灵敏度高，分析效果好，抗干扰能力强，是分析复杂样品中多组分痕量较为理想的工具。相对于液液萃取前处理，气相色谱、高效液相色谱及普通质谱等分析，该方法在环境样品分析尤其是痕量分析中具有更广泛的应用。

［1］陈慧，黄要红，蔡铁云.固相萃取-气相色谱／质谱法测定水中多环芳烃［J］.环境污染与防治，2004，26（1）：72-74.

［2］薛海全，崔兆杰，杜世勇，等.加速溶剂萃取／气相色谱-质谱法测定小麦中多环芳烃［J］.中国环境监测，2011，27（3）：42-46.

［3］陈剑刚，刘中青.固相萃取-高效液相色谱法测定水源水中16种多环芳烃［J］.中国卫生检验杂志，2008，18（11）：2206-2208.

［4］朱文萍，吕康乐，陈迪云.三重串联四级杆气相质谱联用仪测定饮用水源地水体中的多氯联苯［J］.中国环境监测，2012，28（2）：61-64.

［5］肖荣辉，马继平，鹿文慧，等.竹炭固相萃取／气相色谱-质谱联用对环境水样中16种多环芳烃的测定 ［J］.分析测试学报，2009，28（9）：1022-1026.

［6］李斌，刘昕宇，解启来，等.自动索氏抽提-凝胶渗透色谱（GPC）-气相色谱／质谱法测定沉积物中多环芳烃和有机氯农药［J］.环境化学，2014，33（2）：236-242.

［7］尹怡，郑光明，朱新平，等.分散固相萃取／气相色谱-质谱联用法快速测定鱼、虾中的16种多环芳烃 ［J］.分析测试学报，2009，28（9）：1022-1026.

［8］谢振伟，杨坪，廖翀，等.串联四级杆质谱（GC-QqQ-MS／MS）测定土壤中的有机氯农药和多氯联苯 ［J］.中国环境监测，2008，24（5）：20-24.

Determ ination of 16 Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in W ater by Auto Solid-phase Extraction and Gas Chromatography-triple Quadrupole M ass Spectrometry

ZHANG Guang-long1，QU Ming-xin1，GAO Shi-yun1，XU Kai2
（1.Guiyang Environmental Monitoring Centre，Guizhou Guiyang 550002，China）

A method combining auto solid-phase extraction to purify and concentrate sampleswith gas chromatography -triple quadrupolemass spectrometry（GC-QQQ-MS／MS）to simultaneously determinate 16 polycyclic aromatic hydrocarbons（PAHs）was proposed.Through optimizingthe sample pretreatment conditions and conditions of instrumental analysis，the limits of detection（LOD）for PAHs ranged from 0.06μg／L to 0.27μg／L.The limits of quantification（LOQ）for PAHs ranged from 0.21μg／L to 0.91μg／L in 1.0L of sample.Three groups of samples spiked with the concentrations of10μg／L，100μg／L，and 500μg／L were tested for six parallel determinations.The average recoverieswere between 79.84%and 108.43%.The relative standard deviationswere between 3.17%and 9.27%.

solid-phase extraction；polycyclic aromatic hydrocarbons；gas chromatography-triple quadrupole mass spectrometry；water sample

X83

A

1673-9655（2015）05-0092-04

2015-01-10

贵州省科学技术基金项目 （黔科合J字 ［2013］2022号）。

张广龙（1983-），男，河南新乡人，硕士，助理工程师。

曲明昕。