柱前衍生-高效液相色谱串联质谱法测定水中戊二醛

高宇 梁淼

摘要：文章建立了柱前衍生-高效液相色谱串联质谱法测定水中戊二醛的方法。在酸性条件下，过量的2，4-二硝基苯肼和戊二醛发生衍生化反应，生成2，4-二硝基苯腙，用高效液相色谱串联质谱仪电喷雾负离子模式测定，采用多反应监测（MRM）方式定量，LC-MS/MS检出限为0.22μg/L，线性范围为0.5～70μg/L，相关系数R>0.999，平均回收率为84.4%～89.7%，相对标准偏差为 1.6%～8.7%（n=6）。

关键词：戊二醛;串联液相色谱质谱法;定量分析

中图分类号：X832 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）11-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.11.047

Pre-column derivatization-high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry for the determination of glutaraldehyde in water

Gao Yu1，Liang Miao2

（1.Chengdu Aerospace Science and Technology Testing Co.，Ltd.，Chengdu Sichuan 610041，China;

2.Harbin Water Supply Group Co.，Ltd.，Harbin Heilongjiang 150000，China）

Abstract：In this paper， a pre-column derivatization-high performance liquid chromatography tandem mass spectrometry method for the determination of glutaraldehyde in water was established. Under acidic conditions， excess 2，4-dinitrophenylhydrazine and glutaraldehyde derivatize to produce 2，4-dinitrophenylhydrazone， which is determined by high-performance liquid chromatography tandem mass spectrometry with electrospray negative ion mode. Multiple reaction monitoring （MRM） method was used for quantification. The detection limit of LC-MS/MS was 0.22 μg/L， the linear range was 0.5-70 μg/L， the correlation coefficient R>0.999， and the average recovery rate was 84.4%～89.7%. The relative standard deviation is 1.6%～8.7% （n=6）.

Key words：Glutaraldehyde;Tandem liquid chromatography mass spectrometry;Quantitative analysis

1 概述

戊二醛是帶有刺激性气味的无色透明油状液体，是一种优良的杀菌消毒剂，也用于皮革鞣制。被广泛应用于医药、卫生、石油化工和科研领域。戊二醛对人体组织有一定毒性，有报道表示戊二醛具有明显的黏膜毒性和皮肤刺激性，接触戊二醛的人员出现不同程度的喷嚏、头痛、流泪、皮疹和慢性咳嗽。目前戊二醛是英国危险物质安全管理处控管的化学物质之一。国内目前研究主要集中在用作消毒剂的戊二醛含量测定和工作场所空气中戊二醛含量测定，我国还未建立水中戊二醛的标准化测定方法，本文旨在建立一种准确、高效、灵敏的检测方法。

2 实验与方法

2.1 主要仪器

超高效液相色谱三重串联四极杆质谱仪（Agilent 1290-6460C），电喷雾（ESI）离子源，美国安捷伦公司生产;旋涡混合器;0.45μm亲水PTFE针头式过滤器;电子天平;色谱柱：ZORBAX Eclipse Plus C18柱，2.1×50mm，1.8μm。

2.2 主要试剂

50%戊二醛水溶液，阿拉丁;2，4-二硝基苯肼，CNW;高氯酸，优级纯，纯度70%-74%，国药集团化学试剂有限公司;抗坏血酸，优级纯，国药集团化学试剂有限公司;乙腈，LC-MS级，CNW;乙酸铵，HPLC级，CNW。

2.3 实验方法

2.3.1 方法原理

在酸性条件下，过量的2，4-二硝基苯肼和戊二醛发生衍生化反应，生成2，4-二硝基苯腙，采用高效液相色谱串联质谱仪ESI负离子模式测定，采用多反应监测（MRM）方式定量，选择一种母离子，一个定量离子，一个定性离子。定量离子的相对丰度和其浓度呈线性关系。

2.3.2 标准溶液的配制

将50%戊二醛水溶液稀释至500mg/L，作为标准储备液，用纯水稀释，配制成浓度为0.5mg/L的标准溶液。称取2.3780g 2，4-二硝基苯肼，用20%的高氯酸溶解，并定容至100mL，此溶液浓度为120mmol/L，吸取100uL于100mL容量瓶中，用20%的高氯酸定容至刻度线，浓度为0.12mmol/L。

2.3.3 标准曲线的绘制

将戊二醛分别用纯水稀释成0.5μg/L、1μg/L、2μg/L、5μg/L、10μg/L、25μg/L、50μg/L、70μg/L，吸取200μL于玻璃小瓶中，加入700μL乙腈和100μL0.12mmol/L的2，4-二硝基苯肼溶液，立即于混旋器上混合均匀，20℃反应30min后，用0.45μmPTFE针头式过滤器过滤，装入2mL进样瓶中按照浓度小到大的顺序，依次上机测定，以峰面积为纵坐标，浓度为横坐标，绘制标准曲线。

2.3.4 样品的测定

采集水样使用棕色玻璃瓶，采集自来水样品时，由于水中含余氯，采样后加入抗坏血酸进行脱氯处理（按1：1000加入20g/L抗坏血酸溶液）;样品采集后应于4℃避光冷藏，当天尽快测定。

预处理：吸取200μL待测水样于玻璃小瓶中，加入700μL乙腈和100μL0.12mmol/L的2，4-二硝基苯肼溶液，立即于混旋器上混合均匀，20℃反应30min后，用0.45μmPTFE针头式过滤器过滤，装入2mL进样瓶中进行分析。

2.3.5 液相色谱串联质谱仪（LC-MS-MS）条件

液相色谱条件：流动相A纯水（含2.5mmol/L乙酸铵），流动相B乙腈;流速：0.5mL/min;柱温：45℃;进样量：10μL，采用梯度淋洗。

质谱条件：电离方式为电喷雾电离，ESI负离子模式，扫描方式为多反应监测（MRM），实验开始前进行质谱质量轴校正（调谐），离子喷雾电压 -4500kV;雾化气和干燥气都为氮气，雾化气流速为 50psi;干燥气 8 L/min，温度 350℃;碰撞气为氮气，压力为 0.2MPa。

3 结果与分析

3.1 质谱条件优化

在未接入色谱柱下，先优化质谱，即以0.5mL/min 的流速注入0.1μg/mL 的戊二醛-DNPH标准溶液，在 ESI负离子模式下进行一级质谱扫描（MS2 scan），确定戊二醛-DNPH的分子离子峰为[M+1]+。以其分子离子峰作为母离子，进行子离子扫描（product scan），主要产生182.0、176.8等离子。以丰度最强的碎片离子182.0为定量离子，次强的碎片离子178.6为定性离子。在多反应监测模式下优化裂解电压和碰撞能等参数，优化后的质谱条件见表1。

3.2 色谱条件的优化

比较了流动相中乙腈的体积分数（30%，40%，50%，60%，）对戊二醛-DNPH出峰时间的影响。结果表明：乙腈的体积分数从小逐渐增大时，峰型越尖锐，戊二醛-DNPH的保留时间由6.0min逐渐提前到1.5min。根据相似相溶原理，流动相中乙腈的比例越大，出峰时间越快。但为了更好地分离杂质和目标物，要选用戊二醛-DNPH适宜的出峰时间。当流动相中乙腈体积分数为50%时，出峰时间为1.5 min左右，相对比较理想。为保证完全去除进入色谱柱的其他杂质，采用梯度淋洗方式，快速洗脱后回到初始流动相比例并平衡色谱柱。

3.3 衍生化条件的优化

在酸性情况下，用过量的DNPH充分和醛基反应，此反应的产物2，4-二硝基苯腙在水中的溶解度较小，而在乙腈中的溶解度较大，直接在水中反应或在乙腈比例较小时会使生成的产物产生沉淀。衍生反应应该在乙腈比例较高的溶液中进行，而且尽可能和流动相比较接近，在70%乙腈溶液中进行衍生可满足10.0 mg/L以下戊二醛的衍生。在70%乙腈，pH=1.0，在20℃反应30min的条件下，随着DNPH浓度的增大，衍生物的转化率也逐渐增大转化效率逐渐增大，在反应20min后，衍生反应达到平衡，衍生产物的浓度基本保持不变。为保证本方法的耐用性，衍生时间选择30min。

3.4 线性范围和检出浓度

以戊二醛-DNPH的质量浓度为横坐标，m/z 459.0>182.0峰面积为纵坐标，进行线性回归，结果表明：在本实验条件下，戊二醛在0.5μg/L～70μg/L的浓度范围内有着良好的线性，Y=8.452279X+2.322600，R=0.9998，见图1;选择信噪比S/N为3左右浓度的2～5倍配制样品进行7次平行检测，根据用标准曲线得到的结果计算标准偏差（SD），方法检出限（MDL）为3.14×SD，测定下限（MDL）为4倍的MDL，经实验确定方法检出限为0.22μg/L，测定下限为0.88μg/L。

3.5 回收率和精密度实验

取管网水进行精密度和加标回收试验。首先将水样进行预处理后，用标准曲线计算得到空白值。按照低中高的浓度配制水样，每个浓度配制6组平行样，预处理后进行仪器检测，用标准曲线计算得到检测浓度，扣除空白值后计算相对标准偏差和加标回收率，实验数据见表2。

4 结论

本实验建立了水中戊二醛的HPLC- MS/MS 测试方法 。该方法检出限为0.22μg/L，测定下限为0.88μg/L，平均回收率为 84.4%～89.7%，相對标准偏差为 1.6%～8.7%（n=6），可用于水中戊二醛的确证和检测。

参考文献

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[4]许林寿，谭意平，李仲华.苯甲酰氯衍生化高效液相色法测定废水处理池中氨氮[J].化工管理，2018（16）：107-109.

收稿日期：2020-09-10

作者简介：高宇（1984-），女，汉族，本科学历，中级工程师，研究方向为环境监测。