氣相-三重四極桿串聯(lián)質譜分析環(huán)境樣本中的有機氯、多環(huán)芳烴及多氯聯(lián)苯類物質
Inge de Dobbeleer, Joachim Gummersbach, Hans-Joachim Huebschmann, Anton Mayer, Paul Silcock
Thermo Fisher Scientifc, Dreieich, Germany
關鍵詞
有機氯類農(nóng)藥；多氯聯(lián)苯類；多環(huán)芳烴類；土壤樣本；水樣本；建筑材料；重現(xiàn)性；線性
實驗目標
應用氣相-三重四極桿串聯(lián)質譜（GC-MS/MS）分析多種環(huán)境基質中的半揮發(fā)性化合物，以展示儀器的測試效率及相應的高品質測試結果。
前言
有機氯類農(nóng)藥（OCPs）、多環(huán)芳烴類化合物（PAHs）和多氯聯(lián)苯類化合物（PCBs）是常規(guī)環(huán)境分析實驗室以及外包檢測實驗室中一類常見的目標測試物。這些實驗室為分析各類環(huán)境基質中的上述化合物開發(fā)了多種測試方法。
氣相-質譜聯(lián)用技術（GC-MS）非常適用于 OCPs、PAHs 和 PCBs的分析。與傳統(tǒng)檢測器如高效液相-紫外熒光檢測器（HPLC-UVF）、氣相-電子捕獲檢測器（GC-ECD）、氣相-火焰離子檢測器（GC-FID）相比，環(huán)境分析實驗室應用氣相-單四極桿質譜顯著提高了這類化合物的檢測靈敏度。這在一定程度上有效簡化了樣本前處理步驟，提高分析效率，從而降低實驗室成本。相對于 GC-MS，GC-MS/MS 的測試靈敏度進一步顯著提升。
這極大提高了儀器避除基質化學物質背景（即干擾物質）影響的能力，從而提高環(huán)境分析實驗室的測試通量。這項技術已被越來越多的環(huán)境分析實驗室所應用，以提升其競爭力。不幸的是，對于剛剛開始接觸GC-MS/MS儀器的實驗室來說，接受此項技術的主要挑戰(zhàn)來源于在如何在不影響實驗室的連續(xù)運行的前提下，實現(xiàn)高通量測試。 1,2
本篇應用報告主要描述了應用 Thermo Scientific™ TRACE™1310 氣相色譜儀聯(lián)用 TSQ™ 8000 三重四極桿質譜檢測器對環(huán)境樣本中的 OCPs、PAHs 和 PCBs 實現(xiàn)高效、高通量分析的方法，同時展示了在建立測試方法和數(shù)據(jù)處理流程中應用智能軟件工具使實施、維護整個測試流程所消耗的時間最小化。
實驗條件
樣本前處理
水樣本
向 1L 樣本中加入正己烷震搖混合。待水相和有機相分離后，取有機相并加入無水硫酸鈉除水。每份有機相提取物蒸發(fā)濃縮至 3–4 mL 后，置溫和的氮氣流下蒸發(fā)濃縮至最終體積。
固體樣本
稱量 10 g 樣本（土壤、沉積物或建筑材料）置于玻璃容器內，加入無水硫酸鈉和 40 mL 混合提取溶劑（己烷和丙酮）。將玻璃容器使用特氟龍密封，超聲處理 20 min。將一份樣本提取物置于 Kuderna-Danish 濃縮裝置內，另外向沉淀物中加入40 mL混合提取溶劑并重復上述提取過程。將第二次提取物與第一次提取物合并。提取物蒸發(fā)濃縮至 3–4 mL 后，置溫和的氮氣流下蒸發(fā)濃縮至最終體積。
方法建立
建立應用 Thermo Scientific™ TRACE™ 1310 氣相色譜儀聯(lián)用
測試方法：質譜采集和定量方案
實驗人員可使用 TSQ 8000 GC-MS/MS 系統(tǒng)中的自動SRM方法開發(fā)功能，有效縮短方法開發(fā)所需時間。AutoSRM 可顯著加快方法開發(fā)的進程。并且可對所有參數(shù)優(yōu)化過程進行全面、快速的溯源追蹤。方法開發(fā)過程中，首先通過一次一級質譜全掃描分析，通過譜庫檢索對所有峰進行鑒定。點擊各個離子流色譜峰找出其豐度最高的離子，并將這些離子編入工作列表中，并在第二次進樣測試時對它們進行子離子掃描。
測試結果同樣以離子流色譜圖的形式呈現(xiàn)，通過點擊各個色譜峰，相應的產(chǎn)物離子根據(jù)相對豐度降序排列成表。最后，將以上各離子編入工作列表，使用遞升的碰撞能量碰撞離子完成最終優(yōu)化。最終優(yōu)化結果以圖形形式呈現(xiàn)并編入第三個工作列表。利用這個表格建立一個包含所有化合物的 SRM 方法，其中包括了完整的儀器方法。此外，可將所有離子對信息和保留時間信息導入一個化合物數(shù)據(jù)庫，并通過 Thermo ScientificTraceFinder™ 軟件自動轉化為儀器定量方法。
完整說明詳見應用簡報（application brief）AB52998：AutoSRM介紹：簡化 MRM 帶來高質量測試結果。3
調諧
TSQ 8000 GC-MS 可進行完全自動化調諧，以確保即使在不同實驗人員操作儀器的情況下調諧結果的重現(xiàn)性。調諧中包括自動檢漏，其原理是通過向離子源中導入一定量空氣，檢查本地空氣 / 水的背景比例。
調諧結果自動保存，最近一次調諧文件可自動與儀器方法相關，但是用戶仍可以在儀器方法中手動更換為其他調諧文件。
結果與討論
方法重現(xiàn)性與儀器性能
本次建立、優(yōu)化方法的目標是減少實驗室分析大量目標化合物所需的工作量。為了高效地分析所有目標化合物，我們優(yōu)化了TRACE 1310 氣相色譜儀和 TG-XLBMS 色譜柱參數(shù)條件，以實現(xiàn)關鍵同分異構體的分離。
所有待測化合物在 17 分鐘色譜分析時長內全部洗脫出峰。在進樣測試超過 100 針水、土壤和建筑材料樣本后，色譜分離依然表現(xiàn)穩(wěn)定出色。
標準曲線
OCPs 和 PCBs 的標準曲線范圍為 2 µg/L 至 700 µg/L。而 PAHs 則需要更寬的定量范圍 2 µg/L 至 2500 µg/L。標準曲線未采用內標物質校正。
所有標準曲線的線性相關系數(shù)均大于 0.995。部分目標化合物的標準曲線見圖3和圖 4。
最低定量限（2 µg/L）
所有化合物在最低定量限（2 µg/L 或柱上樣量 2 pg）均響應良好，信噪比值高。圖 5 為部分化合物在此濃度點的 SRM通道離子流色譜圖。
添加基質樣本的精確度測試
通過重復進樣測試分別添加土壤提取物、水提取物和建筑材料提取物樣本進行三種基質的重現(xiàn)性測試。所有樣本均測試7次，以外標法計算 RSD（表 2）�；|中所有化合物的重現(xiàn)性測試 RSD 均低于 10%。所有結果為 TraceFinder 自動積分計算所得，未經(jīng)手動調整干預。
樣本測試結果
圖7 展示了一小部分化合物在低濃度基質樣本中的離子流色譜峰，以展示測試方法的靈敏度和選擇性。
下面所展示的基質樣本中部分低濃度化合物的離子流色譜圖，標示為絕對柱上樣量。
結論
• TSQ 8000 GC-MS/MS 應用一站式集成軟件工具，極大簡化了方法開發(fā)、確證和管理工作流程。
• 將三個獨立方法合并為一個新方法，使原本三次測試減為一次，有效提高了實驗室的通量效率。
• 整個系統(tǒng)的定量能力出色，在一系列環(huán)境基質樣本測試中展現(xiàn)了良好的線性回歸、超高的靈敏度和精確度。
參考文獻
1. Analysis of emerging persistent organic pollutants using GC-MS/MS; Kalachova et al. SETAC, Berlin 2012.
2. Ziegenhals, K.; Hubschmann, H.J. Fast-GC/HRMS toquantify the EU priority PAH. J. Sep. Sci. 2008, 31, 1779 –1786.
3. Thermo Scientific Application Brief AB52998:Introducing AutoSRM: MRM Simplicity for High Performance Results; Cole J.
4. REGULATION (EC) No 2002/657 on analytical performance criteria.
5. Pesticides Method Reference, 2nd ed. 2011, Thermo Fisher Scientific, Austin, TX, USA, P/N 120390.
