專利名稱：大氣中痕量多溴二苯醚類物質(zhì)的快速檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及大氣環(huán)境中的多溴二苯醚類化合物的分析檢測方法，具體的說，是一種利用離子阱串聯(lián)質(zhì)譜的選擇反應(yīng)監(jiān)測(selected reaction monitoring，SRM)技術(shù)快速定量檢測大氣環(huán)境中的多溴二苯醚類物質(zhì)。
背景技術(shù)：
多溴二苯醚(polybrominated biphenyl ethers，PBDE)是一類對環(huán)境和人體健康有較大危害的內(nèi)分泌干擾物(EDCs)和持久性有機污染物(POPs)，根據(jù)溴原子在苯環(huán)上的取代個數(shù)和取代位置的不同共有209種同族體。PBDEs通常被作為一種優(yōu)異的溴代阻燃劑(Brominated Flame Retardants)被廣泛應(yīng)用在家具、紡織品、電器及印刷電路板中。
由于近年來PBDEs不斷的被從土壤、沉積物、生物組織以及人體血液、母乳中被檢出而逐漸被各國政府和環(huán)境研究者所重視。大氣環(huán)境是PBDEs類持久性有機物長距離傳輸?shù)闹匾緩?，因此對于大氣中PBDEs的污染水平、污染特征的檢測是了解其環(huán)境行為及其歸趨有著重要意義。但由于大氣樣品中的PBDEs含量極低(單體濃度為pg/m3甚至fg/m3)、背景干擾復(fù)雜以及十溴二苯醚在分析過程會發(fā)生不同程度降解等因素都給PBDEs的定性定量分析帶來諸多困難。而目前針對大氣樣品中PBDEs的分析還沒有成熟的分析方法?？晒﹨⒖嫉闹饕敲绹h(huán)保署(EPA)于2003年制訂的Draft Method 1614方法(草稿)，在該方法中采用了高分辨質(zhì)譜(EI-HRMS)來檢測水、土壤、沉積物和生物組織中的PBDEs以保證定量定性的準(zhǔn)確性?！渡V》2005年第5期第492頁中采用了高分辨質(zhì)譜測定活性污泥中的多溴聯(lián)苯醚。由于HRMS的分析成本昂貴、使用維護困難，因此國內(nèi)外實驗室較多采用低分辨電離源質(zhì)譜(EI-LRMS)和負(fù)離子化學(xué)源質(zhì)譜(ECNI-LRMS)來檢測環(huán)境中的PBDEs。但前者對多溴二苯醚缺乏足夠的靈敏度并且由于“歧視效應(yīng)”隨著溴個數(shù)的增加靈敏度逐漸下降，而后者盡管對溴代物有較高的響應(yīng)但僅能得到有限的質(zhì)譜信息，這就造成在背景復(fù)雜時無法對目標(biāo)物準(zhǔn)確定性，同時也無法使用較為準(zhǔn)確的同位素稀釋法內(nèi)標(biāo)定量?！董h(huán)境化學(xué)》2005年第4期第474頁中采用了負(fù)離子化學(xué)源質(zhì)譜來檢測沉積物中的多溴二苯醚。由于環(huán)境樣品背景干擾較多，這兩種分析方法都必須建立在對樣品進行繁瑣耗時的凈化、分離基礎(chǔ)之上才能保證樣品分析的準(zhǔn)確性。通常的凈化分離步驟使用了多級復(fù)合硅膠層析柱、滲透凝膠層析柱、氧化鋁層析柱等多種措施，需要耗費大量的分析時間和分析費用。

發(fā)明內(nèi)容
1.發(fā)明目的針對大氣環(huán)境樣品中多溴二苯醚的檢測分析方法步驟繁瑣，耗時并且處理費用高，本發(fā)明提供了一種大氣中痕量多溴二苯醚類物質(zhì)的快速檢測方法，通過對氣相色譜、串聯(lián)質(zhì)譜條件參數(shù)的優(yōu)化使該方法能夠?qū)δ繕?biāo)化合物較常規(guī)的檢測方法有更好的選擇性和更高的靈敏度，進而達到簡化樣品前處理的目的，使原本需要多次凈化、分離的預(yù)處理步驟僅通過一步硅膠凈化實現(xiàn)對大氣氣態(tài)樣品和顆粒物樣品中8種主要多溴二苯醚(BDE28，-47，-99，-100，-153，-154，-183，-209)的快速準(zhǔn)確的定量分析。
2.技術(shù)方案本發(fā)明的原理由于離子阱能夠?qū)⒛繕?biāo)化合物分子經(jīng)過離子化之后能夠?qū)⒕哂幸欢ㄙ|(zhì)荷比(m/z)的離子(母離子)儲存在離子阱中，并通過碰撞誘導(dǎo)裂解(Collision InducedDissociation，CID)作用在合適的激發(fā)電壓(Excitation Voltage，EV)下使這些母離子進一步裂解為不同的離子碎片(子離子)，母離子的裂解方式與目標(biāo)化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)相關(guān)，裂解效率主要受離子阱中最大激發(fā)能量(Maximum Excitation Energy，MEE)、激發(fā)電壓(EV)的影響。最后通過檢測器檢測到子離子的響應(yīng)信號，完成對化合物的定量分析。這種選擇某一特定離子進行多級質(zhì)譜反應(yīng)的檢測技術(shù)稱之為選擇反應(yīng)監(jiān)測(selected reaction monitoring，SRM)技術(shù)。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下大氣中痕量多溴二苯醚類物質(zhì)的快速檢測方法，其步驟為(A)樣品采集對于大氣中的氣態(tài)樣品使用聚氨脂泡沫作為富集材料，使用主動式大氣PUF采樣器采集大氣樣品；對于大氣顆粒物樣品采用石英纖維濾膜來富集，使用帶有粒徑分割的大氣采樣器采集大氣顆粒物樣品；(B)樣品提取將氣態(tài)樣品使用索氏脂肪提取器以正己烷/丙酮作萃取溶劑連續(xù)抽提；將采集有顆粒物樣品的石英濾膜剪碎后使用索氏脂肪提取器以的正己烷/丙酮為萃取溶劑連續(xù)抽提；(C)樣品凈化使用去活化硅膠或佛羅里硅土作為凈化吸附劑裝柱，裝柱后先用正己烷對吸附劑預(yù)淋洗，將萃取濃縮液上柱后使用，洗脫液濃縮至0.5～1mL，用氮氣吹至近干后用異辛烷定容，待測樣品需在-20℃的環(huán)境中避光保存；(D)待測樣品使用色譜-離子阱質(zhì)譜檢測，色譜條件色譜柱選擇HP-1，DB-5MS，DB-XLB毛細(xì)柱，升溫程序總時間在25min以內(nèi)，其中BDE209的保留時間少于25min，進樣口溫度在280～300℃；質(zhì)譜條件電離方式為EI源電離，電離電壓為40～70eV，離子源溫度在250～270℃；二級質(zhì)譜條件優(yōu)化方法在以上色譜、質(zhì)譜條件下得到一級質(zhì)譜圖譜，選擇豐度最高的1個特征離子作為母離子，母離子在默認(rèn)的MEE參數(shù)為0.3和EV參數(shù)為1.5V條件下在離子阱中進一步的裂解為不同的碎片離子即子離子，同時可得到相應(yīng)的二級質(zhì)譜譜圖，從該圖譜中選擇豐度最高的2個同位素特征離子，得到該目標(biāo)化合物的母離子及相對應(yīng)的子離子之后，在不同MEE參數(shù)下以0.25V為間隔從0.5～6.5V設(shè)置EV參數(shù)，并比較同樣量的目標(biāo)化合物在各參數(shù)下得到的峰面積響應(yīng)的差異，選擇峰面積響應(yīng)最高時對應(yīng)的MEE和EV的參數(shù)值即可得到優(yōu)化的參數(shù)。
步驟(D)中PBDEs目標(biāo)化合物的二級質(zhì)譜條件主要包括母離子、子離子、最大共振能(MEE)和共振電壓(EV)，優(yōu)化方法在一定色譜、質(zhì)譜條件下得到某化合物的一級質(zhì)譜(MS1)圖譜，選擇豐度最高的1個特征離子作為母離子，母離子在默認(rèn)的MEE參數(shù)(0.3)和EV參數(shù)(1.5V)條件下在離子阱中進一步的裂解為不同的碎片離子即子離子，同時可得到相應(yīng)的二級質(zhì)譜(MS2)譜圖，從該圖譜中選擇豐度最高的2個同位素特征離子即完成了子離子的選擇過程，子離子的響應(yīng)峰面積和相對比值是方法定量和定性的重要依據(jù)。在得到該目標(biāo)化合物的母離子及相對應(yīng)的子離子之后，在不同MEE參數(shù)下以0.25V為間隔從0.5～6.5V設(shè)置EV參數(shù)，并比較同樣量的目標(biāo)化合物在各參數(shù)下得到的峰面積響應(yīng)的差異，選擇峰面積響應(yīng)最高時對應(yīng)的MEE和EV的參數(shù)值即可得到優(yōu)化的參數(shù)。對s目標(biāo)化合物重復(fù)以上的步驟，即可得到各自的最佳二級質(zhì)譜條件。
以上所述的二級質(zhì)譜條件8種PBDEs目標(biāo)化合物即BDE28，-47，-99，-100，-153，-154，-183，-209的母離子選擇范圍分別為246～408m/z、326～486m/z、406～566m/z、406～566m/z、484～644m/z、484～644m/z、562～722m/z、799～959m/z，子離子的選擇范圍在100～408m/z、100～486m/z、100～566m/z、100～566m/z、100～566m/z、100(644m/z、100(722m/z、100(959m/z，最大共振能(MEE)范圍0.225～03，共振電壓(EV)范圍0.5～6.5V。
大氣環(huán)境樣品分為氣態(tài)樣品和大氣顆粒物樣品兩類。
氣態(tài)樣品的分析(1)樣品采集，氣態(tài)樣品使用聚氨脂泡沫(polyurethane foam，PUF，0.035g/cm3)作為富集材料，使用主動式大氣PUF采樣器采集大氣樣品。采樣時間不超過24h，采樣流量為0.07～0.28m3/min，采集空氣體積在200～1000m3；(2)樣品提取，使用索氏脂肪提取器以正己烷/丙酮(1∶1)作萃取溶劑連續(xù)抽提24～48h，使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮至0.5～1mL；(3)樣品凈化，凈化吸附劑可使用0～10％(水在其中的重量百分比含量)的去活化硅膠或佛羅里硅土3～5g，干法或濕法裝柱均可。裝柱后先用20～30mL正己烷預(yù)淋洗吸附劑，將萃取濃縮液上柱后使用10～60mL的正己烷/二氯甲烷(1∶1)洗脫，洗脫液濃縮至0.5～1mL，用氮氣吹至近干后用異辛烷定容至200μL，待測樣品需在-20℃的環(huán)境中避光保存。；(4)避光要求，在整個分析和保存過程中需要采取避光措施，否則會引起部分樣品的分解；(5)儀器檢測條件，色譜條件色譜柱選擇HP-1，DB-5MS，DB-XLB毛細(xì)柱，為保證BDE209的分析建議色譜柱長度在15m以內(nèi)；升溫程序總時間在25min以內(nèi)，其中BDE209的保留時間少于25min；質(zhì)譜條件電離方式為EI源電離，電離電壓為40～70eV，離子源溫度在250～270℃，傳輸線溫度不低于300℃。二級質(zhì)譜條件最大共振能(MEE)范圍0.225～03，共振電壓(EV)范圍0.5～6.5V。
顆粒物樣品的分析(1)樣品的采集。大氣顆粒物樣品采用石英纖維(quartz fiber filter)濾膜來富集，使用帶有粒徑分割的大氣采樣器采集大氣顆粒物樣品。采樣流量為0.28～1.14m3/min，采集時間不超過12h，采集空氣體積為100～400m3；(2)樣品提取。將采集有顆粒物樣品的石英濾膜剪碎后使用索氏脂肪提取器以的正己烷/丙酮(1∶1)為萃取溶劑連續(xù)抽提24～48h，使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器將萃取液濃縮至0.5～1mL；
(3)樣品凈化、濃縮步驟同氣態(tài)樣品分析步驟(3)；(4)避光要求同氣態(tài)樣品分析步驟(4)；(5)儀器檢測條件同氣態(tài)樣品分析步驟(5)。
3.有益效果本發(fā)明提供了一種大氣中痕量多溴二苯醚類物質(zhì)的快速檢測方法，其特點是應(yīng)用離子阱串聯(lián)質(zhì)譜的SRM技術(shù)來檢測大氣環(huán)境中的痕量級多溴二苯醚，由于SRM技術(shù)具有較強的抗背景干擾能力尤其適合大氣環(huán)境中痕量多溴二苯醚的測定，因此相比常規(guī)的EI-LRMS和ECNI-LRMS檢測器對前處理要求高的弊端，使用SRM技術(shù)分析就可以簡化原來繁瑣的預(yù)處理步驟，僅通過一步硅膠凈化即能達到對目標(biāo)化合物準(zhǔn)確定性定量的目的。此外，通過對二級質(zhì)譜條件的優(yōu)化，本檢測方法對8種目標(biāo)化合物有很高的靈敏度，高于常規(guī)EI-LRMS檢測10-100倍以上，與對溴代物有較高響應(yīng)的ECNI-LRMS的靈敏度類似，對目標(biāo)化合物的選擇性上接近高分辨質(zhì)譜(HRMS)。對8種主要PBDEs目標(biāo)化合物的儀器檢測限(定義為三倍信噪比)分別為0.04-0.23pg(三溴至七溴二苯醚)和6.82pg(十溴二苯醚)，方法檢出限為6.0-27.1pg/m3(三溴至七溴二苯醚)和211.5pg/m3(十溴二苯醚)，6點標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性相關(guān)系數(shù)(R2)≥0.9980，8種目標(biāo)化合物的加標(biāo)回收率為79.1％-101.0％。本發(fā)明利用離子阱質(zhì)譜的SRM能有效的降低背景基質(zhì)干擾，大大提高了樣品分析的選擇性和靈敏度，方法準(zhǔn)確可靠，因此簡化了前處理步驟，大大節(jié)省了分析時間和分析費用。


圖1為8種PBDEs目標(biāo)化合物在實施例1的色譜條件下得到的總離子流質(zhì)譜圖(TIC)；圖2為在實施例1條件下得到的BDE47的一級質(zhì)譜(MS1)譜圖；圖3為在實施例1條件下得到的BDE47的二級質(zhì)譜(MS2)譜圖；圖4為8種目標(biāo)物在不同MEE參數(shù)下的相對峰面積比較；圖5為激發(fā)電壓(EV)對8種PBDE目標(biāo)化合物峰面積響應(yīng)的影響；具體實施方式
以下通過實施例結(jié)合附圖來進一步說明本發(fā)明。
實施例包括兩大部分，第一部分即實施例1～9為使用一定濃度的標(biāo)準(zhǔn)品來優(yōu)化色譜/離子阱二級質(zhì)譜檢測方法，第二部分即實施例10～14為實際大氣樣品前處理方法的優(yōu)化步驟并最后應(yīng)用于實際樣品的檢測中。
實施例1(1)標(biāo)準(zhǔn)品濃度。配制濃度為100pg/μL的7種PBDEs標(biāo)準(zhǔn)品(包括BDE28，-47，-99，-100，-153，-154，-183)和濃度為1000pg/μL的BDE209標(biāo)準(zhǔn)溶液。
(2)色譜(GC)條件色譜柱采用DB-XLB色譜柱，規(guī)格為15m×0.25mm(內(nèi)徑)×0.25m(膜厚)；升溫程序140℃(保持2min)，10℃/min升溫至180℃，3℃/min升溫至220℃，10℃/min升溫至315℃(保持10min)；進樣口溫度300℃；不分流進樣1L。載氣使用氦氣(純度＞99.999％)，流速1.2mL/min(恒流模式)。
(3)質(zhì)譜(MS)條件電離方式為EI電離，電離電壓70eV，離子源溫度250℃，傳輸線溫度300℃。
(4)二級質(zhì)譜(MS2)條件在二級質(zhì)譜條件參數(shù)中主要包括母離子、子離子、MEE(最大共振能)和EV(共振電壓)，對于母離子和子離子的選擇通常分別從相應(yīng)化合物的一級質(zhì)譜(MS1)譜圖和二級質(zhì)譜(MS2)譜圖中選擇合適的特征離子，一般情況下選擇1個母離子，1～2個子離子足以滿足樣品的定量和定性要求。另外需要說明的是，在本實施例中，二級質(zhì)譜的所有條件僅采用默認(rèn)值以便首先對色譜條件進行相應(yīng)的優(yōu)化，針對二級質(zhì)譜各項條件的優(yōu)化將在實施例6-9中逐步詳細(xì)進行。
實施例2(優(yōu)化色譜條件色譜柱類型的優(yōu)化)(1)標(biāo)準(zhǔn)品濃度、質(zhì)譜條件、二級質(zhì)譜條件同實施例1；(2)色譜條件中的色譜柱使用規(guī)格為15m×0.25mm(內(nèi)徑)×0.25m(膜厚)的DB-5MS型色譜柱，其他條件同實施例1(2)中條件。實驗發(fā)現(xiàn)DB-5MS在315℃高溫下存在較嚴(yán)重的柱流失，柱損耗很快，得到的目標(biāo)化合物的總峰面積強度為253270。
實施例3(優(yōu)化色譜條件色譜柱類型的優(yōu)化)(1)標(biāo)準(zhǔn)品濃度、質(zhì)譜條件、二級質(zhì)譜條件同實施例1；(2)色譜條件中的色譜柱使用規(guī)格為15m×0.25mm(內(nèi)徑)×0.25m(膜厚)的HP-1型色譜柱，其他條件同實施例1(2)條件。實驗發(fā)現(xiàn)HP-1色譜柱對BDE209的響應(yīng)較低，且在310℃高溫下柱流失嚴(yán)重，得到的目標(biāo)化合物的總峰面積強度為198701。比較實施例1、2的結(jié)果，采用15m×0.25mm(內(nèi)徑)×0.25m(膜厚)的DBXLB色譜柱能更有效的分離8種目標(biāo)化合物，并且有更低的柱流失。
將本實施例1中的標(biāo)準(zhǔn)品在本實施例3中MS質(zhì)譜條件下運行得到相應(yīng)的一級質(zhì)譜(MS1)譜圖，在MS1圖中選擇特征離子[M-2Br]+作為MS/MS條件中的母離子，MEE參數(shù)值設(shè)為0.3(默認(rèn)值)，EV參數(shù)值設(shè)為1.5V(默認(rèn)值)，在以上二級質(zhì)譜條件下可以得到8種目標(biāo)化合物的二級質(zhì)譜(MS2)譜圖。從MS2譜圖中選擇母離子裂解碎片中豐度最大的2個碎片離子[M-Br2]+作為子離子并將這2個子離子作為定量離子，對其響應(yīng)峰面積進行積分，得到8種目標(biāo)化合物的總峰面積強度為277310。以BDE47舉例，圖2顯示了BDE47的一級質(zhì)譜圖，從中挑選出豐度最高的m/z 326作為BDE47的母離子，選擇MEE參數(shù)為0.3，EV參數(shù)為1.5V，進行ClD裂解后得到的相應(yīng)二級質(zhì)譜圖如圖3所示，選擇豐度最高的m/z 217和m/z 219作為定量離子。
實施例4(優(yōu)化色譜條件色譜柱長度的優(yōu)化)(1)標(biāo)準(zhǔn)品濃度、質(zhì)譜條件、二級質(zhì)譜條件同實施例1；(2)使用30m的DB-XLB色譜柱，其他色譜條件同實施例1中(2)條件。實驗發(fā)現(xiàn)30m色譜柱同實施例1中的15m的DB-XLB色譜柱比較，兩者都有較低的柱流失，但30m柱幾乎無法檢測到BDE209的響應(yīng)，其原因可能是BDE209高溫下在較長色譜柱中會發(fā)生吸附或分解，檢測的目標(biāo)化合物總峰面積強度為225781。
實施例5(優(yōu)化色譜條件進樣口溫度的優(yōu)化)(1)標(biāo)準(zhǔn)品濃度、質(zhì)譜條件、二級質(zhì)譜條件同實施例1；(2)將色譜進樣口溫度分別設(shè)置為280℃，290℃，310℃，其他色譜條件同實施例1中(2)條件。實驗發(fā)現(xiàn)進樣口溫度對BDE209的檢測有較大影響，在280℃，290℃和310℃下BDE209的峰面積響應(yīng)是300℃下響應(yīng)值的66.3％、83.7％、78.2％，結(jié)果表明進樣口溫度設(shè)置為300℃可得到最佳峰面積響應(yīng)。
實施例6(優(yōu)化二級質(zhì)譜條件母離子選擇的優(yōu)化)(1)標(biāo)準(zhǔn)品濃度、色譜條件、質(zhì)譜條件同實施例1；(2)二級質(zhì)譜(MS2)條件將100pg/μL濃度的8種PBDEs標(biāo)準(zhǔn)品在本實施例中的MS質(zhì)譜條件下運行得到相應(yīng)的一級質(zhì)譜(MS1)圖譜，選擇分子離子峰[M]+作為MS/MS條件中的母離子，MEE參數(shù)值設(shè)為0.3，選擇EV參數(shù)值設(shè)為1.5V，選擇母離子裂解碎片中豐度最大的2個碎片離子[M-COBr]+作為子離子并將這2個子離子作為定量離子，對其響應(yīng)峰面積進行積分，得到8種目標(biāo)化合物的總峰面積強度為134127。通過與實施例(1)中總峰面積的比較，為得到最佳的目標(biāo)化合物響應(yīng)，選擇[M-2Br]+作為MS/MS方法中母離子。對8種PBDEs目標(biāo)化合物母離子和子離子的選擇詳見表1。
表1 優(yōu)化后的8種PBDEs目標(biāo)化合物的二級質(zhì)譜條件

實施例7(優(yōu)化二級質(zhì)譜條件MEE參數(shù)的優(yōu)化)(1)標(biāo)準(zhǔn)品濃度、色譜條件、質(zhì)譜條件同實施例1；(2)二級質(zhì)譜(MS2)條件將100pg/μL濃度的8種PBDEs標(biāo)準(zhǔn)品在(1)中的MS質(zhì)譜條件下運行得到相應(yīng)的一級質(zhì)譜(MS1)圖譜，選擇[M-Br2]+作為相應(yīng)MS/MS條件中的母離子，MEE參數(shù)值設(shè)為0.225，EV參數(shù)范圍從0.5V至6.5V以0.25V為間隔共設(shè)置22個參數(shù)，選擇母離子裂解碎片中豐度最大的2個特征離子[M-COBr]+作為子離子并將這2個子離子作為定量離子，對其響應(yīng)峰面積進行積分，每種PBDEs化合物都對應(yīng)了22個峰面積響應(yīng)，從中挑選出最佳的峰面積響應(yīng)。統(tǒng)計出的這8種目標(biāo)化合物BDE28，47，100，99，154，153，209的最佳峰面積強度分別為1426，1923，1063，853，7358，728，412，1。
實施例7(優(yōu)化二級質(zhì)譜條件MEE參數(shù)的優(yōu)化)(1)標(biāo)準(zhǔn)品濃度、色譜條件、質(zhì)譜條件同實施例1；(2)二級質(zhì)譜(MS2)條件將100pg/μL濃度的8種PBDEs標(biāo)準(zhǔn)品在(1)中的MS質(zhì)譜條件下運行得到相應(yīng)的一級質(zhì)譜(MS1)圖譜，選擇[M-Br2]+作為相應(yīng)MS/MS條件中的母離子，MEE參數(shù)值設(shè)為0.3，EV參數(shù)范圍從0.5V至6.5V以0.25V為間隔共設(shè)置22個參數(shù)，選擇母離子裂解碎片中豐度最大的2個特征離子[M-COBr]+作為子離子并將這2個子離子作為定量離子，對其響應(yīng)峰面積進行積分，每種PBDEs化合物都對應(yīng)了22個峰面積響應(yīng)，從中挑選出最佳峰面積響應(yīng)。統(tǒng)計出的這8種目標(biāo)化合物BDE28，47，100，99，154，153，209的最佳峰面積強度分別為36925，30473，19103，16616，36539，26941，1262，4245。
實施例8(優(yōu)化二級質(zhì)譜條件MEE參數(shù)的優(yōu)化)(1)標(biāo)準(zhǔn)品濃度、色譜條件、質(zhì)譜條件同實施例1；(2)二級質(zhì)譜(MS2)條件將100pg/μL濃度的8種PBDEs標(biāo)準(zhǔn)品在(1)中的MS質(zhì)譜條件下運行得到相應(yīng)的一級質(zhì)譜(MS1)圖譜，選擇[M-Br2]+作為相應(yīng)MS/MS條件中的母離子，MEE參數(shù)值設(shè)為0.45，EV參數(shù)范圍從0.5V至6.5V以0.25V為間隔共設(shè)置22個參數(shù)，選擇母離子裂解碎片中豐度最大的2個特征離子[M-COBr]+作為子離子并將這2個子離子作為定量離子，對其響應(yīng)峰面積進行積分，每種PBDEs化合物都對應(yīng)了22個峰面積響應(yīng)，從中挑選出最佳峰面積響應(yīng)。統(tǒng)計出的這8種目標(biāo)化合物BDE28，47，100，99，154，153，209的最佳峰面積強度分別為20709，20360，13768，12071，24809，18656，7054，3214。比較實施例6～8中不同MEE參數(shù)得到的最佳峰面積響應(yīng)可以得到最優(yōu)的MEE參數(shù)，三種不同MEE參數(shù)對8種PBDEs目標(biāo)化合物的峰面積響應(yīng)的影響如圖4所示，結(jié)果表明在MEE參數(shù)為0.3時，各目標(biāo)化合物的峰面積可得到最大值，此時各目標(biāo)化合物亦可獲得最佳的靈敏度。8種PBDEs目標(biāo)化合物的最佳MEE參數(shù)詳見表1。
實施例9(優(yōu)化二級質(zhì)譜條件EV電壓參數(shù)的優(yōu)化)(1)標(biāo)準(zhǔn)品濃度、色譜條件、質(zhì)譜條件同實施例1；(3)二級質(zhì)譜(MS2)條件將100pg/μL濃度的8種PBDEs標(biāo)準(zhǔn)品在(1)中的MS質(zhì)譜條件下運行得到相應(yīng)的一級質(zhì)譜(MS1)圖譜，選擇[M-Br2]+作為相應(yīng)MS/MS條件中的母離子，MEE參數(shù)值設(shè)為0.3，EV參數(shù)范圍從0.5V至6.5V以0.25V為間隔共設(shè)置22個參數(shù)，選擇母離子裂解碎片中豐度最大的2個特征離子[M-COBr]+作為子離子并將這2個子離子作為定量離子，對響應(yīng)峰面積進行積分，每種PBDEs目標(biāo)化合物各對應(yīng)了22個峰面積，從中挑選出得到最佳峰面積響應(yīng)所對應(yīng)的EV電壓，圖5中顯示了8種PBDEs目標(biāo)化合物在不同的EV電壓下的峰面積響應(yīng)曲線，實驗結(jié)果表明8種目標(biāo)化合物BDE28，47，99，100，153 154，209的最佳的EV電壓分別為1V，1.5V， 2V，2V，2.5V，2.5V，3V，3.5V。8種PBDEs目標(biāo)化合物的最佳EV參數(shù)詳見表1。
(2)標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的校驗。將濃度為1、5、10、25、100、500pg/μL的7種三溴至七溴PBDEs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液和濃度為10、50、100、250、1000、5000pg/μL的BDE209標(biāo)準(zhǔn)品溶液進樣1μL，13C-PCB194同位素內(nèi)標(biāo)添加量為40pg。將8種目標(biāo)化合物與內(nèi)標(biāo)物峰面積的比值和目標(biāo)物與內(nèi)標(biāo)物濃度的比值進行線性回歸分析，得到的線性曲線相關(guān)系數(shù)(R2)在0.9980-0.9999之間。
實施例10(優(yōu)化前處理方法樣品萃取時間優(yōu)化)(1)樣品萃取。對3份空白PUF樣品加入100ng的標(biāo)準(zhǔn)品以750mL正己烷/丙酮(1∶1)作為萃取溶劑分別索氏萃取24h，36h，48h(回流速度4次/小時)，得到萃取液樣品分別編號為1～3#。
(2)凈化步驟。在玻璃層析柱(30cm長×1.5cm內(nèi)徑)中干法裝入5g全活化硅膠(使用前130℃下活化6h)，兩端裝填2cm無水硫酸鈉(使用前450度烘6小時)。使用30mL的正己烷溶劑淋洗硅膠柱，將1～3#樣品的萃取濃縮液上柱后使用60mL的正己烷/二氯甲烷(1∶1)洗脫。
(3)樣品濃縮。將洗脫液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)繼續(xù)濃縮至0.5mL，改用緩流高純氮氣吹至近干后用異辛烷定容至200μL，樣品在-20℃的環(huán)境中避光保存。樣品在進樣分析前加入4ng的13C-PCB194作為進樣內(nèi)標(biāo)，使用色譜/離子阱二級質(zhì)譜方法定量檢測。
(4)樣品的色譜/離子阱二級質(zhì)譜檢測條件同實施例9中條件。
(5)檢測結(jié)果表明1～3#樣品的加標(biāo)回收率在94.2～98.3％，索氏提取24h的回收率達到94.2％，隨著索氏提取時間的增加回收率并沒有顯著增加，因此樣品萃取的優(yōu)化時間選擇24h。
實施例11(優(yōu)化前處理方法凈化吸附劑的優(yōu)化)(1)氣態(tài)樣品采集。以PUF作為富集材料，使用大氣PUF采樣器(流量為0.14m3/min)連續(xù)采集24h約200m3大氣樣品。
(2)樣品萃取。以750mL正己烷/丙酮(1∶1)作為萃取溶劑索氏萃取24h(回流速度4次/小時)。
(3)凈化步驟。將索氏提取的樣品萃取液分成3份，在玻璃層析柱(30cm長×1.5cm內(nèi)徑)中使用干法分別裝入5g佛羅里硅土，5g的2％去活化硅膠，5g的10％去活化故硅膠(使用前在130℃下活化12h)，兩端裝填2cm無水硫酸鈉(使用前450度烘6小時)。使用30mL的正己烷溶劑淋洗硅膠柱，將1mL萃取濃縮液上柱后使用60mL的正己烷/二氯甲烷(1∶1)洗脫。
(4)樣品濃縮。樣品的濃縮步驟同實施例10中(3)步驟。
(5)樣品的色譜/離子阱二級質(zhì)譜檢測條件同實施例9中條件。
(6)結(jié)果表明，本實施例中的3種吸附劑與實施例10中的吸附劑相比，不同類型吸附劑的凈化效果對目標(biāo)化合物的定量影響較小，定量結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)≤5.8％，表明二級質(zhì)譜方法對于樣品中目標(biāo)化合物的選擇性優(yōu)異，可達到簡化前處理步驟的效果，因此選擇廉價、易于制作裝填的全活化硅膠即可滿足樣品的前處理要求。
(7)對3份空白PUF樣品加入100ng的目標(biāo)化合物，重復(fù)本實施例中(2)、(3)的步驟，8種PBDEs目標(biāo)化合物的回收率范圍在85％-115.0％之間，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)≤12％。
實施例12(優(yōu)化前處理方法洗脫溶劑的優(yōu)化)(1)樣品萃取。對5份空白PUF樣品加入100ng標(biāo)準(zhǔn)品，萃取步驟同實施例11中(2)步驟。
(2)凈化步驟。吸附填料的選擇、裝填方法、柱子預(yù)淋洗方法同實施例10中(2)步驟，將1mL萃取濃縮液上柱后分別使用10，20，30，40，50，60，70mL的正己烷/二氯甲烷(1∶1)溶劑進行洗脫，樣品編號為1～7#。
(3)樣品的濃縮步驟同實施例10中(3)步驟。
(4)樣品的色譜/離子阱二級質(zhì)譜檢測條件同實施例9中條件。
(5)結(jié)果表明1～7#樣品的回收率分別為2.8％，16.4％，45.6％，79.1％，95.6％，97.4％，97.8。因此，使用50mL的正己烷/二氯甲烷(1∶1)溶劑進行樣品洗脫已能較好滿足回收率要求。
(6)對3份空白PUF樣品加入100ng的目標(biāo)化合物，重復(fù)本實施例中(1)、(2)步驟，8種PBDEs目標(biāo)化合物的回收率范圍在85％-115.0％之間，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)≤10％。
實施例13(將優(yōu)化后的前處理方法、檢測方法應(yīng)用于實際氣態(tài)PUF樣品檢測中)(1)氣態(tài)樣品采集。以PUF作為富集材料，使用大氣PUF采樣器(流量為0.14m3/min)連續(xù)采集24h約200m3大氣樣品。
(2)樣品萃取。以750mL正己烷/丙酮(1∶1)作為萃取溶劑索氏萃取24h(回流速度4次/小時)。
(3)凈化步驟。在玻璃層析柱(30cm長×1.5cm內(nèi)徑)中干法裝入5g全活化硅膠(使用前130℃下活化6h)，兩端裝填2cm無水硫酸鈉(使用前450度烘6小時)。使用30mL的正己烷溶劑淋洗硅膠柱，將1mL的樣品萃取濃縮液上柱后使用50mL的正己烷/二氯甲烷(1∶1)洗脫。
(4)樣品的濃縮步驟同實施例10中(3)步驟。
(5)樣品的色譜/離子阱二級質(zhì)譜檢測條件同實施例9。
(6)檢測結(jié)果。檢測到實際樣品中8種目標(biāo)化合物BDE28，-47，-100，-99，-154，-153，-209的定量結(jié)果分別為0.55，1.83，1.28，3.45，4.23，8.35，2.69，32.12pg/m3。
(7)加標(biāo)回收實驗。對6份空白PUF樣品加入100ng的目標(biāo)化合物，重復(fù)本實施例中(2)～(5)步驟，8種PBDEs目標(biāo)化合物的回收率為79.1％-101.0％，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為2.4％-14.3％。。
實施例14(將優(yōu)化后的前處理方法、檢測方法應(yīng)用于實際大氣顆粒物樣品檢測中)(1)大氣顆粒物樣品采集。以石英纖維濾膜()作為富集材料，使用TSP大氣采樣器(流量為1.12m3/min)同時連續(xù)采集6h約400m3大氣顆粒物樣品。
(2)樣品萃取。將富集有顆粒物樣品的樣品濾膜剪碎后使用300mL正己烷/丙酮(1∶1)作萃取溶劑在索氏脂肪提取器中連續(xù)抽提24h(回流速度4次/小時)。索氏抽提結(jié)束后，使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器將萃取液濃縮至1mL左右。
(3)凈化步驟。在玻璃層析柱(30cm長×1.5cm內(nèi)徑)中干法裝入5g全活化硅膠(使用前130℃下活化6h)，兩端裝填2cm無水硫酸鈉(使用前450度烘6小時)。使用30mL的正己烷溶劑淋洗硅膠柱，將1mL的樣品萃取濃縮液上柱后使用50mL的正己烷/二氯甲烷(1∶1)洗脫。
(4)樣品的濃縮步驟同實施例10中(3)步驟。
(5)樣品的色譜/離子阱二級質(zhì)譜檢測條件同實施例9。
(6)檢測結(jié)果。檢測到實際大氣顆粒物樣品中的8種目標(biāo)化合物BDE28，47，100，99，154，153，209的定量結(jié)果分別為1.21，2.40，1.30，2.59，1.73，2.59，3.20，105.62pg/m3。
(7)加標(biāo)回收實驗。向3份空白石英纖維濾膜分布加入100ng的目標(biāo)化合物，重復(fù)本實施例中(2)～(5)步驟，8種PBDEs目標(biāo)化合物的回收率為76.8％-99.7％，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為3.2％-11.8％。
權(quán)利要求
1.一種大氣中痕量多溴二苯醚類物質(zhì)的快速檢測方法，其步驟為(A)樣品采集對于大氣中的氣態(tài)樣品使用聚氨脂泡沫作為富集材料，使用主動式大氣PUF采樣器采集大氣樣品；對于大氣顆粒物樣品采用石英纖維濾膜來富集，使用帶有粒徑分割的大氣采樣器采集大氣顆粒物樣品；(B)樣品提取將氣態(tài)樣品使用索氏脂肪提取器以正己烷/丙酮作萃取溶劑連續(xù)抽提；將采集有顆粒物樣品的石英濾膜剪碎后使用索氏脂肪提取器以的正己烷/丙酮為萃取溶劑連續(xù)抽提；(C)樣品凈化使用去活化硅膠或佛羅里硅土作為凈化吸附劑裝柱，裝柱后先用正己烷對吸附劑預(yù)淋洗，將萃取濃縮液上柱后使用，洗脫液濃縮至0.5～1mL，用氮氣吹至近干后用異辛烷定容，待測樣品需在-20℃的環(huán)境中避光保存；(D)待測樣品使用色譜-離子阱質(zhì)譜檢測，色譜條件色譜柱選擇HP-1，DB-5MS，DB-XLB毛細(xì)柱，升溫程序總時間在25min以內(nèi)，其中BDE209的保留時間少于25min，進樣口溫度在280～300℃；質(zhì)譜條件電離方式為EI源電離，電離電壓為40～70eV，離子源溫度在250～270℃；二級質(zhì)譜條件優(yōu)化方法在以上色譜、質(zhì)譜條件下得到一級質(zhì)譜圖譜，選擇豐度最高的1個特征離子作為母離子，母離子在默認(rèn)的MEE參數(shù)為0.3和EV參數(shù)為1.5V條件下在離子阱中進一步的裂解為不同的碎片離子即子離子，同時可得到相應(yīng)的二級質(zhì)譜譜圖，從該圖譜中選擇豐度最高的2個同位素特征離子，得到該目標(biāo)化合物的母離子及相對應(yīng)的子離子之后，在不同MEE參數(shù)下以0.25V為間隔從0.5～6.5V設(shè)置EV參數(shù)，并比較同樣量的目標(biāo)化合物在各參數(shù)下得到的峰面積響應(yīng)的差異，選擇峰面積響應(yīng)最高時對應(yīng)的MEE和EV的參數(shù)值即可得到優(yōu)化的參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣中痕量多溴二苯醚類物質(zhì)的快速檢測方法，其特征在于步驟(B)中以正己烷/丙酮1∶1的比例為萃取溶劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大氣中痕量多溴二苯醚類物質(zhì)的快速檢測方法，其特征在于步驟(B)中正己烷/二氯甲烷洗脫液的正己烷與二氯甲烷含量為1∶1。
4.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的大氣中痕量多溴二苯醚類物質(zhì)的快速檢測方法，其特征在于多溴二苯醚類物質(zhì)為BDE28，47，100，99，153，154，183，209。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項所述的大氣中痕量多溴二苯醚類物質(zhì)的快速檢測方法，其特征在于步驟(A)中使用主動式大氣PUF采樣器采集大氣樣品，采樣時間不超過24h，采樣流量為0.07～0.28m3/min，采集空氣體積在200～1000m3。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項所述的大氣中痕量多溴二苯醚類物質(zhì)的快速檢測方法，其特征在于步驟(A)中使用帶有粒徑分割的大氣采樣器采集大氣顆粒物樣品，采樣流量為0.28～1.14m3/min，采集時間不超過12h，采集空氣體積為100～400m3。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項所述的大氣中痕量多溴二苯醚類物質(zhì)的快速檢測方法，其特征在于步驟(D)二級質(zhì)譜條件8種PBDEs目標(biāo)化合物即BDE28，-47，-99，-100，-153，-154，-183，-209的母離子選擇范圍分別為246～408m/z、326～486m/z、406～566m/z、406～566m/z、484～644m/z、484～644m/z、562～722m/z、799～959m/z，子離子的選擇范圍在100～408m/z、100～486m/z、100～566m/z、100～566m/z、100～566m/z、100(644m/z、100(722m/z、100(959m/z，最大共振能(MEE)范圍0.225～03，共振電壓(EV)范圍0.5～6.5V。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項所述的大氣中痕量多溴二苯醚類物質(zhì)的快速檢測方法，其特征在于步驟(D)中色譜柱采用DB-XLB色譜柱，規(guī)格為15m×0.25mm×0.25μm，升溫程序140℃，保持2min，10℃/min升溫至180℃，3℃/min升溫至220℃，10℃/min升溫至315℃，保持10min；進樣口溫度300℃；不分流進樣1μL，載氣使用氦氣，流速1.2mL/min。質(zhì)譜條件電離方式為EI電離，電離電壓70eV，離子源溫度250℃，傳輸線溫度300℃。優(yōu)化的二級質(zhì)譜條件8種PBDEs目標(biāo)化合物即BDE28，-47，-99，-100，-153，-154，-183，-209的母離子分別為246m/z、326m/z、406m/z、406m/z、484m/z、484m/z、562m/z和799m/z，子離子分別為139m/z、217m/z+219m/z、297m/z+299m/z、297m/z+299m/z、375m/z+377m/z、375m/z+377m/z、455m/z+457m/z、640m/z+642m/z，最大共振能MEE均為0.3，相應(yīng)的共振電壓EV分別為1V、1.5V、2V、2V、2.5V、2.5V、3V和3.5V。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種大氣中痕量多溴二苯醚類物質(zhì)的快速檢測方法。其步驟包括樣品采集、樣品提取、樣品凈化和待測樣品使用色譜—離子阱質(zhì)譜檢測，通過對氣相色譜、串聯(lián)質(zhì)譜條件參數(shù)的優(yōu)化使該本發(fā)明能夠?qū)δ繕?biāo)化合物較常規(guī)的檢測方法有更好的選擇性和更高的靈敏度，進而達到簡化樣品前處理的目的，使原本需要多次凈化、分離的預(yù)處理步驟僅通過一步硅膠凈化實現(xiàn)對大氣氣態(tài)樣品和顆粒物樣品中8種主要多溴二苯醚(BDE28，－47，－99，－100，－153，－154，－183，－209)的快速準(zhǔn)確的定量分析。本發(fā)明對8種目標(biāo)化合物有很高的靈敏度，高于常規(guī)EI－LRMS檢測10－100倍以上，對目標(biāo)化合物的選擇性上接近高分辨質(zhì)譜(HRMS)。
文檔編號G01N30/08GK101055268SQ20071002241
公開日2007年10月17日 申請日期2007年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月18日
發(fā)明者趙欣, 劉樹深, 王格慧, 高樹梅, 沈國鋒, 王曉棟, 高士祥, 馮建昉, 王連生 申請人:南京大學(xué)