三重串联四极杆气相色谱质谱联用分析滩涂沉积物中7中多氯联苯残留

三重串联四极杆气相色谱/质谱联用分析滩涂沉积物中7种多氯联苯

残留

施家威*, 李继革, 王玉飞

（宁波市疾病预防控制中心 宁波市毒物研究与控制重点实验室，宁波 315000） 摘要：目的 建立了滩涂沉积物中7种多氯联苯残留的三重串联四极杆气相色谱/质谱联用分析方法。方法 样品使用冷冻干燥后用正己烷提取，采用三重串联四极杆气相色谱/质谱联用在多反应监测模式（MRM）下进行测定，内标法定量，方法具有背景干扰低，分析灵敏度高的特点。结果 分别对样品进行两个水平的加标回收试验（10μg/kg、100 μg/kg），其回收率在65.7 %~106.5 %范围，方法的相对标准偏差小于15 %，方法的定量下限（LOQ）范围为0.23~0.87μg/kg。结论 该方法适合对沉积物中多氯联苯残留进行快速测定，具有良好的回收率及稳定性。

关键词：多氯联苯；滩涂沉积物；三重四极杆气相色谱/质谱联用

Analysis of 7 PCBs residues in tidal flat sediment using gas chromatography-triple quadrupole

mass spectrometry

（Ningbo Key Laboratory of Poison Research and Control, Ningbo Municipal Center for Disease

Control and Prevention, Ningbo 315010, China）

[Abstract] Objective A new method was developed and validated for the simultaneous analysis of 7 PCBs residues in tidal flat sediment by gas chromatography coupled with triple quadrupole mass spectrometry (GC-QqQ-MS/MS). Method The samples were extracted with n-Hexane, the exects was analyzed by gas chromatography coupled with triple quadrupole mass spectrometry (GC-QqQ-MS/MS) using external standard method. The recoveries determined at two spiked levels of 10 μg/kg, and 100 μg/kg were ranged from 65.7 % to 106.5 %, the RSDs were less than 15%. The limits of quantification (LOQs) were between 0.23μg/kg to 0.87 μg/kg (Signal/Noise is 10). Conclusion The method can be applied to the routine analyses for the determination of 7 PCBs residues in tidal flat sediment samples.

[Keywords] PCBs; Tidal flat sediment; GC-QqQ-MS/MS;

作为人类工业活动的产物,多氯联苯(polychlorinated biphenyls, PCBs)有稳定的物理化学性质，属半挥发或不挥发物质，具有较强的腐蚀性，具有良好的阻燃性，低电导率，良好的抗热解能力，良好的化学稳定性，抗多种氧化剂,被广泛用作电容器、变压器的绝缘油;此外也用于油漆、油墨、可塑剂、成型剂等工业产品[1]。上述设备的泄漏、拆解以及使用PCB的工厂的排放导致PCB大量存在于自然界中[2]。近海滩涂地区的沉积物是众多污染物在环境中迁移转化的重要载体、归宿地和积蓄库, 它记录了人类工业文明中各种污染物的来源、分布、迁移和转化的历史, 是追溯海洋污染历史的最佳工具[3]。

目前，针对多氯联苯残留的分析,主要是采用振荡均质、超临界萃取、加速溶剂萃取(ASE ) [作者简介] 施家威(1981-)，男(汉)，主管技师，硕士，主要从事环境分析、理化分析研究 *

通讯联系人 E-mail: shijw@nbcdc.org.cn

[基金项目] 浙江省医药卫生科技计划（2011RCA032）；宁波市社会发展科研项目（2012C50030）

等技术进行样品提取[4-6], 采用凝胶渗透色谱(GPC )、固相萃取柱(SPE)等技术进行样品净化[7、8]

,采用气相色谱(GC)或气相质谱联用（GC/MS）等技术进行分离测定[9]。GC法由于受检测器的限制，定性准确性相对较差。尽管近些年气相色谱-质谱联用法(GC-MS )得到了较大的推广，但其方法检出限（LOQ）一般在50～100μg/kg范围，难以满足微量残留检测要求。本实验利用三重串联四极杆气质联用仪，建立了滩涂沉积物中7种多氯联苯残留的三重串联四极杆气相色谱/质谱联用分析方法，取得了较好的效果。 1 材料与方法 1.1 仪器与试剂

Agilent 7890A 型气相色谱仪(美国Agilent公司); Agilent 7000B 型三重四级杆质谱仪(美国Agilent公司); Milli-Q纯水系统(美国Millipore公司) WH-866型漩涡混合仪(太仓市华利达实验室设备有限公司); Legend RT型高速离心机(德国Heraeus公司)。

正己烷为HPLC级(Merck公司), 所有的溶剂使用前均使用0.45 μm滤膜过滤。PCB28、 PCB52、PCB101、PCB118、PCB138、PCB153、PCB180、PCB209 （内标）(美国accustandard公司)，

1.2 标准储备液及标准系列的制备 对照品储备液(1.0 mg/mL)：分别准确称取PCB28、 PCB52、PCB101、PCB118、PCB138、PCB153、PCB180、PCB209对照品各10.0 mg分别于8个10.0 mL容量瓶中, 加入少量正己烷溶解, 并定容至刻度, 备用;照品应用液的配制(1.0 mg/L): 分别用移液器准确吸取10 μL PCBs标准储备液于8个10.0 mL容量瓶中, 用正己烷定容至刻度, 备用。

标准系列：用微量移液器分别准确吸取一定量的PCBs对照品应用液(1.0 mg/L)加入到10mL容量瓶中，加入20μL内标PCB209(1.0 mg/L)最终配成PCBs浓度为2.00μg/L、5.00μg/L、10.00μg/L、50.00μg/L、100.00μg/L和 10.00 μg/L的标准系列。 1.3 样品采集与预处理

采集土壤样品，用铝箔包好，放入便携式冷藏箱内，回实验室后于- 20℃冷冻保存。分析前将样品冷冻干燥, 并研磨过80目( 0.18 mm )筛。每个预处理样品称取15g于50mL离心管中，加入十氯联苯(PCB209)200ng做为内标。加入15mL正乙烷，旋涡混匀5min，超声波提取15min，然后4℃冷冻离心10000转/min 10 min，取上清液直接进样。 1.4 色谱及质谱条件

色谱条件 色谱柱：Agilent J&W DB-5ms（ 30 m × 0.25 mm ×0.25 μm）；载气: 高纯氦气(99. 9995 %); 柱流速: 1.2 mL/min; 汽化室温度: 260 ℃; 进样方式:不分流进样; 进样量: 2. 0 μL; 柱温程序: 初始温度70 ℃, 保持3.5 min, 以50 ℃/ min速率升温至180 ℃, 再以30 ℃/min速率升温至280 ℃保持5 min。

质谱条件 传输线温度: 280 ℃; 离子源温度: 280 ℃; 离子化方式: EI; 电子能量: 70 eV ; 延迟时间: 9.0 min; 检测方式: MRM; 碰撞气: 高纯氮气(99.9995%); PCBs二级质谱分析参数见表 1。 2 结果与讨论 2.1质谱条件优化

本方法选择MRM 下的两对离子对进行各化合物的分析，其中一对离子对用于定性分析，另外一对进行定量分析。为了获得最佳的质谱条件保证对分析物定量和定性的准确性, 对待测物的前级离子、产物离子、碰撞能量等一系列质谱参数进行优化。首先采用全扫描(Full Scan)方式获取待测物的前级离子, 之后采用产物离子扫描方式(Product Scan)通过优化碰撞能量获得产物离子, 最后采用多反应监测模式(MRM)对待测物进行定性和定量分析[9]。经过方法优化可以得到较为理想质谱条件和分离效果，表1列举了7种目标物及1种内标化合物的质谱条件，图1为加标量为20μg/kg的总离子流（TIC）图。

表 1. 8种PCBs的二级质谱分析参数

化合物 PCB-28 PCB-52 PCB-101 PCB-118 PCB-153 PCB-138 PCB-180 PCB-209

保留时间

（min） 10.569 10.973 11.907 12.549 12.726 13.042 13.712 16.093

离子对 256.0 -> 186.0* 258.0 -> 186.0 289.9 -> 220.0* 291.9 -> 222.0 323.9 -> 253.9* 325.9 -> 255.9 323.9 -> 253.9* 325.9 -> 255.9 359.8 -> 289.9* 357.8 -> 287.9 359.8 -> 289.9* 357.8 -> 287.9 393.8 -> 323.9* 395.8 -> 325.9 497.8 -> 427.6* 497.8 -> 462.6

丰度比碰撞能量（eV） （%） 63.6 64.0 97.0 82.8 78.1 77.3 63.4 10.2

26 26 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 30 30 30 20

图1 加标量为20μg/kg的总离子流（TIC）图

2.2 方法的线性范围、检出限和回收率试验

将配制好的2~200 μg /L范围的标准溶液进样测定，内标法定量进行线性回归，得到化合物的线性方程及其相关系数，结果见表2。从表1数据可以看出，在2~200 μg/L 质量浓度范围内各化合物的线性关系均良好。分别对样品进行两个个水平的加标回收试验（10μg/kg、100 μg/kg），其回收率在65.7 %~106.5 %范围，方法的相对标准偏差小于15 %。按信噪比（S/N）等于10计算，取样15 g时，本方法的检出限方法的定量下限（LOQ）范围为0.23~0.87μg/kg。

表2 方法的线性方程、检出限、和回收率试验 化合物

本底值 加标量/（/μg/kg） （μg/kg）

A

PCB-28 0 10 B 100 实际测定值/

（μg/kg） A 9.98 B 87.02 回收率 %* A 99.8 B 87.02 Y=4.0628*X 线性方程

相关系数 r2 0.9981 检出限/（μg/kg）

** 0.23 PCB-52 PCB-101 PCB-118 PCB-138 PCB-153 PCB-180

*

0 0 2.72 5.71 0 0 10 10 10 10 10 10 100 100 100 100 100 100 7.11 10.65 9.29 14.55 8.59 9.57 70.05 102.05 85.12 88.51 80.11 99.26 71.1 70.05 106.5 102.05 65.7 82.4 88.4 82.8 85.9 80.11 95.7 99.26 Y=4.2940*X Y=0.0438*X Y=3.6053*X Y=3.7770*X Y=1.5096*X Y=1.4060*X 0.9954 0.9982 0.9856 0.9961 0.9954 0.9954 0.34 0.27 0.23 0.26 0.46 0.46

Recovery=(Found-Background)/Added ? 100%. **

S/N= 10 .

2.3 与其他方法对比

用本方法与美国EPA标准方法测定同一加标样品（10μg/kg）7次，得其回收率及RSD（相对标准偏差）见表3。本方法的回收率与RSD和美国EPA标准方法比较相差不大。

表3 本方法与美国EPA标准方法的比较

化合物 PCB-28 PCB-52 PCB-101 PCB-118 PCB-138 PCB-153 PCB-180 92.7 81.1 96.5 75.7 78.2 76.7 93.2 本方法

平均回收率*%

RSD**（%）

7.6 12.7 13.4 14.8 12.3 8.9 9.6 美国EPA标准方法 回收率*% 94.39 84.85 91.94 85.48 110.55 88.58 71.94 RSD**（%）

8.1 11.6 12.2 14.7 10.4 10.7 9.2 *add 10 μg/kg ** n=7

2.4 实际样品的测定

将该方法分别应用于杭州湾南岸36个滩涂沉积物的检测，结果在所有样品中检出了多氯联苯，以PCB-118与PCB-138为主，其含量大多在1μg/kg以下。其中一海泥样品PCB-118与PCB-138含量分别为1.7μg/kg和0.52μg/kg（图2）。

3 结论

建立的GC-MS/MS同时测定沉积物中7种PCBs的测定方法，具有简便、快速、选择性好、灵敏度高的特点取样15 g时，本方法的检出限方法的定量下限（LOQ）范围为0.23~0.87μg/kg，该方法可用于沉积物中7种PCBs留量的日常测定和确证工作。

参考文献

[1]金军,张岱辉.多氯联苯毒性、分析方法和治理技术的新进展[ J ]. 上海环境科学, 1996, 15 (7) : 260 – 261

[2]孙成,许士奋,姚书春,等.香港海域翡翠贻贝( Perna viridis L)中多氯联苯的研究 [3] 王益鸣,王晓华,胡颢琰,等. 浙江沿岸海产品中有机氯农药残留水平[J]. 东海海洋,2005,23 (1) :57263.

[4] 姜杰,张建清,蒋友胜,等.高分辨质谱法测定海鱼中二恶英和多氯联苯[ J ]1中国公共卫生, 2004, 20 (11) : 1358–13601

[5] 刘永波, 贾立华, 牛淑妍, 等. 气质联用快速检测蔬菜、水果中农药多残留的分析方法[J ] . 青岛科技大学学报, 2003 , 24 (6) : 491-495. [6] NY/ T76122004 , 蔬菜和水果中有机磷、有机氯、除虫菊酯和氨基甲酸酯类农药多残留检测方法[ S] .

[7] Faroon OM, Keith S, JonesD, et al1Carcinogenic effects of polychlorinated biphenyls[ J ]. Toxicol Indus Heal, 2001, 17 (2) : 614 - 621

[8] 杨柳, 王贵禧, 樊金栓. 农产品农药残留的标准、检测和降解技术的研究进展[J]. 中国农学通报, 2005, 21(12): 108-116.

[9] 王玉飞,陈晓红,傅小红.气相色谱- 串联质谱法测定生物样品中的多氯联苯和滴滴涕[ J ]1色谱, 2007, 1: 1121