甘志永, 周 萍, 刘 宁
(1.江苏省徐州环境监测中心, 江苏 徐州 221018;2.徐州市危险废物处置中心, 江苏 徐州 221000)
2,4-滴又名2,4-二氯苯氧乙酸, 溶解度为0.89 g/L(20 ℃),农业上用作除草剂和植物生长剂[1]。长期接触,对人体内脏和神经系统会产生损害[2],也会对水生生物、水体环境产生长期不良影响[3-4]。 在GB/T 5749—2022《生活饮用水卫生标准》[5]扩展指标中与GB/T 14848—2017《地下水质量标准》[6]非常规指标中都对其做了限值规定。
在各类研究文献和标准方法中,2,4-滴的测定方法有气相色谱法[7-8]、离子色谱法[9]、液相色谱法[10-11]、气相色谱-质谱法[12-13]、高效液相-串联质谱法[4,14-16]等。以上方法需要经过萃取浓缩、衍生化[7-14]等前处理过程,且需要使用大量有机溶剂,不适应现在发展绿色、高效分析测试方法的形势要求。随着现代科学仪器的发展, 以及环境中越来越多的微量新型污染物的发现, 串联质谱技术由于在选择性和灵敏度方面具有较大优势[4,17],已被广泛应用于环境、食品检测等领域,在有机物污染物定量检测中,发挥越来越大的优势[14-26]。 因此,本文建立了采用超高效液相色谱-三重四极杆串联质谱(UPLC-MS/MS)快速测定水中2,4-滴的方法,并对该方法测定效果进行了研究。
仪器:1290 超高压液相色谱/6460 三重串联四级杆液质联用仪(美国安捷伦), 聚四氟乙烯滤膜(0.22 μm,美国安捷伦)。
试剂:2,4-滴标准溶液(乙腈,100 mg/L,坛墨质检科技股份有限公司),甲醇、乙腈(液相色谱纯,美国Tedia),乙酸铵(色谱纯,美国Sigma),屈臣氏蒸馏水,载气和碰撞气均为高纯氦气(纯度>99.99%)。
选用ZORBAX SB-C18 色谱柱(1.8 μm,100 mm×2.1 mm),流动相A 为30%乙酸铵水溶液(2 mmol/L),流动相B 为70%乙腈,等度洗脱,保持3 min,流速为0.2 mL/min,进样量为10 μL,色谱柱温为40 ℃。
采用电喷雾离子源(ESI),负离子扫描方式,多离子反应监测方式(MRM), 雾化气压力设置为45 psi,毛细管电压为3 500 V,离子源温度为120 ℃;干燥气温度为300 ℃, 流速为8 L/min; 鞘气温度为300℃,流速为11 L/min;碰撞气流速为0.10 mL/min;外标法定量。
水样经过0.22 μm 聚四氟乙烯滤膜过滤后,弃去5 mL 初滤液,取1 mL 直接进样测试。
2.1.1 空白滤膜实验
取3 个滤膜,分别过滤纯水后,取初滤液上机测试,结果未发现目标化合物,但是为了避免滤膜上其他物质干扰实验,在实际测试时,仍弃去部分初滤液后再取样上机测试。
2.1.2 滤膜吸附实验
配制6 份质量浓度为2.00 μg/L 的水样过滤后上机,另取过滤后的6 份水样加入相同浓度的2,4-滴标准溶液,然后分别直接进样上机测试,峰面积的平均值分别为1 063 和1 108, 没有明显变化,说明聚四氟乙烯滤膜对2,4-滴并不会产生吸附影响。
2.2.1 流动相的选择
流动相不加乙酸铵时的总离子流见图1。由图1可以看出,流动相不加乙酸铵时,峰型较差,存在“肩峰”。 为提高离子化效率,增大方法灵敏度,优化色谱峰形,在流动相中加入乙酸铵[14,21-22]。 配制2 份10 μg/L的标准溶液, 分别用甲醇+乙酸铵溶液和乙腈+乙酸铵溶液2 种流动相组合各平行测定6 次, 定量离子峰面积平均值分别为4 528 和4 656,出峰时间基本一致,加入2 种流动相后离子流见图2。 由图2 可以看出,加入乙酸铵后峰型变得尖锐对称,2 种流动相对2,4-滴的洗脱能力和信号响应没有明显区别。本方法选择乙腈+乙酸铵溶液作为流动相, 乙酸铵的浓度选择2 mmol/L,和同类文献研究保持一致[14,16]。
图1 乙酸铵对谱图的影响
图2 2 种不同流动相2,4-滴的MRM 对比
2.2.2 流动相的比例
当样品溶剂(定容溶剂)和流动相极性差别较大时, 由于样品在定容溶剂和流动相之间存在溶解度的差异,会因为溶剂效应而产生峰形不佳现象[21-25],尤其是采用直接进样方法进行样品检测时候。 不同流动相比例下的MRM 对比见图3。A 为10%乙酸铵水溶液+90%乙腈,B 为20%乙酸铵水溶液+ 80%乙腈,C 为30%乙酸铵水溶液+70%乙腈,D 为50%乙酸铵水溶液+50%乙腈。由图3 可以看出,当水相比例较少时,直接进样会产生溶剂效应,导致峰形较差,从而影响积分和定量;随着水相比例增加,峰形得到改善,变的尖锐和对称,峰强度也变大;但是当水相比例达到50%时候,流动相对2,4-滴的洗脱能力下降,出峰时间延后,同时峰强度反而下降。 可能是随着流动相中乙酸铵量增大, 反而降低了离子化效率,从而对质谱响应起到了抑制作用[14]。 因此,选择30%乙酸铵水溶液+70%乙腈作为流动相。
图3 流动相比例对峰形和保留时间的影响
2,4-滴为一元有机酸, 容易失去质子带上负电荷,故选择ESI 负离子模式扫描。先采用质谱2 全扫(MS2 Scan)模式确定2,4-滴的母离子质荷比为219的离子碎片,然后打开碰撞反应池,采用子离子扫描模式(product ion scan),找到丰度较大且稳定性较好的2 个离子碎片,其质荷比分别为161 和125。 建立多重反应监测采集方法, 对碎裂电压和碰撞能量电压进行优化,使子离子的响应最强。经过优化后质荷比为161 的离子响应值较大,作为定量离子,质荷比为125 的离子作为定性离子,具体参数见表1。 质谱2 全扫及子离子扫描模式提取质谱见图4。
表1 ESI 负离子模式多离子反应监测(MRM)参数
图4 质谱2 全扫及子离子扫描提取质谱
采用体积比为3 ∶7 的纯水/乙腈配制质量浓度分别为0.20,0.40,0.80,2.00,4.00,10.00,40.00 μg/L的2,4-滴标准溶液, 由低浓度到高浓度依次进样测定,以2,4-滴的质量浓度(x,μg/L)对其定量离子的峰面积(y)进行线性回归,得到的标准曲线见表2。 由表2 可知,在0.20~50.00 μg/L 的质量浓度范围内2,4-滴标准曲线的相关系数大于0.999。
表2 方法参数实验结果
建立UPLC-ESI(-)/MS/MS 快速检测水中2,4-滴的方法,该法将2,4-滴的分析时间缩短为4 min,无需复杂的前处理过程, 大大减少了有机溶剂的使用, 方法的准确度和精密度均符合实验室分析的要求,检出限比HJ 770—2015《水质苯氧羧酸类除草剂的测定液相色谱-串联质谱法》[16]直接进样的检出限(0.3 μg/L)更低,更好的满足各类质量标准的检测要求。