水中痕量有机污染物检测方案(液相色谱仪)

使用 Agilent 1290 Infinity FlexibleCube 模块对水中的痕量有机污染物进行自动在线 SPE LC/MS/MS分析 应用简报 环境 作者 摘要 Shane Snyder 化学与环境工程系 Bl05 研究院 亚利桑那大学 Tucson， AZ， USA Tarun Anumol 针对多种水源中的34种ng/L量级痕量有机化合物的检测和定量， Agilent 1290Infinity Flexible Cube 模块已能够实现全自动化的在线 SPE 萃取 LC/MS/MS分析，这些化合物包括药物、个人护理产品、杀虫剂和全氟化合物等。分析过程仅需 1.7 mL样品，且一个分析周期不过过15分钟，这在一定程度上是由于 Agilent 6460 三重四极杆 LC/MS 系统具有同时正、负离子化分析的功能。该方法可以自动进行在线样品前处理，实现了无与伦比的高通量和高重现性，并且还节省时间、人力和溶剂。 安捷伦科技有限公司 Agilent Technologies 前言 现代社会高度依赖有机化学品的使用，如个人护理产品(化妆品，牙膏)、药物(布洛芬)、激素、农药(杀虫剂和除草剂)，以及大量工业材料。不幸的是，这些化学品，统称为痕量有机化合物 (TOrC)， 通常最终会进入我们的水源。虽然我们不希望它们对我们的健康产生显著不良影响，但长期接触这些化合物的混合体，其协同效应尚未可知[1]。 实行监管措施，建立可接受的 TOrC 浓度限度，通常需要大量的制订时间，鉴于当前大量化合物的存在，这并不现实。无论如何，虽然对这些化合物的毒性以及与之接触所产生的影响的研究正在进行，但监测它们在水源中的存在仍然非常有意义。 液相色谱-串联质谱(LC/MS/MS) 法在检测水中极低浓度TOrC方面应用最为广泛。但是，这些方法仍受限于对目标化合物的提取和浓缩，它们非常费时费力，并且要消耗大量的有机溶剂。因为它们包括了一些人为干预步骤，所以分析的准确度和重现性也会下降。我们需要自动化的样品前处理步骤来缩短获取结果的时间、增加分析通量，并且提高 TOrC 分析的准确度和重现性。 本应用简报就一篇已发表的水中自动化 TOrC分析的可行性研究，及其对水源监测的适用性作了总结。实现自动化的关键是使用 Agilent 1290 Infinity Flexible Cube LC 模块，它包含两个在线 SPE 小柱。该配置有利于在洗脱后对一个小柱进行反冲的同时，在另一个小柱上进行下一个样品的进样。 大多数当前用于分析 TOrC的方法是针对特定种类化合物开发的，如农药或激素。本研究的目标是开发出一种单次的自动化方法，可实现34种指示物的快速分析，这些指示物代表了各种水基质中几类 TOrC。此自动化方法使用的样品量不足2mL， 可在不超过15分钟的分析周期内获得低至 ng/L的检测限，不需要进行手动样品前处理，也不需要使用大量的有机溶剂。 试剂与标准品 所有试剂和标准品均按所述文献[1]获得。使用同位素标记的替代标准品提供每种水基质类型的实际方法报告限(MRL)， 如前文所述[2]。表1展示了本研究中所分析的 34 种 TOrC 及其所属类别。 表1.1..通过自动在线 SPE 方法分析的目标 TOrC 仪器 将 Agilent 1290 Infinity 系列 LC 和 Agilent 6460 三重四极杆LC/MS系统联用。在线富集系统使用 Agilent 1200 液相色谱仪二元泵，带有 900 pL 计量装置并具有多次抽取功能的 Agilent 1200 自动进样器，以及配备单活塞泵、一个10通切换阀和两个 SPE 小柱的 Agilent 1290 Infinity FlexibleCube (G4227A)， 可使样品通量最大化，如图1所示。表2和3列出了系统操作条件。 表2.在线 SPE 条件 高效液相色谱条件 分析柱 Agilent Poroshell 120 EC C18， 50mm×2.1 mm， 2.7 pm (部件号699775-902) 柱温 30°C 流动相 A)水+0.1%(v/v)乙酸 B) 乙腈 0.1%(v/v)乙酸 分析时间 12.5分钟+2分钟后运行时间=14.5分钟分析 周期时间 流速 0.350 mL/min 洗脱梯度 时间 (min) 流动相 0 5%B 4 从线性梯度开始 11 100%B 12.5 5%B 后运行时间 2.0分钟 质谱条件 采集参数 ESI模式，带有快速极性切换的同时正、负离 子化模式；动态 MRM 溶剂延迟 0.7分钟 鞘气温度 375°C 鞘气流速 12 L/min 干燥气温度 250°C 干燥气流速 11 L/min 雾化器压力 45 psig 喷嘴电压 4000V正压；3500V负压 毛细管电压 4000V正压；3500V负压 AEMV 400V 样品采集与前处理 样品采自两家水处理厂((分别采集处理过程中多个阶段的水样)、化粪池、地表水和地下水。向样品中加入1 g/L 的叠氮化钠进行防腐保存，并且在72小时内加入替代标样储备液，，1以制成最终浓度为100-200 ng/L的样品。随后使用0.2 pm 安捷伦针头过滤器进行样品过过，并且在采集后两周内完成分析。 分析参数 表4列出了34种分析物及其替代内标物的多反应监测(MRM) 离子对。 表4.MRM ESI 分析参数 保留时间 碎裂电压 碰撞能量 反应池加速器 化合物 (min) 母离子 子离子 (V) (eV) 电压(V) ESI模式 甲基炔诺酮 6.2 313.2 91 (77.1) 130 60(75) 2 正离子 PFHxA 7.4 312.9 268.9 66 5 7 负离子 PFHxA-13C， 7.4 314.9 269.9 66 5 7 负离子 PFOA 8.0 412.9 368.9(169) 86 5(5) 7 负离子 PFOA-13C 8.0 416.9 371.9 86 5 7 负离子 PFOS 9.2 498.9 99(80) 210 50 (50) 7 负离子 PFOS-13C， 9.2 502.9 99 210 50 7 负离子 扑米酮 6.1 219.3 162.1(91.1) 70 9(25) 2 正离子 扑米酮-d 6.1 224 167 70 9 2 正离子 心得安 6.6 260 116(56) 122 13(29) 2 正离子 尼泊金丙酯 7.7 179.1 137.1(92) 80 7 (20) 7 负离子 尼泊金丙酯-d 7.7 183.1 141.1 80 7 负离子 西玛津 7.0 202.1 132(68.1) 72 16(36) 2 正离子 磺胺甲恶唑 6.5 254 156(92) 80 10(30) 2 正离子 磺胺甲恶唑-d 6.5 162 80 10 2 正离子 TCEP 7.5 222.8 95 10 2 正离子 TCEP-d12 7.5 232 95 10 2 正离子 TCPP 8.4 327 99 (81) 72 16(70) 2 正离子 睾酮 7.8 289 109(97) 115 25 (25) 2 正离子 三氯卡班 9.4 313 160 (126) 110 5(25) 7 负离子 三氯卡班-13C 9.4 318.9 159.9 110 5 7 负离子 三氯生 9.4 289(287) 37(35) 75 5(5) 7 负离子 三氯生-13C.， 9.4 299 35 75 5 7 负离子 甲氧苄啶 5.8 291 261(230) 75 25(25) 2 正离子 甲氧苄啶-d， 5.8 294 264 75 25 2 正离子 ()=次要离子对 结果与讨论 方法开发 从 SPE小柱的选取、清洗条件和进样流速，到色色条件、目标化合物的数据采集参数，以及基质效应等方面对方法进行了全面优化。由于对大多数化合物的高重现性和回收率需求，我们选用了 Agilent PLRP-S SPE小柱。Agilent Poroshell 120 EC C18 色谱柱在仅仅12分钟内即可实现充分的分离，并且6460三重四极杆LC/MS系统的正、负离子化同时分析功能具有快速极性切换和动态MRM， 能够对所有34化化合物采集参数进行快速优化。 Agilent 1290 Infinity Flexible Cube 可实现自动化的在线 SPE Flexible Cube 模块与一个大容量安捷伦自动进样器联用，可实现自动多次抽取。样品从 Flexible Cube 切换阀的“加载”位置处进样(图1)，流动相A(表2)及不被第一个SPE 小柱(SPE1)保留的物质被送至废液。一旦完成进样，切换阀自动转至“洗脱”位置(图1)，由二元泵提供的梯度将被保留的样品羊 SPE1洗脱到分析柱(表2)。同时，切换阀处在“加载”位置，采用强溶剂(流动相B，表2)对第二个 SPE 小柱 (SPE2)进行清洗，以除去所有可能存在的污染物，并准备好进样。当切换阀处于“洗脱”位置，将第一个样品从 SPE1 洗脱到分离柱时， SPE2 采用流动相A进行平衡(如果需要，第二个样品也可以加载)。(图1)。同时， SPE1采用流动相B清洗，准备好进行第三个样品的进样。 方法性能 按照文中所述方法测定了每个分析物的仪器检测限(LOD)和方法检测限(MDL)[1]， 如表5所示。34种化合物中，大多数的 MDL是 <5ng/L。只有4种化合物的MDL>10ng/L：甲基炔诺酮、双酚A、苯并三唑和二苯甲酮。虽然使用了比以前发表的研究小许多的样品量，但是在大多数情况下，该方法还是能获得更低的 MDL。小样品量也大大减少了所需的内标用量，从而大幅度降低了分析费用。 校准曲线的线性关系良好，使用了7个标准溶液，浓度从MDL到100ng/L。对于所有目标分析物，校准系数(R2)为>0.99，其中，71%(24种)的分析物的R²值>0.995(表6)。使用日内和日间重现性测定，该方法的精密度也十分出色。日内重现性的范围为 1-10.4%，只有氟西汀的值高于10%(表6)。除阿替洛尔之外的所有其它化合物的日间重现性均低于10%，范围为1-11.9%。 Agilent 6460 三重 图1. Agilent 1290 Infinity Flexible Cube 的切换阀设置图，展示了“加载”和“洗脱”的位置 表5.，所有目标分析物的 LOD 和MDL 表6.6.目标分析物校准的线性和精密度 *4次重复测定的 +相对标准偏差 使用优化的方法对来自五种不同水源的34种 TorC 的目标组进行了分析，五种水源分别是地表水、地下水、化粪池水，以及两个常规废水处理厂 (WWTP)的四个不同处理阶段的水。 该方法展示了检测饮用水中 TOrC 的应用，其中从地表水样品中检出到目标组中的7种药物、1种个人护理产品，以及2种农药[1]。在地下水样品中也检测到了一些低浓度的化合物。 来自两个WWTP 的样品中包含了目标组中所有的药物和个人护理产品化合物，其中布洛芬和萘普生的浓度最高。在 WWTP1或 WWTP2水样经过生物或氯氧化处理(或者同时采用两种方法处理))之后，其中的大多数药物和个人护理产品都能够被完全去除。 结论 采用 Agilent 1290 Infinity Flexible Cube 的全自动在线 SPE萃取方法，使用可同时实现正、负离子化 ESI 的 Agilent6460 三重四极杆LC/MS 系统能够在 ng/L量级上对34种不同 TOrC 进行LC/MS/MS分析。测量 MRL 不必再利用同位素回收率数据对每种基质进行费时的 MRL 测定。仅需少量样品(1.7 mL)即可在15分钟的分析周期内实现高通量分析。快速极性切换的应用也可显著节省分析时间，因为在 ESI 正、负离子化模式下，仅一次进样即可完成所有 34 种 TOrC 的分析。这是唯一发表的使用了此项功能的在线 SPE方法。与以前发表的方法相比，该自动在线 SPE 分析多种 TOrC 的独特方法的优点是具有更高的重现性，并且可节省大量分析时间、人力和溶剂。通过分析各种类型水样该方法的实用性得到了了实。 ( 参考文献 ) 1.T1. Anumol， S. Snyder. “Rapid analysis of trace organiccompounds in water by automated online solid-phaseextraction coupled to liquid chromatography-tandemmass spectrometry"Talanta 132，77-86(2015) 2.T.Anumol， et al.“Ultra high performance liquid chro-matography tandem mass spectrometry for rapid analysisof trace organic contaminants in water"Chem. Cent. J.7：104 (2013) 更多信息 这些数据仅代表典型的结果。有关我们的产品与服务的详细信息，请访问我们的网站www.agilent.com。 查找当地的安捷伦客户中心： www.agilent.com/chem/contactus-cn 免费专线： 800-820-3278，400-820-3278(手机用户) 联系我们： LSCA-China_800@agilent.com 在线询价： www.agilent.com/chem/erfq-cn www.agilent.com 安捷伦对本资料可能存在的错误或由于提供、展示或使用本资料所造成的间接损失不承担任何责任。 本资料中的信息、说明和指标如有变更，恕不另行通知。 ◎安捷伦科技(中国)有限公司，2015 2015年7月30日，中国出版 5991-6115CHCN 摘要针对多种水源中的 34 种 ng/L 量级痕量有机化合物的检测和定量，Agilent 1290 Infinity Flexible Cube 模块已能够实现全自动化的在线 SPE 萃取 LC/MS/MS 分析，这些化合物包括药物、个人护理产品、杀虫剂和全氟化合物等。分析过程仅需 1.7 mL 样品，且一个分析周期不超过 15 分钟，这在一定程度上是由于 Agilent 6460 三重四极杆 LC/MS 系统具有同时正、负离子化分析的功能。该方法可以自动进行在线样品前处理，实现了无与伦比的高通量和高重现性，并且还节省时间、人力和溶剂。前言现代社会高度依赖有机化学品的使用，如个人护理产品（化妆品，牙膏）、药物（布洛芬）、激素、农药（杀虫剂和除草剂），以及大量工业材料。不幸的是，这些化学品，统称为痕量有机化合物(TOrC)，通常最终会进入我们的水源。虽然我们不希望它们对我们的健康产生显著不良影响，但长期接触这些化合物的混合体，其协同效应尚未可知。实行监管措施，建立可接受的TOrC 浓度限度，通常需要大量的制订时间，鉴于当前大量化合物的存在，这并不现实。无论如何，虽然对这些化合物的毒性以及与之接触所产生的影响的研究正在进行，但监测它们在水源中的存在仍然非常有意义。液相色谱- 串联质谱(LC/MS/MS) 法在检测水中极低浓度 TOrC 方面应用最为广泛。但是，这些方法仍受限于对目标化合物的提取和浓缩，它们非常费时费力，并且要消耗大量的有机溶剂。因为它们包括了一些人为干预步骤，所以分析的准确度和重现性也会下降。我们需要自动化的样品前处理步骤来缩短获取结果的时间、增加分析通量，并且提高TOrC 分析的准确度和重现性。本应用简报就一篇已发表的水中自动化TOrC 分析的可行性研究，及其对水源监测的适用性作了总结。实现自动化的关键是使用Agilent 1290 Infinity Flexible Cube LC 模块，它包含两个在线SPE 小柱。该配置有利于在洗脱后对一个小柱进行反冲的同时，在另一个小柱上进行下一个样品的进样。大多数当前用于分析TOrC 的方法是针对特定种类化合物开发的，如农药或激素。本研究的目标是开发出一种单次的自动化方法，可实现34 种指示物的快速分析，这些指示物代表了各种水基质中几类TOrC。此自动化方法使用的样品量不足2 mL，可在不超过15 分钟的分析周期内获得低至ng/L 的检测限，不需要进行手动样品前处理，也不需要使用大量的有机溶剂。结论采用Agilent 1290 Infinity Flexible Cube 的全自动在线SPE 萃取方法，使用可同时实现正、负离子化ESI 的Agilent 6460 三重四极杆LC/MS 系统能够在ng/L 量级上对34 种不同TOrC 进行LC/MS/MS 分析。测量MRL 不必再利用同位素回收率数据对每种基质进行费时的MRL 测定。仅需少量样品(1.7 mL) 即可在15 分钟的分析周期内实现高通量分析。快速极性切换的应用也可显著节省分析时间，因为在ESI 正、负离子化模式下，仅一次进样即可完成所有34 种TOrC 的分析。这是唯一发表的使用了此项功能的在线SPE 方法。与以前发表的方法相比，该自动在线SPE 分析多种TOrC 的独特方法的优点是具有更高的重现性，并且可节省大量分析时间、人力和溶剂。通过分析各种类型水样该方法的实用性得到了证实。