測定土壤中三硝基酚類物質(zhì)

精品文檔-下載后可編輯測定土壤中三硝基酚類物質(zhì)摘要建立了超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜（UPLCMS/MS）同時測定3種三硝基酚類殘留量的方法。樣品經(jīng)改進(jìn)的QuEChERS（快速、簡單、廉價(jià)、高效、靈活和安全）前處理方法一步完成提取凈化，經(jīng)添加1%甲酸的乙腈提取，C18和石墨化炭黑（GCB）吸附劑填料凈化，提取液經(jīng)離心后直接過膜上機(jī)檢測，提取和凈化的效果能夠滿足檢測要求。UPLCMS/MS方法采用AccucorePFP色譜柱（150mm×2.1mm，2.6μm），柱溫30℃，流動相為乙腈和乙酸銨緩沖鹽，梯度洗脫，流速0.3mL/min，電噴霧電離源負(fù)離子模式（ESI

Symbolm@@）、多反應(yīng)監(jiān)測（MRM）模式檢測，外標(biāo)法定量。2，4，6三硝基苯酚、2，4，6三硝基間苯二酚和2，4，6三硝基均苯三酚3種三硝基酚類物質(zhì)在0.005～5.0mg/L范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)為0.9942～0.9962。在0.01，0.1和1.0mg/kg水平下的平均加標(biāo)回收率為79.3%～94.8%；相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.1%～6.6%；方法的檢出限（S/N=3）為0.002～0.005mg/kg。本方法簡單、快速、靈敏、準(zhǔn)確，滿足環(huán)境污染檢測的要求。

關(guān)鍵詞超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法；2，4，6三硝基苯酚；2，4，6三硝基間苯二酚；2，4，6三硝基均苯三酚；QuEChERS方法；土壤

1引言

隨著工業(yè)發(fā)展，三硝基酚類物質(zhì)由于其特殊的結(jié)構(gòu)，被廣泛用于含能材料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料以及橡膠工業(yè)生產(chǎn)中＼[1，2＼]。三硝基酚類主要有2，4，6三硝基苯酚（俗稱苦味酸，TNP）、2，4，6三硝基間苯二酚（俗稱斯蒂芬酸，TNR）、2，4，6三硝基均苯三酚（TNPG）。由于三硝基酚類物質(zhì)生產(chǎn)和使用過程會流失到土壤和周圍環(huán)境中，能持久存在于土壤環(huán)境中，破壞土壤結(jié)構(gòu)，阻礙或抑制土壤微生物和植物的生命活動；同時由于其具有較強(qiáng)的水溶性，可以通過滲透和降水的淋洗作用污染地表水體系，導(dǎo)致病變，危害人類健康。因此，三硝基酚類對環(huán)境和人類健康造成的危害將備受關(guān)注。

目前對于三硝基酚類物質(zhì)的環(huán)境控制研究多集中在降解菌種的培養(yǎng)、降解反應(yīng)器的研制等污染降解處理方面＼[3～7＼]，在水質(zhì)、土壤的污染監(jiān)控檢測方面卻相對滯后，且多采用分光光度法對三硝基酚類總量進(jìn)行檢測＼[8＼]。目前，檢測硝基酚類的方法主要有分光光度法＼[9＼]、氣相色譜法＼[10＼]、液相色譜法＼[11，12＼]、氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法＼[13＼]，這些相關(guān)的方法都只涉及部分硝基酚類，對于三硝基酚類特殊的強(qiáng)極性、熱不穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)所適合的檢測方法研究較少。

目前，較常用的前處理方法有固相提?。⊿PE）＼[14～17＼]、加速溶劑提?。ˋSE）＼[18～20＼]、微波輔助提取（MAE）＼[21～23＼]和超聲波輔助提?。║SE）＼[24～26＼]等，這些方法取代了傳統(tǒng)的耗費(fèi)大量時間和溶劑的普通液液提取，但是通常需要后續(xù)的較繁瑣的操作步驟，甚至要求特殊的設(shè)備或者特殊的高溫等環(huán)境下進(jìn)行，而最初應(yīng)用于農(nóng)藥殘留檢測的QuEChERS（Quick，Eesy，Cheap，Effective，RuggedandSafe）方法＼[27，28＼]是一種快速、簡單、高效的樣品前處理方法，在食品和生物安全領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，但在凈化土壤、檢測硝基酚類應(yīng)用少見報(bào)道。本研究將超高效液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法（UPLCMS/MS）應(yīng)用于三硝基酚類多殘留痕量快速分析，克服了目標(biāo)化合物強(qiáng)極性、易分解、難以檢測分離所帶來的弊端，具有靈敏度高、確證性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢，將改進(jìn)的QuEChERS方法應(yīng)用于土壤樣品前處理，考察了不同吸附劑的凈化效果，同時簡化了前處理步驟，提取液直接進(jìn)行UPLCMS/MS分析，可實(shí)現(xiàn)土壤中3種三硝基酚類物質(zhì)的同時定性與定量檢測。

2實(shí)驗(yàn)部分

2.1儀器與試劑

AcquityTM超高效液相色譜儀（UPLC），QuattroPremierTMXE三重四級桿質(zhì)譜儀（Waters公司）；AllegraTMX22R型離心機(jī)（Beckman公司）；Sk8200LH超聲波清洗器（上海科導(dǎo)公司）；MilliQA10超純水機(jī)；IKAMS3漩渦混合器；0.22μm有機(jī)過濾膜（Waters公司）

3種三硝基酚類標(biāo)準(zhǔn)品分別為2，4，6三硝基苯酚（TNP）、2，4，6三硝基間苯二酚（TNR）和2，4，6三硝基均苯三酚（TNPG），均購自德國Dr.EhrenstorferGH公司（純度>98%）；吸附劑填料N丙基乙二胺（PSA）、石墨化碳黑（GCB）、C18（Agela公司）；乙腈（色譜純，德國Merck公司）；MgSO4、乙酸銨（分析純）；實(shí)驗(yàn)用水為超純水。

2.2標(biāo)準(zhǔn)品制備

用乙腈將標(biāo)準(zhǔn)品配制成濃度為100mg/L的單標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)儲備液，再將單標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)儲備液稀釋配制成混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液，實(shí)驗(yàn)時以初始流動相將混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液配制成不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)工作液。

2.3QuEChERS一步提取凈化前處理方法

準(zhǔn)確稱取1.00g土壤樣品，置于15mL塑料離心管中，加入0.5mL水浸潤20min，加入5mL1%甲酸的乙腈，渦旋提取2min，離心后，取上清液，加入1.0g無水MgSO4、1.0gNaCl，渦旋20s后，離心取上清液，加入吸附劑，渦旋2min，以10000r/min高速離心3min，取上清液，過0.22μm濾膜，上機(jī)檢測。

3結(jié)果與討論

3.1色譜條件的選擇

本實(shí)驗(yàn)選擇乙腈乙酸銨為流動相，采用梯度洗脫，通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)，一方面乙腈比甲醇洗脫能力強(qiáng)，各組分的分析時間明顯縮短，各色譜峰相對對稱；另一方面，選擇乙酸銨緩沖體系對于三硝基酚類不但分離效果最好，而且沖洗色譜柱比較便利，同時乙酸銨體系在液相色譜質(zhì)譜中也很有優(yōu)勢。選擇優(yōu)化的最佳色譜條件，在5min內(nèi)完成了3種三硝基酚的分離檢測，分離度好，峰形對稱尖銳，無明顯拖尾，具體土壤基質(zhì)的總離子流圖見圖1。

Symbolm@@模式下，對3種三硝基酚物質(zhì)的質(zhì)譜條件進(jìn)行了優(yōu)化，分別采用全掃描和子離子掃描方式優(yōu)化得到了母離子、子離子及各自的最佳錐孔電壓和碰撞能量，以響應(yīng)值最大的碎片離子為定量離子，次級響應(yīng)離子為定性離子。圖2為MRM模式下3種三硝基酚類的定量離子對的單通道掃描質(zhì)譜圖。

3種硝基酚的檢測采用負(fù)離子模式，分別選擇其[M-H]

Symbolm@@作為母離子，進(jìn)行二級質(zhì)譜裂解分析，在15～40eV區(qū)間內(nèi)，不斷增加二級碰撞能量，子離子碎片逐漸增多。

通過質(zhì)譜裂解研究發(fā)現(xiàn)，2，4，6三硝基苯酚準(zhǔn)分子離子峰m/z228.1在二級碰撞裂解下，分別失去一個NO2、兩個NO2，生成子離子m/z182.1和136.1，且m/z136.1響應(yīng)值較大，選擇為定量離子。2，4，6三硝基間苯二酚準(zhǔn)分子離子峰m/z244.1，在二級碰撞裂解下，生成子離子m/z198.1和181.1，分別代表失去NO2，失去NO2和OH，但m/z181離子峰極不穩(wěn)定，繼續(xù)裂解為小分子離子峰，所以選擇m/z198.1為定量離子。2，4，6三硝基均苯三酚準(zhǔn)分子離子峰m/z266.1在二級碰撞裂解下，失去一個NO2，生成子離子m/z227.1；苯環(huán)上失去硝基和羥基后，再失去CNO2，發(fā)生重排，形成，生成m/z95.1離子，但兩離子峰相比較，m/z227.1響應(yīng)值、質(zhì)量數(shù)均較大，選擇為定量離子。通過對離子對的選擇和相應(yīng)電壓的確定，得到了最優(yōu)質(zhì)譜條件（表2）。

3.3QuEChERS前處理步驟的簡化

土壤樣品因地區(qū)差異，性質(zhì)差別較大，因此本研究選擇添加1%甲酸的乙腈為提取劑，以增加3種酸性目標(biāo)物在乙腈中的提取率和穩(wěn)定性，并采用無緩沖溶液的QuEChERS方法，進(jìn)行液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用分析。土壤樣品經(jīng)提取、凈化，取上清液過膜待測。方法簡便、操作誤差小，適合日常檢驗(yàn)。

3.4吸附劑的選擇

吸附劑作用于提取液中，既須盡可能地吸附雜質(zhì)；又要最大限度地保留目標(biāo)物，保證較高的回收率。吸附劑對雜質(zhì)的吸附、凈化很大程度上有利于降低基質(zhì)效應(yīng)，從而減少對ESI電離源質(zhì)譜中響應(yīng)值的干擾。吸附劑的選擇取決于樣品提取物中的脂肪、蛋白、色素等大分子有機(jī)物或者雜質(zhì)等的含量。

土壤樣品中存在脂肪、動植物殘留、色素等雜質(zhì)，為選擇合適的吸附劑，采用2.3節(jié)的操作方法，選擇加入濃度均為25mg/mL的3種吸附劑C18，GCBC18和PSAC18，分別考察了回收率和凈化效果。結(jié)果表明，GCBC18吸附劑對幾種目標(biāo)物的回收率最高；且由圖2可知，處理后的土壤基質(zhì)背景值低，分離度和峰形均較好，說明該組合吸附劑同時對脂肪、蛋白和植物片狀結(jié)構(gòu)色素等雜質(zhì)的凈化效果較好，因此選擇GCBC18作為吸附劑。

采用經(jīng)過改進(jìn)的QuEChERS前處理方法處理土壤樣品并檢測，結(jié)果表明，0.1mg/L的3種硝基酚的基質(zhì)效應(yīng)分別為3.9%，4.1%和3.8%，1mg/L的3種硝基酚的基質(zhì)效應(yīng)分別為4.7%，2.0%和3.2%，均小于10%，基質(zhì)效應(yīng)對定量分析的影響較小，可以忽略，這進(jìn)一步說明改進(jìn)的前處理方法凈化效果好，可以避免使用基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線，定量方法更簡便。

3.8實(shí)際樣品測定

為了驗(yàn)證方法的實(shí)用性，選擇采集幾個土壤樣品，包括農(nóng)田、化學(xué)工業(yè)區(qū)、某合成區(qū)域附近3個不同地區(qū)，同時將不同土壤基質(zhì)添加50μg/kg濃度的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)作對照，采用本方法進(jìn)行檢測分析，結(jié)果見表4。被測的農(nóng)田、化學(xué)工業(yè)區(qū)土壤樣品未檢出目標(biāo)化合物，而某合成區(qū)域附近土壤含有一定濃度的2，4，6三硝基間苯二酚。同時，也充分證實(shí)本方法符合能夠滿足三硝基酚類快速檢測和確證分析。

4結(jié)論

建立了土壤中2，4，6三硝基苯酚、2，4，6三硝基間苯二酚和2，4，6三硝基均苯三酚3種三硝基酚的QuEChERSUPLCMS/MS分析檢測方法。采用改進(jìn)的QuEChERS一步提取凈化的前處理方法處理土壤樣品，未使用緩沖溶液，考察了不同吸附劑的凈化效果，同時簡化了前處理的步驟，本方法可以作為土壤樣品中三硝基酚類多殘留痕量檢測及常規(guī)檢測方法，也可以為土壤及其它沉積物治理、修復(fù)工作研究提供方法依據(jù)。

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AbstractAsimple，rapidsensitiveandaccurateultraperformanceliquidchromatographytandemmassspectrometric（UPLCMS/MS）methodwasdevelopedforthesimultaneousdeterminationof2，4，6trinitrophenol，trinitroresorcinate，trinitrophloroglucinolresiduesinsoil.ThesamplewaspretreatedbyusingthemodifiedQuEChERS（quick，easy，cheap，effective，rigged，andsafe）methodthatcompletedtheextractionandcleanupstepsinoneprocedure.InthisnonebufferQuEChERSmethod，sampleswereextractedwith1%formicacid+acetonitrile，cleanedupwithprimarygraphitizedcarbonblack（GCB）andC18sorbent，thencentrifugedandfiltratedbeforedetection.Thepretreatmentmethodwassimple，rapidandeffectiveandcanmeetthedetectionrequirements.TheUPLCMS/MSmethodwasperformedonWatersAccucorePFP（150mm×2.1mm，2.6μm）andthecolumntemperaturewas30℃，thegradie