水中痕量除草剂检测方案(液相色谱仪)

智能文字提取功能测试中

使用 LC/MS 分别通过直接进样和在线SPE 进行水中痕量除草剂定量分析的比较研究 应用简报食品检测、、农业与环境 作者 摘要 Edgar Naegele Agilent Technologies， Inc. Waldbronn， Germany 本应用简报介绍了通过联用三重四极杆质谱的 Agilent 1200 Infinity 系列在线 SPE 对地表水和饮用水中浓度低至 1 ppt 痕量水平的除草剂进行检测分析。该分析包括对样品进行一系列的校准、质量控制和回收率控制。为了对捕集过程进行控制，通过阀来实现直接柱上进样和在线 SPE 之间的切换。 前言 根据欧盟饮用水指令 98/83/EC 的规定，饮用水里中性除草剂等污染物是必须检测的指标。现有的法规要求所有农药的检测限 (LOD) 不得大于 25 ng/L (25ppt)。 为了在入门级或中端三重四极杆上实现该检测限，通常需要大于1mL的大体积水样，因而，需要在分析前进行离线样品富集或使用捕集柱进行在线富集。可以使用 Agilent 1200Infinity 系列在线 SPE 进行在线富集，其LOD 可低至 0.5-1 ppt， 同时获得极好的校正曲线线性和较高的保留时间与峰面积的精度。捕集过程的回收率通常高于90%。捕集过程是获得低 LOD 的关键步骤。回收率可能会随着捕集柱的老化而降到规定的阈值以下。为确保在多次进样后捕集过程仍维持较高的回收率，需验证捕集的性能。为满足该要求，，可采用阀来实现后续分析柱直接进样与捕集柱进样之间的切换，然后通过检测回 收率来监测固相萃取(SPE)的性能。 本应用简报描述了使用基于 Agilent 1290Infinity Flexible Cube 的 Agilent 1200 Infinity系列在线 SPE 解决方案对地表水和饮用水中浓度低至 1 ppt 的痕量除草剂进行检测。该分析包括对样品进行一系列的校准、质量控制和回收率控制。为了对捕集过程进行质量控制，采用阀来实现直接柱上进样和在线SPE 之间的切换。 实验部分 仪器Agilent 1200 Infinity 系列在线 SPE 解决方案(图1所示为系统配置架)。 ( Agilent 1260 Infinity 四元泵， 配有内部 脱气机(G1311C)和 LAN卡 (G1369C) ) ( Agilent 1260 Infinity 标准自动进样器 (G1329B ) ， 配有900uL计量头 (G1313-6000 7 )、多次抽取工具包(G1313-68711) 和样品冷却装置 (G1330B) ) ( 带两个阀驱动的 Agilent 1290 Infinity Flexible Cube (G4227 A )，配有在线 SPE 启动装置 (G4742A) 和带2位/10 通快速切换阀与相应毛细管的在线 SPE 直接进样工具包 (G4744A) ) ( Agilent 1290 Infinity 柱温箱 ) 质谱检测 ( 具 有安捷伦喷射流离子聚焦技术的Agilent 6460 三重四极杆LC/MS 系统 ) 图1.联用质谱检测器的 Agilent 1200 Infinity 系列在线 SPE 解决方案配置图(中间的溶剂瓶用于 SPE 上样、冲洗和平衡) ( 分析柱 ) ( Agilent ZORBAX Eclipse Plus C1 8 色 谱柱，2 . 1×150mm， 3.5 um (部件 号959763-902) ) ( 捕集柱 (G4742A 中的部件) 两个保护柱卡套(部件号820999-901) ) ( Agilent PLRP-S小柱 ， 2.1×12.5mm， 15-20 um(部件号5982-1271) ) ( 软件 ) ( . 安捷伦三重四极杆质谱仪 MassHunter数据采集，版本06.00 ) ( Agilent MassHunter 优化器软件，版 本06.00 ) ( Agilent MassHunter定性软件，版本 06.00 ) ( Agilent MassHunter 定量软件 ， 版本 05.02 ) 采用用线 SPE 的 HPLC 方法Agilent 1260 Infinity 标准自动进样器进样量：空白样品、水样、校准标样Agilent 1260 Infinity 四元泵和校准质控样品均为1800pL(自动溶剂A： 水溶液(5mM甲酸铵+抽取 900 pL， 两次)0.1%甲酸)溶剂 B： 乙氰+5%水(5mM甲酸铵进量：在进行捕集过程的回收率质+0.1%甲酸)控时， SPE 柱上进样量为 900 pL流速： 0.4 mL/min.样品瓶(甲醇)洗针梯度： 0 min-5%B.5 min-5% B，抽取和进样速度：1000 pL/min20 min-98% B停止时间： 25 min样品温度：10°℃后运行时间：110 min两个15位样品盘 (G1313-44513)Agilent 1290 Infinity 柱温箱柱6温：40°CmL螺纹口样品瓶(玻璃，部件号9301-1377)，螺纹口瓶盖(部件号9031-1379)， 6 mL螺纹口样品瓶预穿Agilent 1290 Infinity Flexible Cube孔隔垫(部件部5188-2758)右阀：2位/10通快速切换阀头，进行 SPE 捕集柱之间的切换采用直接进样的 HPLC 方法左阀：2位/10通快速切换阀头，位Agilent 1260 Infinity 四元泵于 SPE 捕集柱上样的位置溶剂 A泵速：1.5 mL/min和B： 见在线 SPE 方法流速： 0min -0.8 mL/min，溶剂 A1： 水；溶剂B1：乙清5 min-0.8 mL/min，5.1 min-0.4 mL/min.00 min-溶剂A1， 持续300 s；梯度： 0mi-5%B，55 min-右阀切换位置5 min-5%B.20 min -98% B77 min-溶剂 B1， 持续180 s；停止时间： 25 min后运行时间：：10 min111min-溶剂 A1， 持续300 s； 柱温：40°℃ 进样器程序： 4)等待5 min 5)阀切换至旁路 样品温度：10℃ Agilent 1290 Infinity 柱温箱 ( Agilent 1 290 In f i n i ty Flexibl e Cube ) ( 右阀：2位/10通快速切换阀头，未使用 ) 左阀：2位/10通快速切换阀头，位于分析柱直接进样的位置 Agilent 1260 Infinity 标准自动进样器 进样量：进行捕集过程的回收率质控时，分析柱直接进样量为 900 pL 1)抽取900pL样品 2)在样品瓶中清洗进样针3)进样 抽取和进样速度：1000 pL/min 两个15位样品盘(同上) 6 mL螺纹口样品瓶(同上) 在所述的具备直接进样功能的在线 SPE 液相色谱系统配置中，1290 Infinity Flexible Cube(图2)配备了两个2位/10通阀。两根捕集柱位于右阀。左阀则用于直接柱上进样和 SPE 捕集柱进样之间的切换(图3A)。另外， Flexible Cube 还包括活塞泵和溶剂选择阀，用于捕集柱上样品的冲洗以及捕集柱的重新平衡(图3B和3C)。若 SPE柱上样的阀位置已经选定， Flexible Cube 内部的活塞泵将与自动进样器连接，并将样品直接冲洗至捕集柱 (SPE 1)。另一根捕集柱(SPE 2)与分析泵连接，并在反冲模式下将样品洗脱至分析柱(图3B)。捕集柱上样完成后，切换右侧的2位/10通阀位置。这样，捕集柱的流路即完成交换(图3C)。此时，液相泵开始泵送梯度溶剂，将捕集柱 (SPE 1)上富集的样品洗脱至分析柱。同时，前一次运行中洗脱的捕集柱 (SPE 2) 通过吹扫进一步得到清洗和再平衡。溶剂选择阀选取合适的清洗溶剂并通过 Flexible Cube的活塞泵完成清洗程序。 作往复运动的单活塞泵(4mL/min， 60 bar) 图2. Agilent 1290 Infinity Flexible Cube 是 Agilent 1290/1260 Infinity 液相色谱系统的附加模块，可最多配备两个 Agilent 1200 Infinity 系列快速切换阀 图 3A. Agilent 1290 Infinity Flexible Cube 模块配置图，显示了直接柱上进样和 SPE 捕集柱进样之间切换的管路连接。分析柱直接进样时， Agilent 1260 Infinity 四元泵与 Agilent 1260 Infinity 自动进样器和分析柱相连(左阀处、蓝色流路、灰色管路未使用) 图 3B. Agilent 1290 Infinity Flexible Cube 模示配置图，显示了直接柱上进样和 SPE 捕集柱进样之间切换的管路连接。Agilent 1260 Infinity 四元泵与左阀、捕集柱 (SPE 2) 和分析柱相连(左阀处，蓝色流路)。分析开始阶段，活塞泵将样品从自动进样器送入捕集柱SPE 1(红色流路) 图 3C. Agilent 1290 Infinity Flexible Cube 模块配置图，显示了直接柱上进样和 SPE 捕集柱进样之间切换的管路连接。 SPE 进样时， Agilent 1260 Infinity 四元泵与左阀、捕集柱和分析柱相连(左阀处，蓝色流路)。SPE 1上样后，切换右阀，使得 SPE 1 捕集柱位于分析柱之前(蓝色流路)。此时， SPE 2 捕集柱进行清洗和平衡，为下次进样做准备(红色流路)。 表1A和1B概述了 Agilent 1200 Infinity 系歹在线 SPE 解决方案启动装置 G4742A 和在线 SPE 直接进样工具包 G4744A 的具体部件。 表 1A. Agilent 1200 Infinity 系列在线 SPE 解决方案启动装置 G4742A 和在线 SPE 直接进样工具包 G4744A的具体部件。 G4744A 是 G4742A 的升级版 (SST 意为不锈钢) 部件 数量 描述 订单号 2位/10通阀头 2 安装在 Flexible Cube 中 5067-4145 保护柱卡套 2 可将捕集柱安装在卡套中 (BondElut 在线 SPE 小柱， 820999-901 5982-1271) 在线 SPE 毛细管工具包 1 包括启动装置中所需的毛细管 5067-5708 表 1B.在线 SPE 工具包 G4742A 和 G4744A 包括所有必需配件，比如毛细管等 (SST 意为不锈钢) 毛细管和部件 数量 描述 订单号 120mm， 内径0.12mm， 不锈钢 5 将阀连接至小柱，以及连接阀接口之间 5067-4652 BondElut 在线 PLRP-S， 15-20 pm， 1 BondElut 在线 SPE 小柱 5982-1271 2.1×12.5 mm， 3个/包 340 mm， 内径0.12mm， 不锈钢 2 将阀连接至色谱柱，以及将阀连接至自 5067-4647 动进样器 废液管路 2m 将阀连接至废液容器 0890-1713 500mm，内径0.25mm，不锈钢 1 将 Flexible Cube 泵连接至自动进样器 5067-5713 700mm， 内径0.17 mm， 不锈钢 1 将液相色谱泵连接至阀 5067-4648 手紧接头 1 用于废液管路 0100-1516 280mm， 内径0.12mm， 不锈钢 3 连接两个阀 5067-4687 250mm， 内径0.25mm， 不锈钢 1 将 Flexible Cube 泵直接连接到阀 5067-5709 长堵头10-32 2 堵住空闲的阀头 5043-0277 表2总结了直接柱上进样和 SPE 捕集柱进 样的液相色谱方法主要模块的程序参数。 表2.液相色谱方法中 Agilent 1260 Infinity 标准自动进样器、Agilent 1260 Infinity 四元泵和 Agilent 1290 Infinity Flexible Cube 的方法参数 A) 捕集柱进样的方法参数 B)分析柱直接进样的方法参数 表3列出了每种农药定性离子和定量离子相应的最优碎裂和碰撞能量值。使用保留时间来建立动态 MRM 方法，保留时间窗口为±3倍该化合物的峰宽。对于某些含氯化合物，如果其它反应离子对的丰度均较低，则采用产生相同碎片离子的两个含氯同位素母离子的反应离子对(碎裂能量=电压[V]，r.t.=保留时间[min]， CE=碰撞能量[eV])。 使用 MassHunter 优化软件开发 MRM 和动态 MRM 三重四极杆质谱方法。优化时，将每种农药标准溶液(10 ng/pL)流动注射至质谱仪中，优化完成后可确定每种化合物生成相应定性和定量离子的最佳碎裂电压以及最佳碰撞能量(表3)。使用开发的 MRM方法分析包含所有标样的100 ng/L (100 ppt)混标，确认每种化合物在最终 SPE 液相色谱方法中的保留时间。根据得到的数据文件建立动态 MRM方法，每种化合物的保留时间窗口为±3倍该化合物相应的峰宽。 表3.MRM 和动态 MRM 质谱方法 名称 母离子 前体离子 碎裂电压 碎片离子 (定量离子) CE 碎片离子 (定性离子) CE 氟氯氢菊酯 173.05 174.1 105 96.1 16 104.0 24 多菌灵 191.07 192.1 110 160.0 16 132.0 32 苯嗪草酮 202.10 203.1 105 175.1 12 104.1 20 非草隆 164.09 165.1 85 72.1 16 46.1 12 脱乙基莠去津 187.06 188.0 105 146.0 16 104.0 28 杀草敏 221.04 222.0 125 104.0 20 92.1 24 卡草胺 236.12 237.1 75 118.1 8 192.1 4 甲氧隆 228.07/230.07 229.1/231.1 110 72.1 20 72.1 20 灭草隆 198.06/200.06 199.1/201.1 95 72.1 16 72.1 16 西玛津 201.08 202.1 120 132.0 16 124.0 16 氰草津 240.09 241.1 120 214.1 12 104.0 32 噻唑隆 221.06 222.1 95 165.0 12 150.0 36 绿麦隆 212.07/214.07 213.1/215.1 100 72.1 16 72.1 16 敌草净 213.10 214.1 115 172.1 12 82.1 32 阿特拉津 215.09 216.1 125 174.0 12 104.0 28 异丙隆 206.14 207.1 100 72.1 16 46.1 16 敌草隆 232.02/234.02 233.02/235.02 100 72.1 20 72.1 20 绿谷隆 214.05 215.1 85 126.0 12 148.0 8 扑灭津 229.11 230.1 120 146.0 20 188.0 12 利谷隆 248.01 249.0 90 159.9 16 182.0 12 特丁津 229.11 230.1 110 174.0 15 104.0 32 枯草隆 290.08/292.08 291.1/293.1 120 72.1 20 72.1 20 Irgarol 1051 253.14 254.1 120 198.1 16 83.1 28 扑草净 241.14 242.1 125 158.0 20 200.1 16 除虫脲 310.03 311.0 90 158.0 8 141.0 32 去草净 241.14 242.1 110 186.0 16 68.1 48 草达津 229.11 230.1 125 99.0 24 132.0 20 草不隆 274.06 275.1 120 88.1 12 57.1 24 化学试剂 所有溶剂均为 LC/MS级。乙腈购自德国 J.T.Baker 公司。新制超纯水产自配置 LC-PakPolisher 和 0.22pm 膜式终端过滤器 (Millipak)的 Milli-Q Integral水纯化系统。 所有农药标样购自德国 Dr. Ehrenstorfer GmbH公司，浓度为100 mg/L(溶于乙腈溶液)。 样品 水样分别来自莱茵河、自来水和德国卡尔斯鲁厄地区的泉水。使用针头过滤器 (0.45 um)过滤水样后直接进样，无需其它前处理步骤。 样品序列 (所有样品重复进样两次) 1.空白样品 (SPE柱1和柱2进样) 2.5空白样品 (SPE柱1和柱2进样) 3..莱茵河水样 (SPE柱进样) 4.自来水样 (SPE柱进样) 5.泉水样 (SPE柱进样) 6. 加标 25 ppt 农药混标的莱茵河水样(SPE 柱进样) 7.加标 25 ppt 农药混标的自来水样(SPE 柱进样) 8.力加标 25 ppt农药混标的泉水样(SPE 柱进样) 9.空白样品 (SPE柱1和柱2进样) 10.校准质控样品： 20 ppt农药标羊(SPE柱进样) 11.捕集回收率样品：加标50 ppt农药混标的超纯水 (SPE 柱进样 900pL) 12.直接进样样品：加标50 ppt 农药混标的超纯水(分析柱进样900pL) 13.空白样品(分析柱直接进样) 14.空白样品 (SPE柱1和柱2进样) 结果与讨论 采用以上描述的方法依次分析水样、空白样品以及控制样品，并使用28种除草剂的混标进行校准来评估所得到的数据文件。为检验现有样品批次的可靠性，加入了使用 SPE捕集方法分析 20 ppt校准质控样品。校准质控样品的浓度20ppt位于校准曲线上，表明与此前获得的数据具有极好的拟合度(图4)。这也证明了使用该方法在对实际水样中除草剂进行定性检测时具有较高可靠性。样品取自于莱茵河水、自来水和泉水。 除了检测纯水样外，还使用在线 SPE 方法检测加标了 25 ppt 除草剂标样的水样(图5)。自来水和泉水中没有检测到除草剂。在加标的自来水样中，检测到的除草剂比如异丙隆为23 ppt。来自于莱茵河的水样中，检测到的残留异丙隆浓度为16 ppt。因此，加标的莱茵河水样中异丙隆的总浓度则为40ppt。 图5.测定莱茵河水和自来水中除草剂异丙隆的浓度。还测定了加入25 ppt 除草剂混标的莱茵河水和自来水中异丙隆的浓度 基于上述仪器配置，可通过切换 FlexibleCube 中左边的 10通阀，实现捕集柱进样或分析柱直接进样。捕集过程是该方法的关键环节，可通过对比分析柱直接进样和 SPE 捕集柱进样来控制捕集过程。通过两种进样方式的比较，将捕集过程的回收率作为控制标准。该过程可通过加入浓度为 50 ppt的 28种 除草剂混标的超纯水样来完成。将 900 pL样品进样到捕集柱，将另一份900 pl 样品直接进样到分析柱。通过比较每种化合物的峰面积，计算捕集柱的回收率，从而监测捕集过程的质量(图6)。如果回收率因为捕集柱的老化而下降到规定阈值以下，则需要更换捕集柱。图7所示为本研究中所有除草 剂的回收率。除了用于捕集柱性能控制的回收率实验，直接进样方式还可实现低进样量高浓度样品的校准和分析。自动进样器可精确进样pL级浓度(精确到小数点后一位)的样品。 采集时间(min) 图6.通过直接进样和 SPE 进样方法对比测定除草剂化合物的回收率(直接进样法的保留时间较短) 除草剂 结论 本应用简报描述了地表水、泉水和饮用水中ppt 浓度水平的除草剂检测。所使用的仪器可进行 SPE 捕集柱上样和分析柱直接进样的切换。通过相同样品捕集柱上样和分析柱上样之间的比较，从而对捕集过程的性能进行控制。所得的回收率基本都在90%以上。两种进样模式通过本文所述配置中10通阀的切换，即可很容易地实现。 ( 参考文献 ) ( 1.欧盟饮用水指令 98/83/EC ) http：//ec.europa.eu/environment/water/ ( water-drink/index _ en.html ) ( 2. " Quantification of trace-level ) ( herbicides in drinking w ater by online ) enrichment with the Agilent 1200 Infinity Series Online-SPE Solution and Triple Quadrupole MS Detection" (Agilent 1200 Infinity 系列在线 SPE 解决方 案联用三重四四杆质谱仪实现实线 SPE 富集 以定量检测饮用水中的痕量除草剂)，安捷伦 应用简报，出版号5991-1738EN， 2013 3."lnjecting large sample volumes withthe Agilent 1100 Series using the multi-draw and 900-pL injection upgrade kits"(使用具有多次进样模式和 900 pL 进样升级包的 Agilent 1100 系列进行大体积进样)，安捷伦技术简报，出版号5968-8101E， www.agilent.com/chem/1290 本资料中的信息如有变更，恕不另行通知。 ◎安捷伦科技(中国)有限公司，2013 2013年11月1日，中国印刷 5991-2140CHCN Agilent Technologies Agilent Technologies 摘要本应用简报介绍了通过联用三重四极杆质谱的 Agilent 1200 Infinity 系列在线 SPE 对地表水和饮用水中浓度低至 1 ppt 痕量水平的除草剂进行检测分析。该分析包括对样品进行一系列的校准、质量控制和回收率控制。为了对捕集过程进行控制，通过阀来实现直接柱上进样和在线 SPE 之间的切换。前言根据欧盟饮用水指令 98/83/EC 的规定，饮用水里中性除草剂等污染物是必须检测的指标。现有的法规要求所有农药的检测限 (LOD) 不得大于 25 ng/L (25ppt)。为了在入门级或中端三重四极杆上实现该检测限，通常需要大于 1 mL 的大体积水样，因而，需要在分析前进行离线样品富集或使用捕集柱进行在线富集。可以使用 Agilent 1200 Infinity 系列在线 SPE 进行在线富集，其 LOD 可低至 0.5-1 ppt，同时获得极好的校正曲线线性和较高的保留时间与峰面积的精度。捕集过程的回收率通常高于 90%。捕集过程是获得低 LOD 的关键步骤。回收率可能会随着捕集柱的老化而降到规定的阈值以下。为确保在多次进样后捕集过程仍维持较高的回收率，需验证捕集的性能。为满足该要求，可采用阀来实现后续分析柱直接进样与捕集柱进样之间的切换，然后通过检测回收率来监测固相萃取 (SPE) 的性能。本应用简报描述了使用基于 Agilent 1290 Infinity Flexible Cube 的 Agilent 1200 Infinity 系列在线 SPE 解决方案对地表水和饮用水中浓度低至 1 ppt 的痕量除草剂进行检测。该分析包括对样品进行一系列的校准、质量控制和回收率控制。为了对捕集过程进行质量控制，采用阀来实现直接柱上进样和在线 SPE 之间的切换。结论本应用简报描述了地表水、泉水和饮用水中 ppt 浓度水平的除草剂检测。所使用的仪器可进行 SPE 捕集柱上样和分析柱直接进样的切换。通过相同样品捕集柱上样和分析柱上样之间的比较，从而对捕集过程的性能进行控制。所得的回收率基本都在 90% 以上。两种进样模式通过本文所述配置中 10 通阀的切换，即可很容易地实现。