贝类和海鲜，空气，水和土壤等环境介质中多环芳烃 (PAH)检测方案(气相色谱仪)

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使用安捷伦自清洁离子源和增强型 PAH分析仪进行优化的 PAH分析 应用简报 PAH，环境保护，气相色谱，质谱，半挥发性有机物 作者 摘要 Mike Szelewski 和 Bruce D. Quimby 安捷伦科技公司 2850 Centerville Road Wilmington， DE 19808 安捷伦增强型 PAH 分析仪采用自清洁离子源的连续清洁模式进行多环芳烃 (PAH)分析。本分析同时采用了 Agilent 5977A 系列 GC/MSD 系统和 Agilent 7000B 三重四极杆GC/MS 系统。对仪器所有的参数包括进样口、色谱柱和质谱等进行了测试和优化。在1-1000 pg的校准范围内，校准方程的线性和 ISTD 的重现性均得到大幅改善，灵敏度也同样出色。 Agilent Technologies 前言 PAH 作为一种痕量污染物存在于贝类和海鲜等食品中以及空气、水和土壤等环境介质中。PAH有三种来源： 成岩作用--来源于与化石燃料相关的石油应用 高热作用--来自燃烧源 生物源原由自然界中的生物学过程形成它们对水生生物具有毒性，也疑似人类致癌物。 PAH 的分析方法通常有 HPLC/UV、GC/FID、GC/MS或GC/MS/MS. 本应用简报将重点介绍 GC/MS 的 SIM 模式和 GC/MS/MS的MRM模莫。通常使用的校准范围为1-1000 pg， 可接受的线性范围为 R2> 0.99。内标峰面积 (ISTD) 在标准溶液和样品中的重现性分别为±20%和±30%-50%。 PAH 的物理化学特性为分析带来了很多困难。它们的分子量和沸点范围很宽。尽管这类化合物活性不高或不易降解，但它们的粘度大，易于粘连在物体表面。此外， PAH 易于凝结(沉积)，难以气化。因此，需要在高温条件下进行分析，此外还要尽量减小接触面积。晚流出的组分经常出现峰形拖尾，往往需要进行手动积分。曾经发生过内标 (ISTD) 在整个校准范围内的响应不一致的情况，导致线性不能满足要求。 自清洁离子源 (SCIS) 包括了特殊设计的辅助模块，可以将少量氢气直接引入离子源。在数据采集过程中以 0.075-0.2 mL/min 的低流速持续导入氢气。离子源在运行期间始终保持洁净。在获得高灵敏度的同时，不仅线性得到了改善，而且 ISTD的响应也趋于一致。 本应用简报所使用的增强型 PAH 分析仪即包括了此 SCIS 系统。 实验部分 表1列出了推荐的仪器操作参数。这些参数都是专门针对 PAH分析优化而得。 使用不分流进样以达到灵敏度的要求。进样口温度为310-330℃，该温度对晚流出组分的气化非常必要。为将 PAH 快速注入色谱柱，进样口采用50 psi 的脉冲压力。脉冲压力持续整个不分流进样过程，大约0.5-1.0 min。对于重组分的PAH， 采用冷不分流或溶剂放空模式进样的性能会变差。一旦这些组分沉积在进样口，就很难气化。 必须使用孔径4.0mm、带玻璃棉的直型衬管。玻璃棉会传热给PAH，防止碎屑和污染物沉积到进样口底部。如果 PAH 沉积到进样口底部，就很难再气化进入色谱柱。 通过设置柱温箱程序可以在合理的时间内分离异构体。 30mx0.25 mm、0.25 um 膜厚的 DB EUPAH 色谱柱是在本研究过程中开发出的新规格色谱柱。与分析仪之前使用的20m×0.18 mm、0.14 pm 膜厚的色谱柱相比，采用这种新色谱柱可以实现1-2pL进样，并且仍能保持良好的峰形。第一根色谱柱连接进样口和带吹扫的 Ultimate 两通接头(PUU)。色谱柱中载气为恒流模式。第二根色谱柱连接 PUU 和 MS。该色谱柱被设置为分段的色谱柱，同样以载气恒流模式运行，因此整个个统都是恒流的。PUU 用于在每次运行后对第一根色谱柱进行反吹。 系统的保留时间锁定至1-甲基菲 12.5 min 处。在对色谱柱进行切割后，只需再次运行和分析锁定的标准物质即可重置所有发生漂移的保留时间。无需更改 MRM 或 SIM 离子组时间、定量数据库输入条目和积分事件等。 组装分析仪时，将3mm 拉出极透镜更换为 9 mm 透镜。此款范围更宽的透镜在1-1000 pg 的校准围围内获得了更好的线性和更小的沉积表面积，同时保持较高的灵敏度。 表1.气相色谱仪和质谱仪条件 前进样口 Agilent 7693A 自动液体进样器 MS 四极杆 180°℃， 最高温度200℃ 离子源的运行温度范围为320-350°℃。在较低温度下运行离子源会导致峰拖尾。四极杆温度应为180-200℃。 将来自 Accustandard 或 UltraScientific 的标准贮备液稀释而得到标准溶液。稀释溶剂使用甲苯(推荐)或者异辛烷。ISTD 的浓度恒定为 500 ppb。本研究使用的标准物质(28-34种 PAH)比分析仪测试式标(27种PAH)更加广泛。 每种原始系统与各自优化后的分析仪相比，性能差异比较类似。本文分别对以 GC/MS或 GC/MS/MS为基础的配置系统进行讨论。 MSD 的灵敏度对比见图1。最晚流出的 PAH 在 SIM 模式下的目标离子在采用和不采用 SCIS 持续清洁模式 (CCM)两种条件下的谱图对比。基线高度的差异由调谐造成。通入氢气的时候，噪声出现了小幅上扬，因此信噪比 (S/N) 稍差。每组都间隔6次未显示的运行。图中显示的浓度为 500 fg， 比最低校准浓度低2倍。这说明在 1-1000 pg的校准范围内，系统有有较好的灵敏度。 时间 图1.500 fg 二苯并(a，l)芘在通入和不通入氢气下的信噪比比较，分别运行3针 ISTD 响应的一致性如图2所示。用5种内标配置成 30种PAH混标，共7个浓度。对ISTD 的响应根据校准系列最高浓度点的响应进行归一化作图。在离子源通入氢气的条件下， ISTD 的响应变化在5%以内。在原始系统中， ISTD 的响应随着标样浓度的下降而降低。此结果与标样的运行顺序无关。ISTD 响应的降低使定量难以准确进行，而且还受样品中是否含有其他分析物的影响。 ISTD 在GC/MS/MS中的响应一致性如图3所示。校准浓度和混标同MSD。这里使用的是标准的3mm拉出极透镜，不通入氢气。CCM模式下使用9mm拉出极透镜， 并通入200 pL/min 氢气。3天和12天后再次在 CCM 模式下运行。结果表明， ISTD 的响应一致性差异从约35%提高到了小于8%。 图2中的数据均使用的是9mm 的拉出极透镜。 图2..1PAH内标在不同校准浓度下的归一化响应。9 mm 拉出极透镜，校准范围0.5-500 pg， MSD， SIM模式 萘-d8 奈-d -d10 菲-d10 -d12 -d12 图3..1PAH 内标在标准系统与持续自清洁模式下的 Agilent 7000B 三重四极杆GC/MS 系统中响应一致性的对比，校准范围1-1000 pg， MRM 模式 峰形对于积分、准确定量和重现性都至关重要。图4显示了 PAH一部分的 MRM 总离子流色谱图，使用的混标和柱温箱程序略有不同。使用 CCM 模式下的 SCIS 得到的峰形较原始系统下的峰形有明显改善。图5为最晚流出的二苯并(a，I)芘的放大谱图。 系统1，原始配置 ×106 9|10 10|11764321013.9 14 114.1114.214.314.414.514.614.714.814.9 1515.115.215.315.4 15.5 115.)6115.715.815.9 116 16.116.2采集时间 (min)系统2，优化的 PAH 分析仪， SCIS (CCM模式)×106910 10|1132.521.50.5 0 15 15.215.415.615.8 16 16.2 16.416.616.8 17 17.217.417.617.8 18 18.218.418.618.8 19 ：19.219.4 采集时间(min) 图4. PAH 峰形得到改善 图5.1./PAH 晚流出物的峰形得到改善， 使用 Agilent 7000B GC/MS/MS 系统， MRM 模式 图6表明完全优化的 GC/MS/MS增强型 PAH分析仪使得线性得到了改善(上图)。下图为使用原始系统得到的一般性结果。 表3. PAH 在 Agilent 7000B 三重四极杆 GC/MS 系统下获得的R值，校准范围1-1000 pg， MRM， 持续清洁模式 原始系统得到的R2 使用 CCM得到的R? 表3列出了使用标准的三重四极杆 GC/MS和增强型分析仪分别得到的R²值。结果表明，本文得到的 0.9997-1.0000范围的线性已远远超出了实验室要求的0.99 指导值。 图6. 二苯并(a，l)芘，校准范围 1-1000pg， R?=0.99998， 使用 PAH MS/MS分析仪持续清洁模式， MRM 萘 0.9982 0.9999 1-甲基萘 0.9981 1.0000 2-甲基萘 0.9977 1.0000 1，2-二甲基萘 0.9974 1.0000 1，6-二甲基萘 0.9976 1.0000 苊烯 0.9975 0.9999 苊 0.9983 1.0000 芴 0.9976 1.0000 菲 0.9972 0.9999 蒽 0.9959 0.9999 2-甲基菲 0.9846 0.9999 2-甲基蒽 0.9846 0.9999 1-甲基菲 0.9969 1.0000 3，6-二甲基菲 0.9851 1.0000 2，3-二甲基蒽 0.9648 0.9999 荧蒽 0.9978 0.9999 9，10-二甲基蒽 0.9726 1.0000 芘 0.9846 1.0000 1-甲基芘 0.9927 0.9997 苯并(a)蔥 0.9976 0.9998 䓛 0.9976 0.9999 6-甲基 0.9690 0.9998 苯并(k)荧蒽 0.9954 1.0000 苯并(a)芘 0.9576 1.0000 二苯并(a，h)蒽 0.9581 0.9999 茚并(1，2，3-c，d)芘 0.9642 0.9999 苯并(ghi)菲 0.9965 1.0000 二苯并(a，I)芘 0.9788 1.0000 在1-1000 pg的校准范围内， 5977A 系列 GC/MSD SIM 持续清洁模式下获得的R? 值与 Agilent 7000B 三重四极杆 GC/MS 下的R²值几乎相同。 结论 增强型 PAH分析仪的性能远远超过了多数实验室对 PAH 分析的要求。与 GC/MS或 GC/MS/MS标准系统相比，优化后的系统均能使 ISTD 响应更一致、峰形拖尾减少、灵敏度同样出色，并且线性得到了改善。安捷伦的自清洁离子源对这些性能的改善具有重大作用，此外，无需放空和停机就能使系统始终维持高性能。 更多信息 ( 这些数据代表典型结果。有关我们的产品与服务的详细信息，请 访问我们的Web 站点： www. a gilent.com/chem/cn。 ) www.agilent.com/chem/cn 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。 本文中的信息、说明和技术指标如有变更，恕不另行通知。 中国印刷 C安捷伦科技(中国)有限公司，20132013年9月12日5991-3003CHCN Agilent Technologies 摘要安捷伦增强型PAH 分析仪采用自清洁离子源的连续清洁模式进行多环芳烃(PAH) 分析。本分析同时采用了Agilent 5977A 系列GC/MSD 系统和Agilent 7000B 三重四极杆 GC/MS 系统。对仪器所有的参数包括进样口、色谱柱和质谱等进行了测试和优化。在 1–1000 pg 的校准范围内，校准方程的线性和ISTD 的重现性均得到大幅改善，灵敏度也同样出色。前言PAH 作为一种痕量污染物存在于贝类和海鲜等食品中以及空气、水和土壤等环境介质中。PAH 有三种来源：• 成岩作用— 来源于与化石燃料相关的石油应用• 高热作用— 来自燃烧源• 生物源— 由自然界中的生物学过程形成它们对水生生物具有毒性，也疑似人类致癌物。PAH 的分析方法通常有HPLC/UV、GC/FID、GC/MS 或 GC/MS/MS。本应用简报将重点介绍GC/MS 的SIM 模式和GC/MS/MS 的MRM 模式。通常使用的校准范围为1–1000 pg，可接受的线性范围为R2> 0.99。内标峰面积(ISTD) 在标准溶液和样品中的重现性分别为± 20% 和± 30%–50%。PAH 的物理化学特性为分析带来了很多困难。它们的分子量和沸点范围很宽。尽管这类化合物活性不高或不易降解，但它们的粘度大，易于粘连在物体表面。此外，PAH 易于凝结（沉积），难以气化。因此，需要在高温条件下进行分析，此外还要尽量减小接触面积。晚流出的组分经常出现峰形拖尾，往往需要进行手动积分。曾经发生过内标(ISTD) 在整个校准范围内的响应不一致的情况，导致线性不能满足要求。自清洁离子源(SCIS) 包括了特殊设计的辅助模块，可以将少量氢气直接引入离子源。在数据采集过程中以0.075–0.2 mL/min 的低流速持续导入氢气。离子源在运行期间始终保持洁净。在获得高灵敏度的同时，不仅线性得到了改善，而且ISTD 的响应也趋于一致。本应用简报所使用的增强型PAH 分析仪即包括了此SCIS 系统。结论增强型PAH 分析仪的性能远远超过了多数实验室对PAH 分析的要求。与GC/MS 或GC/MS/MS 标准系统相比，优化后的系统均能使ISTD 响应更一致、峰形拖尾减少、灵敏度同样出色，并且线性得到了改善。安捷伦的自清洁离子源对这些性能的改善具有重大作用，此外，无需放空和停机就能使系统始终维持高性能。