张蓓蓓， 章勇， 赵永刚
（国家环境保护地表水环境有机污染物监测分析重点实验室，江苏省环境监测中心，江苏南京210036）
摘要：采用液相色谱一四极杆／线性离子阱复合质谱( QTRAP LC-MS/MS)技术用于污染事故水样巾未知农药的快速定性分析。由于QTRAP LC-MS/MS具有较好的灵敏度，样品无需前处理即可进样，大大提高r样品的分析速度。在某次污染事故水样定性分析工作中，该技术的应用非常快速地解决了污染源判定问题，为污染事故的应急处置提供了强有力的技术支撑。
关键词：液相色谱一四极杆／线性离子阱复合质谱； 快速定性； 污染事故
中图分类号：X832 doi:10.3969/j.issn．1003-6504.2016.04.016 文章编号：1003-6504(2016)04.-0079-04
目前我国环境正处于现代化后期的“高风险”时期，环境污染已成为当今影响广泛而深远的社会性热点问题，突发性污染事件时有发生，新型污染物层出不穷，对环境监测能力提出了越来越高的标准和要求。环境中有机毒物涉及面较广，涵盖的种类复杂并且层出不穷。相应的环境监管工作覆盖面较窄，大量的工作需要补充和完善，耗时较长。由有机毒物引发的环境污染事件往往由于其未知性和不常见性，需要花费大量的时间进行判断分析，很难实现快速定性，无法迅速阐明污染来源和解决问题。
液相色谱一四极杆／线性离子阱复合质谱( QTRAPLC-MS/MS)具有2种采集模式，既可以采用传统的LC-MS/MS模式进行定量检测外，还可以将第三级四极杆转变为线性离子阱，仅需一次进样就能保存样品中所有色谱峰的二级质谱碎片信息，通过母离子质荷比、子离子扫描图谱、同位素丰度比等信息实现未知污染物筛查功能。同时，由于QTRAP LC-MS/MS具有较高灵敏度，受污样品几乎无需任何富集或转换溶剂过程，经过滤后即可直接进样分析，既免去了前处理过程中污染物的损失，保留了样品的全部信息，又实现了快速定性分析，完全满足水污染应急事件的时效性要求。国外应用该技术在药物体内代谢筛查、污水筛查等领域已有多篇文献报道，但在国内的环境污染物筛查领域尚无相关报道。
本实验采用液相色谱一四极杆／线性离子阱复合质谱技术，充分发挥了该技术在已知目标物范围筛查的优势，对某次污染事故水样中的农药残留进行了快速定性分析，为污染事故的应急处置提供了强有力的技术支撑。
1材料和方法
1.1仪器与试剂
液相色谱一四极杆／线性离子阱复合质谱仪：AC-QUITY UPLC超高效液相色谱（美国Waters公司）；AB SCIEX QTRAP 5500质谱（美国AB公司）；BEH C18色谱柱（2.1 mmx100 mmx1.7μm）。
甲醇、乙腈、二氯甲烷（色谱纯，Merck公司）；纯化水（美国Millipore公司）；0.22ILm针头式过滤器（美国Millipore公司，水系）；涡旋混合器（日本LMS公司）。
1.2样品处理
水样经0.22μm针头式过滤器过滤后，直接进样。
1.3仪器条件
1.3.1 四极杆／线性离子阱复合质谱仪定性分析原理
该质谱仪是将三重四极杆质谱仪中的最后一级四极杆(Q3)改为线性离子阱(LIT)设计而成（图1）。其独特之处在于Q3同时具有线性离子阱和传统四极杆的功能，且在离子阱模式下，进入LIT的离子被捕获于一个线性四极杆装置中，目的在于除去无用离子，提高信噪比和离子积累，MS/MS谱的灵敏度比常规三重四极杆型高出数十倍至数百倍。同时作为四极杆操作时保留传统三重四级杆型的扫描模式，可以选择母离子扫描和中性丢失扫描等，可得到更丰富的MS/MS数据。
本实验采用“Q1 Scan—IDA-EPI”模式，即样品首先通过Q1扫描(Q1 Scan)，获取一级质谱全扫描信息，在此基础上通过阈值的设定，响应高于阈值的质谱峰将会被触发(IDA)，Q3在离子阱采集模式下，采用LIT启动增强子离子扫描模式(EPI)，对其进行二级碎片全扫采集，获得相对应的二级碎片图。最终软件通过母离子质荷比、子离子扫描图谱、同位素丰度比等信息，进行未知色谱峰的结构确认。
1.3.2仪器条件
色谱条件：流动相为甲酸-水<(A，0.1+100，V/V)和甲醇(B)，采用梯度洗脱模式，0 min，A：B=90：10( V/V)，并保持3 min；到10 min时，梯度比例线性变为A：B=50：50( V/V)，并保持3 min；到15 min时，梯度比例线性变为A：B：0：100( V/V)，并保持3min；到19 min时，梯度比例变回初始比例A：B=90：10( V/V)，保持1 min。流速0.4 m L/min，进样量10μL，色谱柱温为40℃。
质谱条件：电喷雾离子源(ESI)，Ql Scan-IDA-EPI模式，离子化电压：5 500 V，离子源温度：700℃，喷雾气压力：482.6 k Pa，辅助加热气压力：206.8 k Pa，气帘气压力：275.8 k P a，碰撞气压力：Medium。一级扫描范围( m/z )100-950 D a，二级扫描范围(m/z)50-950 D a。
1.4筛查确认方法
采用Masterview软件对实际样品中的污染物进行筛查。在软件中调用已建立的农药化合物数据库（含有农药524种，自建），设置相应的检索参数：保留时间限定范围为±0.5 min，质量偏差为±0.25 D a，离子化形式选择+H模式。软件通过保留时间、母离子质荷比、子离子扫描图谱、同位素丰度比这4个方面比对计算，得出相应的检索匹配得分值。
2结果与讨论
2.1 某未知污水样品定性分析举例
图2为某未知污水样（编号：水样7）经所建方法处理后采集的QTRAP LC-MS/MS图。由图2可见，主要有4个响应较高的色谱峰。针对每一个色谱峰，查看其二级碎片图，经与谱库比对可知，保留时间7.68 min色谱峰为异恶草松（图3），保留时间6.78 min色谱峰为阿特拉津（图4），保留时间4.33 min色谱峰为三环唑（图5）。这3种物质经自建谱库比对，得分均高于80，可基本定性。而9.13 min色谱峰与自建谱库比对未能匹配成功，无法定性，这可能是自建谱库中未包括的物质。
2.2 某次污染事故定性结果
某次污染事故水样经过滤后，通过QTRAPLC -MS/MS采集数据，色谱图见图2、6、7，经定性分析后结果如下。由表1可见，水样4定性分析结果与水样7、8具有非常好的指向性，基本可以确定污染源。
3结论
环境污染事故往往是突发性的，并且需要及时作出应对措施，否则极易引起恐慌，后果不堪设想。而如何能非常迅速地寻找到污染源，就需要监测人员能够非常及时准确地对污染样品进行定性，污染样品中污染物种类的定性结果是寻找污染源最有力的依据。本实验采用QTRAP LC-MS/MS技术，对某次污染事故水样进行了快速定性分析，3个样品的采集分析过程仅需1～2 h，具有非常好的时效性。
由于本实验只是针对自建农药库进行了比对分析，部分色谱峰未能匹配成功，可能与谱库的局限性有关。这也提示我们今后还需进一步扩大谱库信息，尤其是高沸点、大分子等新型污染物。另外，采用QTRAP LC-MS/MS技术采集样品，样本全信息将被永久保留，也方便我们日后对数据进行更深入、不同角度的分析，十分有利于环境污染的治理和跟踪。
下一篇:返回列表
