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液相/氣相色譜與飛行時間質譜聯用技術在水體有機污染物篩查中的應用分析
更新時間:2020-11-25 來源:深圳水務集團 作者:李瀟婷

  水是人類賴以生存最重要的物質資源之一。隨著社會經濟的持續增長,城市污水和工業廢水的排放量不斷增加,水資源污染日益嚴重,其中有機物污染最為突出。研究表明,水體中有機污染物會對人體組織具有致癌、致畸和致突變的“三致”作用,長期飲用會對人類的生命健康造成嚴重危害。為了更好地了解和控制水體中有機物污染情況,保障人類飲用水安全,水體有機污染物篩查方法的研究至關重要。

  飛行時間質譜技術簡史

  飛行時間質譜是不同質荷比的離子在相同電場作用下,根據飛行時間不同而實現離子分離的一種質譜技術。1948年,Cameron和Eggers研制出了世界上第一臺TOF-MS,但由于分辨率有限,在當時并未得到廣泛的應用。1955年,Wiley和Mclaren利用雙場加速設計,對空間分散的離子實現了一級空間聚焦,提高直線式TOF-MS的分辨率,推動其進一步發展。直至上世紀70年代,Mamyrin等在直線式TOF-MS的結構基礎上引入反射器設計,大大延長離子的飛行時間并可對離子的初始空間分散進行二級空間聚焦補償,從而使質譜的分辨率得到大幅提高。近年來,隨著TOF-MS設計理論的不斷發展與完善,其在靈敏度和分辨率上有了長足的長進,已成為一種理想的高性能色譜檢測儀器。待測混合物在液相/氣相色譜(LC/GC)中完成分離后,進入TOF-MS,首先在其離子源內進行離子化,然后經加速、聚焦進入飛行時間質量分析器,根據不同質荷比的離子在相同電場作用下飛行時間的不同而完成分離,在離子檢測器上變成電流信號輸出,從而得到完整的質譜圖。LC/GC-TOF-MS具有掃描速度快,分辨率高,掃描范圍寬等眾多優點。在全掃描模式下,無需預先編輯質譜采集方法,一針進樣即可篩查幾百種化合物,并在短時間內對大量化合物進行分析。通過每種化合物的精確質量數、碎片離子峰、保留時間、同位素豐度比等因素分析確證目標化合物的同時,還可以借助一些輔助軟件如解卷積軟件或相關的數據庫進行非目標化合物的鑒定,可同時有效滿足水體中目標有機污染物及非目標有機污染物篩查需求。因此,LC/GC-TOF-MS在水體有機污染物篩查中有著不可替代的優勢,也為水質分析與檢測開辟了廣闊的前景。

  液相/氣相色譜與飛行時間質譜聯用技術應用

  隨著社會工業化水平的不斷提高,水體有機污染物情況愈發復雜,水源地污染事件頻發,為進一步保障人類用水安全,提高水質應急能力,各種基于LC/GC-TOF-MS為分析儀器的水體有機污染物篩查方法也被不斷開發。如在線固相萃取-液相色譜-四級桿-飛行時間質譜(onlineSPE-LC-Q-TOF-MS)聯用方法被用于太湖流域33個點位樣品中農藥、激素和抗生素等60種有機毒物的快速篩查、定性識別和準確定量分析中,在所采集太湖流域水樣中,篩查出酯類農藥、磺胺類抗生素、氯霉素類抗生素、氨基甲酸、磺酰脲類除草劑、苯氧羧酸類除草劑及雜環類殺菌劑、三嗪類除草劑等共7大類18種目標污染物;固相萃取-HPLC-Q-TOF-MS被用于浙江省內主要漁業環境水質樣品中42種抗生素殘留的篩查中,在抽取的60批次樣品中檢出了磺胺甲惡唑、磺胺間甲氧基嘧啶、磺胺吡啶、磺胺氯噠嗪、恩諾沙星5種藥物;GC×GC-TOF-MS被用于加泰羅尼亞埃四條河河水中的97種有機物的篩查中,其中包括18種增塑劑、13種藥品、9種酸性除草劑、8種個人護理產品、8種三嗪、10種有機磷化合物、12種有機氯殺生物劑、5種苯基脲、9種多環芳烴(PAH)和5種苯并噻唑和苯并三唑。

  LC/GC-TOF-MS具有分離能力強、掃描速度快、分辨率高,且一針進樣可實現樣品中幾百種化合物分析鑒定的優點,在水體有機污染物的篩查中有著不可替代的優勢。隨著該技術不斷發展,以及技術標準化逐漸完善,LC/GC-TOF-MS必將在水質分析中發揮更大的作用,有著更廣闊的應用前景。

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