一种水体中咔唑及多卤咔唑的固相膜萃取气相色谱质谱检测方法与流程

1.本发明涉及一种多卤咔唑检测方法，尤其是涉及一种水体中咔唑及多卤咔唑的固相膜萃取气相色谱质谱检测方法。


背景技术：

2.咔唑(carbazole)，又名9
‑
氮(杂)芴，是重要的有机中间体，除用于染料、医药和农药合成的传统用途外，咔唑及其衍生物被广泛用于合成光电功能材料。世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，咔唑在2b类致癌物清单中。多卤咔唑是咔唑苯环上的氢被卤素(cl、br、i)取代所生成的一类有机化合物。由于它具有持久性、类二噁英毒性和在环境中广泛存在，近年来受到越来越多的科学关注。
3.但受样品检测技术等原因限制，目前关于咔唑和多卤咔唑的研究主要集中在环境沉积物(例如申请公布号cn112326841a)，而对水体中咔唑和多卤咔唑的研究几乎未见报道。
4.水体中咔唑和多卤咔唑的浓度很低，通常需要富集才能测定。因此，亟需建立一种高灵敏度和高选择性的分析方法来监测环境水体中低浓度的咔唑和多卤咔唑。


技术实现要素：

5.本发明是为了解决现在没有针对水体中多卤咔唑的检测分析方法的问题，提供了一种操作简单，能快速处理大体积水样，结果准确，具有较高的灵敏度和令人满意的回收率及重现性，能用于水体中咔唑和十一种多卤咔唑的含量测定的水体中多卤咔唑的固相膜萃取气相色谱质谱检测方法。
6.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：本发明的一种水体中咔唑及多卤咔唑的固相膜萃取气相色谱质谱检测方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)取样和制样将采集的盐度为0～5％的水样过滤后置于棕色玻璃瓶中，调节水样ph至6～9，得预处理后的水样。预处理后的水样如暂时不能进行测定，则可置于
‑
20℃冷冻保存。发明人比较了水样不同盐度条件下对萃取效率的影响，结果表明水样盐度在0～5﹪范围内对萃取效率无影响，可忽略基体的盐度效应，因此，本发明中水样的盐度应在0～5﹪范围内；ph可采用氢氧化钠溶液或盐酸调节，发明人研究了水样ph在3.0～9.0范围内对萃取效率的影响，结果表明，当ph值从3.0(回收率范围：38～75％)增加至5.0(回收率范围：65～104％)时，萃取效率显著提高，而在ph范围为6.0～9.0(回收率范围：78～112％)时，分析物的提取效率均较好，因此，为了获得更好的提取效率，水样的ph值固定在6.0～9.0。
7.(2)固相膜萃取取1l预处理后的水样，分别加入内标5ng 13
c
12
‑
3,6
‑
二氯咔唑和
13
c
12
‑
1,3,6,8
‑
四氯咔唑，摇匀，以50ml/min的速率通过活化的固相萃取膜，水样通过后，对固相萃取膜抽真
空，再依次以 5ml丙酮、3
×
10ml二氯甲烷洗脱，收集洗脱液。采用真空泵对固相萃取膜进行抽真空以除去固相萃取膜中的残留水分，抽真空时间为5min；3
×
10ml二氯甲烷洗脱指每次洗脱用 10ml二氯甲烷，共洗脱三次；本发明对洗脱液、洗脱液体积、水样流经固相萃取膜的流速，水样ph和盐度进行了优化，以提高方法检测灵敏度；洗脱液直接影响被分析物的洗脱效果，发明人比较了不同的洗脱液a(5ml丙酮+3
×
10ml正己烷)、b(5ml丙酮+3
×
10ml二氯甲烷)、c(5ml丙酮+3
×
10ml正己烷：二氯甲烷(1:1，v/v))的萃取效率，之所以每种洗脱液中都包含5ml丙酮，是因为丙酮可以溶解不同极性的化合物，结果表明，使用洗脱液 a和c时，咔唑、多卤咔唑、
13
c
12
‑
3,6
‑
二氯咔唑和
13
c
12
‑
1,3,6,8
‑
四氯咔唑的的回收率范围分别为52～67﹪和66～84％，显著低于洗脱液b(86～112％)，因此，本发明选择5ml丙酮+3
×
10 ml二氯甲烷作为洗脱液；固相膜萃取是在萃取膜上进行吸附和解析两个过程，水样流经萃取膜时，水体中的目标物被萃取膜吸附实现富集，水样通过后，再由洗脱液解析出来，选取恰当的洗脱液体积，既能实现洗脱目的，又能节约溶剂，发明人以丙酮和二氯甲烷作为梯度洗脱液，研究了不同洗脱液体积对萃取效率的影响，发现当洗脱液中二氯甲烷的体积从1
×
10 ml(回收率范围：50～66％)增加至3
×
10ml(回收率范围：86～112％)时，萃取效率显著增加，但当增至4
×
10ml时(回收率范围：85～115％)，萃取效率变化很小，而当二氯甲烷体积为3
×
10ml时，咔唑、多卤咔唑、
13
c
12
‑
3,6
‑
二氯咔唑和
13
c
12
‑
1,3,6,8
‑
四氯咔唑的萃取效率为86～112％，可以满足分析方法要求，无需再增加二氯甲烷的体积，因此本发明中采用 3
×
10ml二氯甲烷洗脱；发明人还比较了不同水样流经固相萃取膜的流速对萃取效率的影响，结果表明对于1.0l水样，在流速5～50ml/min范围内，随着流速的增加，萃取效率略有波动，但变化不明显，水样流速对萃取效率的影响可以忽略，当上样速率为50ml/min左右，上样时间为20min左右时，加标回收率为>70％，因此为了得到较快的处理速率，本发明中水样流速选择50ml/min。
8.(3)浓缩定容将洗脱液用无水硫酸钠脱水后，真空旋蒸至干，加入环己烷溶解、定容至100μl，得到环己烷溶解液，再加入内标5ng十氯二苯醚，涡旋、混匀，得到上机溶液。
9.(4)气相色谱
‑
质谱检测器检测进样针抽取上述上机溶液，按照设定好的气相色谱
‑
质谱条件进行检测，得到实际水样的总离子流色谱图。
10.(5)标准曲线绘制选择离子监测模式进行分析：取浓度为1000μg/l的咔唑和多卤咔唑混合标准使用液10μl，再分别加入5ng 13
c
12
‑
3,6
‑
二氯咔唑和
13
c
12
‑
1,3,6,8
‑
四氯咔唑，用环己烷定容至100μl，再加入5ng十氯二苯醚，涡旋、混匀，得到标准溶液，其中多卤咔唑为：3
‑
氯咔唑、3
‑
溴咔唑、3,6
‑
二氯咔唑、1,3,6,8
‑
四氯咔唑、1
‑
溴
‑
3,6
‑
二氯咔唑、2,7
‑
二溴咔唑、3,6
‑
二溴咔唑、1,8
‑
二溴
ꢀ‑
3,6
‑
二氯咔唑、1,3,6
‑
三溴咔唑、1,3,6,8
‑
四溴咔唑、2,3,6,7
‑
四氯咔唑；将标准溶液按照上述步骤(4)进行操作，得到标准溶液的总离子流图色谱图，并与单个分析物的总离子流色谱图进行定性离子、定量离子比较，同时结合保留时间，确定确定咔唑和十一种多卤咔唑及三种内标物质的种类；该十五种化合物的定性离子、定量离子、保留时间用以作为内标法定量时识别咔唑和十一种多卤咔唑色谱峰识别的依据；内标法定量：分别取浓度为100μg/l的咔唑和多卤咔唑混合标准使用液2、10、20、
50μl，浓度为1000μg/l的咔唑和多卤咔唑混合标准使用液10、50μl，分别再加二次蒸馏水稀释，调节ph至6～9，最终定容至1l，得到六种加标浓度范围均为0.2～50ng/l的标准曲线系列溶液；将六种不同加标浓度的标准曲线系列水样按照上述步骤(1)～(4)进行操作，得到加标标准曲线系列溶液的总离子流图色谱图，根据加入的咔唑和多卤咔唑浓度以及相应定量离子积分峰面积与十氯二苯醚的定量离子积分峰面积的比值的对应关系建立标准曲线。
11.(6)样品测定将步骤(4)中得到的实际水样的总离子流色谱图，与上述步骤(5)中得到的标准曲线进行比较，最后通过换算即可得到实际水样中咔唑和十一种多卤咔唑的含量。
12.作为优选，步骤(1)中，采集的水样经孔径为0.22μm的玻璃超细纤维过滤器过滤。
13.作为优选，步骤(2)中，活化的固相萃取膜通过以下方法制得：在隔绝空气的条件下，先将固相萃取膜依次用20ml乙酸乙酯、10ml丙酮淋洗，然后依次用20ml甲醇、20 ml二次蒸馏水活化，得到活化的固相萃取膜。
14.作为优选，步骤(3)中，真空旋蒸的条件为：真空度0.1mpa，温度35℃。
15.作为优选，步骤(5)中，色谱条件为：进样口温度为260℃；载气为高纯氦气(v/v， 99.999％)，流速为1ml/min；进样体积为1μl；进样方式为不分流进样，0.75min后以15 ml/min吹扫；传输线温度260℃；气相色谱柱升温程序为：初始温度120℃，保持1.0min，按10℃/min升温至160℃，再以2.5℃/min升温至250℃，最后以25℃/min升温至300℃，保持5.0min，总运行时间48min。
16.作为优选，所述的气相色谱柱选用规格为30m
×
0.25mm
×
0.25μm的db
‑
5毛细管气相色谱柱，固定相为二苯基与二甲基聚硅氧烷的混合液，其中二苯基的质量分数为5％，二甲基聚硅氧烷的质量分数为95％。
17.作为优选，其特征在于，步骤(5)中，质谱条件为：电子轰击(ei)离子源，离子源温度230℃，电离能量70ev；溶剂延迟3min；四级杆温度150℃；选择离子监测方式分析。
18.因此，本发明具有如下有益效果：采用固相膜萃取
‑
气相色谱质谱检测法测定水体中的咔唑和多卤咔唑，该方法操作简单，能快速处理大体积水样，结果准确，咔唑和十一种多卤咔唑检出限为0.018～0.12ng/l，回收率为87～113﹪，相对标准偏差(n＝5)为4.4～14.9％，具有较高的灵敏度和令人满意的回收率及重现性，能用于水体中咔唑和十一种多卤咔唑的含量测定。
附图说明
19.图1是台州海域海水水样中咔唑和十一种多卤咔唑的总离子流色谱图。
20.图2是标准溶液中咔唑和十一种多卤咔唑的总离子流色谱图。
21.图3是加标台州海域海水水样中咔唑和十一种多卤咔唑的总离子流色谱图。
22.图中：1.咔唑；2. 3
‑
氯咔唑；3. 3
‑
溴咔唑；4. 3,6
‑
二氯咔唑；5. 13
c
12
‑
3,6
‑
二氯咔唑；6. 1,3,6,8
‑
四氯咔唑；7. 13
c
12
‑
1,3,6,8
‑
四氯咔唑；8. 1
‑
溴
‑
3,6
‑
二氯咔唑；9. 2,7
‑
二溴咔唑；10. 3,6
‑ꢀ
二溴咔唑；11. 1,8
‑
二溴
‑
3,6
‑
二氯咔唑；12. 1,3,6
‑
三溴咔唑；13. 1,3,6,8
‑
四溴咔唑；14. 2,3,6,7
‑ꢀ
四氯咔唑；15.十氯二苯醚。
具体实施方式
23.下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。
24.下面实施例所使用的仪器设备主要有美国agilent科技有限公司生产的7890b/5977a 气相色谱质谱仪和英国gast manufacturing公司生产的膜盘固相萃取装置及47mm c18固相膜。
25.实施例1台州海域海水中咔唑和多卤咔唑的测定(1)取样和制样水样为采集自台州海域、盐度为1.3％的海水，将采集的水样经孔径为0.22μm的玻璃超细纤维过滤器过滤后，置于棕色玻璃瓶中，调节水样ph至6，得预处理后的水样。
26.(2)固相膜萃取取1l预处理后的水样，分别加入内标5ng 13
c
12
‑
3,6
‑
二氯咔唑和
13
c
12
‑
1,3,6,8
‑
四氯咔唑，摇匀，以50ml/min的速率通过活化的固相萃取膜，水样通过后，对固相萃取膜抽真空，再依次以 5ml丙酮、3
×
10ml二氯甲烷洗脱，收集洗脱液；活化的固相萃取膜通过以下方法制得：在隔绝空气的条件下，先将固相萃取膜依次用20ml乙酸乙酯、10ml丙酮淋洗，然后依次用20ml甲醇、20ml二次蒸馏水活化，得到活化的固相萃取膜。
27.(3)浓缩定容将洗脱液用无水硫酸钠脱水后，在真空度0.1mpa、水浴温度35℃的条件下真空旋蒸至干，加入环己烷溶解、定容至100μl，得到环己烷溶解液，再加入内标5ng十氯二苯醚，涡旋、混匀，得到上机溶液.(4)气相色谱
‑
质谱检测器检测进样针抽取上述上机溶液，按照设定好的气相色谱
‑
质谱条件进行检测，得到实际水样的总离子流色谱图(如图1所示)。
28.(5)标准曲线绘制选择离子监测模式进行分析：取浓度为1000μg/l的咔唑和多卤咔唑混合标准使用液10μl，再分别加入5ng 13
c
12
‑
3,6
‑
二氯咔唑和
13
c
12
‑
1,3,6,8
‑
四氯咔唑，用环己烷定容至100μl，再加入5ng十氯二苯醚，涡旋、混匀，得到标准溶液，其中多卤咔唑为：3
‑
氯咔唑、3
‑
溴咔唑、 3,6
‑
二氯咔唑、1,3,6,8
‑
四氯咔唑、1
‑
溴
‑
3,6
‑
二氯咔唑、2,7
‑
二溴咔唑、3,6
‑
二溴咔唑、1,8
‑
二溴
ꢀ‑
3,6
‑
二氯咔唑、1,3,6
‑
三溴咔唑、1,3,6,8
‑
四溴咔唑、2,3,6,7
‑
四氯咔唑；将标准溶液按照上述步骤(4)进行操作，得到标准溶液的总离子流图色谱图(如图2所示)，并与单个分析物的总离子流色谱图进行定性离子、定量离子比较，同时结合保留时间，确定确定咔唑和十一种多卤咔唑及三种内标物质的种类；该十五种化合物的定性离子、定量离子、保留时间如表1所示，用以作为内标法定量时识别咔唑和十一种多卤咔唑色谱峰识别的依据；色谱条件为：进样口温度为260℃；载气为高纯氦气(v/v，99.999％)，流速为1ml/min；进样体积为1μl；进样方式为不分流进样，0.75min后以15ml/min吹扫；传输线温度260℃；气相色谱柱升温程序为：初始温度120℃，保持1.0min，按10℃/min升温至160℃，再以2.5℃/min 升温至250℃，最后以25℃/min升温至300℃，保持5.0min，总运行时间48min；气相色谱柱选用规格为30m
×
0.25mm
×
0.25μm的db
‑
5毛细管气相色谱柱，固定相为二苯基与二甲基聚硅氧烷的混合液，其中二苯基的质量分数为5％，二甲基聚硅氧烷的质量分数为95％；质谱条
件为：电子轰击(ei)离子源，离子源温度230℃，电离能量70ev；溶剂延迟3min；四级杆温度150℃；选择离子监测方式分析。
29.表1咔唑和十一种多卤咔唑及内标的保留时间、定量离子、定性离子
峰号分析物保留时间(min)定量离子(m/z)定性离子(m/z)1咔唑13.577167166.1,13923
‑
氯咔唑20.608201203,166,13933
‑
溴咔唑23.974244.9246.9,166,138.943,6
‑
二氯咔唑28.451234.9236.9,199.85
13
c
12
‑
3,6
‑
二氯咔唑28.452247248.9,211.961,3,6,8
‑
四氯咔唑29.761304.9302.8,269.97
13
c
12
‑
1,3,6,8
‑
四氯咔唑29.764316.9315,281.881
‑
溴
‑
3,6
‑
二氯咔唑32.187314.9312.8,197.9,233.792,7
‑
二溴咔唑35.051324.8322.8,164.9,245.8103,6
‑
二溴咔唑35.457324.8322.8,164,243.9111,8
‑
二溴
‑
3,6
‑
二氯咔唑35.816392.7394.8,276.8,161.8121,3,6
‑
三溴咔唑39.110402.7404.7,242.8,163.8131,3,6,8
‑
四溴咔唑42.163482.6480.7,322.8,402.7142,3,6,7
‑
四氯咔唑42.607304.8302.9,269.815十氯二苯醚44.479443.7441.7,513.7,515.6
内标法定量：分别取浓度为100μg/l的咔唑和多卤咔唑混合标准使用液2、10、20、50 μl，浓度为1000μg/l的咔唑和多卤咔唑混合标准使用液10、50μl，分别再加二次蒸馏水稀释，调节ph至6～9，最终定容至1l，得到六种加标浓度范围均为0.2～50ng/l的标准曲线系列溶液；将六种不同加标浓度的标准曲线系列水样按照上述步骤(1)～(4)进行操作，得到加标标准曲线系列溶液的总离子流图色谱图，根据加入的咔唑和多卤咔唑浓度以及相应定量离子积分峰面积与十氯二苯醚的定量离子积分峰面积的比值的对应关系建立标准曲线，咔唑和多卤咔唑标准曲线的线性范围、线性回归方程、相关系数和检出限如表2所示。
30.表2咔唑和多卤咔唑标准曲线的线性范围、线性回归方程、相关系数和检出限线性回归方程、相关系数和检出限
其中，a：线性范围代表分析物在标准曲线系列水样中的浓度；b：y和x分别代表分析物相应定量离子积分峰面积与十氯二苯醚的定量离子积分峰面积的比值和标准曲线系列水样的理论浓度。
31.(6)样品测定将步骤(4)中得到的实际水样的总离子流色谱图，与上述步骤(5)中得到的标准曲线进行比较，最后通过换算即可得到实际水样中咔唑和十一种多卤咔唑的含量。
32.回收率测定：将采集到的台州海域海水水样，按照上述步骤(1)处理后，取1l预处理后的水样，加入浓度为1000μg/l的咔唑和多卤咔唑混合标准使用液10μl，得到添加浓度为10ng/l的加标台州海域海水水样，按照上述步骤(2)～(4)的要求分别进行五次平行操作，得到加标台州海域海水水样中咔唑和十一种多卤咔唑的总离子流色谱图(如图3所示)，与上述(5)步骤得到的标准曲线比较，通过换算最终得到加标台州海域海水水样中咔唑和十一种多卤咔唑的浓度。
33.按照下式进行回收率计算：式中：r——回收率，％；c
s
——加标台州海域海水水样中咔唑和十一种多卤咔唑的测定浓度，ng/l；c0——台州海域海水水样中咔唑和十一种多卤咔唑的浓度，ng/l；c——加标台州海域海水水样中咔唑和十一种多卤咔唑的理论加标浓度，ng/l。
34.通过内标
13
c
12
‑
3,6
‑
二氯咔唑和
13
c
12
‑
1,3,6,8
‑
四氯咔唑，以指示每个样品的过程回收率，
13
c
12
‑
3,6
‑
二氯咔唑和
13
c
12
‑
1,3,6,8
‑
四氯咔唑的回收率的计算公式分别为：四氯咔唑的回收率的计算公式分别为：经检测，台州海域海水水样中咔唑、3
‑
氯咔唑、3,6
‑
二氯咔唑、1,3,6,8
‑
四氯咔唑、2,7
‑
二溴咔唑有检出，浓度分别为3.10、0.55、2.69、0.20、1.00ng/l,
13
c
12
‑
3,6
‑
二氯咔唑和
13
c
12
‑
1,3,6,8
‑ꢀ
四氯咔唑的回收率分别为91％、89％。加标台州海域海水水样中加标回收实验结果如表3所示。
35.表3台州海域海水中咔唑和十一种多卤咔唑的背景值、加标回收率和方法的精密度 (n＝5)
注：“nd”代表未检出。
36.由表3可知，加标台州海域海水回收率为87～113％，相对标准偏差(n＝5)为4.4～14.9％，满足分析方法对回收率和重现性要求。
37.以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。