一种测定2,4-D的单体氯稳定同位素的方法及其应用

本发明属于分析检测。更具体地，涉及一种测定2,4-d的单体氯稳定同位素的方法及其应用。

背景技术：

1、2,4-d(2,4-dichlorophenoxyacetic acid)是一种典型的化学除草剂，具有高效率、低成本等显著特点而被广泛应用于农业生产中；但大量的使用也导致废水、地下水、土壤中能普遍检测到。2,4-d化学性质稳定，难自然降解，作为常见有机氯污染物中的一种，具有一定的生物毒性和致癌性，严重威胁生态安全。因此，迫切需要研究2,4-d的转化机理，以便更好地对其进行管控，减少污染。

2、目前，国内外研究中对有机物的转化机理研究主要为对底物浓度变化的检测以及基于传统质谱技术测定和鉴定中间产物，随后根据底物和中间产物化学结构式、底物和中间产物之间的关系，阐明其可能的转化机理，但是物理影响(如稀释、挥发和吸附)可能导致测定浓度不准确、检测中间产物种类不全，而无法准确推断其转化机理，因此必须探寻更科学、高效解释污染物转化途径的新方法。

3、单体稳定同位素分析(csia)技术可以有效克服传统质谱技术在解释污染物转化机理方面的局限性，有效识别各种有机物的转化途径和评价其转化机制，成为近年来识别有机物转化途径的新工具。其中，稳定同位素自然丰度技术则是利用测定化合物中特定元素的天然稳定同位素组成的变化开展研究，由于质子数相同、中子数不同的同位素原子或化合物之间存在物理化学性质上的差异，在物理、化学及生物作用过程中同位素会以不同比例分配于不同物质中，即发生同位素分馏效应。也即同位素分馏与转化途径密切相关，因此，常用同位素分馏来识别有机物的降解途径。基于以上特性，将化合物元素的同位素组成作为一种指纹特征，就可以获取化合物的环境行为信息，阐明化合物可能的转化机理。如张原和祁士华学者(张原,祁士华.稳定氯同位素分析技术及其在有机氯污染物研究中的应用[j].化学进展,2012,24(12):2384-2390.)报道了近来还有研究者采用gc与四极杆质谱联用(gc-qms)测试空气中三氯乙烯(tce)中氯同位素，通过设定质谱参数并选取特定的碎片离子质量扫描，最后计算积分结果得到对应化合物中的氯同位素比值。此法优点在于样品量需求较小，可以在毫秒级的时间内扫描较广的质量范围，提高了灵敏度和分析速度，从而降低了环境样品氯同位素分析的难度。但是由于环境体系复杂，现有技术的方法往往不能真正做到对2,4-d的来源、生成和转化机制进行示踪，因此，对2,4-d机制的分析也就具有不确定性。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是克服现有技术无法准确对2,4-d的来源、生成和转化机制进行示踪，准确分析2,4-d的转化机理的缺陷和不足，提供一种测定2,4-d的单体氯稳定同位素的前处理方法。

2、本发明的另一目的是提供一种测定2,4-d的单体氯稳定同位素的方法。

3、本发明的另一目的是提供所述前处理方法和测定2,4-d的单体氯稳定同位素的方法在分析2,4-d的降解机制中的应用。

4、本发明上述目的通过以下技术方案实现：

5、本发明保护一种测定2,4-d的单体氯稳定同位素的前处理方法，具体包括以下步骤：

6、s1、取含2,4-d的样品加入ph为2～4的甲醇水溶液充分溶解后，加入极性有机溶剂充分萃取，后处理，得到2,4-d萃取液；若含2,4-d的样品为溶液状态则不需要加入甲醇水溶液进行溶解，直接进入萃取这一步骤即可；

7、s2、将步骤s1所得2,4-d萃取液加入三氟化硼-甲醇溶液，在60～70℃下进行衍生化反应，后处理，得到2,4-d甲酯。

8、优选地，在60℃下进行衍生化反应。

9、优选地，所述三氟化硼-甲醇溶液的浓度为10～14％，w/v(表示质量体积比，g/ml)。

10、优选地，步骤s1中，2,4-d样品与甲醇水溶液的质量体积比为1～10：90～99g/ml。

11、优选地，步骤s1中，甲醇水溶液中甲醇和水的体积比为2～4：996～998。

12、优选地，步骤s1中，所述极性有机溶剂为乙酸乙酯、正己烷或二氯甲烷。

13、优选地，步骤s1中，所述极性有机溶剂为乙酸乙酯。

14、进一步地，步骤s1中，所述含2,4-d的样品的来源包括环境大气、颗粒物或水体。

15、进一步地，步骤s1中，所述后处理为取含2,4-d的样品加入极性有机溶剂萃取3～5次，合并有机相，过无水硫酸钠旋转蒸发，转移至液相瓶中，用温和的氮气吹至近干。

16、进一步地，步骤s2中，所述后处理为加入超纯水终止反应，再用正己烷萃取有机相，重复两次，用温和的氮气将收集萃取得到的有机层吹干，再加入正己烷定容，放至0～6℃冰箱保存待测。

17、本发明保护一种测定2,4-d的单体氯稳定同位素的方法，采用gc-qms(气相色谱-串联四极杆质谱检测器)测定所述前处理方法所得2,4-d甲酯，选定离子的离子强度，计算氯同位素比值；

18、其中，所述gc-qms的气相色谱条件中，进样口温度设置为245～255℃，传输线温度为275～285℃，升温程序设置为：115～125℃保持1～2min，以5～15℃/min升温到175～185℃，再以15～25℃/min升温到260～280℃，保留1～5min。

19、优选地，所述gc-qms的气相色谱条件中，进样口温度设置为250℃，传输线温度为280℃，升温程序设置为：120℃保持1min，以10℃/min升温到180℃，再以20℃/min升温到260～280℃，保留1～5min。

20、优选地，所述计算氯同位素比值的计算方案为丰度最高二离子法、分子离子法、全分子离子法或丰度最高四离子法。

21、更优选地，所述计算氯同位素比值的方法为丰度最高二离子法。

22、进一步地，所述gc-qms的气相色谱条件中，以hp-5ms石英毛细管柱为色谱柱，采用不分流模式，进样量为5～10μl，高纯氦气流速为0.5～1.0ml/min。

23、更优选地，气相色谱条件中，进样量为10μl，高纯氦气流速为1.0ml/min。

24、优选地，所述gc-qms的质谱条件为：质荷比为175～238m/z，ei模式电子能为60～80ev，驻留时间为20～150ms。

25、优选地，质谱条件中，所述驻留时间为20ms、50ms、80ms、100ms或150ms。

26、更优选地，质谱条件中，所述驻留时间为80ms。

27、优选地，所述选定离子为175/177/179m/z、199/201m/z或234/236/238m/z。

28、更优选地，所述选定离子为199/201m/z。

29、本发明还保护所述前处理方法或所述方法在分析2,4-d的降解机制中的应用。

30、本发明具有以下有益效果：

31、1、本发明将溶解于超纯水中的2,4-d通过液-液萃取至有机相中，氮吹至近干，进行衍生化处理，利用gc-qms测定2,4-d甲酯选定的离子强度，并根据计算方案进一步推导出氯同位素比值，实现2,4-d的单体氯稳定同位素的测定，首次开发出利用gc-qms测定2,4-d中单体氯稳定同位素的方法，对不同衍生剂用量、衍生温度进行了实验以研究出最优的前处理方法；之后对不同的离子组进行了检测以判断出最优的检测离子和最佳的计算方法；最后优化了驻留时间等仪器参数，进一步提高了gc-qms测定2,4-d氯同位素的测量精度。

32、2、本发明采用的样品前处理方法对样品稳定同位素值不产生分馏影响，保证样品稳定同位素值在前处理前后保持一致。

33、3、本发明实现了2,4-d单体氯稳定同位素的分析测定，通过测定残留中待测元素重同位素可以判断有机化合物是否发生了转化；而有机化合物在转化过程中产生的同位素比值大小取决于断裂键的类型和过渡态化学键断裂的过程，根据同位素比值阐明2,4-d的转化机理，解决了传统质谱技术对2,4-d转化机制解释的技术局限性。