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1 应用手册 安捷伦水质分析解决方案

2 保护 珍贵的资源 信心意味着利用广泛的高质量 高通量环境分析解决方案保护我们珍贵的 水 空气和土壤资源 安捷伦将 4 多年的行业合作经验与您实验室所需的技 术专长和领导性产品相结合 极大地提升了仪器正常运行时间并降低了单个 样品的分析成本 安捷伦以值得信赖的高质量为您提供全面的环境分析解决 方案系列产品 请访问 agilent.com/chem/environmental 获取免费的安捷伦水质分析应用手册 免费客户服务热线 安捷伦科技 中国 有限公司 212 更多应用简报 请访问

3 安捷伦水分析解决方案目录 饮用水中 24 种多环芳烃的测定 EPA 方法 538: 采用 Agilent 646 三重四极杆 LC/MS 系统直接进水样测定饮用水中特定的有机污染物 使用 Agilent 7 三重四极杆 GC/MS 系统分析废水和 污水中的多环芳烃和多溴二苯醚 依照美国 EPA2.7 方法使用超快速 ICP-OES 和新一代 样品导入技术测定水中的痕量元素 如需更多应用简报, 请访问新的安捷伦环境解决方案资源网站 : 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 本资料中的信息 说明和指标如有变更, 恕不另行通知 安捷伦科技 ( 中国 ) 有限公司,212 中国印刷 CHCN

4 4 饮用水安捷伦科技公司应用手册 饮用水中 24 种多环芳烃的测定 M.C. Díaz Ramos, A. Suárez, A. Rúbies, and R. Companyó, Laboratori de l Agencia de Salut Publica de Barcelona, Spain Elisabeth Korte-Mcllwrick, Agilent Technologies, Inc., 531 Stevens Creek Boulevard, Santa Clara, CA 9551, USA F. Centrich, Department de Química Analítica, Universitat de Barcelona, Barcelona, Spain 引言多环芳烃 (PAH) 是有机物在高温和热解条件下不完全燃烧所形成的环境污染物 在空气 水 土壤和食品中都存在多环芳烃 由于某些 PAH 可致癌 致突变, 全球大多数国家都对其进行系统的监测 美国和欧盟的一些指南文件或报告中包含了推荐的分析方法 过去这些指南中列出的 PAH 数量和 PAH 最高限量均有所增加, 未来还将继续扩展 目前, 大多数实验室都要测定水中多达 16 种 PAH 探讨还在继续, 可能还会鉴定出更多 PAH 我们的目标是开发一种检测各种 PAH 的分析方法 我们报导了一种测定 24 种 PAH 的验证方法 该方法采用自动固相萃取 (SPE) 富集 8 ml 水样中的分析物, 然后用高效液相色谱 (HPLC) 荧光检测器 (FLD) 和二极管阵列检测器 (DAD) 进行分析 方法和结果 HPLC 分析第一步是用快速高效液相色谱 (HPLC) 优化 PAH 的色谱分离 表 1 和表 2 列出了色谱条件和 FLD 参数 色谱条件和 FLD 参数 表 1. 荧光检测的时间程序 RT λ exc λ em PMT 增益 PAH 萘 苊 芴 菲 蒽 荧蒽 芘 苯并 [c] 芴 苯并 [a] 蒽 䓛 甲基䓛 苯并 [j] 荧蒽 苯并 [b] 荧蒽 苯并 [k] 荧蒽 苯并 [a] 芘 二苯并 [a,h] 蒽二苯并 [a,l] 芘 苯并 [g,h,i] 苝 茚并 [1,2,3-c,d] 芘 二苯并 [a,e] 芘 二苯并 [a,i] 芘 二苯并 [a,h] 芘 HPLC 色谱柱 柱温 3 ºC 进样体积 5 µl 表 2. HPLC 梯度洗脱程序 Agilent Pursuit PAH, mm, 3 µm ( 部件号 A711X46) RT(min) H 2 O (%) ACN (%) 流速 (ml/min) 使用 Agilent Pursuit 3 PAH 柱的优化色谱图显示 27 分钟内分离了 24 种 PAH 这与传统 HPLC 方法相比有了明显的改善, 传统方法每次运行需要大约 45 分钟才能分离相似数量的分析物 图 1 显示了 22 种加标荧光分析物的 FLD 色谱图, 加标浓度为定量限.2 µg/l

5 安捷伦科技公司应用手册 饮用水 萘 苊 芴 菲 蒽 荧蒽 芘苯并 [c] 芴 苯并 [a] 蒽 䓛 5- 甲基䓛 苯并 [j] 芴 苯并 [b] 芴 苯并 [k] 芴 IS 苯并 [a] 芘 二苯并 [a,h] 蒽 二苯并 [a,l] 芘苯并 [g,h,i] 苝茚并 (1,2,3-cd) 芘 二苯并 [a,e] 芘 二苯并 [a,i] 芘 二苯并 [a,h] 芘 图 采用安捷伦 Pursuit 3 PAH 色谱柱, 进样 5 µl 2 ppt PAH 标准溶液进行 HPLC/FLD 分析获得的色谱图 采用 FLD 无法检测苊烯和环戊芘这两种 PAH, 而改用 UV 254 nm 才能检测到 图 2 显示了苊烯和环戊芘的 UV 色谱图, 两者浓度均为 5 ppt A B 图 2. 苊烯 (A) 和环戊芘 (B) 的 HPLC/DAD 色谱图, 二者浓度均为 5 ppt, 采用 Agilent Pursuit 3 PAH 柱进行分离 样品制备第二步是 SPE 方法的优化 我们对不同的聚合物和硅胶吸附剂 干燥时间和 ph 调节进行了试验, 通过在水样中添加 5% 异丙醇优化了回收率 在 SPE 操作前, 向 8 ml 样品中加入苯并 [a] 芘 12 作为内标 采用聚合物吸附剂 Bond Elut Plexa 可获得最佳的结果和最耐用的应用方法 Bond Elut Plexa 是一种聚合物型 SPE 产品, 为提高分析性能和易用性而设计 它采用特有的新型羟基化外表面和高级聚合物骨架 基于这种结构, 大极性范围的分析物能以高回收率和很好的标准偏差进行提取 SPE 方法优化后的 SPE 条件为 : 8 ml 水样 + 5% 异丙醇 + 内标 (BaP-d 12 ) SPE 吸附剂,Bond Elut Plexa 2 mg( 部件号 ) 用 4 ml 乙酸乙酯 /4 ml 二氯甲烷 /4 ml 甲醇 /4 ml 水活化小柱 上样 干燥 3 分钟 用 4 ml 乙酸乙酯 /4 ml 二氯甲烷洗脱 用乙酸乙酯 / 二氯甲烷 (1:1) 加至 1 ml 使用氮气蒸发 4 ml( 避免蒸干 ) 用 5 µl 乙腈复溶 使用自动化痕量工作站 (Zymark) 自动处理 8 ml 水样 该方法经过全面验证, 结果列于表 3 在所研究范围内线性良好, 所有线性相关系数均达到或大于.99, 具有极高的精密度

6 6 饮用水安捷伦科技公司应用手册 表 3. SPE 方法的结果 PAH 名称 RT 信号 LOQ (ng/ml) 精密度 (%RSD) 准确度 线性 萘 7.8 FLD 苊烯 9.2 DAD 苊 1.8 FLD 芴 11.3 FLD 菲 12.3 FLD 蒽 13.2 FLD 荧蒽 14.4 FLD 芘 15.1 FLD 苯并 [c] 芴 15.4 FLD 环戊芘 17. DAD 苯并 [a] 蒽 17.7 FLD 䓛 18. FLD 甲基䓛 18.9 FLD 苯并 [j] 芴 19.6 FLD 苯并 [b] 芴 2.2 FLD 苯并 [k] 芴 2.9 FLD 苯并 [a] 芘 21.7 FLD 二苯并 [a,h] 蒽 23.1 FLD 二苯并 [a,l] 芘 23.6 FLD 苯并 [g,h,i] 苝 23.9 FLD 茚并 (1,2,3-cd) 芘 24.2 FLD 二苯并 [a,e] 芘 25. FLD 二苯并 [a,i] 芘 27.1 FLD 二苯并 [a,h] 芘 27.7 FLD 结论采用 Agilent Pursuit PAH 3 HPLC 柱与 Bond Elut Plexa 自动固相萃取相结合, 为分析大体积水样中的 24 种 PAH 提供了完美而快速的解决方案 分离类似数量分析物时, 传统的 HPLC 方法每次运行需要大约 45 分钟, 而 HPLC 分析方法只需 28 分钟, 效率有了显著的提高 该方法对所有研究的 24 种 PAH 均显示了良好的重现性和高回收率 如需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, 请访问我们的网站 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 本资料中的信息 说明和指标如有变更, 恕不另行通知 安捷伦科技 ( 中国 ) 有限公司,212 中国印刷

7 安捷伦科技公司应用手册 EPA 方法 EPA 方法 538: 采用 Agilent 646 三重四级杆 LC/MS 系统直接进水样测定饮用水中特定的有机污染物 Imma Ferrer and Michael Thurman, Center for Environmental Mass Spectrometry, University of Colorado in Boulder, Colorado, USA 摘要本文采用超高效液相色谱和 Agilent 646 三重四级杆 LC/MS 联用系统建立了 EPA (538) 直接进水样液相色谱串联质谱 (LC/MS/MS) 测定饮用水中 11 种特定有机污染物的新方法 EPA 方法的一个优点是样品不再需要进行固相萃取 这意味着分析时间至少可以缩短一半 此外, 超高效液相色谱的使用可以缩短大约三分之二的分析时间 并且新方法具有优异的线性 ( 线性相关系数大于等于.9999) 和灵敏度 ( 检测限均在 1~5 ng/l 范围内 ) 前言饮用水中的农药以及其他的有机污染物对人类的健康存在着潜在的威胁 这些污染物主要来源于农业以及工业中使用的化学试剂 为了确保饮用水的质量, 美国环保局 (EPA) 要求对大量的主要污染物进行监测, 并建立了 EPA 方法 538 用于检测饮用水中特定的有机污染物, 其中的大部分污染物是有机磷农药 EPA 方法 538 采用直接进水样的 LC/MS/MS 方法对水样进行分析 该方法使用 5 种氘代内标, 对 11 种目标分析物进行测定 通过比较理想 LC/MS/MS 条件下校准标准品与分析物的离子对和保留时间对其进行分离和鉴定 按照标准规程通过内标校正的方法来实现每种分析物的浓度测定 由于无需样品萃取, 因此相对于其他的 LC/MS/MS 方法而言, 该方法快速且经济 本应用报告描述了将 EPA 方法 538 通过 Agilent 仪器系统得以实现, 文中使用了 129 Infinity 液相系统和装备喷射流技术的 Agilent 646 三重四级杆液质联用系统 UHPLC 色谱分析只需 1 分钟, 速度比原 EPA 方法 538 提高了不止 2 倍, 不仅节省了时间还减少了试剂的消耗 新方法的改进之处是增加了二级质谱并对所有的分析物离子进行确证, 这也符合欧盟关于使用质谱进行定性的要求 新方法定性结果的准确度要比 EPA 方法的还要高 研究人员采用当地的水样对新方法进行了验证 实验部分试剂与标准品所有的标准品溶液 (1 µg/ml) 均购自 Accustandards 公司 (New Haven, CT) 氘代标准品由 Cambridge Isotopes (Cambridge, MA) 提供 色谱纯乙腈和甲醇购自 Burdick andjackson 公司 (Muskegon, MI, USA) 甲酸购自 Sigma-Aldrich 公司 (St. Louis, MO, USA) 单个贮备液配制为浓度为 1 µg/ml 的甲醇溶液, 并于 -18 C 保存 所使用的标准溶液系用乙腈和水稀释贮备液配制而成 仪器实验在装备了 1 µl 定量环的 Agilent 129 UHPLC 系统上运行, 并与配备了喷射流技术的 Agilent 646 三重四级杆 LC/MS 系统相串联 仪器运行条件见表 1 表 1. LC 条件 色谱柱 LC 和 MS 条件 柱温 25 C 进样体积 1 µl 流动相 运行时间 流速 梯度程序 MS 条件 Agilent ZORBAX C-18 Eclipse Plus, 2.1 x 5 mm, 1.8 µm( 部件号 ) A = 乙腈 B =.1% 醋酸溶液 1 min.4 ml/min 鞘气温度 35 C 鞘气流速 起始 9% B, 保持 1.7 min, 1.7 min - 1 min 线性增至 1% B 11 L/min 干燥气温度 25 C 干燥气流速 雾化器压力 毛细管电压 喷嘴电压 Delta EMV 1 L/min 45 psi 4 V V 2 V 样品制备按照方法 538 要求取 4 ml 水样, 加吡硫钠和醋酸铵进行保存 每次取 95 µl 水样和 5 种氘代内标物的内标液 5 µl 置于小瓶中, 其中有机溶剂的含量应不超过 5% 分析前, 样品要置于棕色玻璃瓶中并于 4 C 保存 在加入内标前水样要用.2 µm 的聚四氟乙烯滤膜过滤, 以防堵塞色谱柱 如此处理后样品就可以直接进到 LC/MS/MS 系统进行分析 空白样品也应经滤膜过滤用来检查有无干扰存在

8 8 EPA 方法 538 安捷伦科技公司应用手册 结果与讨论方法 538 表 2 列出了 EPA 方法 538 涉及的 1 种有机磷农药和 1 种多环芳香族杂环类化合物 喹啉 这 11 种化合物是饮用水中最有代表性的污染物 表 3 列出了 EPA 方法中的 5 种氘代标准品 EPA 方法的一个优点是样品前处理不再需要进行固相萃取, 这意味着整个分析时间至少减少一半 此外, 由于样品基质没有被 SPE 浓缩, 因此伴随 SPE 产生的基质的抑制效应也减少了 虽然浓缩样品会提高灵敏度, 但另一方面也会增强基质的抑制作用 并且本应用报告中所用的仪器具备优异的灵敏度而无需对样品进行浓缩 新方法的样品制备相当简单, 只需在水样中加入内标混合物即可 表 2. 分析物 EPA 方法 538 检测的饮用水中的 1 种有机磷农药和喹啉 CAS 号 表 3. EPA 方法 538 中使用的 5 种氘代内标物 [1] 内标 乙酰甲胺磷 涕灭威 涕灭威砜 双特松 甲基磷酸二异丙酯 (DIMP) 氘代 d 6 - 乙酰甲胺磷氘代 d 14 - 甲基磷酸二异丙酯 (DIMP-d 14 ) 氘代 d 6 - 甲胺磷氘代 d 6 - 亚砜吸磷氘代 d 7 - 喹啉 苯线磷砜 苯线磷亚砜 甲胺磷 亚砜吸磷 喹啉 久效威

9 安捷伦科技公司应用手册 EPA 方法 检测限和线性在 EPA 方法 538 中每个化合物只采用一个 MRM 离子对进行检测 [1] 新方法中增加了一个离子对的检测, 这为物质的测定提供了一个确证离子 这也符合标准分析规程要求的当使用三重四级杆串联质谱时需要采用第二组离子对进行确证并查看离子百分比 表 4 给出了 11 种物质的监测离子对以及裂解电压和碰撞能量 表 5 所示为用于定量的每种氘代内标的监测离子对, 以及其相应的裂解电压和碰撞能量 表 5. EPA 方法 538 中 5 种氘代内标的监测离子对 裂解电压和碰撞能量 化合物离子对裂解电压碰撞能量 氘代 d 6 - 乙酰甲胺磷 19&149 5 氘代 d 14 - 甲基磷酸二异丙酯 195& 氘代 d 6 - 甲胺磷 148& 氘代 d 6 - 亚砜吸磷 253& 氘代 d 7 - 喹啉 137& 表 4. EPA 方法 538 中 11 种标准品的监测离子对 裂解电压和碰撞能量 化合物名称 母离子 子离子 驻留时间 裂解电压 (V) 碰撞能量 (V) 极性 乙酰甲胺磷 正离子模式 乙酰甲胺磷 正离子模式 涕灭威 正离子模式 涕灭威 正离子模式 涕灭威亚砜 正离子模式 涕灭威亚砜 正离子模式 双特松 正离子模式 双特松 正离子模式 甲基磷酸二异丙酯 正离子模式 甲基磷酸二异丙酯 正离子模式 苯线磷砜 正离子模式 苯线磷砜 正离子模式 苯线磷亚砜 正离子模式 苯线磷亚砜 正离子模式 甲胺磷 正离子模式 甲胺磷 正离子模式 亚砜吸磷 正离子模式 亚砜吸磷 正离子模式 喹啉 正离子模式 喹啉 正离子模式 久效威 正离子模式 久效威 正离子模式

10 1 EPA 方法 538 安捷伦科技公司应用手册 本文采用超高效液相色谱系统的一个 1 分钟快速梯度洗脱程序 ( 见表 1) 来分析 EPA 方法 538 里的 11 种化合物, 其提取离子色谱图如图 1 所示 这 11 种物质大约 6 分钟就可以洗脱完全 极性较大的化合物, 如甲胺磷 乙酰甲胺磷和涕灭威亚砜在色谱图的前 1 分钟即出峰 极性小的化合物如甲基磷酸二异丙酯 涕灭威 苯线磷亚砜 苯线磷砜和久效威则在色谱运行的后半部分出峰 采用此梯度洗脱程序得到的色谱峰峰形良好, 从而提高了检测灵敏度和检测限 11 种分析物的检测限 (LOD) 均在 1~5 ng/l 范围内 ( 见表 6), 检测限最低的是涕灭威亚砜 (1 ng/l), 最高的是乙酰甲胺磷 (5 ng/l) 最低检测限的差异反应了每种化合物电喷雾离子化的能力不同 极性大的化合物检测灵敏度低, 如甲胺磷和乙酰甲胺磷, 而极性小的物质检测灵敏度反而较高, 如苯线磷砜和久效威 与方法 538 相比,11 种物质中有 9 种物质的检测限比表 6 中所列的更低, 并且这 9 种物质的方法报告限 (MRL) 与表 6 中所列相同或者更低 喹啉属于含氮杂环类化合物, 性质稳定, 它在使用喷射流技术的 Agilet 646 三重四级杆液质联用系统上进行检测时灵敏度极高 因此, 对 538 方法的这种应用, 建立了一种灵敏的方法用于饮用水中有机磷农药的检测 新方法在 538 方法的基础上又加入了一个 MRM 监测离子对, 这使之成为通过分析水样中农药残留来评估水质的有效方法 欧盟规定采用质谱进行定性分析必须使用两个监测离子对, 这也成了非官方的全球标准 表 6. 化合物 EPA 方法 538 中各分析物的检测限 添加浓度 (ng/l) a 最低检测限 (ng/l) b 乙酰甲胺磷 涕灭威 涕灭威亚砜 甲基磷酸二异丙酯 双特松 苯线磷砜 苯线磷亚砜 甲胺磷 亚砜吸磷 喹啉 久效威 a. 测定最低检测限所用的添加浓度 b. 最低检测限 (3 倍信噪比 ) c. 方法报告限 ( 每种化合物的两个监测离子对均达到 6 倍信噪比 ) 方法报告限 (ng/l) c 图 EPA 方法 538 中 11 种分析物的提取离子色谱图 (EIC), 采用超高效液相 (Agilent 129 Infinity 液相系统 ) 进行分析

11 安捷伦科技公司应用手册 EPA 方法 图 2 给出了直接进样方法分析喹啉和苯线磷砜两种分析物时获得的优异的线性 事实上, 该方法中的所有化合物的线性系数 (R2) 均大于 QC y = x R 2 = µg/l QC y = x R 2 = µg/l 图 2. 喹啉和苯线磷砜的校准曲线

12 12 EPA 方法 538 安捷伦科技公司应用手册 饮用水样品的检测采用 EPA 方法 538 对河水 水库水和饮用水样品进行了检测 结果三个样品中只有水库水 ( 处理后则作为饮用水使用 ) 的样品中检测出了甲基磷酸二异丙酯 ( 如图 3 所示 ) 处理过的饮用水中不存在可检测到的有机磷农药 因此, 该方法是一种可靠 实用 快速而且灵敏的方法, 可以用于饮用水中污染物的检测 A & 97., 181. & 139. = 52.6 (125.9%) DIMP (181&97) B & 97., 181. & 139. = 89.9 (215.1%) C. +MRM (195. & 99.) d 图 3. 采用改进的 538 方法检测未经处理水库水 (A) 和处理后饮用水 (B) 中的 DIMP 以 离子对作为定量离子, 离子对作为定性离子来检测 DIMP 在饮用水的分析 中, 未出现定性离子, 这使得定量离子与定性离子的比例很高, 意味着饮用水中不存在 DIMP 图中 C 为内标物 氘代 DIMP 结论 EPA 方法 538 在配备了喷射流技术的 Agilent 646 三重四级杆 LC/MS 系统和 Agilent 129 Infinity LC 系统上运行, 可以缩短分析时间至原来的三分之一 并且验证离子对的使用使结果的可靠性大大提高 同时该方法的检测限和耐用性都能达到环境检测的要求 [1] 参考文献 [1] J.A. Shoemaker, 29, EPA Method 538: Determination of selected organic constituents in drinking water by direct aqueous injection-liquid chromatography/ tandem mass spectrometry, EPA/6/R-9/149, 4p. 更多详细信息这些数据代表了典型的结果 有关我们产品和服务的更多信息, 请访问 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 本资料中的信息 说明和性能指标如有变更, 恕不另行通知 安捷伦科技 ( 中国 ) 有限公司,212 中国印刷

13 安捷伦科技公司应用手册 污水 13 使用 Agilent 7 三重四极杆 GC/MS 系统分析废水和污水中的多环芳烃和多溴二苯醚 Dr. Mike Pinchin and Dr. Surinder Verik, Anglian Water Services, Huntingdon, 英国, Ken Brady, 安捷伦科技有限公司 Cheadle, 英国 摘要建立了一种使用安捷伦 7 系列三重四极杆 GC/MS 系统分析废水中多环芳烃和多溴二苯醚的方法 该方法只需一次萃取, 无需样品净化, 完全可以满足英国 Chemical Investigations Programme 的检出限要求 前言欧盟水框架指令 (2/6/EC) [1] 旨在促进水资源可持续利用, 包括长期减少对水环境的废水排放 作为补充的指令, 优先控制污染物子指令 (PSDD) 建立了这些污染物的环境质量标准 (EQS) EQS 对影响欧盟水体质量化学污染物的浓度进行了规定 为充分贯彻 PSDD 指令, 需要对这些污染物的出现 浓度和它们在废水处理过程中的行为有更清晰的认识 为应对这一挑战, 英国水工业研究所 (UKWIR) 与英国环保局合作, 制订了 Chemical Investigations Programme (CIP) 计划, 用于管理和控制优先级污染物的浓度水平 该计划包括通过原污水 工业生产过程污水 最终污水和污泥的分析对风险进行量化和对处理方案进行评估 CIP 主要针对几种优先控制污染物, 包括多环芳烃 (PAH) 和多溴二苯醚 (PBDE) 本应用开发了一种采用安捷伦 789 气相色谱的 7 系列三重四极杆气质联用系统, 通过单次萃取检测上述两种优先级物质的高灵敏度方法, 用以满足 CIP 的要求 该方法仅通过一次萃取, 使用最简单的净化操作或者根本无需净化, 可同时测定 14 种 µg/l 和 ng/l 浓度水平的物质 该方法的报告限均低于 3. ng/l, 优于 CIP 分析质控 (AQC) 的要求 仪器本方法使用安捷伦 789A GC, 多模式进样口 (MMI), 溶剂放空模式, 使用 4 mm 填充玻璃珠的衬管 气相色谱仪和安捷伦 7B 三重四极杆质谱串联, 仪器条件如表 1 所示 表 1. GC 运行条件 分析色谱柱 GC 和 MS 的仪器工作条件 进样量 25 µl 进样模式 进样口温度 6 C 放空流量 柱箱温度 载气 传输线温度 3 C 运行时间 MS 条件 色谱柱 1:3 m.25 mm,.25 µm HP-5 5% 苯基甲基聚硅氧烷 ( 部件号 1991J-233) MMI 进样口, 溶剂模式,4 mm 预装玻璃珠的衬管 1 ml/min 保持.9 分钟 6 C 保持 2 分钟以 25 C/min 速率升到 3 C; 保持 8.4 分钟 氦气, 速度 3 cm/s, 恒流模式 2 min 实验试剂和标准品 采集参数 碰撞气体 EI 源, 多反应监测模式 (MRM) 氮气, 恒流,1.5 ml/min 试剂或标准品 来源 淬灭气体 氦气, 恒流,2.25 ml/min 正己烷 氨溶液 多环芳烃 (PAH) 多溴二苯醚 (PBDE) HPLC 级, 英国 Rathburn Chemicals 公司 35% 水溶液英国 QMX Thaxted 公司 英国 Accustandard, Kinesis 公司 13 C 内标物 (ISTD) 英国 Sigma Aldrich 公司 将各分析物质准确称重后, 在容量瓶中用正己烷稀释, 制备校准混标储备液 用正己烷稀释此混标储备液制备后续校准溶液和加标溶液 校准标液中还含有氘代和 13 C 标记的内标 MS 温度离子源 3 C; 四极杆 23 C 样品采集 制备和净化将样品收集在 5 ml 棕色玻璃瓶中 取 1 ml 样品于 25 ml 棕色螺口带盖样品瓶中, 加入 5 µl 35% 的氨水溶液, 用高纯水稀释到约 2 ml 加入内标, 再加入 1 ml 正己烷 将样品瓶放在转瓶机上过夜 ( 至少放置 12 小时 ), 将分析物提取到有机相, 样品瓶上覆一层高纯水 取上层有机相 5 ml, 氮吹浓缩至 25 µl 后转移至 2 ml 的自动进样器样品瓶中, 以备后续 GC/MS/MS 分析 样品萃取液冷藏保存可稳定 28 天

14 14 污水安捷伦科技公司应用手册 分析参数 7 系列三重四极杆 GC/MS 分析待测物和内标的参数如表 2 和表 3 所示 结果和讨论谱图分离本方法在 2 min 内分离了 8 种 PAH 和 6 种 PBDE, 但苯并 (b) 荧蒽和苯并 (k) 荧蒽谱峰存在部分重叠 ( 表 1) 结合多反应监测模式 (MRM) 的质谱检测, 该色谱方法可对目标物进行低干扰 高灵敏度的检测 定量准确度所有 PAH 和 PBDE 校准曲线均获得了良好的相关系数 (>.999) 可确保所有分析物的准确定量 各化合物代表性定性离子谱图和校准曲线分别见图 2 和图 3 表 2. MS/MS 分析参数 表 3. 内标分析参数 化合物 保留时间 (min) 母离子 子离子 碰撞能量 (V) 化合物 保留时间 (min) 母离子 子离子 碰撞能量 (V) 萘 萘 -d 蒽 -d 蒽 荧蒽 -d 荧蒽 PBDE 28-C PBDE PBDE 47-C PBDE PBDE PBDE 苯并 (b) 荧蒽 14.4 苯并 (k) 荧蒽 14.4 苯并 (a) 芘 15. PBDE PBDE PBDE 1-C PBDE 99-C 苯并 (k) 荧蒽 -d 苯并 (a) 芘 -d PBDE 154-C PBDE 153-C 茚并 (123cd) 芘 -d 苯并 (ghi) 芘 -d 茚并 (123cd) 芘 苯并 (ghi) 芘

15 安捷伦科技公司应用手册 污水 图 PBDE PBDE PBDE 1 7. PBDE b 9. k 1. a 11. PBDE PBDE cd 14. ghi (min) 中等浓度校准溶液各组分的提取离子谱图 , MRM > QC *RT = y = x x.8 2. R 2 = min µg/l MRM > QC *RT = y = x x 4.5 R 2 = min µg/l 图 2. 色谱柱上先流出的 7 种组分的代表性定性离子谱图和校准曲线

16 16 污水安捷伦科技公司应用手册 MRM 22. -> *RT = min QC y = x x R 2 = µg/l PBDE MRM 48. -> 248. PBDE QC 1.8 *RT = PBDE y =.1336x x 1.6 R 2 = min µg/l PBDE MRM > PBDE QC.9 *RT = y = E -4 x x PBDE R 2 = min µg/l PBDE MRM 44. -> PBDE QC 4. *RT = y =.1894x x PBDE 1 R 2 = min µg/l 图 2. 色谱柱上先流出的 7 种组分的代表性定性离子谱图和校准曲线 ( 续 )

17 安捷伦科技公司应用手册 污水 17 PBDE MRM 44. -> *RT = PBDE min 图 2. 色谱柱上先流出的 7 种组分的代表性定性离子谱图和校准曲线 ( 续 ) PBDE QC y =.31x x R 2 = µg/l b MRM > *RT = b min µg/l k MRM > 25. k QC *RT = k min b QC y = x x R 2 = y = x x R 2 = µg/l a MRM > *RT = a QC y = x x E a R 2 = min µg/l 图 3. 色谱柱上后流出的 7 种组分的代表性定性离子谱图和校准曲线

18 18 污水安捷伦科技公司应用手册 PBDE 154 *RT = PBDE 154 PBDE QC 3. y =.1533x x 2.4 R 2 = min µg/l PBDE MRM > PBDE QC 3.6 *RT = y =.319x x 3. PBDE 153 R 2 = min µg/l 123cd MRM > cd QC *RT = y = x x cd R 2 = min µg/l 图 3. 色谱柱上后流出的 7 种组分的代表性定性离子谱图和校准曲线 ( 续 ) ghi MRM > 274. ghi QC *RT = y = x 3.6 ghi x R 2 = min µg/l

19 安捷伦科技公司应用手册 污水 19 表 4. CIP 分析质控限 (AQC) 化合物 最低校准浓度 +3s +2s 2s 3s LOD 萘.5 µg/l µg/l 蒽.5 µg/l µg/l 荧蒽.5 µg/l µg/l PBDE 28 2 ng/l ng/l PBDE 47 2 ng/l ng/l PBDE 1 2 ng/l ng/l PBDE 99 2 ng/l ng/l 苯并 (b) 荧蒽.25 µg/l µg/l 苯并 (k) 荧蒽.25 µg/l µg/l 苯并 (a) 芘.1 µg/l µg/l PBDE ng/l ng/l PBDE ng/l ng/l 茚并 (123cd) 芘.25 µg/l µg/l 苯并 (ghi) 芘.25 µg/l µg/l LOD = 检出限, 本文中等同报告限 检测限和 / 或报告限表 4 为所有分析物的分析质控限 (AQC), 本文中的检出限或报告限从苯并 (k) 荧蒽的 3. ng/l 到 PBDE 28 的.6 ng/l 不等 结论 7 系列三重四极杆 GC/MS 系统为废水中的 PAH 和 PBDE 检测提供了高灵敏度的检测方法, 检测浓度可低至 3. ng/l 单次萃取操作无需任何净化过程, 无需更换溶剂, 方法指标超过了英国 Chemical Investigation Programme 的最低报告限要求 参考文献 [1] Pollutants in Urban Waste Water and Sewage Sludge, 更多信息本文中的数据仅代表测定的典型结果 有关产品和服务的更多信息, 请访问 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 本资料中的信息 说明和指标如有变更, 恕不另行通知 安捷伦科技 ( 中国 ) 有限公司,212 中国印刷

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21 安捷伦科技公司应用手册 痕量元素 21 依照美国 EPA 2.7 方法使用超快速 ICP-OES 和新一代样品导入技术测定水中的痕量元素 D. Hoobin, Agilent Technologies, Melbourne, Australia 引言本文介绍了采用配备新型样品导入系统 安捷伦切换阀系统 (SVS) 2 的 Agilent 72/73 系列电感耦合等离子体 - 发射光谱仪 (ICP-OES), 根据 U.S. EPA 2.7 指南对水中的痕量元素进行分析时可提高样品通量 ICP-OES 的一般样品分析步骤包括, 以较高的泵流速将样品从自动进样器中吸入等离子体, 然后经过稳定延迟使等离子体回到平衡状态 接下来是样品测定和系统清洗 高通量合同实验室采用传统的样品导入系统, 测定一份溶液样品通常需要 2 分钟 3 秒左右 SVS 2 通过大大缩短样品吸入和冲洗时间提高了样品导入效率 从而使样品通量倍增, 并显著降低了操作成本 另外, 溶液以恒定流速进入等离子体可提高等离子体的稳定性, 缩短稳定时间 仪器本研究采用 Agilent 72 系列全谱直读 ICP-OES, 配置轴向观测等离子体和样品前处理系统 (SPS) 3 Agilent 72 配备定制设计的电荷耦合元件 (CCD) 检测器, 真正实现同步测量和 167 到 785 nm 的全波长覆盖 CCD 检测器含连续角度阵列, 与中阶梯光栅光学元件的二维图像完全匹配 这种热稳定的光学系统没有可移动部件, 确保了良好的长期稳定性 图 1. Agilent SVS 2 处于样品加载位置 SVS 2 有两个由软件触发的阀位置 通过第一个位置可利用正向置换泵以 5 rpm 的速度使样品快速加载到样品定量管中 加载样品, 并准备被吸入等离子体进行测定 控制软件触发阀切换, 将样品注入 ICP-OES 在没有配置 SVS 2 的普通 ICP-OES 分析中, 样品被快速泵入等离子体后, 在测量过程中泵恢复正常流速 样品流量从高到低的这一变化, 将导致等离子体不稳定, 可能产生不稳定信号 为了使等离子体在正常泵流速下重新平衡, 需要 1-15 秒的稳定时间, 让信号在测定之前达到稳定 而使用 SVS 2 时, 溶液进入等离子体的流量始终保持恒定 采用高泵流速填充样品定量管, 但在这一步骤中样品定量管与等离子体没有连接 溶液连续流经雾化器, 确保等离子体更高的稳定性, 因此可以使用更短的稳定延迟时间 另外, 不需要吸入延迟, 用不到 1 秒的稳定时间即可将样品加载到定量管, 并进样到等离子体中获得稳定的信号 而没有配置 SVS 2 的传统 ICP-OES 系统完成同样功能一般还需要 25 秒 图 2. Agilent SVS 2 处于样品进样位置 如需了解 SVS 2 在通量方面的优势 硬件和操作模式的完整信息, 请参见参考文献 1 表 1 和表 2 列出了 ICP-OES 和 SVS 2 分析过程中所使用的操作条件

22 22 痕量元素安捷伦科技公司应用手册 表 1. ICP-OES 仪器工作参数注 : 使用的是全玻璃样品导入系统 条件 电源 等离子体气体流量 辅助气流量 设定 1.4 kw 15 L/min 1.5 L/min 雾化室类型玻璃旋流雾化室 ( 单通道 ) 炬管 雾化器类型 雾化器流量 泵管线 泵速 总样品用量 重复读取时间 重复次数 2 样品吸入延迟时间 稳定时间 冲洗时间 快速泵 背景校正 表 2. 条件 安捷伦 SVS 2 工作参数 样品吸入延迟时间 稳定时间 冲洗时间 快速泵 背景校正 雾化器类型 标准一体式石英, 轴向 SeaSpray.7 L/min 冲洗 / 仪器泵电离缓冲液 / 内标 12 rpm 1 ml 2 s 12 s s s 关闭 拟合 设定 12 s s s 关闭 拟合 SeaSpray 校正溶液的配制采用 Inorganic Ventures 公司针对 U.S. EPA 2.7 方法设计的多元素溶液配制校正和质控溶液 表 3 列出了校正溶液配制表 方法 2.7 标准品 用下列溶液 1:1 制备 : WW-Cal-1 A:Ag, As, B, Ba, Ca, Cd, Mn, Se, Sr WW-Cal-1 B:Sb WW-Cal- 2:K, Li, Mo, Na, Ti WW-Cal-3:Ce, Co, P, V WW-Cal-4 A:Al, Cr, Hg, Zn WW-Cal-4B:SiO 2, Sn WW-Cal-5:Be, Fe, Mg, Ni, Pb, Tl 2.7 质控 (QC) 溶液 用下列溶液 1:1 配制 : QCP-QCS-1:Ag, Al, As, B, Ba, Be, Ca, Cd, Ce, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, K, Li, Mg, Mn, Na, Ni, P, Pb, Se, Sr, Tl, V, Zn QCP-QCS-2:Mo, Sb, SiO 2, Sn, Ti 2.7 干扰检测溶液 用下列溶液 1:1 配制 : 27ICS-1:B, Mo, Si, Ti 27ICS-2:Sb 27ICS-3:Ag, As, Ba, Be, Cd, Co, Cr, Cu, K, Mn, Ni, Pb, Se, Tl, V, Zn 27ICS-4:Al, Ca, Fe, Mg, Na 实验室加标空白 用下列溶液 1:1 配制 : WW-LFS-1:Ag, Al, As, B, Ba, Be, Ca, Cd, Ce, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, K, Li, Mg, Mn, Na, Ni, P, Pb, Se, Sr, Tl, V, Zn WW-LFS-2:Mo, Sb, SiO2, Sn, Ti 实验室加标基质样也用 WW-LFS-1 和 2 配制 校正和质控 (QC) 溶液用 >18 MW/cm 3 去离子水稀释, 并用 5% v/v HNO 3 (Merck Ultrapur) 溶液稳定 校正空白用 >18 MW/cm 3 去离子水 ( 含 5% v/v HNO 3 ) 配制 由 1% CsNO 3 /1 ppm 钪组成的电离缓冲液 / 内标溶液用 Merck Tracepur CsNO 3 和 1 ppm 钪储备液配制

23 安捷伦科技公司应用手册 痕量元素 23 表 3. 校正表 Elt (nm) Std 1A Std 1B Std 2 Std 3 Std 4A Std 4B Std 5 Ag Al As B Ba Be Ca Cd Ce Co Cr Cu Fe K Li Mg Mn Mo Na Ni P Pb Sb Se Si Sn Sr Ti Tl V Zn U.S. EPA 2.7 指南概要该方法是分析饮用水和废水中 32 种元素的一套性能方面的指南 规定了最佳波长 质控和校正方法 还列出了方法的性能标准, 例如, 方法检测限 光谱干扰检查方法和线性范围测定等 在修订的方法 版 9. 节 方法的质量保证 / 质量控制 中对最低 QC 要求进行了如下描述 : 证明实验室分析能力定期分析 : 实验室试剂空白 加标空白 作为持续性能检测标样的其它实验室溶液 数据质量的性能记录 初始性能证明 建立线性动态范围 (LDR) QC 溶液测量, 回收率在 ± 5% 范围内 测定方法检测限 进行光谱干扰检测 (SIC) 监测实验室性能定期分析 : 实验室试剂空白 (LRB) 实验室加标空白 (LRB) 仪器性能检测溶液 (IPC) 干扰检测溶液 (ICS) 评价分析物回收率和数据质量 实验室加标基质样 (LFM) 标准参考物质 ( 如果有的话 ) 表 4 显示了 2.7 QC 表中所用的简化符号 表 QC 表中所用的简化符号 简化符号说明检测频率限度或 %R QCS QC 溶液 : 第二来源的校正检测 初始校正后 95 15% ICS 干扰检测溶液 : 验证校正过程的 每 3 个月 - 有效性 IPC 仪器性能检测 : 持续漂移和准确度验证 每 1 个样品进样 1 次, 以及分析完成后 空白 以样品测试步骤检测空白 每 1 个样品 检测 1 次 9 11% < IDL 有关 US EPA 2.7 指南的完整描述, 包括相应的标准品和样品序列, 请参见参考文献 2

24 24 痕量元素安捷伦科技公司应用手册 初始性能证明线性范围分析 (LRA) LRA 得到 ICP-OES 线性范围中每个分析物的上限浓度, 如果超出这一浓度而不稀释样品的话, 将不能报告结果 线性范围内每个校正标准的最大误差不得超过 1% 表 5 显示了每个元素的 LDR 方法检测限 (MDL) 按照 4 CFR, part 136 附录 B 和修订的方法 2.7 第 5 版 节规定的程序测定每个元素的 MDL 在三个不连续的工作日分别测定标准溶液, 此标准溶液所含的分析物浓度是仪器厂商建议的仪器检测限 (IDL) 的 3 到 5 倍 表 6 显示了每个元素的 MDL 表 5. 每个元素的 LDR 表 6. 每个元素的 MDL 元素 LDR (ppm) 元素 LDR (ppm) 元素 LDR (ppm) 元素 MDL (ppb) 元素 MDL (ppb) 元素 MDL (ppb) Ag Cu Sb Al Fe Se As K Si B Li Sn Ba Mg Sr Be Mn Ti Ca Mo Tl Cd Na V Ce Ni Zn Co P Cr Pb Ag Cu Sb Al Fe Se As K Si B Li Sn Ba Mg Sr Be Mn Ti Ca Mo Tl Cd Na V Ce Ni Zn Co P Cr Pb

25 安捷伦科技公司应用手册 痕量元素 25 初始 QCS 性能作为实验室性能初始证明的一部分, 有必要分析 QC 溶液并获得每个元素真值 ±5% 的回收率 表 7 显示了每个元素的回收率 表 7. 各元素的回收率 元素 %R 合格 / 不合格元素 %R 合格 / 不合格 Ag 合格 Mn 合格 Al 合格 Mo 合格 分析结果用表 1 和表 2 中列出的仪器和附件条件对参考物质进行了分析, 结果见表 8 到表 1 仪器稳定性在 6 小时中每分析 1 个样品即测定 IPC 溶液 IPC 中各元素的测定浓度必须在真值的 ±1% 之内 IPC 结果的趋势即代表了仪器稳定性结果 图 3 显示在 6 小时中条件一直保持稳定 所有 32 个元素的精密度均好于 2% As 合格 Na 合格 B 合格 Ni 合格 Ba 合格 P 合格 Be 合格 Pb 合格 Ca 合格 Sb 合格 Cd 合格 Se 合格 Ce 合格 Si 合格 Co 合格 Sn 合格 Cr 合格 Sr 合格 Cu 合格 Ti 合格 Fe 合格 Tl 合格 图 3. 6 小时中仪器性能检测 (IPC) 的长期稳定性好于 2% K 合格 V 合格 Li 合格 Zn 合格 Mg 合格 光谱干扰检测摘自方法 修订版 7.15 节 : 分析速度遵循 U.S. EPA 方案的分析序列比较费时, 因为按照该方案, 需要大量 QC 溶液 在本研究中, 我们采用 SVS 2 样品导入系统, 大大缩短了分析时间, 管与管之间的分析时间仅为 68 s 可使用 SIC 溶液 ( 浓度与样品主成分相似, 如, 1 mg/l) 证明在选定波长下没有干扰作用 这些数据必须与样品分析数据一起保存在文件中 如果用 SIC 溶液证明操作干扰物 分析物浓度的 1%, 分析人员必须采用没有干扰的波长和背景校正位置进行测定, 或使用另一种认可的方法进行测定 在所用波长下对 27ICS-1 到 4 的溶液进行分析表明, 采用默认的 ICP 72 背景校正技术时, 无明显光谱干扰

26 26 痕量元素安捷伦科技公司应用手册 表 8. NIST SRM 1643e 结果 水中痕量元素 : 样品来自美国 NIST 商务部 元素 指标浓度 (µg/l) 检出浓度 重复 QC 加标 加标浓度 LCS 回收率 % RPD dup % % 加标回收率 Ag Al As B Ba Be Ca Cd Co Cr Cu Fe K Mg Mn Mo Na Ni P Pb Sb Se Si Sr Tl V Zn

27 安捷伦科技公司应用手册 痕量元素 27 表 9. NIST SRM 164a 结果天然水中痕量元素 : 样品来自美国 NIST 商务部 元素 指标浓度 (µg/l) 检出浓度 重复 QC 加标 加标浓度 LCS 回收率 % RPD dup % % 加标回收率 Ag Al As B Ba Be Cd Co Cr Cu Fe K Mg Mn Mo Na Ni P Pb Sb Se Sr Tl V Zn

28 28 痕量元素安捷伦科技公司应用手册 表 1. 废水标准物质中痕量元素的测定结果样品来源 : 高纯度标准品,PO Box 41727, Charleston, SC USA Cat # CWW-TM-C 元素指标浓度 (µg/l) 检出浓度重复 QC 加标加标浓度 LCS 回收率 % RPD dup % % 加标回收率 Al Sb n/a As Ba Be B Cd Cr Co Cu Fe Pb Mn Mo n/a Ni Se Ag Sr Tl V Zn

29 安捷伦科技公司应用手册 痕量元素 29 结论使用 Agilent SVS 2 结合 Agilent 72 系列轴向观测 ICP-OES 分析每个样品用时 68 秒, 而没有配置 SVS 2 的 ICP-OES 每个样品用时大约 21 秒, 样品通量提高了一倍以上, 分析效率也随之增加, 而分析性能则保持不变 所有元素 6 小时中稳定性好于 2% 检测限超出了 U.S. EPA 的要求 由于在吸入等离子体之前, 样品通路管线与蠕动泵管线没有接触, 惰性样品通路降低了样品的交叉污染 参考文献 [1] D. Hoobin and E. Vanclay, Ultra-fast ICP OES determinations of soil and plant material using next generation sample introduction technology. [2] S. Bridger and M. Knowles, A complete method for environmental samples by simultaneous axially viewed ICP-OES following U.S. EPA guidelines.

30 备注

31 保障 每一次分析 合适的工具和可信赖的伙伴是您信心的源泉 为了给您的每一次分析提供更好的选 择 安捷伦带来了广泛的先进样品前处理产品 气相色谱柱和液相色谱柱 我们的全球 销售网络能够保障您所需产品的快速供应 并且当您面临挑战的时候 安捷伦的技术 支持团队还能帮助您找出答案 免费客户服务热线 安捷伦科技 中国 有限公司 212 获取应用简报并浏览安捷伦液相色谱 气相色谱和样品前处理产品系列 请访问 agilent.com/chem/confidence8 更多应用简报 请访问 用您的智能手机进 行扫描 获取产品 选择指南

32 了解详细信息 在线购买 美国和加拿大 本资料中涉及的信息 说明和指标, 如有变更, 恕不另行通知 安捷伦科技 ( 中国 ) 有限公司, 年 9 月 3 日印刷 CHCN

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