本發(fā)明涉及一種雪冰化學(xué)成分檢測(cè)方法，特別是涉及一種用于雪冰樣品中生物質(zhì)燃燒排放有機(jī)酸的固相萃取-氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用分離檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

雪冰中的對(duì)羥基苯甲酸、香草酸、脫氫松香酸是獨(dú)特的生物質(zhì)燃燒排放指示物，可以用來(lái)區(qū)分碳質(zhì)組分究竟來(lái)自生物質(zhì)燃燒還是化石燃料燃燒，然而，將雪冰樣品中有機(jī)酸作為燃燒排放指示物的研究還非常少，其中主要的原因是樣品前處理方法和儀器限制。

目前，雪冰中可用作燃燒排放指示物的有機(jī)酸的分離、分析方法主要有以下兩種：一種是通過(guò)采集大量雪冰樣品(約200mL)，再經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室濃縮-萃取-衍生-GC-MS上機(jī)分析等步驟獲得三種有機(jī)酸的濃度結(jié)果。該方法具有較低的檢出限，但操作相對(duì)復(fù)雜，無(wú)法在野外操作，需要樣品量大，且提取過(guò)程中需要消耗大量有機(jī)試劑。另一種是采用HPLC-ESI-MS/MS直接進(jìn)樣方式測(cè)量有機(jī)酸，該方法具有用樣少、快速檢測(cè)等特點(diǎn)，但檢出限相對(duì)較高，不能滿足部分雪冰樣品中痕量有機(jī)酸濃度的測(cè)試要求，且該方法對(duì)儀器要求較高，在絕大部分實(shí)驗(yàn)室中無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)存對(duì)羥基苯甲酸、香草酸、脫氫松香酸三種有機(jī)酸測(cè)量方法中存在的一些不足，本發(fā)明提供一種用于雪冰樣品中生物質(zhì)燃燒排放有機(jī)酸的固相萃取-氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用分離檢測(cè)方法，本方法具有用樣量少、野外操作性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，且本方法具有較低的檢出限，以及良好的回收率和精密度。

為實(shí)現(xiàn)上述效果，本發(fā)明所采用技術(shù)方案是：

一種用于雪冰樣品中生物質(zhì)燃燒排放有機(jī)酸的固相萃取-氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用分離檢測(cè)方法，包括以下步驟：

1、樣品準(zhǔn)備：將雪冰樣品在凈化臺(tái)上常溫融化，然后用預(yù)先500℃高溫灼燒過(guò)的0.8mm孔徑石英濾膜過(guò)濾樣品；

2、SPE準(zhǔn)備：選用條件實(shí)驗(yàn)中對(duì)三種有機(jī)酸均具有良好回收率的HLB柱進(jìn)行實(shí)際樣品分離富集，將HLB小柱固定于專用的SPE裝置上(Visiprep DL，Supelco)，并連接真空泵；

3、活化HLB小柱：分別用5mL超純水、5mL甲醇、5mL超純水活化HLB小柱；

4、調(diào)PH值：取濾后樣品50mL，加入0.1mL 1mol/L鹽酸(PH≈2)，搖勻，可以促進(jìn)有機(jī)酸質(zhì)子化，降低電離度，提高回收率；

5、上樣：將搖勻后的樣品加入HLB柱；

6、淋洗、吹干：加5mL超純水沖洗SPE柱，真空泵抽干2min。然后將小柱頂端接上密封接頭，連接到氮吹裝置，繼續(xù)吹掃30min至完全干燥；

7、洗脫：用5ml含2％氨水的甲醇溶液洗脫，收集洗脫液；

8、濃縮：純氮?dú)猸h(huán)境中吹至1mL左右，轉(zhuǎn)移至1.5mL色譜瓶中繼續(xù)完全吹干；

9、衍生：在1.5mL色譜瓶中加入50mL 1∶1含1％TMCS的MSTFA衍生劑和吡啶的混合物，然后用在輕氮?dú)饬飨轮脫Q瓶子上方的空氣10秒，減輕殘留空氣中的水分對(duì)衍生效果的影響，蓋好瓶蓋，放入70℃烘箱中反應(yīng)2h；

10、定容、上機(jī)：衍生結(jié)束，待冷卻到室溫后，打開蓋子，加入正己烷，定容至200mL后準(zhǔn)備上氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC/MS)測(cè)試。

進(jìn)一步地，在上述步驟(3)中，要注意操作連續(xù)性，流速控制在1mL/min左右，并防止過(guò)柱期間HLB柱干涸。

進(jìn)一步地，在上述步驟(5)中，控制流速為1mL/min，因HLB小柱容量有限，需逐次加入。

本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果：

1、本發(fā)明提供了一種新的用于雪冰中三種生物質(zhì)燃燒排放有機(jī)酸的分離檢測(cè)方法，可以為許多相關(guān)研究組解除昂貴儀器設(shè)備的限制，更加方便的開展雪冰中燃燒排放指示物的研究工作。

2、本發(fā)明使野外處理樣品成為可能，野外采樣工作后，可現(xiàn)場(chǎng)過(guò)柱，無(wú)需攜帶大量樣品返回實(shí)驗(yàn)室。

3、本發(fā)明提出了過(guò)HLB柱前用鹽酸活化樣品，淋洗時(shí)，用含2％氨水的甲醇溶液洗脫小柱，提高了方法的回收率。

4、本發(fā)明注意到萃取柱若長(zhǎng)時(shí)間用真空泵抽空會(huì)影響空白值，且衍生反 應(yīng)前需要用輕氮?dú)饬髦脫Q樣品瓶上方殘余的空氣，減輕了水分對(duì)衍生效果的影響。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。

一種用于雪冰樣品中生物質(zhì)燃燒排放有機(jī)酸的固相萃取-氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用分離檢測(cè)方法，包括以下步驟：

1、樣品準(zhǔn)備：將雪冰樣品在凈化臺(tái)上常溫融化，然后用預(yù)先500℃高溫灼燒過(guò)的0.8mm孔徑石英濾膜過(guò)濾樣品；

2、SPE準(zhǔn)備：選用條件實(shí)驗(yàn)中對(duì)三種有機(jī)酸均具有良好回收率的HLB柱進(jìn)行實(shí)際樣品分離富集，將HLB小柱固定于專用的SPE裝置上(Visiprep DL，Supelco)，并連接真空泵；

3、活化HLB小柱：分別用5mL超純水、5mL甲醇、5mL超純水活化HLB小柱；

4、調(diào)PH值：取濾后樣品50mL，加入0.1mL 1mol/L鹽酸(PH≈2)，搖勻，可以促進(jìn)有機(jī)酸質(zhì)子化，降低電離度，提高回收率；

5、上樣：將搖勻后的樣品加入HLB柱；

6、淋洗、吹干：加5mL超純水沖洗SPE柱，真空泵抽干2min。然后將小柱頂端接上密封接頭，連接到氮吹裝置，繼續(xù)吹掃30min至完全干燥；

7、洗脫：用5ml含2％氨水的甲醇溶液洗脫，收集洗脫液；

8、濃縮：純氮?dú)猸h(huán)境中吹至1mL左右，轉(zhuǎn)移至1.5mL色譜瓶中繼續(xù)完全吹干；

9、衍生：在1.5mL色譜瓶中加入50mL 1∶1含1％TMCS的MSTFA衍生劑和吡啶的混合物，然后用在輕氮?dú)饬飨轮脫Q瓶子上方的空氣10秒，減輕殘留空氣中的水分對(duì)衍生效果的影響，蓋好瓶蓋，放入70℃烘箱中反應(yīng)2h；

10、定容、上機(jī)：衍生結(jié)束，待冷卻到室溫后，打開蓋子，加入正己烷，定容至200mL后準(zhǔn)備上氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC/MS)測(cè)試。

進(jìn)一步地，在上述步驟(3)中，要注意操作連續(xù)性，流速控制在1mL/min左右，并防止過(guò)柱期間HLB柱干涸。

進(jìn)一步地，在上述步驟(5)中，控制流速為1mL/min，因HLB小柱容量有限，需逐次加入。

本發(fā)明提供的用于雪冰樣品中對(duì)羥基苯甲酸、香草酸、脫氫松香酸的SPE-GC/MS分離檢測(cè)方法，關(guān)鍵點(diǎn)在于：

1、將SPE技術(shù)用于雪冰樣品中三種生物質(zhì)燃燒排放有機(jī)酸的分離富集。

2、試驗(yàn)了四種SPE小柱(HLB，DPA-S，PEP-2，PAX)對(duì)三種有機(jī)酸的分離富集效果，最終發(fā)現(xiàn)HLB對(duì)三種有機(jī)酸均有良好的回收率。

3、過(guò)HLB柱前用鹽酸活化樣品，促進(jìn)有機(jī)酸質(zhì)子化，降低電離度；過(guò)柱、吹干后，用含2％氨水的甲醇溶液洗脫小柱，促進(jìn)有機(jī)酸離子化，可以提高回收率。

4、過(guò)柱完成后縮短真空泵抽干時(shí)間，通過(guò)密封接頭連接萃取柱和氮吹管， 用氮?dú)獯蹈桑苊獯罅靠諝膺M(jìn)入柱子，干擾樣品空白值。

5、樣品完全吹干并添加衍生劑后，繼續(xù)用氮?dú)庵脫Q小瓶上部的空氣10秒，減輕殘留空氣中的水分對(duì)衍生效果的影響。

實(shí)施例1：

測(cè)定化合物：

雪冰中的三種生物質(zhì)燃燒排放有機(jī)酸：對(duì)羥基苯甲酸、香草酸、脫氫松香酸。

方法有效性：

采用Milli-Q超純水全流程空白六次重復(fù)測(cè)量產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)偏差的三倍所對(duì)應(yīng)的濃度作為方法的最低檢出限，分別為：對(duì)羥基苯甲酸0.002ng/mL、香草酸0.001ng/mL、脫氫松香酸0.004ng/mL，同時(shí)如果采用更大的樣品量，將可獲得更低的檢出限。用1.0ng/mL標(biāo)準(zhǔn)溶液來(lái)檢驗(yàn)方法的回收率，結(jié)果表明，三種有機(jī)酸的回收率均大于75％，測(cè)量值(n＝6)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)均小于15％(見(jiàn)表1)。

實(shí)際樣品測(cè)定流程：

用本發(fā)明所建立的方法實(shí)測(cè)了青藏高原某雪坑樣品中的對(duì)羥基苯甲酸、香草酸、脫氫松香酸三種有機(jī)酸的濃度水平，具體測(cè)定流程如下：

1、樣品準(zhǔn)備：首先將雪冰樣品在凈化臺(tái)上常溫融化，然后用預(yù)先灼燒過(guò)的0.8mm孔徑石英濾膜過(guò)濾樣品。所用雪冰樣品一直冷凍保存在Whirl-Pak袋子中，直至實(shí)驗(yàn)室分析。

2、SPE準(zhǔn)備：將HLB小柱固定于專用的SPE裝置上(Visiprep DL，Supelco)，并連接真空泵。

3、活化HLB小柱：分別用5mL超純水、5mL甲醇、5mL超純水活化HLB小柱，注意操作連續(xù)，流速控制在1mL/min左右，并防止過(guò)柱期間HLB柱干涸。

4、調(diào)PH值：取濾后樣品50mL，加入0.1mL 1mol/L鹽酸(PH≈2)，搖勻，促進(jìn)有機(jī)酸質(zhì)子化，降低電離度，提高回收率。

5、上樣：將搖勻后的樣品加入HLB柱，控制流速1mL/min，因HLB小柱容量有限，需逐次加入。

6、淋洗、吹干：加5mL超純水沖洗SPE柱，真空泵抽干2min。然后將小柱頂端接上密封接頭，連接到氮吹裝置，繼續(xù)吹掃30min至完全干燥。

7、洗脫：用5ml含2％氨水的甲醇溶液洗脫，收集洗脫液。

8、濃縮：純氮?dú)猸h(huán)境中吹至1mL左右，轉(zhuǎn)移至1.5mL色譜瓶中繼續(xù)完全吹干。

9、衍生：在1.5mL色譜瓶中加入50mL 1∶1含1％TMCS的MSTFA衍生劑和吡啶的混合物，然后用在輕氮?dú)饬飨轮脫Q瓶子上方的空氣10秒，減輕殘留空氣中的水分對(duì)衍生效果的影響，蓋好瓶蓋，放入70℃烘箱中反應(yīng)2h。

10、定容、上機(jī)：衍生結(jié)束，待冷卻到室溫后，打開蓋子，加入正己烷，定容至200mL后準(zhǔn)備上機(jī)測(cè)試。

本方法采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(Trace GC氣相色譜搭配PolarisQ離子 阱型質(zhì)譜儀)進(jìn)行測(cè)試。色譜柱采用DB-5MS(30m×0.25mm I.D.×0.25mm，Agilent)。程序升溫進(jìn)樣口(PTV)采用不分流模式(Splitless mode)，初始溫度100℃，然后以10℃/s的速度升溫至250℃。載氣為高純氦氣(＞99.9995％，氦普北分)，恒流模式，流速1.0mL/min。色譜升溫程序如下：初始溫度50℃，保持2min，然后以20℃/min升溫至180℃，再以6℃/min升溫至300℃，保持5min，總的分析時(shí)間約為32min。

質(zhì)譜采用電子轟擊電離源(EI，70eV)，離子源溫度200℃，緩沖氣流速設(shè)為2.0mL/min以獲取更高的靈敏度。采用全掃描方式采集數(shù)據(jù)，掃描質(zhì)量范圍(m/z 50-400)，不同的有機(jī)酸選擇不同的定量離子。對(duì)羥基苯甲酸選用m/z225，267，282；香草酸選用m/z 267，297，312；脫氫松香酸選用m/z 239。

從表1可以看出，本發(fā)明所建立的方法具有良好的空白水平、回收率及精密度。青藏高原某雪坑樣品中三種有機(jī)酸的實(shí)測(cè)結(jié)果如表2所示，絕大部分樣品的測(cè)量值高于檢出限。因此本發(fā)明申請(qǐng)的方法能夠滿足雪冰樣品中痕量生物質(zhì)燃燒排放有機(jī)酸的定量檢測(cè)要求。

表1 HLB柱分離富集水中對(duì)羥基苯甲酸、香草酸、脫氫松香酸的空白值、回收率及精密度

表2 青藏高原某雪坑中對(duì)羥基苯甲酸、香草酸、脫氫松香酸的濃度水平