王亞恩，王建華，李馨，劉靖靖，張慧麗，湯志旭

(1.山東出入境檢驗(yàn)檢疫局技術(shù)中心，山東青島 266002； 2.中國海洋大學(xué)，山東青島 266100)

氣相色譜-正化學(xué)源離子阱質(zhì)譜法測定飲用水中9種N-亞硝胺*

王亞恩1，王建華1，李馨1，劉靖靖1，張慧麗2，湯志旭1

(1.山東出入境檢驗(yàn)檢疫局技術(shù)中心，山東青島 266002； 2.中國海洋大學(xué)，山東青島 266100)

采用氣相色譜-正化學(xué)源離子阱質(zhì)譜法測定N-亞硝胺。利用二氯甲烷直接提取飲用水中的9種揮發(fā)性亞硝胺，9種揮發(fā)性亞硝胺的質(zhì)量濃度與色譜峰面積線性相關(guān)，相關(guān)系數(shù)均不小于0.995，方法定量限為0.3～4.9 μg／L，測定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于10%(n=6)，低、中、高3個(gè)添加水平的平均回收率為65%～109%。該方法快速、準(zhǔn)確，靈敏度高，易于操作，適用于飲用水中揮發(fā)性亞硝胺的檢測。

N-亞硝胺；氣相色譜-正化學(xué)源離子阱質(zhì)譜法；飲用水

作為消毒副產(chǎn)物，目前飲用水中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多種N-亞硝胺化合物(N-nitrosamines)，主要是亞硝基二甲胺(NDMA)、亞硝基甲基乙基胺(NMEA)、亞硝基二乙基胺(NDEA)、亞硝基吡咯烷(NPYR)、亞硝基嗎啉(NMOR)、亞硝基二丙基胺(NDPA)、亞硝基哌啶(NPIP)、亞硝基二丁基胺(NDBA)和亞硝基二苯基胺(NDPhA)等。NDMA是發(fā)現(xiàn)最早、研究最為廣泛的N-亞硝胺類消毒副產(chǎn)物，1994年首次于加拿大安大略湖飲用水中發(fā)現(xiàn)［1-2］，隨后其余8種相繼在飲用水中發(fā)現(xiàn)［3-4］。

研究表明，N-亞硝胺可誘導(dǎo)食管和肝臟等器官產(chǎn)生癌變［5-6］。美國環(huán)境保護(hù)局限定飲用水中NDMA的最大殘留限量為7 ng／L［7］；德國規(guī)定NDMA 和NMOR 的最大殘留限量為10 ng／L［8-9］；加拿大安大略省環(huán)境部則規(guī)定NDMA 的飲用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為9 ng／L［10］。目前，對(duì)飲用水中N-亞硝胺類消毒副產(chǎn)物的研究引起國內(nèi)外的日益重視［11-12］。

N-亞硝胺消毒副產(chǎn)物在水中的質(zhì)量濃度一般為ng／L水平，因此開發(fā)高效的樣品富集濃縮技術(shù)和采用高靈敏度的檢測手段是對(duì)此類化合物進(jìn)行定性定量的關(guān)鍵。目前，飲用水中亞硝胺類化合物的常規(guī)前處理方式是通過液液萃取或固相萃取進(jìn)行水樣濃縮，檢測過程比較繁雜，GB／T 5009.26-2003《食品中N-亞硝胺類的測定》采用氣相色譜-熱能分析儀檢測，雖然該法檢測靈敏度高，但儀器應(yīng)用面窄，不適合推廣［13-14］。其它分析方法還有GC［15-17］，GC-MS［18-19］，GC-MSMS［20］，LC-MSMS［21-22］等，并且均選用EI源為離子源。筆者采用液液萃取進(jìn)行水樣濃縮，聯(lián)合氣相離子阱質(zhì)譜和正化學(xué)源(PCI)測定飲用水中的N-亞硝胺，該法快速，靈敏度高。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

氣相色譜-離子阱質(zhì)譜儀：Agilent 7890GC-240MS型，美國安捷倫公司；

旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：R-3型，瑞士Buchi公司；

氮吹儀：cerex48型，美國Cerex公司；

超純水機(jī)：Milli-Q Integral型，美國Millipore公司；

9種亞硝胺混合標(biāo)準(zhǔn)品：質(zhì)量濃度均為2 000 μg／mL，純度均大于98%，美國Sigma公司；

NDMA-D6內(nèi)標(biāo)液：1 000 μg／mL，美國Sigma公司；

二氯甲烷：HPLC級(jí)，美國ROE公司；

無水硫酸鈉：分析純，南京化學(xué)試劑有限公司；

實(shí)驗(yàn)用水為超純水。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

以二氯甲烷為溶劑，配制9種N-亞硝胺及NDMA-D6的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，質(zhì)量濃度依次為1，5，10，20，50，100，200，500，1 000 μg／L，內(nèi)標(biāo)NDMA -D6的質(zhì)量濃度均為100 μg／L。

1.3 儀器工作條件

1.3.1 色譜條件

色譜柱：DB-VRX毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm，1.4 μm)；升溫程序：起始柱溫為60℃，保持2 min，以8℃／min 升至180℃，最后以10℃／min 升至240℃并保持2 min；進(jìn)樣口溫度：240℃；傳輸線溫度：240℃；進(jìn)樣體積：1 μL；不分流進(jìn)樣；載氣：高純氦氣，流量為1.5 mL／min。

1.3.2 質(zhì)譜條件

PCI電離源；離子阱(Trap)溫度：180℃；真空腔(Manifold)溫度：50℃；反應(yīng)氣：甲醇；溶劑延遲時(shí)間：5 min；掃描范圍：m／z60～200。

1.4 樣品前處理

準(zhǔn)確稱取飲用水樣品1 000 mL，以100 mL二氯甲烷分別超聲15 min提取3次，利用分液漏斗分離有機(jī)溶劑相，混合3次二氯甲烷提取液后經(jīng)10 g無水硫酸鈉脫水過濾處理后，添加100 μL甲醇在40℃水浴下抽真空至6 mL左右，轉(zhuǎn)移至帶刻度的氮吹管中，使用緩氮?dú)饬鞔抵列∮? mL，最后用二氯甲烷重新定容至1 mL。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜條件的優(yōu)化

分別考察比較了兩種不同固定液、不同極性的氣相色譜柱：HP-5MS型非極性柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)和DB-VRX型中等極性柱(30 m×0.25 mm，1.4 μm)對(duì)9種N-亞硝胺和1種內(nèi)標(biāo)的色譜分離效果，結(jié)果表明，選用DB-VRX型毛細(xì)管色譜柱能夠獲得較為理想的色譜峰形、分離效果和靈敏度。確定色譜柱后就不同的進(jìn)樣口溫度、傳輸線溫度、離子源溫度和不同的載氣流量對(duì)N-亞硝胺分離及響應(yīng)的影響分別進(jìn)行比較，結(jié)果顯示進(jìn)樣口溫度、傳輸線溫度和離子源溫度對(duì)N-亞硝胺的分離及響應(yīng)的影響并不顯著。從色譜柱相應(yīng)要求和防止污染考慮，最終選擇進(jìn)樣口溫度為240℃，傳輸線溫度為240℃，離子源溫度為180℃。較小的載氣流量有利于N-亞硝胺的分離，但會(huì)降低響應(yīng)值，因此選擇較大的載氣流量1.5 mL／min。

2.2 質(zhì)譜條件的優(yōu)化

由于N-亞硝胺化合物母離子和子離子的質(zhì)量數(shù)均偏低(＜200)，質(zhì)譜響應(yīng)較弱。特別是使用EI源進(jìn)行電離分析時(shí)，特征碎片離子不明顯，背景干擾嚴(yán)重，對(duì)N-亞硝胺化合物的選擇性和響應(yīng)較弱［23］。然而CI源是一種軟化學(xué)電離源，其主要獲得準(zhǔn)分子離子，一般少有碎片離子。與EI源相比，CI源具有背景干擾少、響應(yīng)靈敏度高的特點(diǎn)。由于N-亞硝胺類化合物具有堿性和親核的性質(zhì)，故采用PCI源，以甲醇為反應(yīng)氣對(duì)N-亞硝胺化合物進(jìn)行分析。另外，為了更準(zhǔn)確地定性定量分析此類化合物，優(yōu)化多級(jí)反應(yīng)質(zhì)譜條件顯得更為重要。經(jīng)過多次試驗(yàn)，確定了最優(yōu)的質(zhì)譜參數(shù)，包括母離子和子離子的選擇以及AMD電壓等，見表1。

表1 N-亞硝胺的質(zhì)譜采集條件

2.3 樣品前處理?xiàng)l件的優(yōu)化

國際上對(duì)于飲用水中的亞硝胺的限量標(biāo)準(zhǔn)基本都處在10 ng／L的水平上［7-10］，而除GC-TEA法外，幾乎所有檢測水中痕量亞硝胺的相關(guān)應(yīng)用儀器的定量限都在μg／L以上，甚至mg／L水平。因此除了要選擇適當(dāng)檢測手段以及優(yōu)化色譜質(zhì)譜條件和相關(guān)參數(shù)以外，還應(yīng)優(yōu)化選取樣品量以及濃縮倍數(shù)。本實(shí)驗(yàn)中不同N-亞硝胺在GC-PCIIon Trap MS上的定量限為0.3～4.9 μg／L(見表2)。因此將水樣濃縮100倍、500倍、1 000倍后，當(dāng)提取液濃縮后的質(zhì)量濃度為5 μg／L時(shí)，對(duì)應(yīng)水樣中的N-亞硝胺的質(zhì)量濃度分別為50，10，5 ng／L，由此可見，水樣濃縮1 000倍后的實(shí)驗(yàn)定量限便低于相關(guān)限量要求標(biāo)準(zhǔn)，即取水量1 000 mL濃縮至1 mL。

2.4 萃取液濃縮過程優(yōu)化

為了減少由于揮發(fā)性亞硝胺物質(zhì)在濃縮過程的損失，在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮前向萃取液中分別添加100 μL甲醇和正十烷，室溫下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮至約6 mL，加入2 mL二氯甲烷沖洗內(nèi)壁，渦旋混勻后全部移至帶有刻度的氮吹管中，使用緩氮?dú)饬鞔抵列∮? mL，最后用二氯甲烷重新定容至1 mL。添加甲醇的回收率效果優(yōu)于正十烷，并且經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)考證，無論是旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮還是緩氮?dú)饬鳚饪s均不許將溶劑蒸干，否則NDMA，NMEA，NDEA的平均回收率小于10%，NPYR，NMOR，NDPA，NPIP，NDBA的平均回收率在20%～50%之間，NMOR的回收率約為90%。

2.5 加標(biāo)樣品色譜圖

在1.3儀器工作條件下，對(duì)50 ng／L水平加標(biāo)樣品進(jìn)行測定，色譜圖見圖1。由圖1可見，9種N-亞硝胺色譜分離良好。

圖1 加標(biāo)樣品的色譜圖

2.6 線性方程和定量限

配制質(zhì)量濃度分別為5，10，20，50，100，500，1 000 μg／L的系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，在1.3色譜質(zhì)譜條件下測定，以色譜峰面積(y)為縱坐標(biāo)、質(zhì)量濃度(x)為橫坐標(biāo)進(jìn)行線性回歸，以信噪比S／N為10確定定量限，9種揮發(fā)性N-亞硝胺的線性方程、相關(guān)系數(shù)和方法定量限見表2。由表2可知9種揮發(fā)性N-亞硝胺的方法定量限為0.3～4.9μg／L。

表2 9種揮發(fā)性亞硝胺的線性方程、相關(guān)系數(shù)和方法定量限

2.7 方法的精密度和回收率

將低、中、高不同質(zhì)量濃度水平的N-亞硝胺標(biāo)準(zhǔn)溶液加入到超純水陰性樣品中，再按照1.3和1.4所述條件進(jìn)行檢測，每個(gè)樣品平行測定6次，精密度和回收率結(jié)果見表3。由表3可知，本方法的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)小于10%，回收率為65%～109%，表明本方法精密度和準(zhǔn)確度均較高。

表3 樣品加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果(n=6) %

3 結(jié)語

通過優(yōu)化GC-PCI-Ion Trap和前處理方法，建立了一種新型的飲用水中N-亞硝胺的快捷檢測方法，該法能夠滿足評(píng)價(jià)飲用水中9種亞硝胺是否能夠?qū)е氯祟惤】碉L(fēng)險(xiǎn)的檢測要求。

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國家重大科研基礎(chǔ)設(shè)施和大型科研儀器開放共享討論會(huì)在京召開

為落實(shí)《國務(wù)院關(guān)于國家重大科研基礎(chǔ)設(shè)施和大型科研儀器向社會(huì)開放的意見》(以下稱《意見》)，國家科技基礎(chǔ)條件平臺(tái)中心在北京召開國家重大科研基礎(chǔ)設(shè)施和大型科研儀器開放共享討論會(huì)。來自中國科學(xué)院化學(xué)所、中國科學(xué)院網(wǎng)絡(luò)中心、中國科學(xué)院國家天文臺(tái)、清華大學(xué)分析測試中心、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥國家同步輻射實(shí)驗(yàn)室、中國計(jì)量科學(xué)研究院和湖北省科技信息研究院等單位相關(guān)專家參加此次會(huì)議，科技部基礎(chǔ)司、平臺(tái)中心的有關(guān)負(fù)責(zé)同志出席會(huì)議。

根據(jù)落實(shí)《意見》的總體安排，本次會(huì)議重點(diǎn)對(duì)重大科研基礎(chǔ)設(shè)施和大型科研儀器國家網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)調(diào)研和功能模塊設(shè)計(jì)、重大科研基礎(chǔ)設(shè)施和大型科研儀器國家網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)建設(shè)的可行性進(jìn)行深入討論并對(duì)重大科研基礎(chǔ)設(shè)施和大型科研儀器的服務(wù)情況、對(duì)外開放情況、支撐科學(xué)研究和企業(yè)創(chuàng)新等方面的成果、運(yùn)行服務(wù)考核評(píng)價(jià)等內(nèi)容進(jìn)行深入的交流和研討。

重大科研基礎(chǔ)設(shè)施和大型科研儀器國家網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)的建設(shè)是推進(jìn)重大科研基礎(chǔ)設(shè)施和大型科研儀器資源對(duì)外開放共享與管理的重要舉措。重大科研基礎(chǔ)設(shè)施和大型科研儀器開放共享的重點(diǎn)是推進(jìn)管理單位機(jī)制和制度的創(chuàng)新，關(guān)鍵是強(qiáng)化管理單位對(duì)實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員相關(guān)制度的建立與落實(shí)。下一步平臺(tái)中心將在有關(guān)司局的指導(dǎo)下，加快推進(jìn)重大科研基礎(chǔ)設(shè)施和大型科研儀器國家網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)的建設(shè)與實(shí)施，為貫徹落實(shí)《意見》提供有效支撐，營造重大科研基礎(chǔ)設(shè)施和大型科研儀器開放共享良好環(huán)境。

(儀器信息網(wǎng))

Simultaneous Determination of NineN-nitrosamines in Drinking Water by Gas Chromatography-Positive Chemical Ionization Ion Trap Mass Spectrometry

Wang Yaen1, Wang Jianhua1, Li Xin1, Liu Jingjing1, Zhang Huili2， Tang Zhixu1
(1.Shandong Exit & Entry Inspection and Quarantine Bureau，Qingdao 266002, China；2.Ocean University of China，Qingdao 266100， China)

A gas chromatography-positive chemical ionization mass ion trap spectrometric method was developed for determination of 9N-nitrosamines in drinking water. The sample was extracted by methylene dichloride, the concentration ofN-nitrosamine was linear with the chromatographic peak area with the corelation coefficent not less than 0.995. The limit of quantitation for 9N-nitrosamine ranged from 0.3 μg／L to 4.9 μg／L. The recoveries of 9N-nitrosamine at different level were 65%-109%. The precision of the method measured by relative standard deviation (RSD) was less than 10% (n=6) for allN-nitrosamines spiked at different levels. The method is accurate and sensitive，which can be applied to the analysis of 9N-nitrosamine in drinking water.

N-nitrosamines; chromatography-positive chemical ionization ion trap mass spectrometry; drinking water

O657.7

：A

：1008-6145(2015)04-0016-04

10.3969／j.issn.1008-6145.2015.04.005

*質(zhì)檢公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201410177)；山東出入境檢驗(yàn)檢疫局科技項(xiàng)目(SK 201355)

聯(lián)系人：王建華；E-mail: whywrs9@163.com

2015-05-12