周琛 駱春迎 余輝菊 鄒海民 謝沛寧 陳曉雨 李永新

摘要 建立了直接進(jìn)樣測(cè)定生活飲用水及其水源水中5種苯胺類化合物（苯胺、3硝基苯胺、4硝基苯胺、2，6二氯4硝基苯胺和六硝基二苯胺）的液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法。水樣經(jīng)0.22 μm聚醚砜濾膜過(guò)濾后直接進(jìn)樣，目標(biāo)化合物在HSS T3色譜柱上經(jīng)梯度洗脫，于4 min完成分離，多反應(yīng)監(jiān)測(cè)模式檢測(cè)。5種苯胺類化合物在各自線性范圍內(nèi)線性良好，相關(guān)系數(shù)R≥0.995。方法的檢出限為0.773～1.88 μg/L（S/N=3），定量限為2.58～6.27 μg/L（S/N=10）；峰面積的日內(nèi)和日間相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）分別為0.8%～1.9%和3.3%～4.9%；樣品加標(biāo)回收率為84.1%～105.0%，加標(biāo)樣品的RSD為1.0%～3.1%。應(yīng)用本方法對(duì)35份水樣進(jìn)行了分析。 結(jié)果表明，本方法準(zhǔn)確、靈敏、快速，適用于生活飲用水及其水源水的常規(guī)分析，可為苯胺類化合物的污染評(píng)價(jià)提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞 液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法； 苯胺類化合物； 飲用水；水源

1引言

苯胺類化合物常用作染料、橡膠、塑料和油漆等的原料，由于工業(yè)污廢水的不合理排放對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染 [1，2 ]。同時(shí)，由于苯胺類化合物很難被生物降解，易在環(huán)境中造成累積污染，且苯胺類化合物具有致癌、致畸、致突變性，可通過(guò)呼吸道、消化道進(jìn)入人體內(nèi)，亦可經(jīng)皮膚吸收，美國(guó)EPA已將其列入優(yōu)先控制污染物 [3 ]。我國(guó)也將苯胺、4硝基苯胺、2，6二氯硝基苯胺等列入環(huán)境優(yōu)先污染物黑名單，同時(shí)在《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB38382002）中也規(guī)定集中式生活飲用水地表水源中苯胺的含量不得超過(guò)100 μg/L [4 ]。由于苯胺具有長(zhǎng)期殘留性、生物蓄積性、致癌性等特點(diǎn)，因此開(kāi)發(fā)高靈敏度并且簡(jiǎn)單實(shí)用的檢測(cè)技術(shù)，對(duì)控制水體中苯胺類化合物的污染、保證人類用水安全，具有重要意義。

目前， 苯胺類化合物的檢測(cè)方法主要有萘乙二胺偶氮光度法 [5，6 ]、液相色譜法 [7，8 ]、毛細(xì)管電泳法 [9，10 ]、離子色譜法 [11 ]、氣相色譜法 [12～14 ]等。紫外差示分光光度法 [15，16 ]不經(jīng)過(guò)分離直接測(cè)定工業(yè)廢水中的苯胺，該方法簡(jiǎn)單快速，但是靈敏度較低。采用液/液萃取 [17 ]的方式對(duì)水源水中的苯胺、甲苯胺等苯胺類化合物進(jìn)行富集，氣相色譜氫火焰離子化檢測(cè)器檢測(cè)，該法靈敏度高但是前處理步驟較繁瑣， 且液/液萃取的回收率也較低。梯度淋洗離子色譜測(cè)定苯胺，靈敏度較高但分析時(shí)間較長(zhǎng)。而液相色譜質(zhì)譜法（LCMS）靈敏度高，無(wú)需對(duì)大量水樣富集濃縮 [18～21 ]， 采用直接進(jìn)樣方式檢測(cè)水中的苯胺類化合物，其檢出限可達(dá)0.1～3.0 μg/L，且該法分析速度快，滿足對(duì)生活飲用水及其水源水快速準(zhǔn)確檢測(cè)的要求。

目前文獻(xiàn)多集中于水中苯胺的檢測(cè)方法研究，而氯苯胺、二硝基苯胺等的LCMS檢測(cè)卻鮮有報(bào)道。本研究建立一種無(wú)需繁瑣樣品前處理， 靈敏度高和抗干擾能力強(qiáng)的同時(shí)檢測(cè)生活飲用水及其水源水中苯胺及3硝基苯胺等多種衍生物的液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜檢測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)苯胺類化合物的快速、簡(jiǎn)便分析。

2實(shí)驗(yàn)部分

2.1儀器與試劑

液相色譜儀（Dionex UltiMate 3000，德國(guó)Thermo Fisher公司），配有在線脫氣裝置、雙三元泵、柱溫箱、自動(dòng)進(jìn)樣器；3200 QTRAP 雜交串聯(lián)質(zhì)譜儀（美國(guó)SCIEX公司）；電噴霧電離（ESI）源和Analyst軟件（版本1.6.2）。電子天平（萬(wàn)分之一，德國(guó)Sartorius公司）；純水儀（PURELAB Pulse，德國(guó)ELGA公司）。

苯胺（Aniline，AN，純度≥99.5%，德國(guó)Dr. Ehrenstorfer公司）；六硝基二苯胺（Hexanitrodiphenylamine，HND，純度≥99.5%，德國(guó)Dr. Ehrenstorfer公司）；2，6二氯硝基苯胺（2，6Dichloro4nitroaniline，2，6DC4NA，純度≥98.0%，德國(guó)Dr. Ehrenstorfer公司）；3硝基苯胺（3Nitroaniline，3NA，純度≥99.9%， 美國(guó)Supelco公司）；4硝基苯胺（4Nitroaniline， 4NA， 純度≥99.0%，美國(guó)SigmaAdlrich公司）。甲醇（色譜純，美國(guó)Fisher Scientific公司）；乙酸銨（LCMS級(jí)，美國(guó)SigmaAdlrich公司）；甲酸（色譜純，美國(guó)Dikma公司）。實(shí)驗(yàn)用水均為超純水。

3結(jié)果和討論

3.1質(zhì)譜條件的優(yōu)化

將濃度為1.00 mg/L的50%甲醇水配制的單標(biāo)溶液通過(guò)注射泵以20 μL/min的速度直接注入質(zhì)譜儀，在一級(jí)全掃描模式下，AN， 3NA， 4NA在ESI+模式下的響應(yīng)較高，而2，6DC4NA和HND在ESI-模式下的響應(yīng)較高。除了上述5種苯胺類化合物，預(yù)實(shí)驗(yàn)中還對(duì)2硝基苯胺和2，4二硝基苯胺進(jìn)行了試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)無(wú)論是在ESI+還是ESI-模式下，其響應(yīng)均較低。這可能是因?yàn)?硝基苯胺和2，4二硝基苯胺不適合在ESI源下電離，因此本實(shí)驗(yàn)未對(duì)二者進(jìn)行測(cè)定。5種組分在各自最佳的電離模式下選擇母離子。在子離子掃描模式下改變碰撞能量，選擇在變化的碰撞能量條件下能相對(duì)穩(wěn)定存在、豐度較高、質(zhì)荷比（m/z）相對(duì)較大的碎片離子作為子離子，每種組分選擇2～3個(gè)子離子。在MRM模式下檢測(cè)所選的母子離子對(duì)，選擇穩(wěn)定性好（信號(hào)值波動(dòng)±15%范圍內(nèi)）的離子對(duì)作為實(shí)際監(jiān)測(cè)的離子對(duì)。同時(shí)，在MRM模式下對(duì)去簇電勢(shì)、入口電勢(shì)、碰撞池入口電勢(shì)、碰撞能量、碰撞池出口電勢(shì)等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。5種被測(cè)物的最佳質(zhì)譜檢測(cè)條件見(jiàn)表1。

離子源其它參數(shù)大多不能針對(duì)單個(gè)離子對(duì)分別優(yōu)化，其中重要的包括CUR， Gas1， Gas2， IS和TEM。利用質(zhì)譜儀自帶軟件在FIA模式下， 選擇響應(yīng)值較低的3NA和HND， 分別在ESI+和ESI

Symbolm@@ 模式下混合標(biāo)準(zhǔn)液經(jīng)色譜柱分離后對(duì)它們進(jìn)行優(yōu)化，最優(yōu)離子源條件見(jiàn)2.4.2節(jié)。

3.2色譜條件的優(yōu)化

3.2.1色譜柱的選擇文獻(xiàn) [21 ]報(bào)道，苯胺一般采用C18柱分析。本實(shí)驗(yàn)首先選用Xtimate C18柱（100 mm×2.1 mm， 3 μm， 月旭科技公司）進(jìn)行目標(biāo)化合物的分離，結(jié)果表明，3NA和4NA未能實(shí)現(xiàn)基線分離。實(shí)驗(yàn)考察了目標(biāo)化合物在極性稍強(qiáng)的HSS T3色譜柱上相同洗脫條件下的分離情況，結(jié)果表明，5種苯胺類化合物均實(shí)現(xiàn)了較好分離（見(jiàn)圖1）。因此，本實(shí)驗(yàn)選用HSS T3色譜柱。

3.2.2流動(dòng)相的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)比較了等度和梯度洗脫條件對(duì)目標(biāo)物分離的影響。由于前3種目標(biāo)物的極性較相近，等度洗脫需采用低比例的有機(jī)相才能實(shí)現(xiàn)較好的分離，但這樣會(huì)使得后兩種極性相對(duì)較弱的物質(zhì)難以被洗脫，導(dǎo)致分析時(shí)間太長(zhǎng)。多次梯度洗脫實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，0.0～2.0 min內(nèi)B相由30%升至43%后再立即升至90%，并保持1.9 min，在此模式下5種組分均可實(shí)現(xiàn)較好的分離。

苯胺類化合物為弱堿性有機(jī)化合物，以甲醇水為流動(dòng)相時(shí)，色譜峰展寬，且嚴(yán)重拖尾，尤其是HND。酸性條件下，鍵合相表面未烷基化的硅醇羥基電離被抑制，削弱了二次相互作用，能夠改善峰形。因此考察了濃度分別為0.00%， 0.01%， 0.02%， 0.03%， 0.04%， 0.05%（V/V）的甲酸與甲醇組成流動(dòng)相對(duì)待測(cè)組分的分離情況（見(jiàn)圖2）。結(jié)果表明，不加甲酸時(shí)，HND峰拖尾較嚴(yán)重，造成相近峰分離度降低；隨著甲酸濃度的增加，峰形變尖銳，分離度逐漸改善。當(dāng)甲酸濃度≥0.02%時(shí)，分離度較好， 且各物質(zhì)的響應(yīng)較高，所以選用0.02%甲酸組成流動(dòng)相。

苯胺類化合物被質(zhì)子化后以銨鹽的形式存在，ESI+模式下離子化效率會(huì)提高，為了進(jìn)一步提高待測(cè)組分的靈敏度，考慮在水相再加入一定濃度的乙酸銨。實(shí)驗(yàn)考察了乙酸銨濃度分別為5， 6， 7和8 mmol/L時(shí)目標(biāo)物的色譜峰形和響應(yīng)值。結(jié)果如圖3所示，在ESI+模式下，當(dāng)乙酸銨濃度由5 mmol/L升至6 mmol/L時(shí)，3種物質(zhì)的色譜峰均變窄，且峰面積均增大；乙酸銨濃度升至8 mmol/L時(shí)，3種物質(zhì)的色譜峰開(kāi)始變寬，峰面積也減小。因此實(shí)驗(yàn)選擇含0.02%甲酸、6 mmol/L乙酸銨與甲醇組成最佳流動(dòng)相。

3.3方法學(xué)評(píng)價(jià)

3.3.1線性范圍和檢出限取一系列的混合標(biāo)準(zhǔn)液，按2.4節(jié)的方法進(jìn)樣測(cè)定，每個(gè)濃度重復(fù)測(cè)定3次，以待測(cè)物濃度（x，μg/L）為橫坐標(biāo)，定量離子的峰面積（y，cps·min）為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，各組分在各自的線性范圍內(nèi)線性關(guān)系良好（相關(guān)系數(shù)r≥0.995）。以3倍和10倍基線噪聲所對(duì)應(yīng)的各組分含量計(jì)算得到的方法檢出限（LOD）和定量限（LOQ）分別為0.773～1.88 μg/L和2.58～6.27 μg/L（見(jiàn)表2），與相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道的檢出限相當(dāng)，滿足國(guó)家限量標(biāo)準(zhǔn)。

3.3.2精密度實(shí)驗(yàn)取5種苯胺類化合物的混合標(biāo)準(zhǔn)液（濃度均為50 μg/L），按2.4的方法測(cè)定，在一天內(nèi)連續(xù)測(cè)定7次，以定量離子的峰面積的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）考察日內(nèi)精密度；在30天內(nèi)取同一個(gè)混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，分7天進(jìn)行測(cè)定，考察日間精密度。結(jié)果表明，各待測(cè)組分的日內(nèi)RSD為0.8%～1.9%，日間RSD為3.3%～4.9%（見(jiàn)表2）。

3.4加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)和實(shí)際樣品測(cè)定

選取水源水和生活飲用水進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，分別加入3個(gè)不同濃度水平的標(biāo)準(zhǔn)溶液，每個(gè)濃度水平測(cè)定6個(gè)平行樣，并以定量離子的峰面積的RSD考察加標(biāo)樣品溶液的精密度（表3）。結(jié)果表明，各組分的加標(biāo)回收率為8際情況84.1%～105%，加標(biāo)樣品的RSD為1.0%～3.1%，能滿足水樣分析測(cè)定的要求。

采集某地10份水源水、20份生活飲用水和5份地表水水樣，按照本方法對(duì)35個(gè)水樣進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，34份水樣中均未檢出5種待測(cè)物，1份某染料廠附近池塘水中檢出3.01 μg/L 六硝基二苯胺（見(jiàn)圖4）。同時(shí)，所有樣品在MRM模式下均無(wú)共流出干擾組分。

4結(jié) 論

本研究建立了生活飲用水及其水源水中5種苯胺類化合物的LCMS方法，與《GB 5750.82006生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法有機(jī)物指標(biāo)》中采用固相萃取填充柱氣相色譜法測(cè)定苯胺相比，本研究采用可有效“屏蔽”樣品基體干擾的MRM模式，水樣過(guò)濾后直接進(jìn)樣分析，僅需簡(jiǎn)單的前處理即可完成對(duì)復(fù)雜基體樣品的定性與定量分析。本方法快速、準(zhǔn)確、靈敏度高，可用于生活飲用水及其水源水中5種苯胺類化合物的定性定量檢測(cè)，可滿足水質(zhì)監(jiān)測(cè)的要求。

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