張麗梅

（博慧檢測技術(shù)（廈門）有限公司 福建廈門 361000）

引言

隨著科技的進(jìn)步及社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會發(fā)展程度及人民群眾的生活水平得到顯著提升，環(huán)境污染問題也日趨嚴(yán)重，其中有機(jī)污染物占有相當(dāng)大的比例。在環(huán)境監(jiān)測工作中，揮發(fā)性及半揮發(fā)性有機(jī)污染物性質(zhì)復(fù)雜、種類繁多，目前應(yīng)用較多的氣相色譜技術(shù)、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)受前處理方式、進(jìn)樣方式、檢測器、分離柱等的限制，在針對多組分測定時不能同時定量測定、組分難以色譜峰重疊難以分離導(dǎo)致定性能力差，通常需將被測組分分成若干分組，或衍生化后進(jìn)行測定，從而導(dǎo)致檢測效率較低、準(zhǔn)確性差、重復(fù)性差、回收效率不高等結(jié)果。

液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對復(fù)雜化合物具有較高的定性及定量能力，有效提高檢測效率的同時獲得更高的靈敏度和準(zhǔn)確性。

1 液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（HPLC-MS）簡述

液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)通過液相色譜進(jìn)行分離，目標(biāo)物用質(zhì)譜測定。從而同時具有高分離度、高選擇性、高靈敏度、高精確度、快速分析相對分子質(zhì)量與結(jié)構(gòu)信息的特點(diǎn)。

1.1 液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)檢測原理

液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀的主要由高效液相色譜（HPLC）、電離源、質(zhì)譜儀（MS）組成。液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)檢測原理為待分析檢測的混合樣品通過HPLC系統(tǒng)進(jìn)液體樣品，經(jīng)合適的流動相帶入色譜柱中進(jìn)行分離分析后流出，被分離組分依次通過接口進(jìn)入MS中，經(jīng)過離子源電噴霧針/大氣壓化學(xué)電離實(shí)現(xiàn)離子化后進(jìn)入到質(zhì)量分析器中，根據(jù)不同的質(zhì)荷比進(jìn)行分離，離子信號被轉(zhuǎn)為電信號傳入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，根據(jù)母離子及特征子離子的離子對保留時間及峰面積對樣品進(jìn)行定性、定量分析。

液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀流動相一般為水相、有機(jī)相，根據(jù)待測樣品性質(zhì)不同可以選擇單組分或多組分流動相；檢測器類型包括紫外/吸收（UV/VIS）檢測器、熒光檢測器（FLD），光電二極管陣列紫外（PAD/DAD）檢測器等。C18 色譜柱是應(yīng)用最為廣泛的液相色譜分離柱。離子化技術(shù)主要有電噴霧電離（ESI）、大氣壓化學(xué)電離（APCI）、大氣壓光電離（APPI）三種，最常用的為前兩種。質(zhì)譜最常用的質(zhì)量分析器是三重四級桿分析器、離子阱分析器和飛行時間分析器。

1.2 液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)的優(yōu)勢

液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)有效結(jié)合了高效液相色譜與質(zhì)譜的分析優(yōu)勢，主要表現(xiàn)為：

（1）可分析化合物種類廣

基本可針對大部分化合物進(jìn)行分離分析檢測，對離子型/極性化合物、難揮發(fā)或熱不穩(wěn)定化合物同樣具有較強(qiáng)的分析能力。

（2）分離度高、選擇性高、準(zhǔn)確度高

液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對多組分化合物的鑒別能力強(qiáng)，可同時分離測定多種化合物，若目標(biāo)物在液相色譜色譜柱中無法完全分離，也可通過三重四級桿中特有的特征離子對峰對目標(biāo)物進(jìn)行鑒別區(qū)分，并進(jìn)行定性、定量分析，檢測結(jié)果準(zhǔn)確、可靠、精密度高。

（3）靈敏度高

液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)能夠得到比其它檢測技術(shù)（液相色譜技術(shù)、氣相色譜技術(shù)、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)等）更低的檢出限，靈敏度更高，采用多反應(yīng)離子檢測（MRM）及選擇離子（SIM）相結(jié)合的方式進(jìn)行掃描檢測，目標(biāo)物的靈敏度可提高至少一個數(shù)量級。

（4）檢測快速高效

液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)可自動批量分析測定多組分樣品，檢測效率高，人工成本低。

2 液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在環(huán)境檢測當(dāng)中的應(yīng)用

液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在食品安全檢測分析、藥物檢測分析等領(lǐng)域有非常廣泛的應(yīng)用，近年來液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)被逐漸應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測分析中，以應(yīng)對目前污染物種類越來越多，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)管越來越嚴(yán)格，各污染物的濃度越來越低，限量要求越來越低的環(huán)境監(jiān)測現(xiàn)狀。如環(huán)境中存在的農(nóng)藥類、獸藥類及其它工業(yè)有機(jī)污染物等污染物的檢測。

2.1 環(huán)境中農(nóng)藥類污染物的檢測

作為農(nóng)業(yè)大國，我國每年生產(chǎn)和消費(fèi)的農(nóng)藥用量較大。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)藥常常被直接噴灑在土壤、植物表面，造成嚴(yán)重的土壤農(nóng)藥污染現(xiàn)象。留在植物上、空氣中的農(nóng)藥隨著雨水的沖刷進(jìn)入水體或土壤中造成環(huán)境污染；而土壤可吸附絕大部分的農(nóng)藥。土壤對農(nóng)藥的吸附能力因水分含量的變化而變化，水分含量越高，吸附能力越弱。農(nóng)藥也會隨著水分的蒸發(fā)進(jìn)而污染大氣及水體。土壤中的農(nóng)藥在被微生物分解的同時被農(nóng)作物吸收，引起瓜果蔬菜的農(nóng)藥殘留超標(biāo)，產(chǎn)生食品安全問題；而流入水體中的農(nóng)藥，可污染地表水、地下水，為生活飲用水水質(zhì)的安全帶來隱患，因此加強(qiáng)對水、土壤中農(nóng)藥類污染物的檢測十分必要。

近年來農(nóng)藥發(fā)展趨勢為高效、低度，農(nóng)藥類污染物產(chǎn)生的環(huán)境安全問題隨之發(fā)生改變，需檢測的農(nóng)藥污染物對象的極性更強(qiáng)、濃度更低、揮發(fā)性及熱穩(wěn)定性更差，因此對農(nóng)藥類污染物的檢測技術(shù)、方法、要求也在不斷的進(jìn)行改進(jìn)。液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)是農(nóng)藥分析中最有力的工具之一。

HJ 770-2015[1]標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了水質(zhì)中苯氧羧酸類除草劑測定的液相色譜/串聯(lián)質(zhì)譜法，適用于地表水、地下水和廢水中8 種苯氧羧酸類除草劑的測定。方法檢測原理為將水中的苯氧羧酸類除草劑經(jīng)直接進(jìn)樣或固相萃取柱富集，用液相色譜/串聯(lián)質(zhì)譜法分離檢測，電噴霧電離（ESI）模式，多離子反應(yīng)監(jiān)測方式（MRM），根據(jù)保留時間和特征離子峰定性，內(nèi)標(biāo)法定量。方法檢出限最低為0.006 μg/L。HJ 827-2017[2]標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了水質(zhì)中氨基甲酸酯類農(nóng)藥測定的超高效液相色譜-三重四級桿質(zhì)譜法，適用于地表水、地下水、生活污水和工業(yè)廢水中15 種氨基甲酸酯類農(nóng)藥的測定。方法原理為水中的氨基甲酸酯類農(nóng)藥經(jīng)直接進(jìn)樣或固相萃取法富集，用超高效液相色譜-三重四級桿質(zhì)譜法分離檢測，電噴霧離子化（ESI），正離子模式，檢測方式為多離子反應(yīng)監(jiān)測（MRM），根據(jù)保留時間和特征離子定性，內(nèi)標(biāo)法定量。方法檢出限最低為0.002 μg/L。HJ 961-2018、HJ 1026-2019[3][4]分別規(guī)定了土壤和沉積物、固體廢物中15 中氨基甲酸酯類農(nóng)藥的測定。方法原理均為試樣中的氨基甲酸酯類農(nóng)藥經(jīng)有機(jī)溶劑提取、固相萃取柱凈化、濃縮、定容后，用高效液相色譜-三重四級桿質(zhì)譜法測定，采用電噴霧源，正離子模式，MRM多反應(yīng)檢測方式，根據(jù)保留時間、特征離子定性，內(nèi)標(biāo)法定量，方法檢出限可低至0.2μg/L。HJ 1183-2021[5]標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了水質(zhì)中氧化樂果、甲胺磷、乙酰甲胺磷、辛硫磷測定的液相色譜-三重四級桿質(zhì)譜法，適用于地表水、地下水、生活污水和工業(yè)廢水中氧化樂果、甲胺磷、乙酰甲胺磷、辛硫磷的測定。方法原理為水樣經(jīng)過濾或凈化后直接進(jìn)樣，用液相色譜-三重四級桿質(zhì)譜分離檢測，電噴霧離子化（ESI），正離子模式，檢測方式為多離子反應(yīng)監(jiān)測（MRM），根據(jù)保留時間和特征離子定性，內(nèi)標(biāo)法定量。當(dāng)進(jìn)樣體積為5.0μL 時，方法檢出限為0.5μg/L，測定下限為2.0μg/L。

2.2 環(huán)境中藥物類污染物檢測

由于漁業(yè)、畜牧養(yǎng)殖業(yè)中各類藥物如抗生素類藥物、磺胺類、喹諾酮類藥物等的濫用，導(dǎo)致世界各國水體、土壤中檢出藥物的情況越來越多。我國針對水產(chǎn)品及其制品、生活飲用水等各類食品中抗生素類藥物、磺胺類、喹諾酮類等藥物測定的食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)相對較為完善，但針對環(huán)境水體、土壤中相應(yīng)藥物的國家標(biāo)準(zhǔn)檢測方法的更新相對滯后，傳統(tǒng)方法主要采用液相色譜技術(shù)進(jìn)行分離檢測，難以滿足對污染物濃度越來越低、種類繁多且性質(zhì)越來越復(fù)雜的檢測要求，針對水體、環(huán)境中的藥物類污染物的液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)的檢測研究應(yīng)運(yùn)而生。

養(yǎng)殖業(yè)常用的藥物主要為抗生素類，包括β-內(nèi)酰胺類抗生素、大環(huán)內(nèi)酯類抗生素、氨基甙類抗生素、四環(huán)素類抗生素、林可霉素類抗生素、氯霉素類抗生素、多肽類抗生素等七大類，此外還有磺胺類、喹諾酮類、頭孢類等藥物。2022 年，孫慧婧等[6]研究開發(fā)了一種利用大面積直接進(jìn)樣測定水中7 大類（磺胺類、林可酰胺類、喹諾酮類、大環(huán)內(nèi)酯類、四環(huán)素類、頭孢類及氯霉素類）42 種抗生素的超高效液相色譜-三重四級桿質(zhì)譜法。在ESI 源正、負(fù)離子掃描模式下，采用智能化分時間段-多反應(yīng)選擇離子監(jiān)測的采集模式，方法檢出限可達(dá)到0.015～3.61 ng/L，具有前處理簡單、快遞、有機(jī)試劑用量少，綠色環(huán)保、精密度高，準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)，適用于地表水、地下水、末梢水等較為潔凈水體中42 種痕量水平抗生素的測定。營嬌龍等[7]采用高效液相色譜-串聯(lián)三重四級桿質(zhì)譜（UPLC-MS/MS），建立了水中磺胺類、四環(huán)素類、大環(huán)內(nèi)酯類、喹諾酮類、氯霉素類、β-內(nèi)酰胺類和其他類共七大類37 種抗生素的分析方法。該方法能夠同時測試地表水及地下水中七大類抗生素，具有良好的富集作用和高靈敏度，目標(biāo)物檢出限為0.6～ 10.6ng/L，基質(zhì)加標(biāo)回收率在60%～130%之間。方法簡單、快速、準(zhǔn)確，為地表水、地下水抗生素的監(jiān)測提供了技術(shù)支撐。

胡鈺等[8]建立了同時測定土壤中7 類（磺胺類、氟喹諾酮類、四環(huán)素類、大環(huán)內(nèi)酯類、β-內(nèi)酰胺類、酰胺醇類和林可酰胺類）30 種抗生素的固相萃取-超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法。優(yōu)化確定最佳質(zhì)譜條件，選擇BEH-C18 色譜柱，優(yōu)化提取條件、固相萃取條件、分析條件后，方法的定量限可低至0.043～4.04μg/kg，方法簡單、快速、溶劑使用量少。李濤等[9]將沉積物經(jīng)磷酸鹽緩沖液、乙腈混合樣提取，再經(jīng)石墨化炭黑和C18硅膠分散固相萃取材料凈化，采用超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜，梯度洗脫，多反應(yīng)監(jiān)測（MRM）離子模式進(jìn)行測定，建立了快速測定沉積物中9 種大環(huán)內(nèi)酯類抗生素的檢測方法。

2.3 環(huán)境中其它工業(yè)有機(jī)污染物的檢測

工業(yè)污染主要集中在造紙、化工、鋼鐵、電力、食品、采掘、紡織等7 個行業(yè)，工業(yè)生產(chǎn)過程中使用的原輔材料、合成中間體等有毒有害物質(zhì)根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同存在于的工業(yè)廢氣、廢水或固體廢棄物（廢渣）中，嚴(yán)重破壞農(nóng)業(yè)的生態(tài)平衡和自然資源，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展造成極大的危害的同時直接危害廣大人民群眾的健康。液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在環(huán)境工業(yè)污染物檢測中也有較為廣泛的應(yīng)用，比如：醫(yī)療廢水中醫(yī)藥、食品、農(nóng)藥、香料等合成所用到的中間體苯乙酸等的檢測、因食品接觸材料、玩具、化妝品、潤滑劑中塑化劑遷移到環(huán)境中帶來水體、土壤污染的中鄰苯二甲酸酯檢測、苯胺類、酚類、硝基酚類的檢測等。

HJ 1048-2019[10]規(guī)定了水質(zhì)中17 種苯胺類化合物測定的液相色譜-三重四極桿質(zhì)譜法，適用于地表水、地下水、生活污水和工業(yè)廢水中17 種苯胺類化合物的測定。采用電噴霧離子源（ESI），正離子模式，多反應(yīng)監(jiān)測（MRM）監(jiān)測方式，根據(jù)保留時間和特征離子定性，內(nèi)標(biāo)法定量。檢出限最低可達(dá)到0.007μg/L。HJ 1049-2019[11]標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了同時測定水中4 種硝基酚類化合物的液相色譜-三重四級桿質(zhì)譜法。適用于地表水、地下水、生活污水和工業(yè)廢水中4 種硝基酚類的測定，4 種酚類化合物的方法檢出限為0.4μg/L～0.6μg/L。HJ 1210-2021[12]規(guī)定了測定土壤和沉積物中苯胺類和聯(lián)苯胺類化合物的液相色譜-三重四級桿質(zhì)譜法，適用于土壤和沉積物中13 種苯胺類和2 種聯(lián)苯胺類化合物的測定。土壤或沉積物中苯胺類和聯(lián)苯胺類目標(biāo)化合物，在堿性條件下提取，經(jīng)凈化、濃縮、定容后，用液相色譜-三重四極桿質(zhì)譜儀分離檢測，根據(jù)保留時間和特征離子定性，內(nèi)標(biāo)法定量。方法檢出限為2μg/kg～4μg/kg。

在針對工業(yè)有機(jī)污染物環(huán)境檢測國家標(biāo)準(zhǔn)檢測方法陸續(xù)發(fā)布的情況下，相關(guān)檢測研究也越來越多。錢佳浩等[13]建立了適用于土壤中18 種全氟和多氟烷基化合物（PFASs）的固相萃取/超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜檢測方法，包括14 種全氟羧酸、3 種全氟磺酸以及1種全氟醚羧酸。通過優(yōu)化前處理方法，采用ACQUITY UPLC BEH C18 柱進(jìn)行梯度分離，電噴霧電離負(fù)離子模式（ESI-）定量分析18 種PFASs，方法檢出限為0.003～0.100μg/L。楊秀娟等[14]建立了測定土壤中22 種鄰苯二甲酸酯（PAEs）的高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法，有機(jī)溶劑超聲提取土壤中的PAEs 凈化后，采用ESI+模式，多反應(yīng)（MRM）監(jiān)測，在添加水平0.50～2.00mg/kg具有良好的線性和回收率。張玉娜等[15]建立了醫(yī)藥廢水中苯乙酸含量的液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析方法，醫(yī)藥廢水經(jīng)高速離心，過濾膜后上機(jī)，以電噴霧離子源負(fù)離子多反應(yīng)監(jiān)測模式進(jìn)行檢測，3min 可完成一個樣品分析，方法檢出限為0.12mg/L。劉凱[16]等利用高效液相色譜三重四極桿串聯(lián)質(zhì)（HPLC-MS/MS），建立了環(huán)境水樣中5 種鹵代甲基磺酸的分析方法，采用串聯(lián)質(zhì)譜負(fù)離子掃描和多反應(yīng)監(jiān)測模式進(jìn)行檢測，可滿足飲用水環(huán)境樣品中痕量鹵代甲基磺酸的分析。

結(jié)語

環(huán)境中有機(jī)污染物具有性質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，環(huán)境中污染物濃度低至微量甚至痕量級別，且采集的樣品需要進(jìn)過一定的提取、濃縮、凈化等前處理過程后才能上機(jī)進(jìn)行分析測定。液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)環(huán)境類樣品前處理相對簡單，可以一次性定性、定量分析多種環(huán)境有機(jī)污染物，打破了傳統(tǒng)色譜檢測方法對分離度要求過高的局限，近年來被越來越廣泛的應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域。主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)榄h(huán)境水、土壤中農(nóng)藥類、藥物類及其他有機(jī)污染物的測定。近年來中國生態(tài)環(huán)境部也陸續(xù)發(fā)布實(shí)施了相關(guān)的檢測標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，越來越多的科研機(jī)構(gòu)、高校開始參與環(huán)境中污染物的液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)的開發(fā)工作，由此可以預(yù)見液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)聯(lián)用技術(shù)有著良好的發(fā)展趨勢。