前言
嗅味是由水中各種有機與無機物質(zhì)綜合作用而表現(xiàn)出來的,包括土壤顆粒、腐爛的植物、微生物(浮游生物、細菌、真菌等)及各種無機鹽(如氯根、硫化物、鈣、鐵和錳)、有機物和一些氣體等。水中植物在某些微生物(如放線菌、蘭綠藻等)作用下所產(chǎn)生的微量有機物(如 2-MIB、土臭素等)也是嗅味的主要來源。
固相微萃?。⊿olid Phase Microextraction,SPME)是以熔融石英光導纖維或其他材料作為基體支持物,利用“相似相溶"的原理,在其表面涂漬不同性質(zhì)的高分子固定相薄層,通過直接浸入或頂空方式,對待測物進行提取、富集、進樣和解吸。自1989 年發(fā)明以來,由于其操作簡便、節(jié)省溶劑、回收率好的特性,現(xiàn)在已成為樣品前處理應用中重要的萃取技術(shù)之一,廣泛應用于水、土壤、空氣等環(huán)境樣品的分析。
本實驗參考 GB/T 5750-2023《生活飲用水標準檢驗方法》,通過全自動固相微萃取模式,以頂空式萃取的方式對水中的 2 種臭味物質(zhì)進行了定量分析,通過測定 2 種臭味物質(zhì)的校準曲線、重復性和加標回收率來表現(xiàn)全自動固相微萃取的萃取性能。
1.實驗過程
GB/T 5750-2023《生活飲用水標準檢驗方法》規(guī)定,采用頂空式固相微萃取技術(shù)吸附樣品中的土臭素和2-甲基異莰醇,經(jīng)萃取頭富集后用氣質(zhì)聯(lián)用儀進行解析和測定。該方法使用手動固相微萃取,耗時長,重現(xiàn)性差,自動化程度低,不利于大批量樣品檢測。并且固相微萃取纖維頭采用常規(guī)石英纖維,質(zhì)地柔軟易折斷,壽命普遍偏低。針對以上問題,本實驗使用 Astation 全自動多功能樣品制備進樣平臺,采用新型 SPME Arrow 技術(shù)取代傳統(tǒng)的 SPME 纖維頭進行全自動化固相微萃取富集。
1.1 箭形固相微萃取模塊
箭形固相微萃取配置見圖1,SPME Arrow 與 SPME 纖維頭對比見圖2。
圖 1 箭形固相微萃取模塊
加熱孵化器: 提供加熱、攪拌,樣品預加熱;
萃取頭老化站:提供加熱、惰性氣體吹掃,用于萃取頭老化,防止交叉污染;
進樣針??空荆禾峁?孔位針座位置,用于放置 SPME Arrow 針座;
Heatex加熱器:提供加熱、振搖,用于樣品萃??;
圖 2 SPME Arrow 與 SPME 纖維頭對比
SPME Arrow萃取頭特點:
箭形萃取頭:萃取頭長度20 mm,支持單相、雙相、三相填料;
更大涂層面積:填料涂敷量大,靈敏度更高,更適合水中痕量目標物檢測及環(huán)境污染物監(jiān)測;
更低檢出限:針對 GB/T 5750-2023 生活飲用水中土臭素和2-甲基異崁醇具有更低檢出限;
機械性能強:箭形結(jié)構(gòu)更容易刺穿隔墊,且不易將隔墊碎屑帶入襯管;
使用壽命長:SPME Arrow 具有更高的使用壽命;
1.2 儀器與試劑
全自動多功能樣品制備進樣平臺:Astation,萊伯泰科公司;
SPME Arrow萃取頭:DVB/Carbon WR/PDMS,120μm×20mm,萊伯泰科公司;
氣質(zhì)聯(lián)用儀:7890B-5977B 氣質(zhì)聯(lián)用儀,安捷倫公司;
土臭素和 2-甲基異莰醇標準使用液:40μg/L,溶劑體系為甲醇;
2-異丁基-3-甲氧基吡嗪使用液(內(nèi)標):40μg/L,溶劑體系為甲醇;
甲醇(色譜純,F(xiàn)isher公司);
氯化鈉(分析純,科密歐公司)。
1.3 標準曲線配制
配制 6 種不同濃度的標準品水溶液,配制濃度為 2ng/L、5ng/L、10ng/L、20ng/L、50ng/L、100ng/L。分別移取 10mL 標準品水溶液置于 6 個 20mL 頂空進樣瓶中,加入 10μL 內(nèi)標和 3.0g 氯化鈉。另取同樣一個頂空瓶進行空白實驗,將樣品瓶置于 Astation 樣品盤,待檢測。
1.4 樣品加標重復性測試
分別取 10mL 樣品,按 1.3 步驟進行處理,加標濃度分別為 2ng/L和20ng/L,將樣品瓶置于 Astation 樣品盤,待檢測。
1.5 方法參數(shù)
1.5.1 萃取參數(shù)
萃取前孵化時間2min,孵化溫度60℃;萃取時間30min;萃取溫度60℃;振搖速度250rpm;老化溫度270℃,老化時間5min;解析時間5min。
1.5.2 GC-MS 測定條件
色譜柱:HP-5ms 30m*0.25mm*0.25μm;
進樣口溫度:250℃;
進樣模式:不分流;
柱流速:1.0mL/min(恒流);
柱箱溫度:初始溫度 60℃,保持 2.5min;以 8℃/min 升溫至 250℃,保持5min;280℃后運行 2min。
四極桿溫度:150℃;離子源溫度:280℃;傳輸線溫度:280℃;
掃描模式:選擇離子掃描(SIM)。 、
表1 土臭素和 2-甲基異莰醇(含內(nèi)標)的保留時間、定量及定性離子
2.測定結(jié)果
2.1 色譜圖
圖 3 為自來水中土臭素和 2-甲基異莰醇(含內(nèi)標)總離子流圖。
圖3 土臭素和 2-甲基異莰醇(含內(nèi)標)總離子流圖
2.2 校準曲線結(jié)果
通過 Astation 全自動固相微萃取測定水中不同濃度的土臭素和 2-甲基異莰醇,經(jīng)氣質(zhì)分析得到的線性結(jié)果見表 2,線性系數(shù)分別為 0.9999 和 0.9996,校準曲線見圖 3和圖 4。
表2 土臭素和2-甲基異崁醇校準曲線結(jié)果
圖 4 2-甲基異莰醇標準曲線
圖 5 土臭素標準曲線
2.3 加標回收率
通過 Astation 全自動固相微萃取進行自來水中土臭素和2-甲基異莰醇的加標測試,經(jīng)氣質(zhì)分析得到的回收率結(jié)果見表3。
表 3 土臭素和 2-甲基異莰醇加標回收率結(jié)果(自來水)
3.結(jié)論
本實驗以萊伯泰科全自動多功能樣品制備進樣平臺 Astation 為基礎,通過固相微萃取SPME Arrow 對水中的土臭素和 2-甲基異莰醇進行萃取,經(jīng)氣質(zhì)分析得到2種物質(zhì)的標準曲線線性、加標回收率和方法檢出限。土臭素和 2-甲基異莰醇線性系數(shù)為 0.9999 和 0.9996 ,加標回收率結(jié)果為:10ng/L 自來水中土臭素和2-甲基異莰醇加標回收率平均值為 108.3%和101.6%,RSD 分別為 7.9%和 7.5%;針對 2ng/L 標準混合水溶液進行重復測定 (n=7),計算得到本方法中 2-甲基異莰醇和土臭素的檢出限分別為 0.47ng/L 和 0.14ng/L。