1、SPME-GC-MS联用方法分析珠江水及中山大学湖水中的痕量滴滴涕（DDTs）何淑明，欧阳钢锋（中山大学 化学与化学工程学院，广州 510275）摘要：本实验运用固相微萃取-气相色谱-质谱（SPME-GC-MS）联用方法分析珠江水及中山大学湖水中的痕量滴滴涕及其代谢产物（DDTs）。通过实验室采 样方式测定了中山大学东湖、西湖、北湖，以及中大码头附近珠江水的 DDTs 含量。再以原位快速采样检测技术，测定了中山大学东湖的 DDTs 含量。为了提高测定环境中的 DDTs 的定性、定量的准确性，采用 SIM（选择性离子监测）方式进行定量；为了对环境水中微量的 DDTs 进行有效并快速的富集，采用了
2、固相微萃取（SPME）的方法，并对 SPME 的 实验条件包括萃取头选择、萃取 时间、解析时间等进行了优化。实验室萃取测定结果为，珠江、西湖、北湖、东湖的 DDTs 浓度总量分别为 25.07 ng/L、14.02 ng/L、137.32 ng/L、45.46ng/L；原位萃取测得东湖的 DDTs 浓 度总量是 32.5 ng/L。由 DDTs 浓度总量数据显示可得，北湖水样中含的 DDTs 浓度总量比其它的水 样的高；原位萃取测得的东湖的DDTs 总量浓度与实验室萃取所得的相近。关键词：环境分析；固相微萃取（SPME） ；滴滴涕；GC-MS；原位监测Determination of trac
3、e dichlorodiphenyltrichloroe-thane in the water of the Pearl River and the lakes in Sun Yat-Sen University by SPME coupled GC-MSHe Shuming, Ouyang Gangfeng(school of chem and chem engineering, Sun Yat-Sen University, Guangzhou 510275)Abstract: In this study, the concentrations of DDTs in the water o
4、f the Pearl River and the lakes in Sun Yat-Sen University were determined by solid-phase microextraction (SPME) coupled GC-MS. It was surveyed by the ways of monitoring in laboratory and monitoring in situ technique. In order to improve the sensitivity of the approach, GC-MS Scan method was used for
5、 qualitative analysis, and GC-MS SIM (selected ion monitoring) method was used for quantitative analysis. The experimental conditions of SPME, such as extraction time, desorption time, were optimized. With the way of monitoring in laboratory, the determined total concentration of DDTs in the Pearl R
6、iver, the West Lake, the North Lake and the East Lake in Sun Yat-Sen University were 25.07 ng/L, 14.02 ng/L, 137.32 ng/L, 45.46 ng/L, respectively. Total concentration of DDTs monitoring in situ in the East Lake was 32.50 ng/L, which is close to the result determined in laboratory. Keywords: Environ
7、mental analysis; Solid-phase microextraction (SPME); Dichlorodiphenyltrichloroe-thane (DDTs); GC-MS; In situ sampling1 前言有机氯杀虫剂滴滴涕曾在 20 世纪 5070 年代被大量使用，后由于其生物的毒害性而被禁止1，是首批被列入关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约的 12 种持久性有机物（POPs）物质之一。滴滴涕具有毒性、持久性和生物蓄积性等特点，可通过吸入、食入、经皮肤吸收进入人体。我国在 1983 年开始限制 2。国内外不少学者对 DDT 的毒性、污染、分布等进行了研究
8、 3,4,5。在环境水体中，滴滴涕及其衍生物残留量较低，一般在 ng/L 的水平内，传统的样品前处理方法，如索氏提取、液液萃取、柱层析等，存在着操作繁琐、费时，提取与净化效率低，易引入误差，不易与其它分析仪器联用，需使用大量有机溶剂等缺点 6。1989 年 Pawliszyn7提出的固相微萃取技术(Solid Phase Microextraction)得到了迅速的发展和广泛的应用。固相微萃取具有操作简单方便、分析时间短、样品需求量小、减少溶剂量、重现性好、特别适合现场分析等特点 8。SPME 发展至今，已有多篇文章提到 SPME 的应用，内容涉及环境、食品、天然产物、制药、生物、毒理和法医学
9、等多个方面 6,9。本实验运用固相微萃取-气相色谱-质谱联用方法，实验室萃取与原位采样技术两种方式测定珠江水及中山大学湖水中的痕量滴滴涕及其衍生物（DDTs） 。2 实验部分2.1仪器与试剂Aglilent 6890N 气相色谱仪 配 Aglilent 5975 质谱仪；MSH-20D 电磁搅拌器；100m SUPELCO 的 PDMS 萃取头； 10L，100L，250L 微量注射器；400r/min 充电电钻（9.6V ） 。滴滴涕及其衍生物（DDTs）杀虫剂（o,p-DDT, p,p-DDT, o,p-DDE, p,p-DDE, o,p-DDD, p,p-DDD）10mg ；甲醇为色谱纯
10、。2.2色谱条件HP-5MS 苯基甲基硅氧烷毛细管柱（ 30m250m 0.25m） 。采用选择性离子检测（SIM） ，不分流进样；99.999%的高纯氦气作载气，流速为 1.2mL/min；MS 进样口的温度为 270，质谱源的温度为 230，质谱四极杆温度为 150，GC-MS 接口温度为 230；柱箱采用的程序升温：起始温度 100，保留 2min，以 10/min 升至 270，保留 1min。2.3实验方法2.3.1实验室萃取方法实验步骤（1）用 1L 的棕色瓶采集约 1L 的水样（采集水样地点：中山大学园东区荷花湖，论文中统一称东湖；中山大学西区康乐园餐厅旁边的湖，论文中统一称西湖
11、；中山大学北门旁边的湖，论文中统一称北湖；中山大学北门码头旁边的珠江，论文中统一称珠江） ，置于黑暗的柜子内备用；（2）用移液管移取 40mL 的水样于 40mL 的透明样品瓶中，用 100m PDMS 在转速为1500r/min 条件下萃取 60min，在 GC-MS 上解吸 5min，采用优化的程序升温，在全扫描的情况下用 SIM 方式扫描样品得到样品谱图，得到不同各化合物的峰面积；（3）重复上述操作 3 次；（4）重复（2） （3）操作，测定加标 10ng/L、20 ng/L、50 ng/L 的水样中 DDTs 各化合物峰面积大小。采用标准加入法的计算方式算出水体中 DDTs 各化合物的
12、含量。2.3.2原位萃取方式实验步骤：（1）把三个 PDMS 萃取头捆绑在电钻钻头上，以 400r/min 的速率转动，插入水中一定时间，萃取水体中的 DDTs。（2）将萃取头安装在固相微萃取手柄上，把它插入 GC-MS 中，采用优化的程序升温条件，在全扫描的情况下用 SIM 方式扫描样品得到样品谱图，得到不同各化合物的峰面积。采用萃取速率计算法算出水体中 DDTs 各化合物的含量。3结果与讨论3.1方法的讨论3.1.1 GC-MS及 PDMS重现性用 10L 的微量注射器吸取 1L100mg/L 的 DDTs 混标溶液，然后直接进样到 GC-MS，重复测定 6 次，得到 GC-MS 重现性实
13、验数据。用移液管移 40mL 蒸馏水到 40mL 的透明样品瓶中，向样品瓶中加入 20L 100mg/L DDTs混标,配制成 DDTs 各化合物的浓度均为 50g/L 的溶液，用 PDMS 萃取头萃取 60min；在 GC-MS 解吸 5min 得到各化合物峰面积；重复测定 6 次，得到 PDMS 重现性实验数据。1 23 45 6注：1: o,p-DDE; 2: p,p-DDE; 3: o,p-DDD; 4: p,p-DDD; 5: o,p-DDT; 6: p,p-DDT图 六种 DDTs 化合物的质谱图结果见表.表 GC-MS 及 PDMS 重现性实验结果（n=6）物质 GC-MS 的
14、RSD/% PDMS 的 RSD/%o,p-DDE 2.92 9.81p,p-DDE 1.99 8.05o,p-DDD 2.09 9.05p,p-DDD 3.60 9.47o,p-DDT 9.48 9.24p,p-DDT 9.70 9.803.1.2 方法的线性用移液管移 40mL 蒸馏水到 40mL 透明样品瓶中，向样品瓶中加入 40L 1g/L 的 DDTs 标准混合样品配制成各化合物浓度均为 1ng/L 的溶液。用 100mPDMS 萃取头在搅拌速度1500r/min 的条件下萃取 60min，采用上述优化的 GC-MS 条件，解析 5min，得到各个化合物的峰面积。平行测定 3 次。用
15、同样的方法配置标样浓度分别为10、100、500、1000、5000、10000ng/L 的样品溶液。此方法在 DDTs 混标浓度 1ng/L10000ng/L 的范围内有较好的线性，它的检测性范围在1ng/L10000ng/L。3.2萃取条件的优化3.2.1萃取头的选择合适的萃取头能够检测到浓度更小的被分析物。实验选择萃取极性物质的 85m PA（聚丙烯酸酯）和萃取半极性、非极性物质的 100m PDMS（聚二甲基硅氧烷） ，在转速 1500r/min 的条件下，萃取 1g/L 的 DDTs 混标溶液 30min，解析 5min，得到各化合物萃取量。结果表明：PDMS 的萃取量比 PA 的萃
16、取量要大。因此实验选择 PDMS 萃取纤维头。3.2.2 萃取时间的影响固相微萃取是一个萃取相与被分析物的萃取平衡过程。在搅拌子转速为 1500r/min 条件，用 PDMS 萃取头萃取 50g/L 的 DDTs 混标溶液。研究了萃取时间从10min、20min、30min、45min、60min、90min 的萃取量。结果表明：随着萃取时间的增加，萃取量增大，但时间超过 60min，萃取量增加并不明显，只有 p,p-DDT 还有少量上升趋势。并且 60min 的萃取时间所得的萃取量达到方法的检测限。因此选择萃取时间为 60min。3.2.3 解析时间的确定在实验汽化室温度为 270条件下，考
17、察了不同解析时间与被分析物峰面积的关系。结果显示：吸附在萃取头上的各被分析物在 5min 解析时间下的残留量都低于 5%，因此选择 5min的解析时间。3.3实验室萃取方式测定水体中的 DDTs浓度用 100m PDMS 在转速为 1500r/min 条件下萃取 60min，在 GC-MS 上解吸 5min，用 SIM方式扫描样品得到样品谱图。再往一定体积的水样，加入 10ng/L、20ng/L、50ng/L 的混标溶液，用标准加入法计算。测定的水体包括中山大学北门中大码头的珠江水、中山大学校内的东湖、西湖、北湖。实验分析结果如表.表 实验室萃取方式萃取各水体的分析结果(n=3)物质 珠江水分
18、析浓度/ ng.L-1西湖水分析浓度/ ng.L-1北湖水分析浓度/ ng.L-1东湖水分析浓度/ ng.L-1o,p-DDE 6.800.04 3.090.30 22.661.35 5.720.07p,p-DDE 10.780.22 5.700.20 51.6614.60 12.711.07o,p-DDD 3.970.02 1.950.65 22.654.32 5.730.46p,p-DDD 3.520.02 3.281.11 22.442.39 10.131.00o,p-DDT nd nd 17.913.25 5.130.11p,p-DDT nd nd nd 6.040.33注：nd 表示
19、在此实验条件下无法测出。从上表的实验数据可以看出，北湖水的 DDTs 浓度教其他三个水体的高，而东湖湖水则含量 6 种滴滴涕及其衍生化合物。3.4 原位萃取技术测定东湖水中的 DDTs浓度3.4.1 SPME萃取量的校正SPME 萃取量采用标准溶液进样方式进行校正。用 10L 微量注射器分别取 1L 的10g/L、 100g/L、200g/L 的 DDTs 混标溶液，注入 GC-MS 中分析，得到各个化合物峰面积与萃取量关系方程。3.4.2萃取速率 R的确定取 1L 湖水水样于大烧杯中，加入 DDTs 的混标，使之配成 1g/L 的溶液。把 PDMS 萃取头捆绑在电钻头上，通过电钻的转动带动萃
20、取头的转动，萃取溶液中的 DDTs 化合物。萃取时间分别为 10min、20min、30min 。记下不同萃取时间的峰面积。通过 3.4.1 峰面积与萃取量的直线方程，求出不同萃取时间的峰面积的萃取量 n。作出萃取量与萃取时间的直线关系图，得到 n/t。再把所测溶液的已知浓度带入 c 中，则可求出采样速率 R。3.4.3水体中 DDTs浓度的测定用手持电钻以 400r/min 的速度转动萃取头，萃取东湖水样 30min。在优化的 GC-MS 和PDMS 解析时间条件下，测定 DDTs 各化合物的峰面积，得到以下结果如表 ：表 原位萃取方式萃取东湖湖水的分析结果（n=3 ）物质 萃取量 n/pg
21、 湖水萃取速率 R/mL.min-1所得水样浓度 c/ng.L-1o,p-DDE 25.2 0.117 7.20.82p,p-DDE 26.0 0.076 14.41.58o,p-DDD 26.6 0.144 6.10.30p,p-DDD 28.1 0.197 4.80.73o,p-DDT nd 0.258 ndp,p-DDT nd 1.449 nd由上表可知，此方法测得的 DDTs 浓度与标准加入法测得的 DDTs 浓度相当，说明它具有一定的可靠性和实际性。原位采样技术保持了水样中生态环境的稳定，确保了所采水样具有原位性和原始性，反映了水体成分的新动态。并缩短了水样的萃取时间，使实验时间大大
22、减少 10。致谢本实验是在创新化学实验与研究基金和国家自然科学基金（20877103）的帮助下完成的，在此衷心感谢创新化学实验与研究基金和国家自然科学基金的大力支持。参 考 文 献1 田孟魁，冯喜兰. 固相微萃取- 气相色谱法测定橙汁中残留有机氯杀虫剂. 理化检验 -化学分册. 2008, 44: 833-836. 2 张金良，王舜钦. 中国 DDT 污染及对人群健康影响的研究现状. 预防医学情报杂志, 2006, 22(4):416-421.3 霍任锋，沈韫芬，徐盈. SPME-GC 技术分析环境水样中超痕量的六氯苯，DDT 及其代谢产物. 环境化学, 2004, 23(6):695-699
23、.4Maria Llompart, Marta Lores, Mercedes Lourido, et al. On-fiber photodegradation after solid-phase microextraction of p,p-DDT and two of its major photoproducts,p,p-DDE and p,p-DDD. Journal of Chromatography A, 985(2003)175-183.5 洪青，蒋新，李顺鹏. 微生物讲解 DDT 研究进展. 土壤(Soils),2008,40(3):329-334.6 李攻科 ，胡玉玲，阮贵
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