实验十三-气质联用分离测定有机混合体系

实验十三、气质联用分离测定有机混合体系
一、实验目的和要求
（1）掌握GC-MS的基本原理。

（2）了解GC-MS的基本构造、分析条件的设置和工作流程。

（3）掌利用GC-MS对有机物进行定性定量分析的方法。

二、实验原理
本实验采用液-液萃取和液-固萃取两种方法，从环境水样中提取多种有机氯农药，如BHCs、DDT及其降解产物DDE和DDD、艾氏剂、狄氏剂等，经GC-MS 分析测定。

通过固相萃取硅胶小柱分离、GC-MS选择离子检测法（SIM）消除共存成分的干扰。

在GC-MS仪中，样品首先经过气相色谱柱被分离成单一组分，再进入质谱计的离子源，在离子源中，样品分子被电离成离子，离子经过质量分析器之后即按照m/z顺序排列成谱。

经检测器检测后得到质谱，计算机采集并储存质谱，经过适当处理即可得到样品的色谱图、质谱图等信息。

经谱库检索后可得到化合物的定性结果，由色谱图还可以进行各组分的定量分析。

该方法适用于环境水样（包括地表水、地下水和海水等）中有机氯农药的监测，测量范围在每升几纳克到几百纳克数量级。

单个有机氯农药的GC-MS检测限和最低定量浓度见表7-1。

三、实验仪器和试剂
1、仪器
（1）气相色谐质谱联用仪（GC-MS），EI源。

（2）自动进样器。

（3）固相萃取浓缩装置（加压型或减压型）。

（4）旋转蒸发器。

（5）1~2L分液漏斗。

（6）300mL三角烧瓶。

（7）300mL，茄形瓶。

2、试剂
（1）溶剂。

残留农药分析纯，包括丙酮、正已烷和乙酸乙酯。

（2）氯化钠。

优级纯，在350℃下加热6h，除去吸附在表面的有机物，冷却后保存于干净的试剂瓶中。

（3）无水硫酸钠。

分析纯，在350℃下加热6h，除去水分及吸附于表面的有机物，冷却后保存于干净的试剂瓶中。

（4）硅胶小柱。

Bond Elut JR SI Silica Gel，Varian或Waters Sep-pak Plus Silica Car-tride（美国）。

（5）固相萃取小柱。

PS-2（Waters，Sep-pak Plus PS-2，Nihon Waters K.K）（6）六六六农药标准溶液。

含α-BHC、β-BHC、γ-BHC、δ-BHC，浓度均为100μg/mL。

（7）滴滴涕农药标准溶液。

含p，p’-DDT、o，p’-DDT、p，p’-DDE和p，p’-DDD，浓度分别为100μg/mL。

（8）艾氏剂标准溶液，浓度为100μg/mL。

（9）狄氏剂标准溶液，浓度为100μg/mL。

（10）异狄氏剂标准溶液，浓度为100μg/mL。

（11）氘代蒽（内标）。

1000μg/mL，用正己烷稀释至10μg/mL。

（12）氘代苯并［a］蒽（内标）。

1000μg/mL，用正己烷稀释至10μg/mL。

四、实验步骤
1、采样
必须用玻璃瓶采样，在采样前要把采样瓶用待采水样荡洗2~3次。

采样时不得留有顶上空间和气泡。

水样采集后应尽快分析，若不能及时分析，应在4℃冰箱中储存，但不能超过7天。

2、样品预处理
（1）溶剂萃取。

将1000mL水样放到2L分液漏斗中，加入30 gNaCl，溶解后加入50mL正己烷，振荡10min，静置5min后，将正已烷转移至三角烧瓶中。

再向分液漏斗中加入50mL正已烷，振荡10min，静置分层后，转移并合并正已烷相。

向正已烷相中加入3g无水硫酸钠，稍稍摇动后放置20min，然后过滤转移至浓缩瓶中，经旋转蒸发器浓缩至约3mL，转移到试管中，以N2吹脱浓缩至1mL，硅胶小柱预先用10％丙酮-正已烷10mL、正己烷10mL活化后，将上述预处理溶液加入到硅胶柱上，用10mL 10％的丙酮-正己烷淋洗，淋洗液浓缩约1mL，加入10μL内标氘代蒽和氘代苯并［a］蒽（各10μg/mL），定容后进行GC-MS测定。

（2）固相翠取
①活化。

分别用5mL丙酮、5mL甲醇和5mL纯水活化固相萃取小柱。

之后，安装在固相取装置上。

②萃取。

样品量1~2L，水样速度为10mL/min，加样结東后，再用10mL纯水淋洗小柱。

抽真空30min除去小柱中的水分。

③洗脱。

分别用6mL丙酮、3mL正己烷和3mL乙酸乙酯淋洗洗脱，洗脱液经少量无水硫酸钠干燥后过滤，再用N2吹脱浓缩至约1mL，加入10μL内标氘代蒽和氘代苯并［a］蒽（各10μg/mL），定容后进行GC-MS测定。

3、GC-MS分析
（1）色谱柱。

DB1 30m×0.32mm（内径）×0.25μm（膜厚）。

（2）色谱条件。

柱温20m i n 5/m i n 15/m i n 702mi n 1302003005mi n
−−−−→−−−→−−−−→℃/℃℃℃（）℃℃℃（）。

载气压力20kPa ；进样口温度280℃；进样方式为无分流方式（进样时间2min ），进样体积2μL 。

（3）质谱条件。

接口温度280℃，质量扫描范围35~450amu ，扫描间隔0.5s ，选择离子数据采样速度0.2s 。

选择离子检测的质量数如表7-2所列。

4、定性分析
本方法中测定的各化合物的定性鉴定是根据保留时间和扣除背景后的样品质谱图与参考质谱图中的特征离子比较完成的。

参考质谱图中的特征离子被定义为最大相对强度的三个离子，或者任何相对强度超过30％的离子。

5、定量分析
定量方法为内标法，配制五点标准曲线用的标准溶液，其中各目标化合物的浓度分别为5ng/L 、10ng/L 、20ng/L 、50ng/L 、100ng/L 、200ng/L 。

每一浓度的标准溶液中加入已知量的一种或多种内标（加入10μL 10μg/mL 的内标），在SIM 检测方式下，以标准溶液中目标化合物的峰面积与内标的峰面积比对目标化合物的浓度做图，得到该目标化合物的定量校准曲线，校准曲线的线性回归系数至少为0.9990。

样品溶液在与标准溶液相同的分析条件下测定，根据样品溶液中目标物与内标物的峰面积比，由定量校准曲线得到该化合物在样品溶液中的浓度。

五、结果计算
水样中该化合物的浓度计算公式如下。

ng /L mL ng /L =mL ⨯测定浓度（）萃取液体积（）样品中浓度（）水样体积（）
六、注意事项
（1）样品采集、保存和处理时必须使用玻璃容器采集和保存样品。

另外，有机氯农药容易吸附在瓶壁上，因此，在样品预处理时，最好用少量丙酮淋洗玻璃容器表面，并加人要处理的水样中。

（2）为了保证分析数据的准确性，有机溶剂尽量使用残留农药分析纯（农残级）。

（3）萃取后的正已烷溶液如果无干扰物质，可省略用硅胶小柱净化步骤。

七、思考题
（1）在进行GC-MS 分析时需要设置合适的分析条件。

如果条件设置不合适可能产生什么结果？比如色谱柱温度不合适怎么样？扫描范围过大或过小如何？
（2）进样量过大或过小可能对质谱产生什么影响？
（3）为了得到好的质谱图，通常需要扣除本底，本底是怎么形成的？如何正确地扣除本底？
（4）在定性分析有机氯化合物时，如果不使用GC-MS，是否可以利用其他仪器对样品进行定性分析？如何进行？
（5）用GC-MS进行定量分析，误差来源在哪里？用内标法能克服哪些因素造成的误差？。