色谱

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第39卷第8期目次

2021, 39 (8): 772-772.

摘要 ( 82 )

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引言

陈令新, 李金花

2021, 39 (8): 773-774. DOI: 10.3724/SP.J.1123.2021.06004

摘要 ( 103 )

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新型量子点基分子印迹荧光传感器在快速检测中的应用

马嘉欣, 连子如, 何橙, 王江涛, 于仁成

2021, 39 (8): 775-780. DOI: 10.3724/SP.J.1123.2021.02025

摘要 ( 194 )

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作为一种新型荧光纳米材料,量子点具有十分优异的光学特性,是分析化学、生物科学、医学等领域研究的热点标记材料。分子印迹聚合物是能够进行特异性识别和选择性吸附的“仿生”材料,它易于制备且具有较好的重现性和稳定性,因而分子印迹技术已成为具有广阔应用前景的识别技术。量子点基分子印迹荧光传感器结合了量子点和分子印迹技术的优势,由于其高选择性和高灵敏度,在环境监测、食品检测、生物分析等领域得到快速发展。但该传感器在应用中也还存在亲水性不足、识别单一、便携性不足等问题。该文引用了近5年来发表在American Chemical Society、Elsevier等数据库约20篇相关文献,对量子点基分子印迹荧光传感器的构建及该传感器在快速检测分析痕量物质中的应用进展进行了综述。首先根据荧光光谱图中发射峰个数的不同分别介绍了3种量子点基分子印迹荧光传感器的类型及相关识别机理,其次根据待测物的不同归纳介绍了近五年来该传感器在离子、有机小分子、生物大分子等检测分析中的最新研究进展,最后对当前该传感器在制备及应用中仍存在的问题进行了总结并对其发展趋势进行了展望。

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新型样品前处理材料在环境污染物分析检测中的研究进展

冯娟娟, 纪香平, 李春英, 孙明霞, 韩森, 冯加庆, 孙海丽, 冯洋, 孙敏

2021, 39 (8): 781-801. DOI: 10.3724/SP.J.1123.2021.02030

摘要 ( 333 )

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针对复杂样品的分析和痕量目标物的检测,样品前处理是必不可少的,高效的样品前处理技术不仅可以去除或减小样品基质干扰而且能够实现分析物的富集,提高分析检测的准确性和灵敏度。近年来,固相萃取、磁分散固相萃取、枪头固相萃取、搅拌棒萃取、固相微萃取等高效的样品前处理技术已在环境污染物分析检测中获得广泛关注,萃取效率主要取决于萃取材料,所以新型的高效萃取材料一直是样品前处理研究领域的重要发展方向。该文总结和讨论了近年来新型样品前处理材料在环境污染物分析检测中的研究进展,主要聚焦在石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管、无机气凝胶、有机气凝胶、三嗪基功能材料、三嗪基聚合物、分子印迹聚合物、共价有机框架材料、金属有机框架材料以及它们的功能化萃取材料等。这些材料已经被应用于环境样品中不同类别污染物的萃取富集,如重金属离子、多环芳烃、塑化剂、烷烃、苯酚、氯酚、氯苯、多溴联苯醚、全氟磺酸、全氟羧酸、雌激素、药物残留、农药残留等。这些样品前处理材料具有高的表面积、大量的吸附位点,并涉及多种萃取机理如π-π、静电、疏水、亲水、氢键、卤键等相互作用。基于这些萃取材料的多种样品前处理技术与各类检测方法如色谱、质谱、原子吸收光谱、荧光光谱、离子迁移谱等相结合,已广泛应用于环境污染物的高灵敏分析检测。最后,该文总结了样品前处理发展中存在的问题,并展望了其未来在环境分析中的发展趋势。

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微流控纸芯片在环境分析检测中的应用

张昱, 齐骥, 刘丰, 王宁, 孙西艳, 崔荣, 于佳洛, 叶嘉明, 刘萍, 李博伟, 陈令新

2021, 39 (8): 802-815. DOI: 10.3724/SP.J.1123.2020.09004

摘要 ( 212 )

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近年来,微流控纸芯片由于低成本、便携化、检测快等优点,在需要快速检测的环境分析领域中展现出了巨大的应用前景。该综述从微流控纸芯片在环境分析中的应用角度,总结归纳了微流控纸芯片在环境分析中的最新研究进展,并展望了其在未来的发展趋势与挑战。论文内容引用150余篇源于科学引文索引(SCI)与中文核心期刊中的相关论文。该综述包括微流控纸芯片在环境检测中的优势与制造方法介绍;电化学法、荧光法、比色法、表面增强拉曼法、集成传感法等基于纸芯片的先进分析方法介绍;根据环境分析目标物种类,如重金属离子、营养盐、农药、微生物、抗生素以及其他污染物等,对纸芯片的最新应用现状进行了举例评述;基于微流控纸芯片的环境分析研究的未来发展趋势和前景展望。通过综述近期相关研究,表明微流控纸芯片从提出至今虽然只有十几年的发展历程,但其在环境分析研究中的发展却十分迅速。微流控纸芯片可以根据不同的环境条件和检测要求灵活选择制作与分析方法,实现最佳的检测效果。但是微流控纸芯片也面临一些挑战,如纸张机械强度不足、流体控制程度不佳等问题。这些问题指出了微流控纸芯片在环境检测领域的发展趋势,相信随着不断深入的研究,纸芯片将会在未来的环境分析中发挥更大作用。

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碳点在抗生素分析检测中的应用

柴佩君, 宋志花, 刘万卉, 薛俊萍, 王硕, 刘金秋, 李金花

2021, 39 (8): 816-826. DOI: 10.3724/SP.J.1123.2021.04022

摘要 ( 186 )

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抗生素的过度使用对环境造成了极大破坏,对其进行监测控制刻不容缓。常用的分析检测技术,如高效液相色谱(HPLC)、气相色谱(GC)、高效液相色谱-串联质谱(HPLC-MS/MS)等具有高效快速、重现性好、可自动化操作等优点。但对环境样品中抗生素的检测存在样品前处理过程繁琐、检测灵敏度低、实验成本高等问题。结合现有的检测技术发展新型材料,对提高抗生素的检测灵敏度具有重要意义。碳点(CDs)是一种尺寸介于0~10 nm之间的新型纳米材料,具有小尺寸效应、优异的电学和光学性质、良好的生物相容性等优点,已被广泛应用于环境样品中抗生素的检测。该综述对近5年CDs与传感器、色谱分析技术结合检测抗生素的应用进行了总结,并对其发展前景进行了展望。该文总结了CDs与分子印迹传感器、适配体传感器、电化学发光传感器、荧光传感器及电化学传感器相结合,及其在抗生素检测中的应用;对涉及的比率型传感器、阵列传感器等先进分析方法进行了举例评述;对CDs作为色谱固定相分离抗生素进行了阐述。文献表明,CDs结合传感器检测抗生素可有效提高检测灵敏度,但对复杂环境样品中抗生素的检测还面临着构建高选择性传感器、开发新型材料及数据处理等方面的挑战;目前,CDs作为色谱固定相对抗生素的材料分离,仍处于初步研究阶段,分离机理尚不明确,有待进一步深入研究。总之,CDs在环境样品中抗生素的检测方面仍面临一系列问题,随着人们对CDs的深入研究以及各种分析检测技术的不断发展,CDs将会在抗生素等环境污染物的检测中发挥重要作用。

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冷冻干燥技术在环境水样有机新污染物前处理中的应用进展

张一清, 郭珊珊, 孙倩

2021, 39 (8): 827-834. DOI: 10.3724/SP.J.1123.2021.02034

摘要 ( 198 )

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有机新污染物是一类在先进分析技术帮助下新鉴定的、现有法规未管制的、人为源的有机污染物。有机新污染物主要包括药品与个人护理、农药、全氟化合物、内分泌干扰物等,其会产生内分泌干扰效应、诱发抗性基因传播,还对人类和野生生物的生存与发展构成潜在威胁,因此检测环境样品中的有机新污染物浓度对生态环境和人体健康具有重大意义。由于环境样品中的有机新污染物浓度较低,为了达到检测仪器的检测要求,通常需要对环境样品进行前处理,包括样品的净化和浓缩。冷冻干燥技术是一种在真空干燥条件下通过升华方式去除水分的前处理技术,主要包括样品冷冻、初级干燥和再干燥3个阶段,常用于食品和药品行业。在药品行业中,冷冻干燥技术能维持药品的生物活性和化学活性,保持药品的物理化学特性。近年来,冷冻干燥技术逐步用于环境水样中有机新污染物的前处理。其主要的操作步骤包括水样预处理、冷冻干燥、洗脱、吹干、过滤、定容和上机检测。冷冻干燥技术具有操作简单、低成本、样品处理体积少、样品易保存和处理过程中样品损失少等优点,具有广泛应用于环境样品中有机新污染物监测的潜力。该文综述了环境样品中有机新污染物常见的种类,并重点介绍冷冻干燥技术的原理及其在环境样品前处理过程中的应用,提出了冷冻干燥技术在环境分析中的应用前景,为环境样品中有机新污染物的监测提供了参考。

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环境样品中双酚类化合物的固相萃取研究进展

刘洪媛, 金静, 郭崔崔, 陈吉平, 胡春

2021, 39 (8): 835-844. DOI: 10.3724/SP.J.1123.2021.02035

摘要 ( 185 )

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双酚类化合物作为一类内分泌干扰物广泛存在于环境介质中,经过多种途径迁移至人体后,可对人体产生内分泌毒性、细胞毒性、基因毒性、生殖毒性、二噁英毒性和神经毒性,已被加拿大政府风险评估识别为进一步优先控制名录。随着环境领域对双酚类化合物的广泛关注,相关研究工作逐渐向水、沉积物、灰尘和生物样品等多介质开拓。但是,由于不同环境样品在基质复杂性和污染物浓度水平等方面存在显著差异,开发提取效率高、净化选择性好、普适性强、操作简单、高通量的提取和净化方法,有助于实现环境介质中双酚类化合物的高灵敏、批量检测。近年来,新型前处理技术发展迅速,尤其是固相萃取技术,在双酚类化合物提取与净化方面取得了长足的发展,不仅在一定程度上克服了传统提取净化方法存在的耗时、耗力和耗溶剂等不足,而且为新型污染物分析提供了更多的技术支持。该文简述了典型双酚类化合物的理化性质、用途用量和环境危害,重点围绕新型固相萃取吸附剂开发和固相萃取模式转变两个方面,总结了固相萃取在双酚类化合物提取净化方法方面取得的进展。商品化固相萃取产品普适性强,在环境监测领域应用范围较广,适用于双酚类化合物的产品种类有限;新型吸附剂研发聚焦吸附容量(如介孔硅材料、碳纳米材料、金属-有机框架材料、环糊精)和选择性(如分子印迹聚合物和混合模式离子交换聚合物)两个方面,种类多样化可满足不同检测需求;越来越多的高灵敏分析仪器不断推向市场,为适应新的发展形势,固相萃取模式正逐渐向微型化、自动化、简易化等方向发展,如QuEChERS、固相微萃取、磁固相萃取等。

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醛类标志物的化学衍生化色谱-质谱分析方法进展

朱树芸, 赵先恩, 刘虎威

2021, 39 (8): 845-854. DOI: 10.3724/SP.J.1123.2021.02023

摘要 ( 367 )

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人体接触环境中的化学污染物会导致多种疾病,包括癌症、糖尿病、心血管疾病、神经退行性疾病(阿尔茨海默症、帕金森病等)等。作为一类具有高反应活性的亲电化合物,醛类(包括外源性醛类或环境污染物暴露后产生的内源性醛类)可与人体中多种重要生物分子形成共价修饰产物而产生毒害作用。暴露组研究自2005年被首次提出以来一直是一个前沿热门领域,暴露组研究可绘制生物标志物与疾病风险之间的复杂关系,因此,所有生物标志物的可测量的和特征性的变化共同构成了暴露组研究的关键基础。醛类是化学暴露组的主要成分之一。由于醛类化合物自身物理化学性质和样品大量基质干扰存在,对它们进行分析和表征特别困难。醛类化合物的分析检测方法主要有传感分析法、电化学法、荧光成像、色谱法、质谱法、色谱-质谱联用法等。基于色谱-质谱的分析技术已成为化学暴露组研究的主要方法之一。化学衍生化,特别是稳定同位素标记衍生化(亦称化学同位素标记)结合液相色谱-质谱(LC-MS)技术能够解决靶向和非靶向代谢组和暴露组分析工作中的诸多问题。化学衍生化联合色谱-质谱的分析策略是复杂体系中醛类精准分析非常重要的解决方案之一。特别是近5年,基于化学衍生化的色谱-质谱分析方法开发与应用已成为醛类分析方法中的热点和亮点。该文主要总结与评述了近5年基于化学衍生化的气相色谱-质谱(GC-MS)和LC-MS最新进展,重点关注生物基质(血液、尿液、唾液、生物组织等)中醛类暴露标志物的分析方法进展。通过探讨标记小分子醛的各种衍生试剂、定性/定量分析方法及应用价值,评述醛类暴露标志物不同分析方法的优缺点以及未来发展趋势,为暴露组学、代谢组学、脂质组学的整合发展和环境生态健康研究提供一定的帮助。为了阐明外源性和内源性醛类化合物在生理和病理事件中所起的复杂作用,需要大力改进研究醛组学(aldehydome)的分析表征技术和工具。随着更先进的质谱仪的研发和使用,以及高效色谱分离和不断进步的生物信息学手段,并同时伴随着单细胞分析、质谱成像的兴起,未来的醛类暴露组分析方法会具有更高的灵敏度、更高的分析通量,更有希望筛选鉴定未知醛类化合物并发现新的暴露组生物标志物。

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无固定相分离-电感耦合等离子体质谱法在环境中痕量金属纳米颗粒分析中的应用

姜皓文, 李健, 谭志强, 郭瑛瑛, 刘艳伟, 胡立刚, 阴永光, 蔡勇, 江桂斌

2021, 39 (8): 855-869. DOI: 10.3724/SP.J.1123.2020.12016

摘要 ( 137 )

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环境中金属纳米颗粒的分析检测不仅需要关注其浓度和化学组成,还需要对其形状、粒径和表面电荷等进行表征。此外,环境中金属纳米颗粒的分析需要解决其低赋存浓度以及复杂基质干扰的难题。无固定相分离技术与电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)的在线联用,具有较强的颗粒分离能力和较低的元素检出限,能够快速准确地提供金属纳米颗粒的粒径分布、化学组成等信息,在金属纳米颗粒的分离检测方面表现出极大的潜能。但这一联用技术尚无法获得金属纳米颗粒物的颗粒数浓度和单个颗粒的元素信息,难以判断金属纳米颗粒涂层厚度、纯度以及颗粒的均相/异相团聚行为等。新兴的单颗粒-电感耦合等离子体质谱(SP-ICP-MS)与无固定相分离技术的在线联用,可以获得金属纳米颗粒的流体动力学粒径、元素质量计算粒径和颗粒数浓度等信息,进而弥补无固定相分离与ICP-MS在线联用技术的不足。该文介绍了流体动力色谱、毛细管电泳和场流分离3种常用无固定相分离技术的分离机制和适用检测器,着重综述了无固定相分离技术与ICP-MS/SP-ICP-MS在线联用技术的特点及其在环境金属纳米颗粒分析中的应用。关于场流分离,主要介绍了可以与ICP-MS联用的沉降场流分离和流场流分离。该文还对流体动力色谱、毛细管电泳和流场流分离与ICP-MS在线联用技术的特点进行了比较。最后,该文对无固定相分离技术与ICP-MS/SP-ICP-MS在线联用技术的发展提出了展望。

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聚氯乙烯微塑料对典型单羟基菲的吸附机制

包振宗, 陈智锋, 祁增华, 王广钊, 蔡宗苇

2021, 39 (8): 870-877. DOI: 10.3724/SP.J.1123.2020.09005

摘要 ( 128 )

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为丰富微塑料与有机污染物间的相互作用机制相关数据,以3-羟基菲(3-OHP, C₁₄H₁₀O)为菲单羟基衍生物代表污染物,聚氯乙烯(PVC)微塑料为研究对象,研究了PVC微塑料在水环境中对3-OHP的吸附行为,并就相关吸附机制进行了深入探讨。该研究借助扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)等仪器对PVC微塑料进行表征,利用紫外分光光度计得出目标污染物的紫外吸收光谱标准曲线,标准曲线拟合相关系数(R²)>0.99。为保证紫外吸收光谱的准确性,污染物浓度梯度设置为吸光度(Abs)大于0.438,之后根据标准曲线方程计算其浓度,结合相关吸附模型(吸附动力学、吸附等温线和吸附热力学)并配合密度泛函理论(density functional theory, DFT)探讨了在水环境中PVC微塑料对3-OHP的吸附机制。结果如下:(1)吸附动力学实验结果显示伪二级动力学模型拟合程度最好,吸附动力学拟合系数R²=0.998。因此,PVC吸附3-OHP可能是以表面吸附和外液膜扩散的吸附方式,吸附发生24 h后的平衡吸附量为36.866 μg/g; (2)吸附等温线实验表明Langmuir和Freundlich等温线模型拟合度较高,吸附等温线拟合系数R ²分别为0.956和0.907,更加适合描述PVC对3-OHP的吸附过程,吸附模式主要为单层吸附,也存在小部分多层吸附,PVC对3-OHP的最大吸附量为408 μg/g; (3)吸附热力学结果显示PVC微塑料对3-OHP的吸附效率随着温度升高而降低,这表明PVC对3-OHP的吸附为自发、放热的吸附反应;(4)盐度实验结果表明,盐度对3-OHP在PVC上的吸附效率影响不大;(5)DFT理论计算结果表明PVC对3-OHP结合能相对较低,因此推测PVC对3-OHP的主要吸附机制可能是疏水作用,还可能存在弱氢键作用、卤素键作用以及π-π共轭作用。研究揭示了PVC微塑料与有机物相互作用方式,明确了PVC微塑料对3-OHP的吸附模式,探讨了PVC微塑料对3-OHP的相互作用机制,有助于更好地了解PVC微塑料在水溶液中的环境行为。该研究为科学评价微塑料的环境影响提供数据参考,并进一步补充了微塑料的毒理学机制数据。

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超高效液相色谱-串联质谱法同时测定土壤中30种抗生素

胡钰, 朱青青, 胡立刚, 廖春阳

2021, 39 (8): 878-888. DOI: 10.3724/SP.J.1123.2021.02019

摘要 ( 288 )

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土壤基质复杂,土壤中残留的抗生素种类繁多,浓度多为痕量水平,高灵敏度的仪器方法、有效的净化和富集方法、多种类抗生素的同时检测是土壤中抗生素检测的重点和难点。该研究建立了固相萃取-超高效液相色谱-串联质谱法同时测定土壤中7类(磺胺类、氟喹诺酮类、四环素类、大环内酯类、β-内酰胺类、酰胺醇类和林可酰胺类)30种抗生素的方法。首先,通过参数优化确定最佳质谱条件,选择BEH-C18色谱柱,以0.1%(v/v)甲酸甲醇溶液-0.1%(v/v)甲酸水溶液为流动相,10%(v/v)甲醇水溶液为进样溶剂。然后,通过提取条件(萃取剂种类及体积)和固相萃取条件(上样液pH、淋洗液有机溶剂比例、洗脱液种类及体积)的优化,确定使用10 mL乙腈和Na₂EDTA-McIlvaine缓冲液的混合溶液(1∶1, v/v)为萃取剂,萃取液pH调节至8.0后,采用HLB小柱进行固相萃取,并以10 mL超纯水淋洗净化,最后用10 mL甲醇-乙腈(1∶1, v/v)洗脱目标分析物。在优化的分析条件下,该方法的定量限为0.043~4.04 μg/kg,目标化合物的标准曲线线性关系良好,相关系数在0.992~1.00的范围内,在20、100、200 μg/kg的添加浓度下,大多数目标化合物的加标回收率范围为44.8%~164%,相对标准偏差为0.700%~14.8%。将该方法用于6个实际土壤样品的分析,结果显示在30种抗生素中,17种抗生素有检出,其中12种抗生素的检出率为100%。环丙沙星和诺氟沙星是土壤样品中含量最高的两种抗生素,它们的含量范围分别是13.7~32.1和15.6~43.6 μg/kg。本研究建立的方法简单、快速、溶剂使用量少,能用于土壤样品中痕量水平的7类30种抗生素的同时测定。

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固相萃取-液相色谱-串联质谱法测定海水中软骨藻酸

王九明, 陈军辉, 杨建勃, 何秀平, 王愉宁, 王保栋

2021, 39 (8): 889-895. DOI: 10.3724/SP.J.1123.2021.02026

摘要 ( 182 )

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软骨藻酸(domoic acid, DA)是一种由海洋硅藻产生的生物毒素,具有强烈的神经毒性,近海水环境中的DA严重威胁海洋渔业生物和人类健康,因此对近海水环境中的DA进行有效监测至关重要。该文基于固相萃取-液相色谱-串联质谱联用技术(SPE-LC-MS/MS),建立了适用于海水中痕量、超痕量DA的检测方法。针对近海水生环境中DA浓度相对较高的情况下,采用在线SPE-LC-MS/MS检测模式,可减少前处理过程,提高样品的分析效率。离线SPE结合在线SPE-LC-MS/MS可实现大洋和极地海水中含量更低的DA的检测。通过对在线固相萃取条件和液相色谱、质谱条件的优化,海水样品经过滤和酸化简单处理后直接进样0.6 mL进行在线SPE-LC-MS/MS检测,DA在10.0~500.0 ng/L范围内线性关系良好(线性相关系数R²=0.9992),检出限(LOD)和定量限(LOQ)分别为4.0和10.0 ng/L,并且具有较好的方法回收率(≥81.0%)和精密度(RSD≤4.2%),表明方法可用于近海海水中痕量DA的检测。通过对离线固相萃取柱的选择和酸化条件的优化,80.0 mL海水样品经离线HLB固相萃取柱富集后,进行在线SPE-LC-MS/MS检测,DA在0.3~50.0 ng/L范围内线性关系良好(R²=0.9990),回收率(≥69.2%)和精密度(RSD≤4.4%)较好,LOD和LOQ分别为0.1和0.3 ng/L,说明方法的灵敏度较直接进样法大幅提升,实现了海水中超痕量DA的准确测定。这两种检测方法操作简单,样品用量小,灵敏度高,可满足近海养殖区及远岸海水中DA监测的要求。

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基于阳离子型金属有机骨架混合基质膜的分散固相萃取-超高效液相色谱-串联质谱法测定水中7种苯氧羧酸类除草剂

纪雪峰, 李爽, 吴阁格, 赵琳, 马继平

2021, 39 (8): 896-904. DOI: 10.3724/SP.J.1123.2021.01006

摘要 ( 161 )

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离子型金属有机骨架材料(iMOFs)对离子型化合物具有良好的选择吸附性,利用水热法合成了一种金属有机骨架材料MIL-101-NH₂,以聚偏二氟乙烯(PVDF)为交联剂将其制备成混合基质膜(MMM),然后用三氟甲烷磺酸甲酯进行季胺基功能化改性,最终得到阳离子型金属有机骨架膜材料MIL-101-$NMe_{3}^{+}$-PVDF MMM,采用分散固相萃取方式富集水中的苯氧羧酸类除草剂,建立了一种基于阳离子型MOF混合基质膜的分散固相萃取-超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)测定水体中7种苯氧羧酸类除草剂的分析方法。通过傅里叶变换红外光谱和扫描电子显微镜对制备的混合基质膜进行表征,结果表明季胺基功能化改性是成功的,得到了阳离子型MOF膜。对影响萃取效果的主要因素(吸附剂用量、水样pH值、萃取时间、洗脱剂种类、洗脱剂体积及洗脱时间)进行了优化,确定了最佳萃取条件。以0.01%(v/v)甲酸水溶液和乙腈作为流动相进行梯度洗脱,目标化合物在ACQUITY UPLC BEH C18色谱柱(100 mm×2.1 mm, 1.7 μm)上分离,在电喷雾电离源、负离子模式下进行多反应监测(MRM),外标法定量。结果表明,7种苯氧羧酸类除草剂在各自范围内线性关系良好,线性相关系数均大于0.997,方法的检出限(LOD)和定量限(LOQ)分别为0.00010~0.00090 μg/L和0.00033~0.00300 μg/L。在0.005、0.05和0.2 μg/L 3个加标水平下进行加标回收率试验,7种待测物的平均回收率为80%~102%,日内、日间相对标准偏差分别为1.4%~9.4%和4.2%~12.6%。该方法操作简单、快速,灵敏度高,适用于环境水体中7种苯氧羧酸类除草剂的检测。

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高效液相色谱-气相色谱在线联用同时测定土壤中饱和烃和芳香烃

刘玲玲, 李冰宁, 武彦文

2021, 39 (8): 905-912. DOI: 10.3724/SP.J.1123.2021.02011

摘要 ( 148 )

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为加强对土壤中石油烃类污染物的风险管控,生态环境部已将石油烃类列为土壤中的重点监测项目。石油烃源于石油与合成油,是涵盖一定碳数范围的碳氢化合物,主要分为饱和烃和芳香烃两大类。芳香烃通常是高度烷基化的单环、双环与多环芳烃,其对人和动物的毒性较饱和烃大很多,因此,仅仅测定土壤中总石油烃含量难以准确评估其环境毒性。目前环境领域的标准方法尚未区分土壤中饱和烃和芳香烃。该研究针对土壤样品的基质干扰特点,对样品的提取和净化环节进行了优化,并且应用高效液相色谱-气相色谱在线联用(HPLC-GC)技术,建立了同时测定土壤中饱和烃和芳香烃的方法。其中,提取方法选择正己烷-乙醇(1∶1, v/v)以固液比1∶4常温振荡提取1 h,然后水洗去除乙醇,取正己烷层提取液净化;净化方法选择自制硅胶柱,以正己烷-二氯甲烷(8∶2, v/v)洗脱;洗脱液经浓缩注入HPLC-GC分析,以内标法同时测定试液中的饱和烃和芳香烃,方法的定量限为0.4 mg/kg。该方法经过土壤石油烃标准物(SQC-116)验证,测定值在证书提供的可信区间内,相对误差(RE)为10.6%,相对标准偏差(RSD)为1.4%,说明方法准确可靠且精密度达到分析要求。最后,该文采用建立的方法检测了北京地区的5个土壤样品,结果表明:5个样品均含有饱和烃(C₁₀~C₄₀),其含量范围为3.3~32.1 mg/kg;其中4个样品中检出芳香烃(C₁₀~C₄₀),其含量范围为0.8~4.3 mg/kg;此外,通过谱图分析还可以初步判别烃类物质的污染来源。

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基于巯基化衍生的气相色谱-质谱法测定有机相及水相中氯化氰

李晓森, 吴姬娜, 夏俊美, 袁铃, 杨旸

2021, 39 (8): 913-920. DOI: 10.3724/SP.J.1123.2020.12004

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氯化氰(ClCN)是常用的化工中间体,也是《禁止化学武器公约》附表颁布的化学毒剂之一。采用传统的比色法或气相色谱法对ClCN进行分析时,稳定性差且检出限高。研究建立了有机相及水相中ClCN的巯基化衍生过程及气相色谱-质谱(GC-MS)的检测方法。经比较后选择1-丁基硫醇作为衍生试剂,有机相中ClCN的衍生条件为衍生温度40 ℃,体系pH=9,反应时间10 min,反应结束后直接进行GC-MS分析。水相中ClCN的衍生条件与有机相相同,衍生完毕后进行顶空-固相微萃取(HS-SPME)。实验考察了萃取温度对萃取吸附效果的影响,确定最佳萃取温度为55 ℃。通过GC-EI/MS确认ClCN的巯基化衍生产物为硫氰酸丁酯,并对质谱图中主要的离子碎片进行结构确认。采用气相色谱-串联质谱法(GC-MS/MS)对硫氰酸丁酯裂解规律进行了分析。采用GC-MS/SIM对有机相及水相中的ClCN进行分析。方法学考察结果表明,ClCN在有机相(20~2000 μg/L)及水相(20~1200 μg/L)中相应的范围内线性关系良好(相关系数(R ²)>0.99);在3个添加水平下有机相中CICN的回收率为87.3%~98.8%,不同的水相基质中CICN的回收率为97.6%~102.2%, RSD分别为2.1%~4.7%和2.8%~4.2%,衍生过程具有良好的专属性。采用禁止化学武器公约组织(OPCW)的水平考试空白有机样品(样品基质为正己烷)对研究方法进行验证,该方法能够成功检出目标物。该研究建立的巯基化衍生-气相色谱-质谱法灵敏度高,精密度好,能够为环境中ClCN的定性定量分析提供技术支持。

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多材料3D打印技术制作用于毛细管电泳的非接触电导/激光诱导荧光二合一检测池

张丕旺, 杨立业, 刘强, 陆善贵, 梁英, 张敏

2021, 39 (8): 921-926. DOI: 10.3724/SP.J.1123.2021.02021

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利用多材料3D打印技术研制了用于毛细管电泳(CE)的二合一检测池,实现了电容耦合非接触电导(C⁴D)与共聚焦激光诱导荧光(LIF)两种检测方法在毛细管柱上同一位置同时检测。3D打印的检测池采用了导电的复合聚乳酸(PLA)材料制作C⁴D的屏蔽层,采用普通的绝缘PLA材料支撑C⁴D金属管电极并隔离屏蔽层。两根金属管电极通过“打印-暂停-打印”的方式嵌入到检测池中,两电极被2 mm厚的导电屏蔽层隔开,在屏蔽层中有一直径为1 mm的圆形通孔用于LIF检测。该检测池与带流通式进样接口的自组装CE系统联用,用于同时检测无机离子和异硫氰酸荧光素(FITC)标记的氨基酸。研究优化了C⁴D激励信号频率与电泳缓冲液浓度,选用的电泳缓冲溶液为10 mmol/L 3-吗啉丙烷-1-磺酸(MOPS)与10 mmol/L二(2-羟乙基)亚氨基三(羟甲基)甲烷(Bis-Tris)的混合溶液,选用C⁴D激励频率为77 kHz。二合一检测池应用于内径为25 μm的毛细管时,C ⁴D对Na⁺、K⁺和Li⁺的检出限分别为2.2、2.0和2.6 μmol/L; LIF对荧光素和FITC的检出限分别为7.6和1.7 nmol/L。两种检测方法的相对标准偏差在0.3%至4.5%之间(n=3),工作曲线的相关系数r ²≥0.9904。采用3D打印技术可以在实验室内实现复杂结构的制作,降低了制作的成本,且便于方法的推广和改进。

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