专利名称：一种定量检测水样中全氟辛烷磺酸同分异构体的方法
技术领域：
本发明涉及全氟辛烷磺酸的气象色谱-质谱检测方法，尤其是针对水样中全氟辛烷磺酸同分异构体的检测方法。
背景技术：
全氟辛烷磺酸(PF0S)，因其优良的疏水疏油特性和表面活性，广泛应用于纺织、电镀、灭火器、造纸等行业。同时由于PFOS极强的环境持久性和高度的生物蓄积性，并发现具有全球迁移特征和对全身多脏器的毒性，而受到人们的广泛关注。PFOS也于2009年5月被列入POPs公约附表B，这意味着PFOS在全球限制生产和使用，同时为了维护人体健康和降
低生态风险，美国、德国针对PFOS都已经制定了相应的饮用水标准。因此，水样中全氟辛烷磺酸含量的准确检测也成为国内外分析领域研究的热点。电氟化工艺作为PFOS工业生产的主要方式，在生产过程中，常常伴随着碳链骨架的断裂与重排，这导致PFOS的工业产品往往包含直链与支链的同分异构体，这使得水样中PFOS往往是多种同分异构体共存的。而对PFOS传统的LC-MS检测方法，由于液相色谱有限的分离能力，并不能将这些同分异构体有效的分离，而是尽量避免PFOS多种同分异构体分离，从而对样品中PFOS的含量进行检测。由于不同PFOS的同分异构体在质谱响应方面具有明显的差异，因此传统LC-MS检测方面并不能准确检测样品中PFOS的含量，这也成为了PFOS准确定量的难题。解决这种PFOS定量误差的唯一途径，是通过采用具有更高分离能力的技术实现PFOS同分异构体有效分离，实现对PFOS同分异构体分别进行定量检测，从而实现PFOS的准确定量。加拿大科学家利用具有高分辨能力的特殊液相色谱柱(Analytical Chemistry,2007，79，(17)，6455-6464)和气相色谱技术(Analytical Chemistry 2009，81，(11)，4256-4262)，进行了 PFOS同分异构体分离与检测，但该种特殊液相柱获取困难，成本高，并且仪器分析周期长(Ih以上/样品)。而气相色谱技术对色谱柱类型要求低，仪器成本低，可以缩减仪器分析周期，目前基于气相色谱技术针对PFOS同分异构体的检测水样方法的研究尚处于研究阶段，因此，建立相关检测技术，对PFOS准确定量具有显著的现实意义。
发明内容
I、发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种定量检测水样中全氟辛烷磺酸同分异构体的方法，可以解决现有技术中检测PFOS定量误差的问题。2、技术方案
为了实现上述目的本发明提供的技术方案如下
一种定量检测水样中全氟辛烷磺酸同分异构体的方法，其步骤为
(I)固相萃取量取水样，用固相萃取柱萃取；萃取后，进行离心除去萃取柱中水分，然后用缓冲溶液和甲醇净化干燥后的萃取柱，再用碱性甲醇洗脱净化后的萃取柱，收集洗脱液；
(2)萃取液化学处理将洗脱液氮吹至干，加入衍生化试剂氢氧化四丁基铵溶液和甲基叔丁基醚后混匀，并再次将溶液氮吹至干，加入甲基叔丁基醚混匀定容；
(3)气相色谱-质谱检测。其中各步骤的参数如下
固相萃取量取20(Tl000mL水样，用固相萃取柱萃取，流速控制在Γ2滴/秒；萃取后，在3000r/min的转速下离心2 5min,除去萃取柱中的水分；然后依次用3 6 mL浓度为25mM pH=4的乙酸-乙酸铵缓冲溶液和3飞mL甲醇净化干燥后的萃取柱，再用3飞mL含O. 1%(重量百分比含量)氨水的碱性甲醇溶液洗脱净化后的萃取柱，并收集洗脱液； 萃取液化学处理将洗脱液氮吹至干，加入5(Γ200 μ L的衍生化试剂和O. 5^2mL甲基叔丁基醚后混匀；并再次将溶液氮吹至干，加入100^400 μ L甲基叔丁基醚混合定容。气相色谱-质谱检测对样液中的全氟辛烷磺酸同分异构体，在已设定的气相色谱-质谱条件下，进行气相色谱-质谱检测，然后根据标准曲线计算样品中全氟辛烷磺酸同分异构体的含量。作为优选，气相色谱-质谱条件如下
气相色谱条件DB-5MS柱或相当者，进样口温度25(Γ300° C，不分流进样，进样体积I 5 μ L，程序升温起始温度35° C保持2min，每分钟20° C升温至70° C，保持lOmin，再每分钟10° C升温至80° C，保持lOmin，最后每分钟30° C升温至110° C保持5min;载气氦气流速0.8 L2mL/min，接口温度280° C。质谱条件负离子化学源，电子能量5(Tl00eV，源温度15(Γ200 ° C，灯电流5(Γ100 μ Α,甲烷作为反应气，流量I. 5 2. OmL/min,质谱采用SM检测方式，采用特征碎片离子137，480，499进行定量，溶剂延迟5min，调谐方式自动。作为优选,固相萃取过程中，固相萃取柱采用Waters WAX固相萃取柱。作为优选，萃取液化学处理过程中，氢氧化四丁基铵溶液是指含有氢氧化四丁基铵体积百分比为O. ooro. 02%的甲基叔丁基醚溶液。3、有益效果
本发明采用了原位衍生化技术，实现了利用气相色谱仪进样口控制PFOS的衍生化反应，提高了方法的重现性，同时简化了衍生化操作过程。本发明采用具有分离优势的气相色谱检测水样中的PF0S，成功地实现PFOS同分异构体的有效分离(图I所示)，达到对PFOS同分异构体的准确定量检测。与已有的测试技术相比，本发明实现了样品中PFOS同分异构体的定量分析检测，解决了 PFOS定量误差的问题。
图I为本发明实施例检测得到的全氟辛烷磺酸同分异构体的色谱图，其中L-PFOS :全氟正辛烷磺酸；lm-PF0S :1_三氟甲基-全氟庚烷磺酸；2m_PF0S :2_三氟甲基-全氟庚烷磺酸；3m-PF0S :3-三氟甲基-全氟庚烷磺酸；4m_PF0S :4_三氟甲基-全氟庚烷磺酸；5m-PF0S 5-三氟甲基-全氟庚烷磺酸；6m_PF0S :6_三氟甲基-全氟庚烷磺酸。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。实施例I
地表水中全氟辛烷磺酸同分异构体的含量检测 I.仪器与试剂
Thermo Trace Ultra气相色谱仪配备Thermo Trace DSQ II单四极杆质谱(ThermoScientific, USA) ;DB_5ms 气相色谱柱，O. 25 mm X 30 m, O. 25 μ m (J&K Scientific,USA);固相萃取装置(Waters, Milford, MA, USA)；Oasis WAX 固相萃取柱,6 cc, 150 mg,30 μ m (Waters, Milford, MA, USA);地表水样(太湖)。 甲醇(methanol):HPLC 级，购自 Tedia (Fairfield, OH, USA);乙酸铵HPLC 级，购自 CNW (Duesseldorf, Germany)；乙酸>99· 8%, HPLC 级，购自 CNW (Duesseldorf,Germany);氨水 10%, HPLC 级,购自 CNW (Duesseldorf, Germany);氢氧化四丁基铵水溶液10%，AR，购自国药化学试剂(上海，中国);标准物质全氟正辛烷磺酸(L-PFOS) ; I-三氟甲基-全氟庚烷磺酸(Im-PFOS ) ； 2-三氟甲基-全氟庚烷磺酸(2m-PF0S ) ； 3-三氟甲基-全氟庚烷磺酸(3m-PF0S) ；4-三氟甲基-全氟庚烷磺酸(4m_PF0S) ;5_三氟甲基-全氟庚烷横酸(5m_PF0S) ;6_ 三氣甲基-全氣庚烧横酸(6m_PF0S),购自 Wellington Laboratories(Guelph, ON, Canada)。2.仪器条件
色谱柱0. 25 mm X 30 m, O. 25 μπι DB-5MS ;进样口温度280° C ;进样方式不分流进样；进样量4 μ L ;载气流速1. OmL/min (He);程序升温35° C (2min),20° C/min至70。C，保持 lOmin，10。C/min 至 80。C，保持 lOmin，30。C/min 至 110。C，保持 5min ;接口温度280° C;离子源NCI ;反应气流量2. OmL/min (甲烷);SM方式定量；调谐方式自动。3.地表水水样
采集8个不同点位太湖水样，每个采样点采集500mL水样。4.全氟辛烷磺酸同分异构体分析步骤
将预先经甲醇活化后的固相萃取柱固定于固相萃取装置上，将准确量取500mL地表水样负载到固相萃取柱上进行萃取，流速控制在广2滴/秒。通过离心除去固相萃取柱中的水分后，依次使用4mL pH=4乙酸-乙酸铵缓冲溶液和4mL甲醇净化萃取柱，最后用4mL含有0. 1% (重量百分比)氨水的甲醇溶液洗脱萃取柱，收集洗脱液。利用氮吹浓缩将洗脱液吹干，再加入100 μ L衍生化试剂氢氧化四丁基铵溶液(体积比为0. 01%，溶剂为甲基叔丁基醚)和ImL甲基叔丁基醚混匀，并再次将提取液吹干，加入100 μ L甲基叔丁基醚定容混匀。吸取提取液至样品小瓶，对样液中全氟辛烷磺酸同分异构体进行气相色谱-质谱检测，通过与标准曲线比较，根据峰面积计算全氟辛烷磺酸各异构体的浓度。5.检测结果。结果表明太湖水样中7种PFOS同分异构体均有检出。检测结果如下
化合物 Il-PFOS |lm-PFOS |2m-PFOS |3m-PFOS |4m-PFOS |5m-PFOS |6m-PFOS
权利要求
1.一种定量检测水样中全氟辛烷磺酸同分异构体的方法，其步骤为 (1)固相萃取量取水样，用固相萃取柱萃取；萃取后，进行离心除去萃取柱中水分，然后用缓冲溶液和甲醇净化干燥后的萃取柱，再用碱性甲醇洗脱净化后的萃取柱，收集洗脱液； (2)萃取液化学处理将洗脱液氮吹至干，加入衍生化试剂氢氧化四丁基铵溶液和甲基叔丁基醚后混匀，并再次将溶液氮吹至干，加入甲基叔丁基醚混匀定容； (3 )气相色谱-质谱检测。
2.根据权利要求I所述的一种定量检测水样中全氟辛烷磺酸同分异构体的方法，其特征在于，所述的全氟辛烷磺酸同分异构体为全氟正辛烷磺酸、I-三氟甲基-全氟庚烷磺酸、2-三氟甲基-全氟庚烷磺酸、3-三氟甲基-全氟庚烷磺酸、4-三氟甲基-全氟庚烷磺酸、5-三氟甲基-全氟庚烷磺酸和6-三氟甲基-全氟庚烷磺酸。
3.根据权利要求2所述的一种定量检测水样中全氟辛烷磺酸同分异构体的方法，其特征在于，各步骤的参数如下 (1)固相萃取量取20(Tl000mL水样，用固相萃取柱萃取，流速控制在f2滴/秒；萃取后，在3000r/min的转速下离心2 5min,除去萃取柱中的水分；然后依次用3 6 mL浓度为25 mM pH=4的乙酸-乙酸铵缓冲溶液和3飞mL甲醇净化干燥后的萃取柱，再用3飞mL含O.1%氨水的碱性甲醇溶液洗脱净化后的萃取柱，并收集洗脱液； (2)萃取液化学处理将洗脱液氮吹至干，加入50^200μ L的衍生化试剂氢氧化四丁基铵溶液和O. 5^2mL甲基叔丁基醚后混匀；并再次将溶液氮吹至干，加入100^400 μ L甲基叔丁基醚混合定容。
4.(3)气相色谱-质谱检测对样液中的全氟辛烷磺酸同分异构体，在已设定的气相色谱-质谱条件下，进行气相色谱-质谱检测，然后根据标准曲线计算样品中全氟辛烷磺酸同分异构体的含量。
5.根据权利要求3所述的一种定量检测水样中全氟辛烷磺酸同分异构体的方法，其特征在于，步骤(3)中的气相色谱-质谱条件如下 气相色谱条件DB-5MS柱或相当者，进样口温度25(Γ300° C，不分流进样，进样体积I 5 μ L，程序升温起始温度35° C保持2min，每分钟20° C升温至70° C，保持lOmin，再每分钟10° C升温至80° C，保持lOmin，最后每分钟30° C升温至110° C保持5min;载气氦气流速0.8 L2mL/min，接口温度280° C ； 质谱条件负离子化学源，电子能量5(Tl00eV，源温度150 200° C，灯电流50 100 μ A，甲烷作为反应气，流量I. 5 2. OmL/min，质谱采用SIM检测方式，采用特征碎片离子137，480，499进行定量，溶剂延迟5min，调谐方式自动。
6.5.根据权利要求3所述的一种定量检测水样中全氟辛烷磺酸同分异构体的方法，其特征在于，固相萃取过程中，固相萃取柱采用Waters WAX固相萃取柱。
7.根据权利要求3所述的一种定量检测水样中全氟辛烷磺酸同分异构体的方法，其特征在于，萃取液化学处理过程中，氢氧化四丁基铵溶液是指含有氢氧化四丁基铵体积百分比为O. ooro. 02%的甲基叔丁基醚溶液。
全文摘要
本方法提供一种定量检测水样中全氟辛烷磺酸同分异构体的方法，属于全氟辛烷磺酸监测领域。其步骤包括(1)固相萃取量取水样，用固相萃取柱萃取；萃取后，进行离心除去萃取柱中水分，然后用缓冲溶液和甲醇净化干燥后的萃取柱，再用碱性甲醇洗脱净化后的萃取柱，收集洗脱液；(2)萃取液化学处理将洗脱液氮吹至干，加入衍生化试剂氢氧化四丁基铵溶液和甲基叔丁基醚后混匀，并再次将溶液氮吹至干，加入甲基叔丁基醚混匀定容；(3)气相色谱-质谱检测。本发明成功地实现PFOS同分异构体的有效分离，达到对PFOS同分异构体的准确定量检测。与已有的测试技术相比，本发明实现了样品中PFOS同分异构体的定量分析检测，解决了PFOS定量误差的问题。
文档编号G01N30/88GK102866225SQ20121036889
公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月27日 优先权日2012年9月27日
发明者韦斯, 于南洋, 于红霞, 史薇, 苏冠勇 申请人:南京大学