技術(shù)文章
采用ICP-MS測(cè)定環(huán)境水樣中的 碘普羅胺
閱讀:318 發(fā)布時(shí)間:2024-9-3采用 Agilent 7700x ICP-MS 和 Agilent 1260 LC 完成了環(huán)境水樣中碘普羅胺的測(cè) 定。使用高基體樣品引入 (HMI) 技術(shù)實(shí)現(xiàn)氫氧化鈉 (NaOH) 洗脫液的持續(xù)運(yùn)行, 八極桿反應(yīng)池系統(tǒng) (ORS3 ) 結(jié)合氦氣模式減少了碘 (m/z 127) 的多原子干擾。
引言 碘普羅胺是一種含碘的造影劑 (ICM),可通過(guò) X 射線或電 腦斷層成像術(shù) (CT) 掃描對(duì)體內(nèi)組織或血管成像。碘普羅胺 通常以 g/L 的濃度水平施用給病患,并在 24 小時(shí)內(nèi)隨病 患的尿液排出 [1]。它的親水性 (log Kow = –2.33) 和非離子性強(qiáng),使其能在環(huán)境中持久存在。碘普羅胺的分子式是 C18 H24 I 3 N3 O8 ,其化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。
有關(guān)地表水和廢水中存在碘普羅胺的報(bào)道很多,濃度范圍 從幾個(gè) ng/L 到污水處理廠的高達(dá) 10 µg/L [2–4]。此外, 已知 ICM 可抗污水處理,研究表明傳統(tǒng)的處理工藝很難將 其除去 [2, 5–7]。由于它的存在和環(huán)境持久性,有人提議用 碘普羅胺作為廢水污染的潛在指示劑 [8]。
最近的研究表明,碘普羅胺及其他 ICM 在水處理工藝的 氧化和消毒過(guò)程中可形成有毒的碘化消毒副產(chǎn)物 (I-DBP) [4, 9, 10]。已知某些 I-DBP 的毒性要比氯化和溴化的消毒副 產(chǎn)物高好幾倍 [11–13],但是目前美國(guó)環(huán)境保護(hù)署 (USEPA) 和其它管理機(jī)構(gòu)尚未對(duì)其進(jìn)行管制。
大多數(shù)針對(duì)碘普羅胺和其它 ICM 所建立的分析方法使用的 是液質(zhì)聯(lián)用技術(shù),質(zhì)譜儀通常是三重四極桿質(zhì)譜儀 [9, 14– 17]。離子阱和核磁共振的混合型方法也有被采用。本應(yīng)用 簡(jiǎn)報(bào)介紹了使用 Agilent 1260 LC 和 Agilent 7700x ICP-MS 對(duì)水提取物中亞 ppb 級(jí)的碘普羅胺進(jìn)行靈敏、可重現(xiàn)性 分析的最佳條件。當(dāng)進(jìn)樣量為 500 µL 時(shí),我們?cè)谙♂尩?甲醇提取物中獲得了低至 0.1 ppb 的碘普羅胺方法報(bào)告限 (MRL);在理論上,這相當(dāng)于環(huán)境水樣中的 MRL 可低至 2 ppt 的水平。
實(shí)驗(yàn)部分 環(huán)境水樣取自加利福尼亞州河流和小溪沿岸所設(shè)立的監(jiān)測(cè) 點(diǎn),包括靠近水處理廠的位置。水樣先經(jīng)過(guò) 0.7 µm 濾膜過(guò) 濾,然后通過(guò)自動(dòng)固相萃取系統(tǒng)進(jìn)行萃取。200 mg 親水- 親脂平衡 (HLB) 填充柱先用 5 mL 甲基叔二丁醚 (MTBE) 預(yù)處理,然后用 5 mL 甲醇和 5 mL HPLC 級(jí)水處理。每個(gè) 樣品取 1 L 按照 15 mL/min 的流速裝載到柱子上,然后用 HPLC 級(jí)水淋洗,接著再用氮?dú)飧稍?30 min。使用 5 mL 甲醇,接著再用 5 mL 10/90 (v/v) 甲醇/MTBE 溶液將吸 附的待分析物淋洗到 15 mL 的刻度圓錐管中。然后將淋洗 液在氮?dú)饬髦姓舭l(fā)至體積不到 100 µL,再用甲醇復(fù)溶至總 體積為 1.0 mL。取 50 µL 該萃取液,加入 950 µL HPLC 級(jí) 水稀釋,該溶液用于 IC-ICP-MS 分析。 將上述稀釋后的萃取液進(jìn)樣到與 Agilent 7700x ICP-MS 聯(lián) 用的 Agilent 1260 HPLC,進(jìn)樣體積為 500 µL。色譜分離 條件:Dionex AG16 4 x 50 mm 的保護(hù)柱,Dionex AS16 4 x 250 mm 分析柱,2–90 mM 氫氧化鈉 (NaOH) 的梯度淋 洗,二元梯度組成為試劑水 (A) 和 100 mM NaOH (B),恒定流速為 1.0 mL/min。梯度參數(shù):2% B 淋洗 18.5 min, 然后 3.5 min 內(nèi)線性增加至 40% B,保持 2 min,最后增 加到 90% B 并保持 6 min。在運(yùn)行結(jié)束時(shí)梯度淋洗再返回 到 2% B 5 min,以平衡柱子,總運(yùn)行時(shí)間為 35 min。在 所有標(biāo)準(zhǔn)品和樣品進(jìn)樣之后,用 10% 的甲醇水溶液清洗進(jìn) 樣針 25 秒。
Agilent 7700x ICP-MS 采用 HMI 樣品引入(0.6 L/min 稀 釋氣,0.5 L/min 載氣,樣品深度 = 9 mm),在氦氣碰撞 模式下運(yùn)行(氦氣流速 3.5 mL/min)。以時(shí)間分辨分析 (TPA) 模式對(duì)碘 (m/z 127) 強(qiáng)度進(jìn)行監(jiān)測(cè),積分時(shí)間 2 s, 時(shí)間窗口 37 min。使用 HMI 可以擴(kuò)展分析高基質(zhì)樣品, 最大限度減少基質(zhì)在接口錐上的沉積;使用氦氣碰撞池能 夠消除對(duì)質(zhì)量數(shù) 127(如 126 XeH+)的潛在多原子干擾。使 用濃度為 0.0、0.1、1、10、100 和 1000 ppb 的碘普羅胺 標(biāo)準(zhǔn)品水溶液制作了碘普羅胺的校準(zhǔn)曲線(圖 3)。
結(jié)果和討論 使用上述方法,我們得以檢測(cè)研究中所用的所有非零標(biāo)準(zhǔn) 品中的碘普羅胺。進(jìn)樣 0.1 ppb 所得的色譜圖明顯區(qū)別于 空白進(jìn)樣(如圖 2 所示),且校準(zhǔn)曲線在四個(gè)數(shù)量級(jí)范圍 內(nèi)呈現(xiàn)出線性關(guān)系(如圖 3 所示)。該濃度范圍涵蓋了已 在環(huán)境水樣(包括未經(jīng)稀釋的污水出水)中觀測(cè)到的碘普 羅胺濃度。 本報(bào)告中的標(biāo)準(zhǔn)品和樣品是在 24 小時(shí)連續(xù)運(yùn)行期間分析 的。所得結(jié)果列于表 1。流程結(jié)束時(shí)分析的其它 CCV 的結(jié) 果都與其預(yù)期值吻合,誤差大約在 10% 的范圍之內(nèi)。 3 除了碘普羅胺外,在我們的色譜圖中還檢測(cè)出了多個(gè)其他 含碘化合物,如圖 4 所示。這些未知形態(tài)可以用化合物無(wú) 關(guān)校準(zhǔn) (CIC),按照其碘濃度進(jìn)行定量。即利用已知含碘化 合物(本例中采用碘普羅胺)的碘響應(yīng)值校準(zhǔn)未知化合物 的碘含量。ICP-MS 是使用 CIC 進(jìn)行分析的理想選擇,因 為高溫 ICP 離子源能夠確保目標(biāo)元素(本例中為碘)的元 素響應(yīng)值基本上獨(dú)立于目標(biāo)元素所在的化合物。對(duì)這些未 鑒定峰中的碘含量的定量結(jié)果列于表 2。
結(jié)論 我們利用 Agilent 1260 LC 和 Agilent 7700x ICP-MS 聯(lián)用 系統(tǒng)成功地對(duì)一系列環(huán)境水樣提取物中的碘普羅胺進(jìn)行了 定量分析。我們基于這一配置建立的分析方法,可使通過(guò) 自動(dòng)化 SPE 系統(tǒng)制備的提取液中碘普羅胺的方法檢測(cè)限降 低至 0.1 ppb。使用 HMI 接口可延長(zhǎng)持續(xù)分析時(shí)間 (>24 h) (使用非揮發(fā)性洗脫液),最大限度減少基質(zhì)在接口錐上的沉 積,并且氦碰撞模式的應(yīng)用有效消除了多原子干擾。我們 的工作不僅證實(shí)并定量測(cè)定了這些環(huán)境樣品中存在的碘普 羅胺,而且還發(fā)現(xiàn)了這些樣品中存在的其它含碘有機(jī)化合 物,這些化合物很可能是人為排放的,而且可能具有生物 活性。