基于常压离子源质谱的海洋污染物快速分析方法研究

发布时间：2020-04-12 08:05

【摘要】：近年来,海洋中有机污染物的含量持续升高,虽然抗生素、激素等新兴的海洋有机污染物在海水中的含量还处于较低的浓度水平,但是它们容易在海洋动物体内富集,最终将威胁人类的健康生存。因此,海洋有机污染物监测对保护海洋生态环境和人类健康具有重要意义。海水中有机污染物的检测通常采用质谱法,但传统的质谱仪无法直接分析高盐样品(如海水),样品需要经过过滤、富集、纯化等复杂的前处理过程,不仅耗时长、耗费人力,而且容易带入不确定性误差。因此,开发新技术对海洋有机污染物进行快速、简便分析具有重要实际应用价值。本课题基于自主开发的液滴喷雾离子源,结合自发脱盐技术,构建自发脱盐液滴喷雾离子源质谱法(Spontaneous Desalting-Droplet Spray Ionization-Mass Spectrometry,SD-DSI-MS),实现了海水样品中有机污染物的快速、简便分析。该方法进行样品分析时,先将海水样品加载在喷雾载体上,并使其自发结晶,随后向样品晶体上滴加有机喷雾溶剂,溶解附在喷雾载体和晶体上的有机污染物,施加高压形成电喷雾,随后质谱检测。随后对方法的实验参数进行了优化,确定了实验的最优条件:喷雾溶剂为乙腈,溶剂体积为4μL,再溶解时间为4 s。通过对MgCl_2、KCl、Na_2SO_4等高盐样品的分析,证明该方法对高盐样品具有普遍适用性。采用SD-DSI-MS法,实现了模拟海水中的抗生素和激素类物质定性、定量分析。通过对克拉霉素、甲氧苄啶和己烯雌酚的定量分析,计算得到方法检出限分别为:0.10μg/L、0.26μg/L、29.4μg/L;通过对甲氧苄啶分析计算相对标准偏差(RSD)为6.8%(n=6),以上数据表明SD-DSI-MS法具有灵敏度高、稳定性好等优点。在实际海水样品的定性、定量分析中,也获得了令人满意的结果。加标海水中克拉霉素、甲氧苄啶和己烯雌酚的回收率为80.1-107.8%、RSD≤8.3%,表明了该方法具有良好的实际样品分析性能。最后,在微观层面对方法的机理进行了探究,通过对比检测前后样品晶体的表面变化,发现目标物并没有被包裹在盐的晶体内部,而是分布在盐晶体和喷雾载体的表面。在滴加喷雾溶剂后,目标物迅速溶解在有机溶剂中,而盐晶体并没有溶解,从而实现了样品除盐的目的。通过对机理的阐释,进一步论证了该方法分析海水等高盐样品的可行性。该方法成功实现了海水中抗生素和激素类有机污染物的快速、直接分析,具有无需复杂样品前处理、耗时短(约5 min)、操作简便等优点。此外,由于结晶除盐和检测两个过程是分开的,该方法容易实现样品的高通量分析,将在海洋有机污染物检测领域具有重要实际应用价值。
【图文】：

示意图,技术装置,示意图

图 1-1 DESI 技术装置示意图[63]51.4.2 实时直接分析技术DART 技术是较早实现商业化的常压质谱离子源，装置示意图如图 1-2 示，在针状电极上施加高电压后，发生辉光放电现象，并将腔室内的气体电离电离后的气体随后经过气体加热管，加热后的气体有利于固体表面物质的解吸在离子源的末端是一个网格状的电极，该电极能够有效的去除气体中的电子阴离子，，以此保证只有亚稳态气体与目标物接触，通过彭宁电离实现目标物子化。该技术能够直接分析固体样品表面的目标物，已经成功地应用于伪药定[81]、食品安全[82]、艺术品鉴定[83]等领域，是目前最受欢迎的常压离子化技之一。

示意图,技术装置,示意图

图 1-1 DESI 技术装置示意图[63]5直接分析技术技术是较早实现商业化的常压质谱离子源，装置示意图电极上施加高电压后，发生辉光放电现象，并将腔室内体随后经过气体加热管，加热后的气体有利于固体表面末端是一个网格状的电极，该电极能够有效的去除气此保证只有亚稳态气体与目标物接触，通过彭宁电离术能够直接分析固体样品表面的目标物，已经成功地安全[82]、艺术品鉴定[83]等领域，是目前最受欢迎的常
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X834

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