QTRAP LC-MS／MS技術在污染事故快速定性中的應用
張蓓蓓， 章勇， 趙永剛
（國家環(huán)境保護地表水環(huán)境有機污染物監(jiān)測分析重點實驗室，江蘇省環(huán)境監(jiān)測中心，江蘇南京210036）
摘要：采用液相色譜一四極桿／線性離子阱復合質譜( QTRAP LC-MS/MS)技術用于污染事故水樣巾未知農藥的快速定性分析。由于QTRAP LC-MS/MS具有較好的靈敏度，樣品無需前處理即可進樣，大大提高r樣品的分析速度。在某次污染事故水樣定性分析工作中，該技術的應用非�？焖俚亟鉀Q了污染源判定問題，為污染事故的應急處置提供了強有力的技術支撐。
關鍵詞：液相色譜一四極桿／線性離子阱復合質譜； 快速定性； 污染事故
中圖分類號：X832 doi:10.3969/j.issn．1003-6504.2016.04.016 文章編號：1003-6504(2016)04.-0079-04
目前我國環(huán)境正處于現(xiàn)代化后期的“高風險”時期，環(huán)境污染已成為當今影響廣泛而深遠的社會性熱點問題，突發(fā)性污染事件時有發(fā)生，新型污染物層出不窮，對環(huán)境監(jiān)測能力提出了越來越高的標準和要求。環(huán)境中有機毒物涉及面較廣，涵蓋的種類復雜并且層出不窮。相應的環(huán)境監(jiān)管工作覆蓋面較窄，大量的工作需要補充和完善，耗時較長。由有機毒物引發(fā)的環(huán)境污染事件往往由于其未知性和不常見性，需要花費大量的時間進行判斷分析，很難實現(xiàn)快速定性，無法迅速闡明污染來源和解決問題。
液相色譜一四極桿／線性離子阱復合質譜( QTRAPLC-MS/MS)具有2種采集模式，既可以采用傳統(tǒng)的LC-MS/MS模式進行定量檢測外，還可以將第三級四極桿轉變?yōu)榫�性離子阱，僅需一次進樣就能保存樣品中所有色譜峰的二級質譜碎片信息，通過母離子質荷比、子離子掃描圖譜、同位素豐度比等信息實現(xiàn)未知污染物篩查功能。同時，由于QTRAP LC-MS/MS具有較高靈敏度，受污樣品幾乎無需任何富集或轉換溶劑過程，經(jīng)過濾后即可直接進樣分析，既免去了前處理過程中污染物的損失，保留了樣品的全部信息，又實現(xiàn)了快速定性分析，完全滿足水污染應急事件的時效性要求。國外應用該技術在藥物體內代謝篩查、污水篩查等領域已有多篇文獻報道，但在國內的環(huán)境污染物篩查領域尚無相關報道。
本實驗采用液相色譜一四極桿／線性離子阱復合質譜技術，充分發(fā)揮了該技術在已知目標物范圍篩查的優(yōu)勢，對某次污染事故水樣中的農藥殘留進行了快速定性分析，為污染事故的應急處置提供了強有力的技術支撐。
1材料和方法
1.1儀器與試劑
液相色譜一四極桿／線性離子阱復合質譜儀：AC-QUITY UPLC超高效液相色譜（美國Waters公司）；AB SCIEX QTRAP 5500質譜（美國AB公司）；BEH C18色譜柱（2.1 mmx100 mmx1.7μm）。
甲醇、乙腈、二氯甲烷（色譜純，Merck公司）；純化水（美國Millipore公司）；0.22ILm針頭式過濾器（美國Millipore公司，水系）；渦旋混合器（日本LMS公司）。
1.2樣品處理
水樣經(jīng)0.22μm針頭式過濾器過濾后，直接進樣。
1.3儀器條件
1.3.1 四極桿／線性離子阱復合質譜儀定性分析原理
該質譜儀是將三重四極桿質譜儀中的最后一級四極桿(Q3)改為線性離子阱(LIT)設計而成（圖1）。其獨特之處在于Q3同時具有線性離子阱和傳統(tǒng)四極桿的功能，且在離子阱模式下，進入LIT的離子被捕獲于一個線性四極桿裝置中，目的在于除去無用離子，提高信噪比和離子積累，MS/MS譜的靈敏度比常規(guī)三重四極桿型高出數(shù)十倍至數(shù)百倍。同時作為四極桿操作時保留傳統(tǒng)三重四級桿型的掃描模式，可以選擇母離子掃描和中性丟失掃描等，可得到更豐富的MS/MS數(shù)據(jù)。
本實驗采用“Q1 Scan—IDA-EPI”模式，即樣品首先通過Q1掃描(Q1 Scan)，獲取一級質譜全掃描信息，在此基礎上通過閾值的設定，響應高于閾值的質譜峰將會被觸發(fā)(IDA)，Q3在離子阱采集模式下，采用LIT啟動增強子離子掃描模式(EPI)，對其進行二級碎片全掃采集，獲得相對應的二級碎片圖。最終軟件通過母離子質荷比、子離子掃描圖譜、同位素豐度比等信息，進行未知色譜峰的結構確認。
1.3.2儀器條件
色譜條件：流動相為甲酸-水<(A，0.1+100，V/V)和甲醇(B)，采用梯度洗脫模式，0 min，A：B=90：10( V/V)，并保持3 min；到10 min時，梯度比例線性變?yōu)锳：B=50：50( V/V)，并保持3 min；到15 min時，梯度比例線性變?yōu)锳：B：0：100( V/V)，并保持3min；到19 min時，梯度比例變回初始比例A：B=90：10( V/V)，保持1 min。流速0.4 m L/min，進樣量10μL，色譜柱溫為40℃。
質譜條件：電噴霧離子源(ESI)，Ql Scan-IDA-EPI模式，離子化電壓：5 500 V，離子源溫度：700℃，噴霧氣壓力：482.6 k Pa，輔助加熱氣壓力：206.8 k Pa，氣簾氣壓力：275.8 k P a，碰撞氣壓力：Medium。一級掃描范圍( m/z )100-950 D a，二級掃描范圍(m/z)50-950 D a。
1.4篩查確認方法
采用Masterview軟件對實際樣品中的污染物進行篩查。在軟件中調用已建立的農藥化合物數(shù)據(jù)庫（含有農藥524種，自建），設置相應的檢索參數(shù)：保留時間限定范圍為±0.5 min，質量偏差為±0.25 D a，離子化形式選擇+H模式。軟件通過保留時間、母離子質荷比、子離子掃描圖譜、同位素豐度比這4個方面比對計算，得出相應的檢索匹配得分值。
2結果與討論
2.1 某未知污水樣品定性分析舉例
圖2為某未知污水樣（編號：水樣7）經(jīng)所建方法處理后采集的QTRAP LC-MS/MS圖。由圖2可見，主要有4個響應較高的色譜峰。針對每一個色譜峰，查看其二級碎片圖，經(jīng)與譜庫比對可知，保留時間7.68 min色譜峰為異惡草松（圖3），保留時間6.78 min色譜峰為阿特拉津（圖4），保留時間4.33 min色譜峰為三環(huán)唑（圖5）。這3種物質經(jīng)自建譜庫比對，得分均高于80，可基本定性。而9.13 min色譜峰與自建譜庫比對未能匹配成功，無法定性，這可能是自建譜庫中未包括的物質。
2.2 某次污染事故定性結果
某次污染事故水樣經(jīng)過濾后，通過QTRAPLC -MS/MS采集數(shù)據(jù)，色譜圖見圖2、6、7，經(jīng)定性分析后結果如下。由表1可見，水樣4定性分析結果與水樣7、8具有非常好的指向性，基本可以確定污染源。
3結論
環(huán)境污染事故往往是突發(fā)性的，并且需要及時作出應對措施，否則極易引起恐慌，后果不堪設想。而如何能非常迅速地尋找到污染源，就需要監(jiān)測人員能夠非常及時準確地對污染樣品進行定性，污染樣品中污染物種類的定性結果是尋找污染源最有力的依據(jù)。本實驗采用QTRAP LC-MS/MS技術，對某次污染事故水樣進行了快速定性分析，3個樣品的采集分析過程僅需1～2 h，具有非常好的時效性。
由于本實驗只是針對自建農藥庫進行了比對分析，部分色譜峰未能匹配成功，可能與譜庫的局限性有關。這也提示我們今后還需進一步擴大譜庫信息，尤其是高沸點、大分子等新型污染物。另外，采用QTRAP LC-MS/MS技術采集樣品，樣本全信息將被永久保留，也方便我們日后對數(shù)據(jù)進行更深入、不同角度的分析，十分有利于環(huán)境污染的治理和跟蹤。
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