使用 GC-MS 分析水中的游離環(huán)烷酸

  


　　環(huán)烷酸是一種對魚類和其他生物有毒的化合物。它們經(jīng)常出現(xiàn)在受油砂開采影響地區(qū)的水中。根據(jù)這些地區(qū)石油儲量的分布情況，將建造不同的露天礦來開采這些儲量。這通常包括排出礦坑中可能被大量環(huán)烷酸污染的水。雖然排出的水可以儲存在尾礦庫中，以防止環(huán)境污染，但地下水泄漏和溢出仍然可能發(fā)生。


　　環(huán)烷酸污染的水除了毒性大，還有腐蝕性，會損壞管道和煉油設(shè)備，進一步增加環(huán)境污染的機會。以前采用傅里葉變換紅外光譜法對環(huán)烷酸污染進行鑒別和量化，但在量化方面存在一些問題。雖然FTIR光譜具有成本優(yōu)勢，但不適用于法醫(yī)學(xué)。相反，氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)為環(huán)烷酸及其衍生物的測定提供了一種更穩(wěn)定和靈敏的測量方法，盡管它確實需要離線取樣。


　　氣相色譜-質(zhì)譜分析法


　　GC-MS結(jié)合了氣相色譜的物質(zhì)分離能力和質(zhì)譜檢測的豐富信息。感興趣的樣品被蒸發(fā)并裝載到具有不同化學(xué)物質(zhì)和色譜柱材料之間不同相互作用強度的色譜柱上。相互作用越強，載氣使化合物通過色譜柱的速度越慢，因此保留時間越長。


　　當每種化合物(現(xiàn)在通過其不同的保留時間分離)到達色譜柱的末端時，它將被離子化并碎裂，以供質(zhì)譜儀檢測。


　　這里，每種化合物通過其質(zhì)荷比(m/z)進行分離。母離子(未斷裂的分子)的質(zhì)量和碎片光譜可以幫助識別每種化合物中存在哪些元素，以便進行化學(xué)鑒定。


　　GC-MS非常適合復(fù)雜的混合物，因為只要化合物具有足夠不同的保留時間，就可以記錄每種單個化學(xué)物質(zhì)的質(zhì)譜，這有助于減少與解釋更復(fù)雜混合物的質(zhì)譜相關(guān)的光譜擁塞。


　　GC-MS通常用于廢水分析，檢測一系列極性和非極性污染物。


　　測環(huán)烷酸的方法法

　　雖然GC-MS是一種適用于各種樣品的優(yōu)秀分析技術(shù)，但環(huán)境分析的挑戰(zhàn)之一是開發(fā)通常高度復(fù)雜混合物的樣品制備方法。
      
　　最近，一個科學(xué)家小組開發(fā)了一系列新的樣品制備和分析方法來測量環(huán)烷酸，甚至可以識別幾個同源系列的酸性氧化化合物，包括脂肪族和芳香族分析物。

　　大多數(shù)分析油砂中環(huán)烷酸的傳統(tǒng)GC-MS技術(shù)使用衍生化步驟來提高環(huán)烷酸化合物的揮發(fā)性。在收集到的油水乳狀液樣品中，大部分沸點比較低，很難蒸發(fā)。相反，該團隊嘗試了許多不同類型的色譜柱來分析環(huán)烷酸衍生物，并使用傅立葉變換軌道離子阱質(zhì)譜在負模式下使用化學(xué)電離。總之，這使他們能夠?qū)衔镞M行色譜分離以進行分析，并獲得非常高的質(zhì)量分辨率以進行準確的質(zhì)量鑒定。

　　油砂樣品顯示了具有一系列性質(zhì)和揮發(fā)性的化合物的復(fù)雜混合物。許多低揮發(fā)性化合物在分離過程中也需要更高的溫度，這可能會帶來問題，因為并非所有類型的色譜柱都可以處理更高的操作溫度。

　　研究小組發(fā)現(xiàn)，性能色譜柱和聚硅氧烷基色譜柱之間存在權(quán)衡，后者被證明具有最多的化學(xué)成分信息。

　　氫鍵堿度(或a值)的色譜柱通常對酸性物質(zhì)具有更好的基線分離度。但是需要考慮溶劑化特性，很多A值較高的色譜柱也需要較高的操作溫度，這就限制了單次實驗可以研究的揮發(fā)范圍。

　　最后，必須在色譜柱惰性、選擇性和操作溫度之間取得平衡。然而，他們可以使用配有FT軌道離子阱質(zhì)量分析器的Trace  1310氣相色譜儀與Q  exact  HRAM-MS聯(lián)用，實現(xiàn)低g/ml范圍的檢測。

　　研究小組強調(diào)，鑒于這些化合物對環(huán)境的重要性和分析中的一些挑戰(zhàn)，因為它們的酸性通常會導(dǎo)致峰不對稱，所以有必要提高這一化合物家族的數(shù)據(jù)可用性。這項工作表明，需要仔細考慮和測試GC-MS的色譜柱條件，尤其是在處理具有挑戰(zhàn)性的樣品類型時。