使用 GC-MS 分析水中的游離環烷酸

  


　　環烷酸是一種對魚類和其他生物有毒的化合物。它們經常出現在受油砂開采影響地區的水中。根據這些地區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，以防止環境污染，但地下水泄漏和溢出仍然可能發生。


　　環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備，進一步增加環境污染的機會。以前采用傅里葉變換紅外光譜法對環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光譜具有成本優勢，但不適用于法醫學。相反，氣相色譜-質譜(GC-MS)為環烷酸及其衍生物的測定提供了一種更穩定和靈敏的測量方法，盡管它確實需要離線取樣。


　　氣相色譜-質譜分析法


　　GC-MS結合了氣相色譜的物質分離能力和質譜檢測的豐富信息。感興趣的樣品被蒸發并裝載到具有不同化學物質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，以供質譜儀檢測。


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


　　GC-MS非常適合復雜的混合物，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物質的質譜，這有助于減少與解釋更復雜混合物的質譜相關的光譜擁塞。


　　GC-MS通常用于廢水分析，檢測一系列極性和非極性污染物。


　　測環烷酸的方法法

　　雖然GC-MS是一種適用于各種樣品的優秀分析技術，但環境分析的挑戰之一是開發通常高度復雜混合物的樣品制備方法。
      
　　最近，一個科學家小組開發了一系列新的樣品制備和分析方法來測量環烷酸，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。

　　大多數分析油砂中環烷酸的傳統GC-MS技術使用衍生化步驟來提高環烷酸化合物的揮發性。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。相反，該團隊嘗試了許多不同類型的色譜柱來分析環烷酸衍生物，并使用傅立葉變換軌道離子阱質譜在負模式下使用化學電離。總之，這使他們能夠對化合物進行色譜分離以進行分析，并獲得非常高的質量分辨率以進行準確的質量鑒定。

　　油砂樣品顯示了具有一系列性質和揮發性的化合物的復雜混合物。許多低揮發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。

　　研究小組發現，性能色譜柱和聚硅氧烷基色譜柱之間存在權衡，后者被證明具有最多的化學成分信息。

　　氫鍵堿度(或a值)的色譜柱通常對酸性物質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軌道離子阱質量分析器的Trace  1310氣相色譜儀與Q  exact  HRAM-MS聯用，實現低g/ml范圍的檢測。

　　研究小組強調，鑒于這些化合物對環境的重要性和分析中的一些挑戰，因為它們的酸性通常會導致峰不對稱，所以有必要提高這一化合物家族的數據可用性。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性的樣品類型時。