李海霞等

摘要：建立了直接进样高效液相色谱串联四极杆质谱同时分析水中丙烯酰胺、苯胺和联苯胺的分析方法。采用SHIMADZU Shimpack FCODS柱（75 mm× 4.6 mm，3 μm）为分离柱，甲醇和0.1%甲酸为流动相，采用梯度洗脱，流速 0.2 mL/min，柱温 40℃。经液相色谱分离后，采用串联四极杆质谱的多反应监测模式，使用TIS（+）源电离水样。在上述条件下，水样过0.22 μm滤膜后可直接进样，单个样品分析时间仅11 min。进样体积25 μL时，3种物质检出限分别为0.1， 0.1和0.03 μg/L，在0.10～100 μg/L范围内，3种物质均线性良好（r>0.9995）；测试低、中、高浓度的混合标准物质，3种化合物的相对标准偏差在1.3%～5.6%之间，样品加标回收率在92.8%～106%之间。本方法可应用于实际样品的分析。

关键词：丙烯酰胺； 苯胺； 联苯胺； 水样； 直接进样； 高效液相色谱串联四极杆质谱

1引言

丙烯酰胺是一种不饱和酰胺，是有机合成材料的单体，生产医药、染料、涂料的中间体。由于其常作为生产水处理剂——聚丙烯酰胺的原料，常可在废水和地表水中检测出。同时，丙烯酰胺也是油炸食品的副产物。作为一种水溶性的不饱和酰胺，丙烯酰胺可通过皮肤、呼吸道和消化道进入人体，对人体的神经系统、生殖系统产生严重的危害，国际癌症研究机构（IARC） 也将丙烯酰胺列为2类致癌物（2A）[1]。丙烯酰胺在环境水样中常常以亚μg/L级的含量存在，同时由于其对人体存在的潜在毒性，世界卫生组织规定其在水中的限值不超过0.5 μg/L[2]。

苯胺和联苯胺同为芳香胺族，二者化学性质非常相似。它们是化工行业中重要的生产原料，广泛用于橡胶、印染等行业。苯胺是最简单的一级芳香胺，它及其系列衍生物可通过吸入、食入或通过皮肤渗入人体，对肝脏、血液系统、神经系统等造成严重损伤，还具有致癌、致突变等作用。联苯胺是联苯的衍生物，是IARC第一类致癌物，有强烈的致癌作用，也可经呼吸道、胃肠道、皮肤进入人体。

在环境水样中，丙烯酰胺、苯胺和联苯胺常有不同程度的检出，鉴于其对环境、人体的危害，我国《地表水环境质量标准》（GB38382002）将其列入了特定的监测分析项目，同时规定了三者的含量限值分别为0.5 μg/L，0.1 mg/L和0.2 μg/L。目前，检测丙烯酰胺的主要方法有气相色谱法[3]、气相色谱质谱法[4]、液相色谱法、液相色谱质谱[5，6]、紫外分光光度法[7]。胺类化合物目前的主要分析是液相色谱法[8]，液相色谱质谱法[9]，气相色谱质谱法[10]，也有光谱法[11]，光度法[12]等。在上述已有的文献报道中，不同方法灵敏度差异较大，采用直接进样分析水中丙烯酰胺的检出限一般控制在0.1～0.5 μg/L之间，使用固相萃取技术富集浓缩后的检出限可达到ng/L级。水中苯胺和联苯胺的测试常采用固相萃取或液液萃取对水样进行浓缩，在取样量为102 mL的情况下，检出限可达ng/L；直接进样时，联苯胺检出限一般在0.024～0.3 μg/L之间，苯胺检出限在0.023～2.0 μg/L之间。

由于3种物质的化学性质有所差异，目前还未见三者同时分析的文献报道。但是由于其同属于我国环境质量标准中严格控制的特定分析项目，为缩短分析时间，提高分析效率，简化分析方法，本研究通过对色谱条件和质谱参数的研究、优化，建立了高效液相色谱串联质谱同时分析三者的方法。本方法在不需要对水样进行固相萃取（SPE）、液液萃取等繁杂前处理的前提下，只需过水相滤头去除大颗粒杂质，直接使用高效液相色谱串联质谱进行分析，10 min即可同时获知3种物质的含量，方法快速、简单，进样体积为25 μL时，丙烯酰胺和苯胺检出限可达0.1 μg/L，联苯胺可达0.03 μg/L，大大低于目前环境标准对水中3种物质的含量限值要求。同时本方法不需要进行SPE，在一定程度上避免了SPE过程中由于萃取小柱、操作技术水平等导致样品重复性差的问题，使得样品精密度得到极大的改善。在实际样品的分析中，直接进样可使样品的自然成分得到最大的保留，能够更好地反映样品的真实性和代表性。

2实验部分

2.1仪器、试剂及材料

高效液相色谱串联质谱联用系统：高效液相色谱仪（日本岛津公司）；带TIS源API4000QTrap三重四极杆质谱仪（美国AB Sciex公司）；MiliQ去离子水发生器（美国Millipore公司）SHIMADZU Shimpack FCODS柱（75 mm × 4.6 mm，3 μm， 日本岛津公司）；0.22 μm聚醚砜（PES）水相针式滤头（上海安谱科学仪器有限公司）；0.22 μm聚醚砜（PES）水相滤头（德国Membrana公司）。

甲醇（HPLC级，国药集团化学试剂有限公司）；1000 mg/L的联苯胺、苯胺、丙烯酰胺标准物质（纯度99.99%，美国AccuStandard公司，）；100 mg/L混合标准储备液：分别吸取100 μL上述3种化合物，并加入甲醇溶液700 μL；临用时用超纯水稀释成浓度为0.10～100 μg/L的标准系列使用液。

2.2样品采集及前处理

用1000 mL棕色玻璃瓶采集满瓶水样，不留顶空，采集后储存在4 ℃暗处，当天分析。地表水及饮用水源地等干净水样可直接进样，废水或较脏的水样可过0.22 μm水相滤头后再进样。

2.3分析条件

2.3.1色谱条件 选择SHIMADZU Shimpack FCODS柱（75 mm× 4.6 mm，3μm）为分析柱，甲醇（A）和0.1%甲酸（B）作流动相，流速0.2 mL/min，柱温40.0 ℃。采用梯度洗脱：0～2 min， 20%～95% A； 2.0～2.01 min， 95%～20%A； 2.01～11.0 min， 20% A。在上述条件下， 联苯胺、丙烯酰胺和苯胺的保留时间分别为4.67， 5.02和5.34 min。

2.3.2质谱条件采用多反应监测（MRM）模式，使用TIS（+）源分析。多反应监测（MRM）参数见表1。

3结果与讨论

3.1色谱条件优化

3.1.1滤头选择选择了两种不同品牌的同材质（PES）、同内径（0.22 μm）的水相滤头进行实际水样、加标水样的比较，发现样品测试结果和加标回收率无差别，因此选择相对较便宜的国产滤头进行水中颗粒物等杂质的去除、净化。

3.1.2标准溶液溶剂的选取分别比较了甲醇、超纯水、0.1%甲酸。使用甲醇作溶剂时，3种化合物的峰型毛刺很多，甚至出现双头峰。使用超纯水和甲酸水溶液作溶剂时3种峰的峰型对称且尖锐，同时考虑到与实际水样分析时的一致性，故选择超纯水作溶剂。

3.1.3流动相的确定根据三者的化学性质，有机流动相选用甲醇即可将它们从色谱柱上洗脱下来。另外还比较了超纯水、甲酸、甲酸铵3种流动相，结果表明，使用甲酸溶液时，3种化合物的响应信号强度最强，考虑到色谱柱对酸碱度的要求，选择0.1%甲酸最为合适。因此本实验最终选用甲醇和0.1%甲酸作流动相。

3.1.4流动相流速确定本实验对流动相流速进行优化，结果如图1所示。 实验直接使用两通连接液相色谱和质谱，分别比较流速为0.1～1.0 mL/min的仪器响应信号强度。结果表明，流速为0.2 mL/min时3种化合物响应信号最强；流速大于0.3 mL/min后，仪器信号逐渐降低。故最佳流速选择0.2 mL/min。

摘要：建立了直接进样高效液相色谱串联四极杆质谱同时分析水中丙烯酰胺、苯胺和联苯胺的分析方法。采用SHIMADZU Shimpack FCODS柱（75 mm× 4.6 mm，3 μm）为分离柱，甲醇和0.1%甲酸为流动相，采用梯度洗脱，流速 0.2 mL/min，柱温 40℃。经液相色谱分离后，采用串联四极杆质谱的多反应监测模式，使用TIS（+）源电离水样。在上述条件下，水样过0.22 μm滤膜后可直接进样，单个样品分析时间仅11 min。进样体积25 μL时，3种物质检出限分别为0.1， 0.1和0.03 μg/L，在0.10～100 μg/L范围内，3种物质均线性良好（r>0.9995）；测试低、中、高浓度的混合标准物质，3种化合物的相对标准偏差在1.3%～5.6%之间，样品加标回收率在92.8%～106%之间。本方法可应用于实际样品的分析。

关键词：丙烯酰胺； 苯胺； 联苯胺； 水样； 直接进样； 高效液相色谱串联四极杆质谱

1引言

丙烯酰胺是一种不饱和酰胺，是有机合成材料的单体，生产医药、染料、涂料的中间体。由于其常作为生产水处理剂——聚丙烯酰胺的原料，常可在废水和地表水中检测出。同时，丙烯酰胺也是油炸食品的副产物。作为一种水溶性的不饱和酰胺，丙烯酰胺可通过皮肤、呼吸道和消化道进入人体，对人体的神经系统、生殖系统产生严重的危害，国际癌症研究机构（IARC） 也将丙烯酰胺列为2类致癌物（2A）[1]。丙烯酰胺在环境水样中常常以亚μg/L级的含量存在，同时由于其对人体存在的潜在毒性，世界卫生组织规定其在水中的限值不超过0.5 μg/L[2]。

苯胺和联苯胺同为芳香胺族，二者化学性质非常相似。它们是化工行业中重要的生产原料，广泛用于橡胶、印染等行业。苯胺是最简单的一级芳香胺，它及其系列衍生物可通过吸入、食入或通过皮肤渗入人体，对肝脏、血液系统、神经系统等造成严重损伤，还具有致癌、致突变等作用。联苯胺是联苯的衍生物，是IARC第一类致癌物，有强烈的致癌作用，也可经呼吸道、胃肠道、皮肤进入人体。

在环境水样中，丙烯酰胺、苯胺和联苯胺常有不同程度的检出，鉴于其对环境、人体的危害，我国《地表水环境质量标准》（GB38382002）将其列入了特定的监测分析项目，同时规定了三者的含量限值分别为0.5 μg/L，0.1 mg/L和0.2 μg/L。目前，检测丙烯酰胺的主要方法有气相色谱法[3]、气相色谱质谱法[4]、液相色谱法、液相色谱质谱[5，6]、紫外分光光度法[7]。胺类化合物目前的主要分析是液相色谱法[8]，液相色谱质谱法[9]，气相色谱质谱法[10]，也有光谱法[11]，光度法[12]等。在上述已有的文献报道中，不同方法灵敏度差异较大，采用直接进样分析水中丙烯酰胺的检出限一般控制在0.1～0.5 μg/L之间，使用固相萃取技术富集浓缩后的检出限可达到ng/L级。水中苯胺和联苯胺的测试常采用固相萃取或液液萃取对水样进行浓缩，在取样量为102 mL的情况下，检出限可达ng/L；直接进样时，联苯胺检出限一般在0.024～0.3 μg/L之间，苯胺检出限在0.023～2.0 μg/L之间。

由于3种物质的化学性质有所差异，目前还未见三者同时分析的文献报道。但是由于其同属于我国环境质量标准中严格控制的特定分析项目，为缩短分析时间，提高分析效率，简化分析方法，本研究通过对色谱条件和质谱参数的研究、优化，建立了高效液相色谱串联质谱同时分析三者的方法。本方法在不需要对水样进行固相萃取（SPE）、液液萃取等繁杂前处理的前提下，只需过水相滤头去除大颗粒杂质，直接使用高效液相色谱串联质谱进行分析，10 min即可同时获知3种物质的含量，方法快速、简单，进样体积为25 μL时，丙烯酰胺和苯胺检出限可达0.1 μg/L，联苯胺可达0.03 μg/L，大大低于目前环境标准对水中3种物质的含量限值要求。同时本方法不需要进行SPE，在一定程度上避免了SPE过程中由于萃取小柱、操作技术水平等导致样品重复性差的问题，使得样品精密度得到极大的改善。在实际样品的分析中，直接进样可使样品的自然成分得到最大的保留，能够更好地反映样品的真实性和代表性。

2实验部分

2.1仪器、试剂及材料

高效液相色谱串联质谱联用系统：高效液相色谱仪（日本岛津公司）；带TIS源API4000QTrap三重四极杆质谱仪（美国AB Sciex公司）；MiliQ去离子水发生器（美国Millipore公司）SHIMADZU Shimpack FCODS柱（75 mm × 4.6 mm，3 μm， 日本岛津公司）；0.22 μm聚醚砜（PES）水相针式滤头（上海安谱科学仪器有限公司）；0.22 μm聚醚砜（PES）水相滤头（德国Membrana公司）。

甲醇（HPLC级，国药集团化学试剂有限公司）；1000 mg/L的联苯胺、苯胺、丙烯酰胺标准物质（纯度99.99%，美国AccuStandard公司，）；100 mg/L混合标准储备液：分别吸取100 μL上述3种化合物，并加入甲醇溶液700 μL；临用时用超纯水稀释成浓度为0.10～100 μg/L的标准系列使用液。

2.2样品采集及前处理

用1000 mL棕色玻璃瓶采集满瓶水样，不留顶空，采集后储存在4 ℃暗处，当天分析。地表水及饮用水源地等干净水样可直接进样，废水或较脏的水样可过0.22 μm水相滤头后再进样。

2.3分析条件

2.3.1色谱条件 选择SHIMADZU Shimpack FCODS柱（75 mm× 4.6 mm，3μm）为分析柱，甲醇（A）和0.1%甲酸（B）作流动相，流速0.2 mL/min，柱温40.0 ℃。采用梯度洗脱：0～2 min， 20%～95% A； 2.0～2.01 min， 95%～20%A； 2.01～11.0 min， 20% A。在上述条件下， 联苯胺、丙烯酰胺和苯胺的保留时间分别为4.67， 5.02和5.34 min。

2.3.2质谱条件采用多反应监测（MRM）模式，使用TIS（+）源分析。多反应监测（MRM）参数见表1。

3结果与讨论

3.1色谱条件优化

3.1.1滤头选择选择了两种不同品牌的同材质（PES）、同内径（0.22 μm）的水相滤头进行实际水样、加标水样的比较，发现样品测试结果和加标回收率无差别，因此选择相对较便宜的国产滤头进行水中颗粒物等杂质的去除、净化。

3.1.2标准溶液溶剂的选取分别比较了甲醇、超纯水、0.1%甲酸。使用甲醇作溶剂时，3种化合物的峰型毛刺很多，甚至出现双头峰。使用超纯水和甲酸水溶液作溶剂时3种峰的峰型对称且尖锐，同时考虑到与实际水样分析时的一致性，故选择超纯水作溶剂。

3.1.3流动相的确定根据三者的化学性质，有机流动相选用甲醇即可将它们从色谱柱上洗脱下来。另外还比较了超纯水、甲酸、甲酸铵3种流动相，结果表明，使用甲酸溶液时，3种化合物的响应信号强度最强，考虑到色谱柱对酸碱度的要求，选择0.1%甲酸最为合适。因此本实验最终选用甲醇和0.1%甲酸作流动相。

3.1.4流动相流速确定本实验对流动相流速进行优化，结果如图1所示。 实验直接使用两通连接液相色谱和质谱，分别比较流速为0.1～1.0 mL/min的仪器响应信号强度。结果表明，流速为0.2 mL/min时3种化合物响应信号最强；流速大于0.3 mL/min后，仪器信号逐渐降低。故最佳流速选择0.2 mL/min。

摘要：建立了直接进样高效液相色谱串联四极杆质谱同时分析水中丙烯酰胺、苯胺和联苯胺的分析方法。采用SHIMADZU Shimpack FCODS柱（75 mm× 4.6 mm，3 μm）为分离柱，甲醇和0.1%甲酸为流动相，采用梯度洗脱，流速 0.2 mL/min，柱温 40℃。经液相色谱分离后，采用串联四极杆质谱的多反应监测模式，使用TIS（+）源电离水样。在上述条件下，水样过0.22 μm滤膜后可直接进样，单个样品分析时间仅11 min。进样体积25 μL时，3种物质检出限分别为0.1， 0.1和0.03 μg/L，在0.10～100 μg/L范围内，3种物质均线性良好（r>0.9995）；测试低、中、高浓度的混合标准物质，3种化合物的相对标准偏差在1.3%～5.6%之间，样品加标回收率在92.8%～106%之间。本方法可应用于实际样品的分析。

关键词：丙烯酰胺； 苯胺； 联苯胺； 水样； 直接进样； 高效液相色谱串联四极杆质谱

1引言

丙烯酰胺是一种不饱和酰胺，是有机合成材料的单体，生产医药、染料、涂料的中间体。由于其常作为生产水处理剂——聚丙烯酰胺的原料，常可在废水和地表水中检测出。同时，丙烯酰胺也是油炸食品的副产物。作为一种水溶性的不饱和酰胺，丙烯酰胺可通过皮肤、呼吸道和消化道进入人体，对人体的神经系统、生殖系统产生严重的危害，国际癌症研究机构（IARC） 也将丙烯酰胺列为2类致癌物（2A）[1]。丙烯酰胺在环境水样中常常以亚μg/L级的含量存在，同时由于其对人体存在的潜在毒性，世界卫生组织规定其在水中的限值不超过0.5 μg/L[2]。

苯胺和联苯胺同为芳香胺族，二者化学性质非常相似。它们是化工行业中重要的生产原料，广泛用于橡胶、印染等行业。苯胺是最简单的一级芳香胺，它及其系列衍生物可通过吸入、食入或通过皮肤渗入人体，对肝脏、血液系统、神经系统等造成严重损伤，还具有致癌、致突变等作用。联苯胺是联苯的衍生物，是IARC第一类致癌物，有强烈的致癌作用，也可经呼吸道、胃肠道、皮肤进入人体。

在环境水样中，丙烯酰胺、苯胺和联苯胺常有不同程度的检出，鉴于其对环境、人体的危害，我国《地表水环境质量标准》（GB38382002）将其列入了特定的监测分析项目，同时规定了三者的含量限值分别为0.5 μg/L，0.1 mg/L和0.2 μg/L。目前，检测丙烯酰胺的主要方法有气相色谱法[3]、气相色谱质谱法[4]、液相色谱法、液相色谱质谱[5，6]、紫外分光光度法[7]。胺类化合物目前的主要分析是液相色谱法[8]，液相色谱质谱法[9]，气相色谱质谱法[10]，也有光谱法[11]，光度法[12]等。在上述已有的文献报道中，不同方法灵敏度差异较大，采用直接进样分析水中丙烯酰胺的检出限一般控制在0.1～0.5 μg/L之间，使用固相萃取技术富集浓缩后的检出限可达到ng/L级。水中苯胺和联苯胺的测试常采用固相萃取或液液萃取对水样进行浓缩，在取样量为102 mL的情况下，检出限可达ng/L；直接进样时，联苯胺检出限一般在0.024～0.3 μg/L之间，苯胺检出限在0.023～2.0 μg/L之间。

由于3种物质的化学性质有所差异，目前还未见三者同时分析的文献报道。但是由于其同属于我国环境质量标准中严格控制的特定分析项目，为缩短分析时间，提高分析效率，简化分析方法，本研究通过对色谱条件和质谱参数的研究、优化，建立了高效液相色谱串联质谱同时分析三者的方法。本方法在不需要对水样进行固相萃取（SPE）、液液萃取等繁杂前处理的前提下，只需过水相滤头去除大颗粒杂质，直接使用高效液相色谱串联质谱进行分析，10 min即可同时获知3种物质的含量，方法快速、简单，进样体积为25 μL时，丙烯酰胺和苯胺检出限可达0.1 μg/L，联苯胺可达0.03 μg/L，大大低于目前环境标准对水中3种物质的含量限值要求。同时本方法不需要进行SPE，在一定程度上避免了SPE过程中由于萃取小柱、操作技术水平等导致样品重复性差的问题，使得样品精密度得到极大的改善。在实际样品的分析中，直接进样可使样品的自然成分得到最大的保留，能够更好地反映样品的真实性和代表性。

2实验部分

2.1仪器、试剂及材料

高效液相色谱串联质谱联用系统：高效液相色谱仪（日本岛津公司）；带TIS源API4000QTrap三重四极杆质谱仪（美国AB Sciex公司）；MiliQ去离子水发生器（美国Millipore公司）SHIMADZU Shimpack FCODS柱（75 mm × 4.6 mm，3 μm， 日本岛津公司）；0.22 μm聚醚砜（PES）水相针式滤头（上海安谱科学仪器有限公司）；0.22 μm聚醚砜（PES）水相滤头（德国Membrana公司）。

甲醇（HPLC级，国药集团化学试剂有限公司）；1000 mg/L的联苯胺、苯胺、丙烯酰胺标准物质（纯度99.99%，美国AccuStandard公司，）；100 mg/L混合标准储备液：分别吸取100 μL上述3种化合物，并加入甲醇溶液700 μL；临用时用超纯水稀释成浓度为0.10～100 μg/L的标准系列使用液。

2.2样品采集及前处理

用1000 mL棕色玻璃瓶采集满瓶水样，不留顶空，采集后储存在4 ℃暗处，当天分析。地表水及饮用水源地等干净水样可直接进样，废水或较脏的水样可过0.22 μm水相滤头后再进样。

2.3分析条件

2.3.1色谱条件 选择SHIMADZU Shimpack FCODS柱（75 mm× 4.6 mm，3μm）为分析柱，甲醇（A）和0.1%甲酸（B）作流动相，流速0.2 mL/min，柱温40.0 ℃。采用梯度洗脱：0～2 min， 20%～95% A； 2.0～2.01 min， 95%～20%A； 2.01～11.0 min， 20% A。在上述条件下， 联苯胺、丙烯酰胺和苯胺的保留时间分别为4.67， 5.02和5.34 min。

2.3.2质谱条件采用多反应监测（MRM）模式，使用TIS（+）源分析。多反应监测（MRM）参数见表1。

3结果与讨论

3.1色谱条件优化

3.1.1滤头选择选择了两种不同品牌的同材质（PES）、同内径（0.22 μm）的水相滤头进行实际水样、加标水样的比较，发现样品测试结果和加标回收率无差别，因此选择相对较便宜的国产滤头进行水中颗粒物等杂质的去除、净化。

3.1.2标准溶液溶剂的选取分别比较了甲醇、超纯水、0.1%甲酸。使用甲醇作溶剂时，3种化合物的峰型毛刺很多，甚至出现双头峰。使用超纯水和甲酸水溶液作溶剂时3种峰的峰型对称且尖锐，同时考虑到与实际水样分析时的一致性，故选择超纯水作溶剂。

3.1.3流动相的确定根据三者的化学性质，有机流动相选用甲醇即可将它们从色谱柱上洗脱下来。另外还比较了超纯水、甲酸、甲酸铵3种流动相，结果表明，使用甲酸溶液时，3种化合物的响应信号强度最强，考虑到色谱柱对酸碱度的要求，选择0.1%甲酸最为合适。因此本实验最终选用甲醇和0.1%甲酸作流动相。

3.1.4流动相流速确定本实验对流动相流速进行优化，结果如图1所示。 实验直接使用两通连接液相色谱和质谱，分别比较流速为0.1～1.0 mL/min的仪器响应信号强度。结果表明，流速为0.2 mL/min时3种化合物响应信号最强；流速大于0.3 mL/min后，仪器信号逐渐降低。故最佳流速选择0.2 mL/min。