顶空固相微萃取-气相色谱-质谱法测定水中土臭素和2-甲基异莰醇

摘要：GB-5750.8-2023新增了土臭素和2-甲基异莰醇两种嗅和味物质指标，土臭素和2-甲基异莰醇是水中蓝藻和放线菌等大量繁殖产生的代谢产物，是水中两种主要的嗅和味物质。土臭素和2-甲基异莰醇这两种物质虽然无毒，但有强烈的土腥味，自来水中两种物质的限值为10ng/L，超过10ng/L就可以闻到明显的土腥味。因此为保证自来水口感，保障饮水安全，需要建立一种高效的检测方法用于检测水中土臭素和2-甲基异莰醇含量，本文依据气相色谱仪-质谱联用仪（7890B-5977A）建立了顶空固相微萃取-气相色谱-质谱法测定生活饮用水及其水源水中土臭素和2-甲基异莰醇，标曲系列浓度为5～100ng/L，土臭素和2-甲基异莰醇标准曲线相关系数分别为：0.9997、0.9970，最低检测限均为5ng/L。

关键词：土臭素；2-甲基异莰醇；顶空固相微萃取；气相色谱-质谱法

1、试剂

1.1.甲醇：色谱级或农残级。

1.2纯水：色谱检验无干扰成分。

1.3.氯化钠：优级纯，经450℃烘烤2小时后置干燥器内备用。

1.4.标准物质：

土臭素：100mg/L；标物编号：CDGG-115050-03-1mL（1）；

2-甲基异莰醇（2-甲基异冰片）：100mg/L；标物编号：CDGG-115050-03-1mL（2）；

2-异丁基-3甲氧基吡嗪：100mg/L；标物编号：CDAA-S-240010-AA-1mL。

标准物质购于安谱公司，均为有证标物。

2、仪器及参数

2.1.气相色谱仪-质谱联用仪（7890B-5977A）

2.1.1气相色谱仪：记录仪或工作站，色谱柱HP-5（30m*0.25mm*0.25µm）弹性石英毛细管柱，进样口压力56.5kpa，进样口温度250℃，不分流进样，柱箱起始温度60℃保持2.5min，以8℃/min的速率升至250℃，保持5min；载气：氦气（纯度99.9996%以上），流量：1.7mL/min；固相微萃取专用衬管（78.5mm*6.3mm*0.75mm）；

2.1.2质谱仪：使用电子电离源方式离子化，标准电子能量为70eV，离子源温度230℃，四级杆温度150℃，溶剂延迟10min，扫描模式：离子检测（SIM），增益因子：1。

2.2固相微萃取平台：固相微萃取采样台，固相微萃取手柄，固相微萃取纤维（DVB/CAR/PDMS纤维）或同极品，进样导管，第一次使用前应置于进样口老化萃取纤维，老化温度为230℃-270℃，老化时间为30min。60℃预热5min，萃取30min，进样口解析3min。

2.3微量注射器：10µL，50µL，100µL。

2.4样品瓶：20mL玻璃瓶，具有聚四氟乙烯薄膜包硅橡胶垫片的螺旋盖，使用前经120℃烘烧1h。

3、样品采集与处理

3.1样品的采集与保存：样品采集使用具有聚四氟乙烯瓶垫的棕色玻璃瓶。采样时，取水至满瓶，瓶中不可有气泡。采样后置于4℃冰箱中密封保存，24h内完成检测。

3.2样品预处理：取出水样瓶放置至室温，20mL螺旋盖玻璃瓶中预先加入2g经450℃烘烤2小时后置干燥器内的氯化钠，加入10mL水样后再加入5µL内标添加液（浓度40µg/L），旋紧瓶盖待萃取检测。

4、标准曲线的绘制

4.1 10µg/L土臭素和2-甲基异莰醇标准使用溶液

4.1.1准确吸取1.00ml浓度为100mg/L的土臭素和2-甲基异冰片（2-甲基异莰醇）标液于100ml容量瓶中，用甲醇定容至刻度线，则得到浓度为1.00mg/L的中间使用液。

4.1.2准确吸取1.00ml上述中间使用液于100ml容量瓶中，用甲醇定容至刻度线，则得到浓度为10µg/L的土臭素和2-甲基异莰醇标准使用液。

4.2 40µg/L 2-异丁基-3-甲氧基吡嗪内标使用液

4.2.1准确吸取1.00ml浓度为100mg/L的2-异丁基-3-甲氧基吡嗪标液于100ml容量瓶中，用甲醇定容至刻度线，则得到浓度为1.00mg/L的中间使用液。

4.2.2准确吸取4.00ml上述中间使用液于100ml容量瓶中，用甲醇定容至刻度线，则得到浓度为40µg/L的2-异丁基-3-甲氧基吡嗪内标使用液。

4.3 土臭素和2-甲基异莰醇标准系列

使用微量注射器分别准确吸取50、100、200、400、500、800、1000uL浓度为10µg/L的土臭素和2-甲基异莰醇标准使用溶液至100mL容量瓶中，然后加入50uL浓度为40µg/L 2-异丁基-3-甲氧基吡嗪内标使用液，纯水定容至刻度，得浓度分别为5.0；10.0；20.0；40.0；50.0；60.0；80.0；100.0ng/L的标准系列，其中内标物浓度均为20ng/L。

4.4标准曲线

分别取10 mL上述土臭素和2-甲基异莰醇标准系列转移至螺旋盖玻璃瓶中，按上述仪器条件进行测定，以测得的响应值分别对应的标物浓度绘制标准曲线，内标法定量。

土臭素标准曲线：y=1.033e+000*Amt+5.274e-002，相关系数为：0.9997；

2-甲基异莰醇标准曲线：y=1.134e-001*Amt+6.1754e-002，相关系数为：0.9970。

4.5样品的测定

取10 mL水样在与标准曲线相同的条件下进行分析，从标准曲线上读出土臭素和2-甲基异莰醇浓度。

5、精密度和准确度的测定

分别配制土臭素和2-甲基异莰醇浓度为5.0ng/L、20.0ng/L、60.0ng/L标准溶液，平行测定7次，结果如下表所示：

根据格拉布斯准则（Grubbs）对以上数据进行判断，均无异常值。

当浓度为5.0ng/L时，2-甲基异莰醇的相对标准偏差（RSD）为5.58%、相对误差（E）为-5.4～10%，土臭素相对标准偏差为3.32%、相对误差为-10.6～ -1%；当浓度为20.0ng/L时2-甲基异莰醇的相对标准偏差为2.28%、相对误差为-3.8～2.2%，土臭素相对标准偏差为1.78%、

相对误差为-3.8～1.5%；当浓度为60.0ng/L时2-甲基异莰醇的相对标准偏差为0.78%、相对误差为-0.4～2.2%，土臭素相对标准偏差为0.89%、相对误差为-0.9～2.1%；以上三个浓度的精密度、准确度测定结果均满足GB/T32470-2016要求。

6、检测限的计算和验证

配制土臭素和2-甲基异莰醇浓度为5.0ng/L的标准溶液，平行进样7次，测得结果如下表：

6.1 2-甲基异莰醇的检测限计算与验证

6.1.1检出限计算

MDL = SD×t（n-1，0.99）

式中：t（n-1，0.99）为单侧显著性水平，SD为标准偏差。当n=7时，单侧99%置信区间，t取3.143。

MDL = SD×t（n-1，0.99）=0.28 ng/L×3.143 =0.88ng/L

6.1.2定量检测限

依上法，并结合多次实际试验检测结果，2-甲基异莰醇定量检测限取为仪器检出限的5倍，数据修约后，即为5ng/L。

经验证，当浓度为5.0ng/L时，平行测定7次，RSD值5.58%，E为-5.4～10%，确定5.0ng/L作为2-甲基异莰醇的检测限符合方法要求。

6.2土臭素的检测限计算与验证

6.2.1检出限计算

MDL = SD×t（n-1，0.99）

式中：t（n-1，0.99）为单侧显著性水平，SD为为标准偏差。当n=7时，单侧99%置信区间，t取3.143。

MDL = SD×t（n-1，0.99）=0.15 ng/L×3.143=0.47ng/L

6.2.2定量检测限

依上法，并结合多次实际试验检测结果，土臭素定量检测限取为仪器检出限的10倍，数据修约后，即为5ng/L。

经验证，当浓度为5.0ng/L时，平行测定7次，RSD值3.32%，E为-10.6～ -1%，确定5.0ng/L作为土臭素的检测限符合方法要求。

7、水样和加标水样回收率的测定

测定出厂水样和加标浓度为10.0ng/L、40.0ng/L、80.0ng/L的加标水样，每样五平行，水样土臭素测定值＜5ng/L，2-甲基异莰醇测定值＜5ng/L，加标水样测定结果如下表：

检测结果表明：土臭素和2-甲基异莰醇项目加标浓度为10.0、40.0和80.0ng/L时，平行进样5次，相对标准偏差均小于5%，回收率大于95%，满足方法要求。

8、结论

经验证，方法中土臭素（二甲基萘烷醇/GSM）和2-甲基异莰醇（甲基异莰醇-2/2-MIB）峰形尖锐对称，各峰分离良好，项目线性范围为5-100ng/L，标准曲线相关系数均大于0.99，项目定量检测限为5ng/L，相对标准偏差均小于6%，回收率在95%-110%，检测结果符合《生活饮用水臭味物质土臭素和2-甲基异莰醇检验方法》GB/T32470-2016要求。

参考文献：

[1]王翠，李晨固相微萃取-气质联用测定水中的土臭素和甲基异莰醇-2[C].供水技术，2015，12（9）；54-56.

[2]GB/T 32470-2016，生活饮用水臭和味物质 土臭素和2-甲基异莰醇检验方法.